碱回收技术.ppt

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1、碱回收技术 李许生李许生李许生李许生造纸工业的发展趋势现有造纸厂的特点o黑液采用传统碱回收技术热能回收率低热能回收率低,气电不平衡气电不平衡o树皮和碎削作为工厂废弃物低效率应用低效率应用o向大气排放大量的二氧化碳气体温室效应温室效应o需要购入大量的能源煤和电煤和电o燃烧过程中产生的有害气体（如H2S,SO2,NOx)，随尾气排入大气污染环境污染环境o若是草浆厂，白泥不能回收，需要排放大量的白泥，和购入大量的石灰污染环境，增加成本污染环境，增加成本o草浆厂碱回收率不高未来造纸厂未来造纸厂特点o黑液采用气化技术处理确立工厂能源核心地位确立工厂能源核心地位o需要消耗大量二氧化碳o有害气体能得到有效处

2、理和控制o半纤维素在制浆前被抽提，经发酵生产大量的酒精、醋酸、化学品和聚合物o树皮和碎削等被与黑液一同气化o气化气被加工成液体、燃料和化工产品o气化气被燃烧生产蒸汽和发电节能减排节约型社会的客观要求o传统碱回收热利用效率低。传统碱回收热利用效率低。50-60%50-60%，过量空，过量空气（氮气气（氮气78%78%），水蒸气，熔融物，二氧化），水蒸气，熔融物，二氧化碳碳o投资高投资高(高达二千多万元高达二千多万元)，工艺复杂，占地，工艺复杂，占地面积大；面积大；占世界能源供给90 的化石燃料在日益枯竭：面临能源危机和环境污染日益严峻的形势，将作为可再生资面临能源危机和环境污染日益严峻的形势，将

3、作为可再生资面临能源危机和环境污染日益严峻的形势，将作为可再生资面临能源危机和环境污染日益严峻的形势，将作为可再生资源的固体废弃物进行能源化利用，具有节能和环保的双重效源的固体废弃物进行能源化利用，具有节能和环保的双重效源的固体废弃物进行能源化利用，具有节能和环保的双重效源的固体废弃物进行能源化利用，具有节能和环保的双重效益，已成为国际能源领域的研究热点。益，已成为国际能源领域的研究热点。益，已成为国际能源领域的研究热点。益，已成为国际能源领域的研究热点。水能水能水能水能 风能风能风能风能 太阳能太阳能太阳能太阳能 垃圾发电垃圾发电垃圾发电垃圾发电 沼气沼气沼气沼气 污水回用污水回用污水回用污

4、水回用 地热能地热能地热能地热能利用利用利用利用 海洋能利用海洋能利用海洋能利用海洋能利用 秸杆秸杆秸杆秸杆 生物燃油生物燃油生物燃油生物燃油 乙醇乙醇乙醇乙醇 热泵热泵热泵热泵原油原油原油原油 1733173317331733亿吨亿吨亿吨亿吨 50100501005010050100年年年年天然气天然气天然气天然气 179.53179.53179.53179.53万亿立方米万亿立方米万亿立方米万亿立方米 100100100100年年年年煤煤煤煤 1.091.091.091.09万亿吨万亿吨万亿吨万亿吨 200300200300200300200300年年年年主体能源一次性能源枯竭枯竭能源最大

5、化利用环境压力o2005年生产浆1630万吨，2000万吨的二氧化碳（不包括制浆造纸工程中使用煤的排放）。o燃烧过程中产生的有害气体（如燃烧过程中产生的有害气体（如H H2 2S,SOS,SO2 2,NO,NOx xo温室气体温室气体浓度低浓度低 量大量大 利用难黑液的一般性质o沸点升高n温度差是蒸发的推动力，沸点升高，会减低黑液与蒸汽之间的温度差。n沸点升高与浓度成正比例。n无机物含量是决定沸点升高的主要因素，与钠、钾离子总数成直线关系。n浓度超过50%沸点升高速度增加。o黑液的热容n与固含量有关，随固含量的增加而下降。o黑液的粘度n传热系数约等于粘度2.5次方，粘度对蒸发能力的影响很大。n

6、与原料的关系o龙须草稻草蔗渣麦草芦苇竹子木浆n与浓度温度的关系o温度升高，粘度下降；浓度增加，粘度增大。o低浓、低粘，温度影响不明显；高浓、高粘，温度影响十分明显。o临界浓度超过某一浓度时，粘度急剧增加。n木浆55%，芦苇46%，麦草40%，稻草32%。o黑液的粘度n有效碱含量的影响o提高黑液有效碱，可以降低粘度。o当有效碱低于1%（氢氧化钠计，对固形物）时，加碱，可以降粘。n硅含量的影响o草浆硅含量比较高，对粘度产生很大的影响。o草浆硅含量2-5.5%，木浆10%.nLCC含量的影响o木素与碳水化合物的聚合物，分子量很大。oLCC的增加对粘度的影响非常明显。o硬木3.4，软木2.1，草浆10

7、%.o表面张力n表面张力与泡沫产生密切相关，表面张力低，起泡的倾向大。n有机物对表面张力影响很大，塔罗油、松节油和硫酸盐皂都是降低表面张力的物质。n浓度增加，表面张力迅速下降。n浓度在15-40%，是一段低平线。n相当与纯水 的40%。n温度升高，表面张力逐渐下降。o传热系数n与种类、有效碱含量、硅含量、浓度、粘度、流速、起泡、沸点、结垢都有关系。n无机物对传热系数稍有影响，有机物的传热系数通常为水的一半。高浓黑液 90%以上o热处理技术热处理技术n黑液在高温环境下(180190)热裂解，粘度降低。n木浆黑液，常压下80浓度的黑液粘度降低到离心泵离心泵泵送的粘度范围。n最有吸引力的应用草浆黑液

8、粘度降低的效果比木浆大得多，蒸发的草浆黑液浓度可以从目前的4550升高到6065的水平，无需增浓器可直接进入低臭型燃烧炉燃烧。o优势n高浓黑液可以在常压下储存n碱灰和芒硝仍以传统方式在黑液进碱炉前与黑液混合n降低了效蒸发器的洗涤需求n使碱炉达到高效率、少积灰以及稳定运行的效果。o压力储存黑液技术压力储存黑液技术 n基于在高温下黑液的粘度显著降低，温度在140150 时，80浓度黑液的粘度可以用离心泵送。n蒸发得到的浓黑液在被送到黑液喷枪的过程中，所有的贮槽管线都处于压力状态。o优点n能蒸发80以上浓度的黑液n黑液进碱炉前不需要很麻烦的间接加热系统n在新建工程中，使用压力储存技术蒸发高浓黑液所需

9、的投资低n但对改造工程，黑液热处理会更有吸引力。o结晶蒸发技术结晶蒸发技术 n超浓黑液，加入晶体；n强制循环 n结晶浓度4562o超级增浓技术 n蒸汽循环降膜蒸发器 n高压的板式降膜蒸发器 黑液黑液综合治理碱碱碱碱木木木木素素素素30453045己己己己糖糖糖糖酸酸酸酸25352535抽提物抽提物抽提物抽提物（脂肪酸（脂肪酸（脂肪酸（脂肪酸和树脂）和树脂）和树脂）和树脂）3535乙乙乙乙酸酸酸酸5 5甲甲甲甲酸酸酸酸3 3甲甲甲甲醇醇醇醇1 1硫硫硫硫3535钠钠钠钠17201720有机物有机物有机物有机物无机物无机物无机物无机物1吨风干浆1.575吨黑液；2005年2000万吨的黑液；发热值

10、为1314013350KJ/kg，900万吨的标准煤。黑液处理方法黑液加酸析出木质素法：黑液加酸析出木质素法：黑液加酸析出木质素法：黑液加酸析出木质素法：超过滤法碱回收技术：超过滤法碱回收技术：超过滤法碱回收技术：超过滤法碱回收技术：传统碱回收传统碱回收传统碱回收传统碱回收(高温燃烧高温燃烧高温燃烧高温燃烧)：黑液气化碱回收法：黑液气化碱回收法：黑液气化碱回收法：黑液气化碱回收法：木质素沉淀不完全，处理后的废水COD仍很高（在2000mg/l），增大了中段污水处理的难度；处理过程中要消耗大量的酸，而且碱物质又得不到回收存在严重的膜污染及耗电量过高的难题，该技术一直难以达到实用。处理黑液的同时并

11、回收其中的碱和能量，高温燃烧法被认为是处理蒸煮黑液最经济、最有效的途径，是目前国内外主要处理方法。该技术被誉为21世纪的洁净、低成本能源之路，其具有原料和产品灵活、近零污染物排放、热效率高、二氧化碳容易捕集、原料和操作维护费用低的特点，预计将成为21世纪将成为新一代能源工厂的核心。电渗析法膜分离法酸析法絮凝沉淀法黑液气化黑液空气或氧气水蒸汽或二氧化碳气化装置合成气：CO、H2、CO2和水分离H2CO、CO2和水催化CO2 和H2CO2净化分离气化反应方程C+1/2O2=CO H=-123.1 kJ/mol (1-1)C+02=CO2 H=-405.9 kJ/mol (1-2)C+CO2=2CO

12、 H=159.7 kJ/mol (1-3)C+H2O=CO+H2 H=118.9 kJ/mol (1-4)C+2H2=CH4 H=-87.4 kJ/mol (1-5)CO+H2O=CO2+H2 H=-40.9 kJ/mol (1-6)黑黑黑黑液液液液气气气气化化化化冷凝物冷凝物冷凝物冷凝物推进器推进器推进器推进器热水热水热水热水蒸发器给水蒸发器给水蒸发器给水蒸发器给水燃气涡轮机燃气涡轮机燃气涡轮机燃气涡轮机热回收蒸汽发生器热回收蒸汽发生器热回收蒸汽发生器热回收蒸汽发生器中压中压中压中压低压低压低压低压过程蒸汽消耗过程蒸汽消耗过程蒸汽消耗过程蒸汽消耗去去去去 热交换器热交换器热交换器热交换器绿液

13、绿液绿液绿液蒸汽涡轮机蒸汽涡轮机蒸汽涡轮机蒸汽涡轮机冲洗液冲洗液冲洗液冲洗液低压气低压气低压气低压气黑液黑液黑液黑液热交换器热交换器热交换器热交换器脱硫单元脱硫单元脱硫单元脱硫单元冷凝物回用冷凝物回用冷凝物回用冷凝物回用过程用水过程用水过程用水过程用水黑液气化技术 气化技术被誉为21世纪的洁净、低成本能源之路，其具有原料和产品灵活、近零污染物排放、热效率高、二氧化碳容易捕集、原料和操作维护费用低的特点。黑液气化技术将具有广阔的发展前景，将对传统碱回收法发起挑战。黑液气化气类型高温气化高温气化低温气化低温气化黑黑液液气气化化低于低于低于低于700700900-1200 900-1200 优点：冷

14、却效率高，无机物能够以固体形优点：冷却效率高，无机物能够以固体形式得到分离式得到分离缺点：需要较大的反应设备，可能存在碳缺点：需要较大的反应设备，可能存在碳和硫酸盐的不完全转化和硫酸盐的不完全转化优点：反应速率大，停留时间短，可以减优点：反应速率大，停留时间短，可以减少反应器的体积。少反应器的体积。缺点：气体冷却效率较低，无机物熔化后缺点：气体冷却效率较低，无机物熔化后结块，造成对反应器的腐蚀结块，造成对反应器的腐蚀。等离子气化等离子气化优点：无焦油存在，气体中主要以化学合成气优点：无焦油存在，气体中主要以化学合成气(H2和和CO)为主，为主，H2和和CO的含量之和可高达的含量之和可高达98缺

15、点：输入功率的增加，对设备工作要求高。缺点：输入功率的增加，对设备工作要求高。等离子体黑液气化技术特点（l）消除污染。由于整个过程是在密闭系鱿中进行，产物不含S02,S03,H2S以及其它污染物；（2）系统工序少，工艺简单，设备可小型化，设备投资低(约为传统的二分之一左右)，运行费用低；（3）主耍回收产物一碱可直接利用，两种副产品可燃烧气体和碳粉是较好的能源和再生工业原料，为综合利用或能量自给提供了条件；(4)燃气质量好，(C0+H2)体积比96%以上。直接苛化技术利用二氧化钛、硼酸钠等7Na2CO3+5(Na2O3TiO2)3(4Na2O5TiO2)+7CO23(4Na2O5TiO2)+7H2O 5(Na2O3TiO2)+14NaOH