專利名稱：造紙黑液堿回收常溫苛化法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的是一種造紙黑液堿回收常溫苛化法。屬于處理造紙污水處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)，如燃燒苛化法，其工藝流程是平板真空擠漿機(jī)→黑液提取→濃縮蒸發(fā)→加重油燃燒→加水溶解→苛化槽(其中一部分苛化殘?jiān)欧?→蒸球回用。上述工藝流程主要缺陷需高溫、高壓、耗能、耗資，黑液不滿足濃度則排放，仍有污染，堿的回收率僅在50-77%，且不適用于中、小造紙廠。
本發(fā)明的目的改進(jìn)燃燒苛化法中最耗能、耗資的濃縮、蒸發(fā)、燃燒工藝環(huán)節(jié)，從而達(dá)到降低成本，對黑液提取無特殊要求，可全部將黑液轉(zhuǎn)化為NaOH，無黑液排放，無二次污染的目的。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案采用生物酶氧化苛化的技術(shù)，其具體工藝流程是，漿液→閉路循環(huán)→凈化→常溫氧化塔→苛化槽，槽內(nèi)投放3%的石灰并攪拌→沉淀池，其中的沉淀物(苛化白泥)排放，其中的上清液→濃縮配比(4%NaOH)→蒸球回收→造紙。閉路循環(huán)工藝采用自動(dòng)控制雙線逆循環(huán)，其流程是在工作狀態(tài)1時(shí)，第四級洗漿則應(yīng)用清潔自來水沖洗紙漿，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，另由管路1排入池W(4、1)內(nèi)，用水泵P(4、1)抽取并打入洗漿三車間的池W(3、2)的水打入洗漿二車間的池W(2、2)蓄存，同樣由水泵P(3、1)抽取池W(3、2)的水打入洗漿二車間的池W(2、2)蓄存，再由水泵P(2、1)泵入洗漿一車間的池W(1、2)蓄存，洗漿機(jī)01、02、03分別應(yīng)用池W(1、1)、池W(2、1)、池W(3、1)的黑液通過泵P(1、2)、泵P(2、2)、泵P(3、2)泵入洗泵機(jī)沖洗管路分別沖洗洗漿機(jī)01、02、03，洗漿機(jī)01、02、03排放的黑液又分別進(jìn)入池W(1、1)、池W(2、1)、池W(3、1)，形成狀態(tài)1的紙漿洗漿及黑液排放的閉路循環(huán)，經(jīng)過N次循環(huán)后，達(dá)到規(guī)定的黑液濃度，池W(1、1)的黑液排放進(jìn)入凈化池;轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)為2，轉(zhuǎn)換開關(guān)K1至K2，循環(huán)路線為池W(4、1)，用泵P(4、1)將池W(4、1)的水抽入到池W(3、1)，用泵P(3、1)將池W(3、1)的水到池W(2、1)，用泵P(2、1)抽池W(2、1)的水到池W(1、1)，各級洗漿機(jī)的循環(huán)則分別為池W(1、2)、泵P(1、2)，洗漿，排黑液進(jìn)入池(1、2)形成循環(huán)，[洗漿2為池W(2、2)，泵P(2、2)，池W(2、2);洗漿3為池W(3、2)，泵P(3、2)，池W(3、2)分別循環(huán)]。常溫氧化塔工藝采用投放生物酶，使在氧化塔內(nèi)大量的垂向排列的塑料管壁上附著繁殖，起催化、氧化作用，加速黑液中有機(jī)鈉NaOR變?yōu)镹aO及NaCO3的過程。氧化塔的工藝流程是由自動(dòng)控制泵抽取循環(huán)調(diào)節(jié)水池中的黑液入第一層塑料水箱中，然后由虹吸管吸入下一層塑料水箱，水箱中的塑料管的管壁不斷的處于出露大氣及淹沒于黑液之中，從而使塑料水箱中的黑液得到大量的溶解氧而被氧化。常溫氧化塔工藝中采用的氧化塔結(jié)構(gòu)是垂向排列的塑料管2和有序排列的虹吸管3是有規(guī)則的安裝于多層塑料水箱1中的，多層塑料水箱是安放于承重鐵盒4中的，承重桁架5設(shè)在每層塑料水箱的底部，氧化塔的外圍是外護(hù)圓形鐵殼6，循環(huán)調(diào)節(jié)水池8設(shè)在塔底部，它的右上側(cè)是自控水泵7。垂向排列塑料管2的外形是圓形或六角形蜂狀結(jié)構(gòu)，虹吸管3的管徑≤50mm。
在堿法造低的蒸煮的黑液中，含有35%左右的無機(jī)物和有機(jī)物結(jié)合的其它鈉鹽?；厥諌A的目的在于把這些鈉鹽轉(zhuǎn)化為NaOH。
常溫苛化法設(shè)閉路循環(huán)一級是為了提高所提取的黑液濃度，以達(dá)到提高回收NaOH濃度的目的;凈化一級是為了去除粗纖維及無機(jī)雜質(zhì);常溫氧化一級是本工藝流程關(guān)鍵一級。它不同于燃燒法之處是在常溫之下使黑液中所含有機(jī)鈉鹽氧化生成碳酸鈉。反應(yīng)方程式為
(有機(jī)鈉鹽)
為了提高在常溫情況下氧化有機(jī)鈉鹽的速度，本工藝投放一種生物酶，可在氧化塔內(nèi)大量的垂向排列的塑料管2管壁上附著繁殖，起催化氧化作用。并且設(shè)計(jì)了一種高效率的氧化塔(見附

圖1)，能使有機(jī)鈉鹽在一段時(shí)間內(nèi)完成上述反應(yīng)過程。
氧化塔的氧化原理是由于設(shè)計(jì)了多層水箱1，安置了垂向排列的塑料管2和有序排列的虹吸管3相配合。當(dāng)自動(dòng)控制水泵7向最上一層水箱1供水時(shí)，水箱1的水位上升，超過虹吸管3的頂點(diǎn)后，則自動(dòng)虹吸將第一層水排入第二層，同時(shí)自動(dòng)控制水泵7停止供水。第二層水箱又發(fā)出虹吸后，則水泵7又開始供水。如此周而復(fù)始。對于每一層水箱來說，水箱中的垂直排列塑料管2，不斷的處于淹沒于水中和暴露于空氣之中。
當(dāng)塑料管2暴露于空氣之中時(shí)，由于管壁附有大量的水薄膜即刻與大氣中的氧分子進(jìn)行交換產(chǎn)生復(fù)氧作用。使水膜中溶解氧快速增加。由于大氣復(fù)氧的雙膜理論認(rèn)為，復(fù)氧過程是一種氣一液之間的對流擴(kuò)散過程。由此引起水中溶解氧濃度的變化率可以表達(dá)為do/dt＝k1[A/V](Os-O)。其中Os，O-分別為水中溶解氧飽和濃度與實(shí)際濃度，K1-為氧的質(zhì)量傳輸系數(shù)，A、V-分別為水的表面積和體積。由公式可知，其它變量不變時(shí)，O與A成比例增加。水箱中密排的塑料管管壁水膜的面積要比水箱水面表面積大40倍，復(fù)氧速度很快。另一方面，由于垂直密排塑料管不斷地淹沒于水中和暴露于空氣之中，當(dāng)它暴露于空氣中時(shí)，則復(fù)氧，淹沒于水中時(shí)，管壁水膜中大量溶解氧又與黑液之間交換、擴(kuò)散，使黑液溶解氧增加，使水膜中溶解氧減少。當(dāng)管壁水膜再次暴露于空氣中時(shí)，其飽和差(Os-O)必加大。由此可見上面公式右邊的兩項(xiàng)，A及(Os-O)都在增加，故而產(chǎn)生極高的復(fù)氧效率，使黑液中溶解氧增加很快。創(chuàng)造了極好的氧化條件。
常溫苛化法設(shè)立閉路循環(huán)一級是本法提高黑液濃度，濃縮黑液排放量的重要一環(huán)。本法采用的自動(dòng)控制雙線逆循環(huán)(見附圖2)，并新增一臺套洗漿機(jī)，用以保證黑液提取濃度及最后一級洗漿機(jī)排放的水的濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。(〈150mg/L)
雙線閉路循環(huán)對黑液進(jìn)行濃縮，可使黑液排出量為原來23L/S降低為2.875L/S，每一蒸球排放黑液為2小時(shí)(即大約每生產(chǎn)一噸紙漿)，約為165.6m3降低為20.7m3。
本工藝經(jīng)過雙線閉路循環(huán)，常溫氧化，苛化槽沉淀后，對于上清液和沉淀過濾后的NaOH溶液進(jìn)行濃度配比(亦稱常溫加速自然蒸發(fā)塔)。這時(shí)上清液濃度可由NaOH濃度為0.017394增加為0.0400，即4%濃度，水量為2.875L/S濃縮為1.25L/S正好全部進(jìn)入蒸球回用，配比閉合(沒有計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)過程中損失量)。
濃縮配比環(huán)節(jié)采用常溫加速自然蒸發(fā)塔，其結(jié)構(gòu)與氧化塔相同。
常溫苛化法的特色(1)對黑液提取無特殊要求，可以全部處理達(dá)到零排放。
(2)總投資僅為“燃燒苛化法”的1/3，占地少，建筑面積小，能耗很小(總裝機(jī)93.3)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，操作簡便。所用藥品及回收堿不會(huì)影響造紙質(zhì)量及造成二次污染?；厥諌A的效益除能抵償全部運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用外，尚有凈效益，十年可還本。(若把節(jié)約不徼排污費(fèi)亦計(jì)入效益則4年可還本)。
(3)實(shí)用于中、小造低廠及改造“燃燒苛化法”提高堿回收率。
“常溫苛化法”中試結(jié)果，對比如下(90年價(jià)格)項(xiàng)目 燃燒苛化法 常溫苛化法處理黑液量(規(guī)模)(噸紙漿/年) 11000 11000總投資造價(jià)(90年價(jià)格)(萬元)* 1500 500
總占地面積(m2) 1800 1200建筑面積(m2) 4000 3000運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用(包括折舊、人員電耗等) 1400-1600 1200-1400(元/噸)造低廠凈效益(按固體堿1600元/噸) 200-0 400-200環(huán)境效益(除白泥之外的廢物) 黑液(不滿足濃度 不排黑液,則排放) 無污染堿回收效率(按黑液中含堿量) 約50-77% 約60-90%(按凈黑液所含鈉離子量計(jì))總投資造價(jià)不包括冬季保溫附圖1是氧化塔結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是雙線逆循環(huán)流程圖。
權(quán)利要求
1.造紙黑液堿回收常溫苛化法，其特征是采用生物酶氧化苛化的技術(shù)，其具體工藝流程是，漿液→閉路循環(huán)→凈化→常溫氧化塔→苛化槽，槽內(nèi)投放3%的石灰并攪拌→沉淀池，其中的沉淀物(苛化白泥)排放，其中的上清液→濃縮配比(4%NaOH)→蒸球回收→造低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造低黑液堿回收常溫苛化法，其特征是閉路循環(huán)工藝采用自動(dòng)控制雙線逆循環(huán)，其流程是在工作狀態(tài)1時(shí)，第四級洗漿則應(yīng)用清潔自來水沖洗紙漿，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，另由管路1排入池W(4、1)內(nèi)，用水泵P(4、1)抽取并打入洗漿三車間的池W(3、2)蓄存，同樣由水泵P(3、1)抽取池W(3、2)的水打入洗漿二車間的池W(2、2)蓄存，再由水泵P(2、1)泵入洗漿一車間的池W(1、2)蓄存，洗漿機(jī)01、02、03分別應(yīng)用池W(1、1)、池W(2、1)、池W(3、1)的黑液通過泵P(1、2)、泵P(2、2)、泵P(3、2)泵入洗漿機(jī)沖洗管路分別沖洗洗漿機(jī)01、02、03，洗漿機(jī)01、02、03排放的黑液又分別進(jìn)入池W(1、1)、池W(2、1)、池W(3、1)，形成狀態(tài)1的紙漿洗漿及黑液排放的閉路循環(huán)，經(jīng)過N次循環(huán)后，達(dá)到規(guī)定的黑液濃度，池W(1、1)的黑液排放進(jìn)入凈化池;轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)為2，轉(zhuǎn)換開關(guān)K1至K2，循環(huán)路線為池W(4、1)，用泵P(4、1)將池W(4、1)的水抽入到池W(3、1)，用泵P(3、1)將池W(3、1)的水到池W(2、1)，用泵P(2、1)抽池W(2、1)的水到池W(1、1)，各級洗漿機(jī)的循環(huán)則分別為池W(1、2)、泵P(1、2)洗漿，排黑液進(jìn)入池(1、2)形成循環(huán)，[洗漿2為池W(2、2)，泵P(2、2)，池W(2、2);洗漿3為池W(3、2)，泵P(3、2)，池W(3、2)分別循環(huán)]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙黑液堿回收常溫苛化法，其特征是常溫氧化塔工藝采用投放生物酶，使在氧化塔內(nèi)大量的垂向排列的塑料管壁上附著繁殖，起催化、氧化作用，加速黑液中有機(jī)鈉NaOR變?yōu)镹aO及NaCO3的過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的造紙黑液堿回收常溫苛化法，其特征是氧化塔的工作流程是由自動(dòng)控制泵抽取循環(huán)調(diào)節(jié)水池中的黑液入第一層塑料水箱中，然后由虹吸管吸入下一層塑料水箱，水箱中的塑料管的管壁不斷的處于出露大氣及淹沒于黑液之中，從而使塑料水箱中的黑液得到大量的溶解氧而被氧化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的造紙黑液堿回收常溫苛化法，其特征是常溫氧化塔工藝中采用的氧化塔結(jié)構(gòu)是垂向排列的塑料管2和有序排列的虹吸管3是有規(guī)則的安裝于多層塑料水箱1中的，多層塑料水箱是安放于承重鐵盒4中的，承重桁架5設(shè)在每層塑料水箱的底部，氧化塔的外圍是外護(hù)圓形鐵殼6，循環(huán)調(diào)節(jié)水池設(shè)在管底部，它的右上側(cè)是自控水泵7。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧化塔，其特征是垂向排列塑料管2的外形是圓形或六角形蜂狀結(jié)構(gòu)，虹吸管3的管徑≤50mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的造紙黑液堿回收常溫苛化法其特征濃縮配比環(huán)節(jié)是專采用常溫加速自然蒸發(fā)塔，其結(jié)構(gòu)與氧化塔相同。
全文摘要
本發(fā)明提出的是一種造紙黑液堿回收常溫苛化法。它的具體工藝流程是漿液→閉路循環(huán)→凈化→常溫氧化塔→苛化槽，在槽內(nèi)投放3％的石灰并攪拌→沉淀池，其中的沉淀物(苛化白泥)排放，其中的上清液→濃縮配比(4％NaOH)→蒸球回收→造紙。本發(fā)明是現(xiàn)有技術(shù)的燃燒苛化法中最耗能、耗資的濃縮、蒸發(fā)、燃燒工藝環(huán)節(jié)，在常溫條件下完成對造紙黑液堿回收的方法。成本低，對黑液處理無特殊要求，將黑液全部轉(zhuǎn)化NaOH，無黑液排放、無二次污染。
文檔編號D21C11/10GK1108328SQ94111250
公開日1995年9月13日 申請日期1994年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月18日
發(fā)明者陳鳴釗 申請人:陳鳴釗