DOC《碱回收工艺知识介绍》

碱回收工艺知识介绍 内?容: 碱回收的工艺过程主要包括四个生产过程:提取、蒸发、燃烧、苛化.

在有些书中,提取不在碱回收的生产工艺过程内,但作为碱回收原料来源的前置工序,碱回收的很多经济技术指标都跟提取息息相关,所以在此次论述中也将其包括在内.下面对碱回收工艺过程分别进行介绍.

一、提取: 1.1 提取工艺 提取工段是碱回收的原料来源地,它的生产,原则上是要获得高浓、高温、量大的黑液,以保证有高的提取率.具体要求如下: 高浓:是要使黑液的浓度在保证洗净度的情况下,尽可能的高.高浓度的黑液可以减少蒸发工段的负荷.高温:黑液温度也是要尽量高,在提取过程中不能加冷水,只能加蒸发工段的温冷却水,如水温低时,要加温.量大:大量的黑液当然是碱回收所需要的. 一般情况下,合格的十个立方的稀黑液,可以浓缩为一立方浓黑液;

一立方浓黑液可以生产一吨碱. 就碱回收来说,对提取工段的考核指标就是浓度和温度. 浓度:8°Be;

温度:70―80℃. 1.2 提取设备 提取状况的好坏,很大程度上取决于提取设备的情况.不同的浆种,有不同的设备选型.目前工厂应用得最多的是四段串连鼓式真空洗浆机.它的技术成熟,操作简便,从进浆到出浆,基本就完成了浆与黑液的分离,提取率也高.浆的洗净度与黑液的生产指标也基本能满足,选择应用的厂家比较多.缺点是投资大,动力消耗大. 其他的提取设备还有:双辊挤浆机、螺旋挤浆机、水平带式真空洗浆机,以及由水平带式真空洗浆机派生出来的胶带水平带式真空洗浆机、不锈钢螺旋网带式洗浆机、长网水平真空洗浆机、双长网挤浆机等,型式大同小异,各有优缺点. 高效率提取设备国内发展较快,其品种、规格和制造能力已接近国际先进水平.其关键技术和设备为中浓大型鼓式真空洗浆机(带波纹滤板、平面阀),最大面积已达100m2.双辊挤浆机是国内企业重点发展的产品.目前国产设备能力100t/d.在国外,鼓式真空洗浆机最大面积达110m2以上,提取率、制造精度和自控程度都较高,但价格昂贵.双辊挤浆机挤出浓度可达30%,能力300t/d.为了追求更高运行效率和低成本运行,国外已发展鼓式置换洗浆机(DD洗浆机)并已投人应用,可在1台洗浆机上完成四段洗涤,国内已有引进. 国内鼓式真空洗浆机能力: 浆种名称 生产能力/t/m2.d 进浆浓度/% 出浆浓度/%木浆 4.5―6.0 0.8―1.5 10--16竹浆 3.0―3.5 1―2.5 10--14蔗渣浆 1.8―2.8 1.2―3.5 10--12 二 蒸发 2.1 黑液蒸发 黑液蒸发的目的是除去稀黑液中多余的水分,以适应燃烧的需要.从提取工段送来的黑液含水分达80%以上,这样的稀黑液是不能燃烧的,必须将其蒸发浓缩. 2.2 蒸发的基本原理借助加热作用把黑液中的水分汽化逸出,使黑液浓缩.蒸发方法有两种:间接蒸发和 直接蒸发.黑液的间接蒸发就象制糖一样,这是大家都理解的.但它只能把黑液浓缩到含固 形物50%以下,再要提高浓度就很困难了.还要进行直接蒸发.生产中,是用碱炉出来的热 烟气与黑液直接接触,提高黑液浓度. 2.3 蒸发工艺 多效蒸发流程包括黑液、蒸汽、冷凝水三个系统.黑液流程:有三种形式: 顺流:黑液流动的方向同蒸汽流动的方向一致.这种流程具有设备少、操作简便、黑液的效间输送不用泵效间不需要加热等优点,但由于黑液逐效蒸浓的同时,黑液温度也逐渐降低,粘度上升,给生产操作带来困难,也不能生产较高浓度过的黑液,很少采用. 逆流:与顺流相反.此流程传热条件好,生产能力高,黑液温度随浓度升高而升高,粘度增加不会太大,可严重破坏产较高浓度过的黑液.缺点是黑液由低压效向高压效输送需要泵,效间需要加热器,操作较复杂. 混流:有顺流,也有逆流. 在黑液蒸发过程中,有直接出浓黑液和间接出浓黑液两种运行方式.间接出浓黑液是稀黑液经第一次蒸发得到半浓黑液,半浓黑液或半浓黑液与稀黑液混合经第二次蒸发最后得到浓黑液.国内多采用这种方法.出半浓黑液时,叫大循环,出浓黑液时叫小循环.大小交替进行.该流程的优点是大循环时可使小循环时粘附管壁的浮垢及时除去,改善传传热条件.缺点是操作麻烦,小循环不能进行皂化物的分离.2.4 蒸发设备 蒸发器是蒸发系统的主体设备,由加热室和分离室组成.有的两室组合一起,有的单独分开.按结构分,有列管式和平板式.列管式又有短管、长管、超长管的.按黑液在管内的流动方向,又有升膜、降膜、升降膜式.板式降膜蒸发器是近年来发展起来的一种蒸发器,它有传热效率高、不易结垢、造价低的优点.缺点是加热原件属不良受热构件,焊接部分易开裂,损坏后不易更换或维修.但由于它的不易结垢的优点很突出,现广泛用于草浆黑液的蒸发作业.2.5 辅助设备 预热器:用于提高入效黑液的温度.使之预热到接近沸点的温度,再进入蒸发器.形式有列管式和螺旋式两种. 冷凝器:作用是将最后一效的二次汽全部冷凝成水后再排出,由于蒸汽冷凝成水时体积极大地缩小,便产生了系统所必须的真空.常见的冷凝器有两种,表面冷凝器,可回收热量;

混合式冷凝器,不能回收热量,或能回收,但温度低,量大,有臭味. 真空泵:用于抽出冷凝器内的不凝汽.常用的是水环式喷射泵.2.6 蒸发工艺操作 蒸汽温度;

140℃,太高,温差大,易结垢.供热、液要稳定,反之,系统产生脉动,效率降低,易结垢;

供液温度:黑液温度合适,过低,预热区延长,效率降低,一般应该接近该效的沸腾温度,比沸点低成本2--3℃.进效浓度:太低,易跑液. 真空度:是决定系统温差的主要因素之一.而温差作为蒸发黑夜的主要动力,直接影响蒸发的能力.真空度高时,虽然温差加大,但黑液温度降低,粘度增大,传热系数减小,同时由于二次汽流速增加,分离器能力不足时,二次汽夹带的黑液泡沫增多.末效真空度为686毫米汞柱.草浆还应适当降低. 为达到稳定的真空度,还应保证有充足的冷凝水.冷凝器排水温度越低,真空度过越稳定.但排水温度太低,水的消耗量大,不经济.排水温度以42--45℃为好.2.7 管垢及处理 黑液蒸发过程中,黑液中的杂质,如纤维、皂化物及钙、镁、铁、铝的盐类物质,会沉淀在管壁上,形成管垢.它使蒸发能力下降,严重时会造成系统生产停机.因此,生产中要尽量防止产生管垢,产生后要及时处理. 水溶性管垢:主要是黑液中的硫酸钠含量超过固形式物的5―6%时,在较高的温度下沉淀在管壁上.可用水洗的方法除去. 不溶于水但不太硬的管垢:白液澄清不好或苛化时石灰过量而形成的碳酸钙垢,常采用盐酸和硝酸处理.为防止对设备的腐蚀,在酸洗时应加缓蚀剂,如若丁、乌洛托品等. 很硬不溶于水的管垢:这是一种较难处理的管垢,主要成分是氧化铝和二氧化硅生成的化合物.这类管垢只能用机械方法除去. 汽室的管垢:二次蒸汽所含的硫化氢与管壁起化学反应生成硫化铁,这种垢常在后面的几效形成.这类管垢可用70℃的白液或15%的氢氧化钠溶液循环煮沸24―30小时,放出碱液后再用高压水冲洗. 2.8 生产过程主要故障及处理 多效蒸发系统灵敏性较高,任一效的条件变化都会影响整个系统条件的变化,生产中要注意异常现象的发生,并及时调整处理.常见有以下几种情况: 1)压力变化 突然升高,多在前几效液位不正常时发生.加热室液位升高时,单液相对流换热区延长,总传热系数变小,蒸汽不能及时冷凝,造成压力突然升高.反之液位降低时,液膜不能覆盖管内全部表面,有效加热面减少;

同时由于黑液粘度加大,流速减慢,加热蒸汽不能充分冷凝,因而压力突然升高.分离器液位过高时,二次汽不能充分分离,除影响质几效的真空度外,也会造成压力突然升高.在同一供汽量下,压力逐步升高时,如供液量未变动,主要是由于加热管形成管垢,或由于冷凝水和不凝结气体排出不良,影响加热蒸汽冷凝使压力逐步升高.压力降低:除主汽管压力波动外,只有漏汽或黑液浓度突然降低才会邮现压力突然降低. 2)真空度波动 真空度大小主要取决于冷凝器运行是否正常.冷却水量变化、设备损坏或其他原因降低冷凝效果,使排出水温变化,或从损坏处漏入空气等,都会造成真空度波动.真空泵不能及时排出不凝气,也会出现波动.液位波动;

冷凝水排出不良,汽室水位升高,蒸汽冷凝速度减慢,或冷凝水排空、管内水流间断、从阀门等处漏入空气造成真空波动.后几效结垢加热管外壁,总温差不够,系统压力和真空度同时增高;

前几效的加热管内壁结垢,温度差增大压力和真空度逐渐降低.

3 黑液的燃烧 黑液燃烧就是将经过蒸发浓缩的黑液固形物在燃烧炉里燃烧裂解,以回收黑液中的碱和热,供再生产使用.3.1 黑液燃烧的原理:黑液燃烧的过程可分为三个彼此相关联的价段. 第一价段,蒸发送来的黑液,在熔炉内受到高温幅射热和上升的高温烟气的直接加热,进一步干燥成含水分只有10―15%的棉花团样的黑灰. 第二价段,黑灰在高温下裂解,释放出甲醇、丙酮、酚、硫化氢等可燃有机气体,与进入炉内的

二、三次风混合燃烧,产生大量的热.还有一部分有机物发生碳化作用生成元素碳,在垫层中继续燃烧,也放出大量的热,为无机盐的熔融和芒硝的还原提供了条件. 第三价段,燃烧使炉温达到达1000℃左右,无机盐和芒硝熔融为流态,为芒硝的还原创造了条件.从提高芒硝还原率来说,希望反应温度高一些,但温度过高会促使钠的升华和热分解,导致碱的损失.3.2 黑液燃烧条........