碱回收工艺介绍

1、碱回收工艺介绍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

2、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：70-80Co2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：双辗挤浆机、螺旋挤浆机、水平带式真空洗浆机， 以及由水平带式真空洗

3、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双辗挤浆机是国内企业重点发展的产品。目前国产设备能力10 0t/do在国外，鼓式真空洗浆机最大面积达110m%上，提取率、制造精度和自控程度都较高，但价格昂贵。双辗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

4、段洗涤，国内已有引进。国内鼓式真空洗浆机能力：进浆浓度/%.81.52. 5.23.5出浆浓度/%10-1610-1410-12浆种名称生产能力/t/m 2.d TOC o 1-5 h z 木浆 4. 5 6.00竹浆 3. 0 3.51蔗渣浆 1. 8-2.81二 蒸发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%Z上，这样的稀黑液是不能燃烧的，必须将其蒸发浓 缩。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

5、50%Z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。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、黑液的效问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

6、，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。问接出 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。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，又有开膜、降膜

7、、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。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。

8、常用的是水环式喷射泵。蒸发工艺操作蒸汽温度；140C,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 C。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

9、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 C 为好。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 56%寸，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

10、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 70c的白液或15%勺氢氧化钠溶液循环煮 沸2430小时，放出碱液后再用高压水冲洗。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：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

11、，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

12、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。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%勺棉花团样的黑灰。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

13、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1000c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。黑液燃烧条件的控制：黑液的性质：跟浆种有关。要根据不同的浆种的黑液制定合适的工艺条 件。黑液浓度：太低，炉内的热量要去蒸发黑液中的水分，炉温低，燃烧不 正常，这是导致闷黄牛的一个原因；太高，泵输送和雾化困难，流量不稳定，易 堵塞，影响正常燃

14、烧。但在泵的性能允许的情况下，尽量提高黑液浓度，可改善 炉子性能。喷液量和黑液粒度：黑液燃烧中要求喷液量稳定、粒度适宜，垫层分布 均匀。喷液量过大，炉子超负荷运行，燃烧不完全，热效率低，烟气中臭气增加， 不仅硫的损失大，还增加对空气的污染。还会造成炉膛出口温度过高，锅炉生成 熔融性积灰。反之，碱回收效率低。生产操作中要求控制好黑液浓度过温度的稳 定，保证黑液泵的正常运行和喷液管、喷枪的畅通，以求得到稳定的喷液量。喷出的粒度要适宜，粒度小，表面积大，易干燥。但是，粒度小，飞失大， 加重对过热器的腐蚀及锅炉管壁的积灰。液粒小，垫层太干，黑灰呈粉末状，容 易烧掉，垫层不易保持应有的高度。粒度太大，干

15、燥不好，也会影响炉子的正常 运行。燃烧空气量的供给：供风是为了给燃烧提供必须的氧气。理论上说，燃 烧1公斤黑液固物需要4-5公斤空气。实际生产中，供风量是理论量的1。05-1。 1倍。入炉空气量必须空制适当，过小，有机物不能完全燃烧，热量损失，热效率低， 炉温低，不利于正常操作。风量过大，虽有利于燃烧，但烟气量大，流速大，碱灰飞失大，易于污染锅炉换热面，而且增加了动力消耗。碱回收炉一般采取三次供风。一次风，距炉底部 4501000处，主要作用 是供给垫层中游离碳燃烧所需要的氧气，太大，垫层燃烧快，降低垫层高度，不 利于芒硝还原，还促使钠盐升华分解，造成碱的损失。国内提倡低风量，高垫层 稳定炙法

16、。一般一次风风量为总风量的 4550%二次风，位置在黑液喷枪口上下点，作用是加速黑液水分汽化和固形物干 燥，并保持垫层高度使之完整成型。有的大型碱炉的二次风风管分布在不同的横 切面上。三次风位置在黑液喷枪以上。主要是用于可燃的挥发性气体及少量未完全 燃烧产物的进一步燃烧，以提高烟气含热量，同时起到封闭炉膛口捕集烟气中所 带的碱尘的作用。为稳定操作，燃烧均匀，充分发挥各次风的作用，入炉空气温度要进行加热，一 般加热到达150C,最好由单独的风机控制风压和风量。一次风压力可低些，一 般在0。81。2千帕；而二、三次风要送到炉膛中心空间与上升的烟气强烈混合 并在炉内产生旋转，使黑液干燥和气体燃烧一致

17、，因此人质压要高一些，一般在 1。52。5千帕。由于不同浆种黑液的性质各有不同，在实际操作中的控制数据 会有不同。现在设计的针对草浆黑液的燃烧炉， 一、二次风已经由一台单独的风 机供气，空气经空气预热器加热后，再经过省煤器进一步加热，达到250 C以上； 三次风由另一台风机供风，空气不预热（有的厂家也加装空气预热器），直接进入炉内。这样做的好处是1）大大提高了一、二次风风温，改善了炉子的燃烧工 况，炉子更好烧，可以做到不用加入油枪助燃，减少碱回收的成本。2）三次风用冷风，不仅节约设备投资，减少运转费用，也还可以调节烟温。燃烧温度的控制：对燃烧影响较大的是垫层温度。此温度应保证使无机盐和芒硝熔融

18、以及更 好地进行芒硝还原反应，同时使熔融物能畅通流出。一般控制在1000c左右，过 低，碱飞失少，但增加了硫的损失，同时易使无机物凝固，熔融物排不出来，甚 至被迫停产。过高，钠升华损失大，也不利于生产。炉床垫层的控制：所谓垫层是固形物经过干燥和热分解后剩余的无机物及游离碳落到炉床上形成的高湿多孔性黑灰碳层。其主要作用是使无机物不断熔融，芒硝还原成硫 化钠，部分有机物热裂解气化并排出；使游离碳不断燃烧，稳定炉湿。因此燃烧 过程应保持适当高度和完整均匀的垫层。垫层高度应保持在1。01。5米左右,其外形是均匀的丘形，如发现垫层不匀整，或偏向一边，要及时调整喷液角度和 供风。碱回收炉及其辅助设备：碱回

19、收炉可分为碱炉和锅炉两部分。碱炉是黑液干燥、燃烧和放出热量的 设备。锅炉则是吸收燃烧所排出的高温烟气的热量产生蒸汽的设备。碱回收炉可分为：1）转炉：由转炉、熔炉、余热锅炉、圆盘蒸发器、溶解槽等部分组成。 优点是结构简单，易操作，比较稳定，但碱回收率、芒硝还原率和热效率都比较 低，而且劳动强度大，条件差，也被淘汰。2）喷射炉：又可分为三种：一、简易喷射炉：投资小，上马快，但运行 周期短，热效率低，随着小造纸厂的消失，已淘汰了。二、移动式圆型夹套半水 冷壁喷射炉（又称TW炉）：它是可移动的外有水冷火套，内有炉衬的熔炉和半水 冷壁锅炉两部分组成的碱回收炉。 它具有投资小，结构和平共处五项原则操作比

20、较简单，设有备用熔炉，检修时间短，炉膛喷液燃烧均匀，运行比较稳定等优点。 但是，从现在的发展看来，它仅适用于小型木浆厂，草浆厂就不行了。而且它热 效率低，铭镁砖消耗大，加上国家不再审批小的制浆厂的投产，它已逐步淘汰。3）全水冷壁喷射炉：又称方型喷射炉。它是由燃烧室和锅炉两部分构成。燃烧室的炉壁、炉顶和炉底都是由带有翅片的水冷壁管组成，所以叫全水冷壁喷 射炉。它的燃烧室呈方形，大致分为三个区：喷枪上下摆动的一段为干燥区，喷 枪以下至一次风嘴为燃烧区（氧化区），一次风附近至以下部位是熔融区（还原 区）。燃烧室与锅炉连成一体，由上下汽包、对流管束、水冷屏管束或凝渣管、 省煤器等组成。厂里要投产的也就

21、是炉子。它的设计很灵活，可大可小。目前国 外最大的可以达到日处理5500吨固形物，小的，小到日处理22吨。辅助系统及设备从锅炉出来的烟气含有碱尘和热，为回收它，碱回收系统配置了相应的回收设备文丘里旋风蒸发器：用它来进一步浓缩黑液。兼有回收热和碱尘的作用。烟气余热利用率高，烟气温度可由270c左右降临90c左右，但碱尘飞失大，除 尘效果差，达不到环保要求，与圆盘蒸发器和静电除尘器的配合形式相比，电耗大(吨浆耗电67KW 新建的碱回收已很少采用。圆盘蒸发器：作用同上。工艺上都与静电除尘器配合使用。静电除尘器：是一种高效除尘设备。达 96%Z上，但投资大，技术要求高， 要求进口烟温严格，不能小于是1

22、50C,出口烟温不小于是116C,即比类气露点 高 4050 C。4.绿液的苛化熔融物溶解于稀白液或水中称绿液。它的主要成分是碳酸钠和硫化钠。将石灰加入绿液中，使碳酸钠转化为氢氧化钠的过程称为苛化。苛化的化学反应方程式如下：Ca(OH+NaCO=2NaOH+CaCO或 CaO+HO+N2CO=2NaOH+CaCO苛化原理及影响因素苛化原理：石灰消化：生石灰中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，并放出热量。CaO+2O= Ca(OH)酸钠的苛化：苛化反应是个可逆反应，故苛化反应不能进行到底，生产上以苛化度来表示 苛化的程度：影响苛化的因素：石灰加入量：为加速苛化过程，提高苛化度，石加入量为105110%太多造成浪费，并且难于澄清。绿液浓度