第六章废液的回收和综合利用PPT讲稿.ppt

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1、第六章 废液的回收和综合利用1第1页，共97页，编辑于2022年，星期三第一节 蒸煮液的制备一、碱法蒸煮液的制备1、烧碱法：2、硫酸盐法：3、碱回收再生再生药液2第2页，共97页，编辑于2022年，星期三二、亚流酸盐蒸煮液的制备二、亚流酸盐蒸煮液的制备1、药液组成及表示方法、药液组成及表示方法（1）化合酸）化合酸 Combined Acid-CA 凡是与盐基组成正盐CaSO3、MgSO3、Na2SO3、(NH4)2SO3 即以亚硫酸盐形式存在的一部分SO2，称为化合SO2或化 合酸（2）游离酸）游离酸 Free Acid-FA使正盐进一步变成酸式盐使正盐进一步变成酸式盐 Ca(HSO3)2、M

2、g(HSO3)2、NaHSO3、NH4HSO3 的SO2以及按物理作用方式溶于药液中的SO2（3）总酸）总酸 Total Acid-TA 化合酸与游离酸之和 3第3页，共97页，编辑于2022年，星期三酸性亚硫酸盐药液真游离SO2化合SO2游离SO2总SO2Ca(HSO3)24第4页，共97页，编辑于2022年，星期三pH4.5的亚硫酸氢盐药液的亚硫酸氢盐药液5第5页，共97页，编辑于2022年，星期三（4）酸比化合酸与游离酸之比 6第6页，共97页，编辑于2022年，星期三2、亚硫酸盐药液的制备、亚硫酸盐药液的制备 硫黄硫铁矿粉碎焙烧蒸煮酸调制酸液贮存炉气吸收炉气冷却 除尘蒸煮7第7页，共9

3、7页，编辑于2022年，星期三2、亚硫酸盐药液的制备、亚硫酸盐药液的制备（1）硫铁矿的焙烧（2）SO2的吸收8第8页，共97页，编辑于2022年，星期三三、亚硫酸盐药液的性质三、亚硫酸盐药液的性质1、H2SO3的离解常数的离解常数（25）（25）9第9页，共97页，编辑于2022年，星期三或或 或或 或或 当当当10第10页，共97页，编辑于2022年，星期三或或 或或 或或 当当当当当当11第11页，共97页，编辑于2022年，星期三2、亚硫酸盐药液的离子浓度与pH值（1）亚硫酸盐溶液的离子浓度与pH值的关系HSO3-12第12页，共97页，编辑于2022年，星期三（2）亚硫酸盐溶液的）亚硫

4、酸盐溶液的PH值随温度的上升而提高值随温度的上升而提高13第13页，共97页，编辑于2022年，星期三3、亚硫酸盐溶液的稳定性、亚硫酸盐溶液的稳定性（1）受热分解）受热分解（2）氧化还原）氧化还原（3）自氧化还原）自氧化还原 14第14页，共97页，编辑于2022年，星期三第二节、蒸煮蒸煮废液的回收废液的回收蒸煮废液包括碱法蒸煮废液和亚硫酸盐蒸煮废液。黑液：黑液：碱法蒸煮废液碱法蒸煮废液主要指硫酸盐蒸煮主要指硫酸盐蒸煮 废液废液红液：红液：亚硫酸盐蒸煮废液亚硫酸盐蒸煮废液只介绍黑液的回收只介绍黑液的回收15第15页，共97页，编辑于2022年，星期三一、黑液回收概述概述黑液回收包括碱碱、石灰石

5、灰和和热能热能的回收。早在十九世纪八十年代，国外就开始利用燃烧法。目前国内外造早在十九世纪八十年代，国外就开始利用燃烧法。目前国内外造纸工业的碱回收，仍然是以专统燃烧法为主。这一方法包括下述纸工业的碱回收，仍然是以专统燃烧法为主。这一方法包括下述主要过程：主要过程：黑液提取黑液提取黑液蒸发黑液蒸发黑液燃烧黑液燃烧绿液苛化绿液苛化石灰回收石灰回收每吨化学浆排出黑液中有固形物13001400kg70%为有机物：木素、半纤维素和纤维素降解产物30%为无机物：NaOH、Na2S、Na2CO3、Na2SO4及有机结合的钠，草浆黑液还有硅酸钠。1、碱回收意义、碱回收意义（1）减少污染、保护环境（2）回收化

6、学药品，降低生产成本（3）回收热能，节省资源16第16页，共97页，编辑于2022年，星期三17第17页，共97页，编辑于2022年，星期三2、有关术语、有关术语（1）绿液：绿液：黑液燃烧后流出的熔解物用稀白 液或水溶解后的液体 绿泥：绿液澄清后沉淀的渣子（2）白液：白液：绿液加石灰苛化后得到的澄清液 白泥：白泥：白液澄清后沉淀的渣子（3）芒硝还原率芒硝还原率：溶融物中 （均以NaOH或Na2O计）18第18页，共97页，编辑于2022年，星期三（4）苛化率：（苛化率：（均以均以Na2O或或NaOH计）计）（5）碱回收率：碱回收率：经碱回收后得到的碱量（不包括补充芒硝）经碱回收后得到的碱量（不

7、包括补充芒硝）占蒸煮用碱量的百分数占蒸煮用碱量的百分数（6）碱自给率：碱自给率：经碱回收后得到的碱量（包括补充芒硝）占经碱回收后得到的碱量（包括补充芒硝）占蒸煮用碱量的百分数蒸煮用碱量的百分数19第19页，共97页，编辑于2022年，星期三3、计算示例、计算示例 已知白液中活性碱的浓度为100g/L（Na2O计），硫化度为25%，苛化率80%，还原率90%，求白液中Na2S、NaOH、Na2CO3、Na2SO4各为多少g/L（分别以Na2S、NaOH、Na2CO3、Na2SO4 计）解：设设20第20页，共97页，编辑于2022年，星期三 某厂用25m3蒸球蒸煮木片，装锅量为170kg/m3，

8、蒸煮用碱量为16%（Na2O计），硫化度25%，从碱回收送来的白液活性碱浓度为100g/L（NaOH计），硫化度15%，苛化率90%，还原率92%，试求：白液中Na2S、NaOH、Na2CO3和Na2SO4 各为多少g/L？每球应加入白液多少m3?每球应补充纯度为93%的多少kg？21第21页，共97页，编辑于2022年，星期三二、黑液的性质及预处理二、黑液的性质及预处理（一）、（一）、黑液的性质黑液的性质1.黑液的组成黑液的组成 黑液的组成较复杂，大体上可分为有机黑液的组成较复杂，大体上可分为有机物和无机物两部分，两部分的组成和比例物和无机物两部分，两部分的组成和比例随浆原料和生产工艺条件的

9、不同而不同。随浆原料和生产工艺条件的不同而不同。比例：有机物约比例：有机物约70%，无机物，无机物30%。有机物有机物/无机物无机物=2.2 0.322第22页，共97页，编辑于2022年，星期三有机物组成：植物纤维原料溶出的木素，有机物组成：植物纤维原料溶出的木素，半纤维素和纤维素的降解产物及有机酸等，半纤维素和纤维素的降解产物及有机酸等，是产生燃烧值的主要来源。是产生燃烧值的主要来源。无机物组成：游离的氢氧化钠，硫化钠，无机物组成：游离的氢氧化钠，硫化钠，碳酸钠，硫酸钠及有机酸钠，草类浆碳酸钠，硫酸钠及有机酸钠，草类浆 （特（特别是稻麦草）含有较多的二氧化硅。别是稻麦草）含有较多的二氧化硅

10、。23第23页，共97页，编辑于2022年，星期三2、黑液的物理性质黑液的物理性质浓度浓度黑液的浓度表示黑液中固形物的含量黑液的浓度表示黑液中固形物的含量生产中习惯用波美度或比重来表示，因可直接测量，但生产中习惯用波美度或比重来表示，因可直接测量，但波美度和比重和温度有关系，当黑液中固形物含量一定波美度和比重和温度有关系，当黑液中固形物含量一定时，测出的波美度或比重的大小随温度的升高而降低，时，测出的波美度或比重的大小随温度的升高而降低，所以要换算成标准温度（所以要换算成标准温度（15 C）下的温度和比重。）下的温度和比重。波美度（波美度（15 C）=波美度（波美度（t C）+0.052（t

11、C-15 C）比重比重=144.3/（144.3-波美度（波美度（15 C）24第24页，共97页，编辑于2022年，星期三固形物百分比浓度表示法，必须用化验分析方法测定，固形物百分比浓度表示法，必须用化验分析方法测定，不如波美度或比重法直接快当。但也可以用下面公式近不如波美度或比重法直接快当。但也可以用下面公式近似换算，似换算，黑液固形物含量黑液固形物含量%=1.51x-0.9上式由上式由14种浆的黑液综合而得，对于蔗渣和芒杆浆，种浆的黑液综合而得，对于蔗渣和芒杆浆，用下面公式更准确：用下面公式更准确：黑液固形物含量黑液固形物含量%=1.51x-0.81 x-黑液波美度（黑液波美度（15 C

12、）25第25页，共97页，编辑于2022年，星期三黑液的粘度黑液的粘度黑液的粘度在蒸发过程中，是一次很重要的黑液的粘度在蒸发过程中，是一次很重要的物理性能，如对黑液的流送及蒸发效率等有物理性能，如对黑液的流送及蒸发效率等有密切的关系。密切的关系。影响黑液的粘度的因素较多，但对粘度影响影响黑液的粘度的因素较多，但对粘度影响最大的是黑液的浓度和温度。随浓度的升高最大的是黑液的浓度和温度。随浓度的升高而升高，随温度的升高而降低。而升高，随温度的升高而降低。另外，有效碱的含量，半纤维素的含量及二另外，有效碱的含量，半纤维素的含量及二氧化硅的含量，都能影响粘度。氧化硅的含量，都能影响粘度。26第26页，

13、共97页，编辑于2022年，星期三黑液的比热黑液的比热随黑液的浓度增大而减少，随温度的升高而增大，但在随黑液的浓度增大而减少，随温度的升高而增大，但在100 C范围内，黑液的比热随温度变化很小，可用下列公范围内，黑液的比热随温度变化很小，可用下列公式求出近似值：式求出近似值：C=0.98-0.0052bC-黑液的比热（千卡黑液的比热（千卡/公斤黑液）公斤黑液）b-黑液中固形物的重量黑液中固形物的重量%（即百分比浓度）（即百分比浓度）27第27页，共97页，编辑于2022年，星期三沸点升高沸点升高黑液和其他溶液一样，在相同液面压力黑液和其他溶液一样，在相同液面压力下或真空下，沸腾温度比水高一些，

14、所下或真空下，沸腾温度比水高一些，所增加的温度称为沸点升高。增加的温度称为沸点升高。黑液的沸点升高主要决定于黑液的浓度黑液的沸点升高主要决定于黑液的浓度和液面压力的大小。和液面压力的大小。由于各效黑液沸点的升高，使各效有效由于各效黑液沸点的升高，使各效有效温差减少，传热量减少，总有效温度差温差减少，传热量减少，总有效温度差相对降低，而影响多效蒸发的效率。相对降低，而影响多效蒸发的效率。28第28页，共97页，编辑于2022年，星期三起泡性起泡性由于制浆原料中含有木素，树脂等物质，在制浆过程中由于制浆原料中含有木素，树脂等物质，在制浆过程中形成碱木素和皂化物，这些物质是较强的表面活性剂，形成碱木

15、素和皂化物，这些物质是较强的表面活性剂，是起泡的来源。是起泡的来源。松木由于含有较多树脂，故松木浆黑液比其他浆黑松木由于含有较多树脂，故松木浆黑液比其他浆黑液起泡性强。低浓黑液比高浓黑液起泡性强。液起泡性强。低浓黑液比高浓黑液起泡性强。泡沫的形成影响生产操作（污染加热面），增大碱的流泡沫的形成影响生产操作（污染加热面），增大碱的流失（跑黑水）。失（跑黑水）。29第29页，共97页，编辑于2022年，星期三黑液的燃烧值：黑液的燃烧值：一公斤黑液固形物燃烧时的发热量称为黑液的燃烧值，它一公斤黑液固形物燃烧时的发热量称为黑液的燃烧值，它是黑液的重要指标是黑液的重要指标.黑液的燃烧值受固形物中有机物和

16、无黑液的燃烧值受固形物中有机物和无机物的比例影响，有机物的比例越大则燃烧值越大，故硬机物的比例影响，有机物的比例越大则燃烧值越大，故硬浆比较软浆大，木浆比草浆大，一般针叶树浆黑液的燃烧浆比较软浆大，木浆比草浆大，一般针叶树浆黑液的燃烧值为值为35003800千卡千卡/公斤、阔叶树公斤、阔叶树33003600千卡千卡/公公斤、草浆斤、草浆25003000千卡千卡/公斤。公斤。30第30页，共97页，编辑于2022年，星期三3、黑液的化学性质、黑液的化学性质胶体性胶体性黑液虽然不是胶体，但由于存在胶体物质，黑液虽然不是胶体，但由于存在胶体物质，在一定条件下具有胶体性质。在一定条件下具有胶体性质。一

17、般认为：在黑液有效碱含量占固形物的一般认为：在黑液有效碱含量占固形物的1.14%以上条件下，每一个木素单元含有四以上条件下，每一个木素单元含有四个以上钠原子时，碱木素完全溶解于黑液中，个以上钠原子时，碱木素完全溶解于黑液中，呈亲水胶体存在，因而不发生沉淀。但当黑呈亲水胶体存在，因而不发生沉淀。但当黑液有效碱含量低于液有效碱含量低于0.71%时，碱木素胶体的时，碱木素胶体的稳定性大大降低，很容易从黑液中沉淀出来。稳定性大大降低，很容易从黑液中沉淀出来。所以，黑液要保存一定浓度的残碱，就是这所以，黑液要保存一定浓度的残碱，就是这个道理。个道理。31第31页，共97页，编辑于2022年，星期三腐蚀性

18、腐蚀性黑液对设备的碱性腐蚀很少，酸性腐蚀较重。黑液对设备的碱性腐蚀很少，酸性腐蚀较重。酸性腐蚀的产生，主要在蒸发过程中黑液的酸性腐蚀的产生，主要在蒸发过程中黑液的二次蒸汽及其冷凝水中含有挥发性的有机酸二次蒸汽及其冷凝水中含有挥发性的有机酸（如蚁酸、醋酸等），各种酸性的硫化物（如蚁酸、醋酸等），各种酸性的硫化物（如：硫化氢、硫醇等），所以凡是接触二（如：硫化氢、硫醇等），所以凡是接触二次蒸汽及其冷凝水的部位腐蚀较重，例如后次蒸汽及其冷凝水的部位腐蚀较重，例如后几效加热管外壁，污冷凝水排出系统及冷凝几效加热管外壁，污冷凝水排出系统及冷凝器等。器等。易氧化性易氧化性被氧化物质主要是无机硫化物和有机糖

19、类，被氧化物质主要是无机硫化物和有机糖类，由于酚基的催化，氧化反应速度加快。由于酚基的催化，氧化反应速度加快。32第32页，共97页，编辑于2022年，星期三（二）、黑液的预处理（二）、黑液的预处理1、氧化：不稳定的硫化钠变硫代硫酸钠和 硫酸钠2、过滤：除去纤维3、除皂：改善蒸发、回收松香4、除硅：消除硅干扰33第33页，共97页，编辑于2022年，星期三含二氧化硅多给碱回收带来一系列困难含二氧化硅多给碱回收带来一系列困难（1）黑液蒸发时硅酸易产生管垢，）黑液蒸发时硅酸易产生管垢，传热系数下降，甚至堵塞管路。传热系数下降，甚至堵塞管路。（2）黑黑液液燃燃烧烧时时，燃燃烧烧炉炉易易结结蜂蜂窝窝，

20、以以至至缩缩短短炉炉子子寿寿命命，在在炉炉中中钠钠与与二二氧氧化化硅硅结结合合，耗耗碱碱可可达达35%，并并大大大大的的降降低低熔熔融融物物的的纯纯度度，由由于于无无机机物物含含量量高，因而固形物热值低。高，因而固形物热值低。34第34页，共97页，编辑于2022年，星期三（3）苛苛化化时时形形成成的的硅硅酸酸钙钙和和硅硅酸酸钠钠粘粘度度大大，造造成成澄澄清清困困难难，而而且且由由于于硅硅酸酸钙钙沉沉淀淀在在石石灰表面，降低苛化速度及苛化率。灰表面，降低苛化速度及苛化率。（4）回收石灰时结球造成回收困难。）回收石灰时结球造成回收困难。35第35页，共97页，编辑于2022年，星期三三、黑液的三

21、、黑液的蒸发蒸发目的目的：固形物浓度要达到：木浆6065%，草浆5055%设备与方法：多效蒸发多效蒸发关键问题：关键问题：能量消耗能量消耗是是黑液、碱回收的关键黑液、碱回收的关键-成本成本木浆黑液：高的燃烧值木浆黑液：高的燃烧值高蒸汽高蒸汽草浆黑液：低的燃烧值草浆黑液：低的燃烧值低蒸汽低蒸汽36第36页，共97页，编辑于2022年，星期三1、黑液的黑液的蒸发工艺流程蒸发工艺流程37第37页，共97页，编辑于2022年，星期三（1）、蒸汽流程）、蒸汽流程无论采用何种黑液流程，蒸汽流程均与效序相同无论采用何种黑液流程，蒸汽流程均与效序相同 高位冷凝器高位冷凝器新鲜新鲜蒸汽蒸汽 预热器预热器二次蒸汽

22、二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽38第38页，共97页，编辑于2022年，星期三(2)黑液流程黑液流程顺流式流程顺流式流程稀黑液稀黑液预热器预热器-I效效II效效III效效IV效效-V效效半浓黑液槽半浓黑液槽优点：优点：1.辅助设备少，黑液依靠压差自动流送，辅助设备少，黑液依靠压差自动流送，任何多效蒸发只需要两台泵，各效之间不任何多效蒸发只需要两台泵，各效之间不用预热器。用预热器。2.设备紧凑，温度损失少，设备紧凑，温度损失少，3.运行中操作简便，工艺条件稳定。运行中操作简便，工艺条件稳定。39第39页，共97页，编辑于2022年，星期三缺点：缺点：由于

23、黑液浓度逐效增加，而温度逐效降低，黑液粘由于黑液浓度逐效增加，而温度逐效降低，黑液粘度越来越大，但温差减少，流速降低，传热系数降度越来越大，但温差减少，流速降低，传热系数降低，不能发挥蒸发设备效率，也不能产生高浓度的低，不能发挥蒸发设备效率，也不能产生高浓度的黑液。黑液。目前国内外采用顺流式流程较少目前国内外采用顺流式流程较少40第40页，共97页，编辑于2022年，星期三逆流式流程：逆流式流程：稀黑液稀黑液 V效效-预热器预热器-IV效效-预热器预热器-III效效-预热预热器器-II效效-预热器预热器-I效效-浓黑液槽浓黑液槽优点：优点：随黑液浓度的增高，温度相应提高，黑随黑液浓度的增高，温

24、度相应提高，黑液粘度增高较小，传热系数大，可充分液粘度增高较小，传热系数大，可充分发挥设备能力，并可生产浓黑液。发挥设备能力，并可生产浓黑液。41第41页，共97页，编辑于2022年，星期三缺点：缺点：1。辅助设备多，各效之间必须用泵传送黑液，。辅助设备多，各效之间必须用泵传送黑液，必须有黑液预热器，如提取的稀黑液温度过高，必须有黑液预热器，如提取的稀黑液温度过高，还需有黑液降温设备。还需有黑液降温设备。2操作比较复杂，工艺条件变化大。操作比较复杂，工艺条件变化大。3设备安装和维护工作量增加。设备安装和维护工作量增加。42第42页，共97页，编辑于2022年，星期三混流式流程混流式流程兼有顺流

25、式和逆流式两种流程的大部分优点，兼有顺流式和逆流式两种流程的大部分优点，并可克服两种流程的缺点，是国内外经常采并可克服两种流程的缺点，是国内外经常采用的黑液流程。用的黑液流程。方案方案1：稀黑液：稀黑液预热器预热器III效效IV效效V效效皂化物分离皂化物分离预热器预热器II效效I效效浓黑液槽浓黑液槽方案方案2：稀黑液：稀黑液预热器预热器III效效IV效效V-效效皂化物分离皂化物分离预热器预热器I效效II效效浓黑液槽浓黑液槽43第43页，共97页，编辑于2022年，星期三方案方案2可以大大减轻由于高温效应造成的无可以大大减轻由于高温效应造成的无机物沉淀和有机物碳化而产生的结垢程度，机物沉淀和有机

26、物碳化而产生的结垢程度，从而提高蒸发能力，而且运行周期较长，从而提高蒸发能力，而且运行周期较长，我国工厂大多数采用方案我国工厂大多数采用方案2。两种流程都采。两种流程都采用间断出浓黑液的方式，即出浓黑液和出用间断出浓黑液的方式，即出浓黑液和出半浓黑液交替进行。半浓黑液交替进行。44第44页，共97页，编辑于2022年，星期三出半浓黑液（又叫大循环）：利用低温半出半浓黑液（又叫大循环）：利用低温半浓黑液和稀黑液调整进效浓度，在较低浓浓黑液和稀黑液调整进效浓度，在较低浓度和较大流量下，经后三效蒸发后，经皂度和较大流量下，经后三效蒸发后，经皂化物分离，再送入前两效，出效后进入高化物分离，再送入前两效

27、，出效后进入高温半浓黑液槽。温半浓黑液槽。出浓黑液（又叫小循环）：利用高温半浓出浓黑液（又叫小循环）：利用高温半浓黑液和稀黑液调节进效浓度，在较高浓度黑液和稀黑液调节进效浓度，在较高浓度和较小流量下，经过后三效蒸发后，再送和较小流量下，经过后三效蒸发后，再送入前两效，出效后送入浓黑液槽。入前两效，出效后送入浓黑液槽。45第45页，共97页，编辑于2022年，星期三大循环和小循环交替时间根据浓黑液槽大循环和小循环交替时间根据浓黑液槽存量确定，以保证正常供应碱回收炉的存量确定，以保证正常供应碱回收炉的需要为标准，（同时也应考虑稀黑液槽需要为标准，（同时也应考虑稀黑液槽的液位，不能引起跑稀黑液。）的

28、液位，不能引起跑稀黑液。）这种大小循环交替进行的方式，优点是这种大小循环交替进行的方式，优点是大循环可以使小循环粘附在管壁的浮垢大循环可以使小循环粘附在管壁的浮垢及时除去，改善传热条件，不仅为下次及时除去，改善传热条件，不仅为下次小循环创造条件，而且可以充分发挥大小循环创造条件，而且可以充分发挥大循环的作用。循环的作用。缺点是：转换操作不方便，不够稳定。缺点是：转换操作不方便，不够稳定。46第46页，共97页，编辑于2022年，星期三混流：混流：兼有顺流和逆流的优点兼有顺流和逆流的优点木浆：黑液木浆：黑液预热器预热器预热器预热器浓黑液槽浓黑液槽草浆：黑液草浆：黑液预热器预热器预热器预热器浓黑液

29、槽浓黑液槽泵泵泵泵泵泵47第47页，共97页，编辑于2022年，星期三（3）、冷凝水流程）、冷凝水流程清洁冷凝水：清洁冷凝水：预热器预热器 冷凝水槽冷凝水槽 锅炉或洗浆锅炉或洗浆 工效工效 污冷凝水：污冷凝水：效效 效效 效效 效效 真空收真空收集槽集槽 地沟地沟泵泵泵泵48第48页，共97页，编辑于2022年，星期三(4)、不凝缩气体包括空气、二次蒸汽中的有机蒸汽（如甲硫醇、甲硫醚等）高位冷凝器真空泵大气49第49页，共97页，编辑于2022年，星期三2、蒸发设备、蒸发设备（1）主体设备蒸发器（加热室、分离器组成）短管蒸发器 长管升膜式蒸发器 板式降膜自由流蒸发器（2）辅助设备 预热器 列管

30、式预热器、螺旋热交换器 冷凝器 表面式冷凝器（列管式）混合式冷凝器（高位冷凝器）50第50页，共97页，编辑于2022年，星期三51第51页，共97页，编辑于2022年，星期三52第52页，共97页，编辑于2022年，星期三53第53页，共97页，编辑于2022年，星期三工作原理：工作原理：黑液从蒸发管下端进入，液位上升至管高黑液从蒸发管下端进入，液位上升至管高的的1/41/5时，靠近管壁的黑液立即沸腾时，靠近管壁的黑液立即沸腾汽化，产生大量汽泡，汽泡膨胀使管中央汽化，产生大量汽泡，汽泡膨胀使管中央形成汽柱，由于蒸汽密度急剧变小，上升形成汽柱，由于蒸汽密度急剧变小，上升速度加快，因而将液体拉成

31、一层薄膜，沿速度加快，因而将液体拉成一层薄膜，沿管壁迅速上升，到蒸发管上端时，黑液已管壁迅速上升，到蒸发管上端时，黑液已变成含大量悬浮液滴的汽液混合物，并以变成含大量悬浮液滴的汽液混合物，并以较快的速度冲出管口。较快的速度冲出管口。54第54页，共97页，编辑于2022年，星期三特点：特点：1、黑液在加热管内流速高，一般、黑液在加热管内流速高，一般2030米米/秒，在真空度秒，在真空度650700mmHg时，流速可达时，流速可达100160米米/秒，因此管壁对黑液的传热系数秒，因此管壁对黑液的传热系数大（此传热系数与流速的大（此传热系数与流速的0.8次方成正比）次方成正比）2、由于黑液在加热管

32、内液面较低，静压温、由于黑液在加热管内液面较低，静压温度损失小度损失小，而使有效温差相应提高。，而使有效温差相应提高。3、由于黑液在加热管内停留时间短，可避、由于黑液在加热管内停留时间短，可避免局部过热造成黑液沉淀结垢。免局部过热造成黑液沉淀结垢。4、由于加热管长，可以使黑液产生的泡沫、由于加热管长，可以使黑液产生的泡沫受管壁加热而消除，因此更适用皂化物含量受管壁加热而消除，因此更适用皂化物含量高的黑液。高的黑液。55第55页，共97页，编辑于2022年，星期三使用注意点：使用注意点：在使用时必须严格控制加热管内液位，在使用时必须严格控制加热管内液位，使使进效黑液温度接近沸点。如管内液位过高进

33、效黑液温度接近沸点。如管内液位过高或进效黑液温度过低，则造成沸腾区缩短，或进效黑液温度过低，则造成沸腾区缩短，由于液区传热系数较低，必降低蒸发效率。由于液区传热系数较低，必降低蒸发效率。如管内液位过低，则造成结垢加快，甚至如管内液位过低，则造成结垢加快，甚至堵管。堵管。56第56页，共97页，编辑于2022年，星期三 近年有所改进：近年有所改进：1、超长管式，管、超长管式，管长增加到长增加到910米；米；2、把一、二效加热、把一、二效加热改成双程式；改成双程式；3、采用升降膜式、采用升降膜式（三程式）蒸发器。（三程式）蒸发器。4、板式降膜蒸发器、板式降膜蒸发器（图（图7-18）57第57页，共

34、97页，编辑于2022年，星期三3、影响因素及工艺条件（1）、蒸汽压力0.35-0.45MPa，139-148（2）、进液浓度和温度（3）、进液量（4）、冷凝水的处理58第58页，共97页，编辑于2022年，星期三（二）、黑液的直接蒸发（二）、黑液的直接蒸发 （烟气净化与黑液增浓）（烟气净化与黑液增浓）从碱回收炉出来的烟气一般为从碱回收炉出来的烟气一般为250-3000C，还带出还带出40-50Kg/t浆的浆的Na2CO3、Na2SO4 及及约约20Kg/t浆的恶臭的硫化物气体。黑液直接浆的恶臭的硫化物气体。黑液直接接触烟气蒸发把降温、除尘与黑液增浓结合接触烟气蒸发把降温、除尘与黑液增浓结合起

35、来，还可吸收烟气中的起来，还可吸收烟气中的SO2、SO3等。等。59第59页，共97页，编辑于2022年，星期三1 1、文丘里、文丘里旋风分离器系统旋风分离器系统 效果：黑液浓度从效果：黑液浓度从42-42-45%62-65%45%62-65%除尘效率除尘效率 85-90%85-90%烟气温度可降至烟气温度可降至 85-85-1200C1200C 优点：结构简单、操作简便、优点：结构简单、操作简便、投资少、占地少投资少、占地少 缺点：动力消耗大，除尘效缺点：动力消耗大，除尘效率较低，烟气含水份较高率较低，烟气含水份较高60第60页，共97页，编辑于2022年，星期三2 2、园盘蒸发器、园盘蒸发

36、器静电除尘静电除尘器系统器系统 园盘蒸发器旋转时、黑园盘蒸发器旋转时、黑液粘附在管子上，转出液液粘附在管子上，转出液面时与高温烟气接触蒸发，面时与高温烟气接触蒸发，达到增浓，除尘之目的。达到增浓，除尘之目的。优点：除尘效率高（优点：除尘效率高（969699%99%），动力消耗小），动力消耗小 缺点：投资大，占地面积缺点：投资大，占地面积大大61第61页，共97页，编辑于2022年，星期三（一）、黑液燃（一）、黑液燃烧烧原理原理可分为相互交错、不能截然分开的三个阶段1 1、黑液的、黑液的蒸蒸发发干燥干燥阶阶段段 使黑液水份降到10-15%黑液中残碱和有机酸钠盐与烟气中CO2、SO2和SO3反应四

37、、黑液的燃烧62第62页，共97页，编辑于2022年，星期三 2、黑液的、黑液的热裂解及燃烧热裂解及燃烧阶段阶段 有机物受热裂解，挥发性热分解产物（甲醇、丙酮、酚等）燃烧且发出大量热量 部分有机物炭化变成碳 与有机结合的钠热分解生成Na2CO33、无机物的熔融无机物的熔融和和芒硝的还原芒硝的还原阶段阶段 温度9501050也会发生分解的副反应63第63页，共97页，编辑于2022年，星期三（二）、生产流程太空烟气除尘与黑液增浓系统锅炉绿液槽溶解槽芒硝黑液混合器浓黑液槽烟气蒸气芒硝热风苛化工段来稀白液绿液送苛化工段蒸发工段来黑液碱炉64第64页，共97页，编辑于2022年，星期三（三）（三）.碱

38、回收炉碱回收炉碱炉碱炉黑液干燥、燃烧放热黑液干燥、燃烧放热锅炉锅炉吸热产生蒸汽吸热产生蒸汽辅助系统：辅助系统：供排风系统供排风系统燃油系统燃油系统芒硝系统芒硝系统熔融物溶解系统熔融物溶解系统锅炉水处理系统锅炉水处理系统65第65页，共97页，编辑于2022年，星期三66第66页，共97页，编辑于2022年，星期三（四）、影响黑液燃烧的因素（四）、影响黑液燃烧的因素 碱回收炉运行效率 取决于：合理的炉子结构 正确的工艺控制（1）黑液性质）黑液性质 有机物与无机物比例 燃烧值：木浆草浆 硬浆软浆（2）黑液浓度）黑液浓度 浓度低，水量多，耗热多，产碱量低，产汽量小，过低无法燃烧；浓度太大，粘度高，难

39、输送，雾化不好，易结垢；草浆黑液入炉浓度比木浆低，温度却高些。（3）喷液）喷液 要求粒度合适，流量稳定，喷液均匀（4）供风）供风 不足则产生CO，热量损失，污染空气 大多则降低炉温，降低芒硝还原率 一次风：距炉底 0.71.0m 风压 80100mmH2O 风量占总风量50%使垫层燃烧 供给融熔还原需热 二三次风：共占50%（20：30）风压150250mmH2O 使挥发性可燃气体均匀而完全燃烧67第67页，共97页，编辑于2022年，星期三68第68页，共97页，编辑于2022年，星期三（5）炉温）炉温 9501050 过高过高 碱的飞失大碱的飞失大 过低过低 产生更多的含硫还原性气体产生更

40、多的含硫还原性气体 无机物有凝固危险或流动困难无机物有凝固危险或流动困难 芒硝还原率低芒硝还原率低（6）垫层）垫层 垫层是由干燥后高温的多孔性黑灰组成，垫层是由干燥后高温的多孔性黑灰组成，高高1.01.5m 作用：无机物不断融熔，芒硝还原成硫化钠作用：无机物不断融熔，芒硝还原成硫化钠 有机物的热裂解气化，部分有机物炭化成元素碳有机物的热裂解气化，部分有机物炭化成元素碳 积蓄大量的热，稳定炉温积蓄大量的热，稳定炉温（7）芒硝加入量）芒硝加入量 芒硝加入是为弥补碱的损失，但对燃烧不利，可燃物比例下芒硝加入是为弥补碱的损失，但对燃烧不利，可燃物比例下降。草浆碱回收大多不加芒硝降。草浆碱回收大多不加芒

41、硝。69第69页，共97页，编辑于2022年，星期三（五）（五）.黑液燃烧过程中钠和硫的损失黑液燃烧过程中钠和硫的损失燃烧硫酸盐黑液时，碱和硫的损失实际上燃烧硫酸盐黑液时，碱和硫的损失实际上是很大的，其损失的主要原因，并不是由是很大的，其损失的主要原因，并不是由于轻质黑灰微粒和小滴黑液被烟道气带走于轻质黑灰微粒和小滴黑液被烟道气带走所致，而是由于炉中所产生的所致，而是由于炉中所产生的化学反应导化学反应导致挥发物的生成致挥发物的生成。70第70页，共97页，编辑于2022年，星期三1、钠的损失、钠的损失硫酸钠和硫化钠的挥发需要在极高的温度下才能硫酸钠和硫化钠的挥发需要在极高的温度下才能发生，因此

42、，熔融炉内碱的损失几乎只能用碳酸发生，因此，熔融炉内碱的损失几乎只能用碳酸盐在温度超过盐在温度超过1000C时的分解现象来解释。时的分解现象来解释。Na2CO3 Na2O+CO2在温度更高及空气量不足时，在按上式分解的同时，可能接下式分解出元素钠 Na2CO3+2C 2Na+3CO碳酸钠分解的平衡常数等于碳酸钠分解的平衡常数等于:K=Na2OCO2/Na2CO371第71页，共97页，编辑于2022年，星期三但根据计算但根据计算,1600oK时，时，K=0.0001，或在，或在烟道之中二氧化碳的浓度极低时（烟道之中二氧化碳的浓度极低时（1000oK时，为时，为10-10*18绝对大气压），才可

43、能有氧绝对大气压），才可能有氧化钠气体存在，因此，实际上并不可能。化钠气体存在，因此，实际上并不可能。而按以下方程式反应却是很强烈的：而按以下方程式反应却是很强烈的：Na2CO3=2Na+CO+O272第72页，共97页，编辑于2022年，星期三据测定，在黑液燃烧条件下，据测定，在黑液燃烧条件下，金属钠的蒸金属钠的蒸汽分压极高，在缺氧量很大时，可能达到汽分压极高，在缺氧量很大时，可能达到1绝对大气压。绝对大气压。故进行这种分解时钠不是以氧化钠的形式故进行这种分解时钠不是以氧化钠的形式升华，而是作为升华，而是作为元素钠升华元素钠升华。升华的钠又。升华的钠又与烟道气的组成发生二次反应，生成碳酸与烟

44、道气的组成发生二次反应，生成碳酸盐和硫酸盐盐和硫酸盐.这种灰分一部分沉降在烟道这种灰分一部分沉降在烟道,灰槽和各种除灰装置中，一部分则排到烟灰槽和各种除灰装置中，一部分则排到烟囱中去。囱中去。73第73页，共97页，编辑于2022年，星期三4Na+O2=2Na2O Na2O+CO2=Na2CO3 Na2O+SO3=Na2SO4（在烟道气中由于温度较低（在烟道气中由于温度较低,2SO2+O2 2SO3的平衡强烈向右移动，故烟气中有较的平衡强烈向右移动，故烟气中有较大量的大量的SO3）由此可知温度越高，钠的损失越大由此可知温度越高，钠的损失越大.74第74页，共97页，编辑于2022年，星期三2、

45、硫的损失、硫的损失a/一部分以一部分以硫酸盐硫酸盐的形式损失掉的形式损失掉;(在第三阶段在第三阶段)b/一部分以一部分以气态化合物气态化合物的形式被带走，在低温的形式被带走，在低温及过剩空气量较少时，损失将会增加。及过剩空气量较少时，损失将会增加。(在第二阶段在第二阶段)以上两种损失都与温度有关，以上两种损失都与温度有关，温度越低，损失温度越低，损失越大越大.从以上分析看，温度高导致钠的损失增加，温从以上分析看，温度高导致钠的损失增加，温度低导致硫的损失增加，因此，选择一个适宜度低导致硫的损失增加，因此，选择一个适宜的温度是必要的的温度是必要的.75第75页，共97页，编辑于2022年，星期三

46、五、绿液的苛化苛化苛化：将石灰加入绿液中使NaCO3转化为NaOH的过程称为苛化。对苛化要求：对苛化要求：苛化率要高，减少碳酸钠在生产中循环；苛化率要高，减少碳酸钠在生产中循环；白液浓度要高；白液浓度要高；白液要纯，以免蒸煮及黑液蒸发结垢；白液要纯，以免蒸煮及黑液蒸发结垢；碱的流失要小，提高碱回收率；碱的流失要小，提高碱回收率；洁净而较干的白泥，利于白泥回收。洁净而较干的白泥，利于白泥回收。76第76页，共97页，编辑于2022年，星期三（一）（一）.苛化反应原理苛化反应原理1、石灰的消化石灰的消化2、苛化苛化反应过程中，反应过程中，OH-浓度增加。由于共离子作用，浓度增加。由于共离子作用，C

47、a(OH)2溶溶解度下降，解度下降，Na2CO3浓度下降，由于浓度下降，由于CO32-共离子作用，共离子作用，CaCO3溶解度上溶解度上升升达到平衡时两者之间达到平衡时两者之间Ca2+浓度相等浓度相等 Ca(OH)2溶度积溶度积L1=CaCO3溶度积溶度积L2=平衡常数平衡常数77第77页，共97页，编辑于2022年，星期三苛化率苛化率：苛化后生成的氢氧化钠量与反应糸统：苛化后生成的氢氧化钠量与反应糸统中的氢氧化钠和碳酸钠的总量之百分比称为苛中的氢氧化钠和碳酸钠的总量之百分比称为苛化率或苛化度（衡量苛化的程度）化率或苛化度（衡量苛化的程度）苛化率苛化率=NaOH/NaOH+Na2CO3*100

48、%(以以Na2O计计)苛化率与平衡常数的关系苛化率与平衡常数的关系 苛化率用离子浓度表示则：苛化率用离子浓度表示则：苛化率苛化率=1/2OH-c/CO32-I=OH-c/2CO32-i其中其中:OH-c-达到平衡时氢氧根离子浓度，以摩尔浓度表达到平衡时氢氧根离子浓度，以摩尔浓度表示。示。CO32-i-苛化开始时碳酸根离子浓度，以摩尔浓度表示。苛化开始时碳酸根离子浓度，以摩尔浓度表示。78第78页，共97页，编辑于2022年，星期三（二）（二）.影响苛化和白液澄清因素影响苛化和白液澄清因素（1）绿液浓度）绿液浓度 绿液浓度提高，NaCO3电离度减小，苛化率下降，绿液浓度过低，虽有利于苛化率提高，

49、但白液浓度过低。一般绿液浓度100-120g/L(NaOH计)。苛化率8590%（2）绿液成分）绿液成分 绿液中NaOH、Na2S、Na2SiO3、Na2SO3等对苛化有阻滞作用，要求绿液和稀白液中上述化合物的含量越低越好.（3）苛化温度）苛化温度 提高温度.加快苛化反应 但温度上升，CaCO3溶解度上升，Ca(OH)2溶解度下降，苛化率降低 一般苛化温度为9010579第79页，共97页，编辑于2022年，星期三（4）石灰用量与质量）石灰用量与质量 一般过量5-10%，过多不仅浪费，且白液澄清过滤困难 以Ca(OH)2存在的泥渣比以CaCO3形式存在的泥渣较难沉淀和过滤 石灰的CaO含量应7

50、0%，MgO、Al2O3越少越好，因为易形成胶体悬浮物（5）搅拌速度与时间）搅拌速度与时间 适当搅拌，使反应均匀 但搅拌太快或时间过长，形成的CaCO3沉淀过细，沉降速度 下降（6）白液澄清）白液澄清 沉淀颗粒越大，重度越大，越有利澄清 碱浓增大，粘度增大，沉降速度下降 草浆黑液硅含量高，由于Na2SiO3胶体的影响，白泥较难沉降80第80页，共97页，编辑于2022年，星期三（三）（三）.苛化工艺流程苛化工艺流程（1）间歇苛化）间歇苛化(已少用已少用)（2）连续苛化）连续苛化 绿泥绿泥绿泥洗涤器绿泥洗涤器绿液澄清槽绿液澄清槽绿液槽绿液槽消化分离器消化分离器苛苛化化器器（三三台台串串联）联）白