第七章蒸煮液的制備

第七章蒸煮液的制備第一頁，共六十頁，2022年，8月28日第一節(jié)蒸煮液的制備一、堿法蒸煮液的制備燒堿法：硫酸鹽法：第二頁，共六十頁，2022年，8月28日二、亞流酸鹽蒸煮液的制備1、藥液組成及表示方法（1）化合酸CombinedAcid-CA

凡是與鹽基組成正鹽[CaSO3、MgSO3、Na2SO3、(NH4)2SO3]即以亞硫酸鹽形式存在的一部分SO2，稱為化合SO2或化合酸（2）游離酸FreeAcid-FA使正鹽進一步變成酸式鹽[Ca(HSO3)2、Mg(HSO3)2、NaHSO3、NH4HSO3]的SO2以及按物理作用方式溶于藥液中的SO2（3）總酸TotalAcid-TA化合酸與游離酸之和

第三頁，共六十頁，2022年，8月28日酸性亞硫酸鹽藥液真游離SO2化合SO2游離SO2總SO2Ca(HSO3)2第四頁，共六十頁，2022年，8月28日pH>4.5的亞硫酸氫鹽藥液第五頁，共六十頁，2022年，8月28日（4）酸比化合酸與游離酸之比

第六頁，共六十頁，2022年，8月28日2、亞硫酸鹽藥液的制備

硫黃硫鐵礦粉碎焙燒蒸煮酸調制酸液貯存爐氣吸收爐氣冷卻除塵蒸煮第七頁，共六十頁，2022年，8月28日2、亞硫酸鹽藥液的制備（1）硫鐵礦的焙燒（2）SO2的吸收第八頁，共六十頁，2022年，8月28日三、亞硫酸鹽藥液的性質1、H2SO3的離解常數（25℃）（25℃）第九頁，共六十頁，2022年，8月28日或或或當當當第十頁，共六十頁，2022年，8月28日或

或

或

當當當第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日2、亞硫酸鹽藥液的離子濃度與pH值（1）亞硫酸鹽溶液的離子濃度與pH值的關系HSO3-第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日（2）亞硫酸鹽溶液的PH值隨溫度的上升而提高第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日3、亞硫酸鹽溶液的穩(wěn)定性（1）受熱分解（2）氧化還原（3）自氧化還原

第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日第二節(jié)黑液回收一、概述黑液回收包括堿、石灰和熱能的回收。黑液提取→黑液蒸發(fā)→黑液燃燒→綠液苛化→石灰回收每噸化學漿排出黑液中有固形物1300~1400kg70%為有機物：木素、半纖維素和纖維素降解產物30%為無機物：NaOH、Na2S、Na2CO3、Na2SO4及有機結合的鈉，草漿黑液還有硅酸鈉1、堿回收意義（1）減少污染、保護環(huán)境（2）回收化學藥品，降低生產成本（3）回收熱能，節(jié)省資源第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日2、有關術語（1）綠液：黑液燃燒后流出的熔解物用稀白液或水溶解后的液體綠泥：綠液澄清后沉淀的渣子（2）白液：綠液加石灰苛化后得到的澄清液白泥：白液澄清后沉淀的渣子（3）芒硝還原率：溶融物中（均以NaOH或Na2O計）第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日（4）苛化率：（均以Na2O或NaOH計）（5）堿回收率：經堿回收后得到的堿量（不包括補充芒硝）占蒸煮用堿量的百分數（6）堿自給率：經堿回收后得到的堿量（包括補充芒硝）占蒸煮用堿量的百分數第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日3、計算示例已知白液中活性堿的濃度為100g/L（Na2O計），硫化度為25%，苛化率80%，還原率90%，求白液中Na2S、NaOH、Na2CO3、Na2SO4各為多少g/L（分別以Na2S、NaOH、Na2CO3、Na2SO4

計）解：

設設第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日作業(yè)：某廠用25m3蒸球蒸煮木片，裝鍋量為170kg/m3，蒸煮用堿量為16%（Na2O計），硫化度25%，從堿回收送來的白液活性堿濃度為100g/L（NaOH計），硫化度15%，苛化率90%，還原率92%，試求：白液中Na2S、NaOH、Na2CO3和Na2SO4各為多少g/L？每球應加入白液多少m3?每球應補充純度為93%的多少kg？第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日4、黑液的性質（1）黑液的濃度可用波美度（Baumé—°Bé）表示°Bé（15℃）=°Bé（t℃）+0.052(t-15)相對密度d與°Bé關系固形物含量（Y，%）與波美度（X）關系——與漿種有關對14種木、竹、棉稈、草漿混合黑液

第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日（2）黑液的粘度

濃度↑，粘度↑；溫度↑，粘度↓；有效堿含量↓，粘度↑草漿黑液粘度＞木漿黑液在相同濃度、溫度下，黑液粘度大小順序：龍須草漿＞稻草漿＞麥草、蔗渣漿＞荻葦漿＞竹漿＞木漿（3）沸點升高

黑液濃度高，黑液中無機物含量高，沸點升高就大（4）起泡性

堿木素、樹脂等是表面活性劑，使表面張力↓，起泡性↑起泡性：木漿黑液＞草漿黑液硬漿黑液＞軟漿黑液第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日（5）燃燒值木素發(fā)熱值6000Kcal／kg

碳水化合物發(fā)熱值3000Kcal／kg

黑液中有機物與無機物之比越高，燃燒值越大硬漿黑液＞軟漿黑液木漿黑液＞草漿黑液（6）比熱隨濃度增加而降低，溫度升高而升高（7）腐蝕性堿性腐蝕很小，酸性腐蝕（二次蒸汽及冷凝水中酸性物質引起的腐蝕）較大（8）膠體性黑液中有效堿含量過低時，堿木素膠體不穩(wěn)定，易沉淀草漿黑液含有水玻璃膠體，含量過高時，堿木素完全溶于黑液中呈親水膠體（Na2O?nSiO2)，易導致蒸發(fā)管結垢第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日二、黑液的蒸發(fā)木漿60～65%，1、蒸發(fā)工藝流程固形物濃度要達到：草漿50～55%第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日（1）黑液流程順流：黑液→（泵）預熱器→Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→濃（或半濃）黑液槽設備少，動力消耗小溫差小，傳熱效率低逆流：黑液→（泵）預熱器→Ⅴ→（泵）Ⅳ→（泵）Ⅲ→（泵）Ⅱ→（泵）Ⅰ→（泵）濃黑液槽溫度差較大，傳熱效率高設備多，動力消耗大第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日混流：兼有順流和逆流的優(yōu)點木漿：黑液→預熱器→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→預熱器→Ⅰ→Ⅱ→濃黑液槽草漿：黑液→預熱器→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→預熱器→Ⅱ→Ⅰ→濃黑液槽泵泵泵泵泵泵第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日（2）蒸汽流程無論采用何種黑液流程，蒸汽流程均與效序相同

Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→高位冷凝器新鮮蒸汽

預熱器二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日（3）冷凝水流程清潔冷凝水：預熱器冷凝水槽→鍋爐或洗漿工效污冷凝水：

Ⅱ效Ⅲ效Ⅳ效Ⅴ效→真空收集槽→地溝泵泵第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日(4)不凝縮氣體包括空氣、二次蒸汽中的有機蒸汽（如甲硫醇、甲硫醚等）ⅠⅡⅢⅣⅤ高位冷凝器真空泵大氣第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日2、蒸發(fā)設備（1）主體設備—蒸發(fā)器（加熱室、分離器組成）短管蒸發(fā)器長管升膜式蒸發(fā)器板式降膜自由流蒸發(fā)器（2）輔助設備預熱器列管式預熱器、螺旋熱交換器冷凝器表面式冷凝器（列管式）混合式冷凝器（高位冷凝器）第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日3、黑液的直接蒸發(fā)（煙氣凈化與黑液增濃）從堿回收爐出來的煙氣一般為250-3000C，還帶出40-50Kg/t漿的Na2CO3、Na2SO4

及約20Kg/t漿的惡臭的硫化物氣體。黑液直接接觸煙氣蒸發(fā)把降溫、除塵與黑液增濃結合起來，還可吸收煙氣中的SO2、SO3等。（1）文丘里—旋風分離器系統(tǒng)效果：黑液濃度從42-45%→62-65%

除塵效率85-90%

煙氣溫度可降至85-1200C

優(yōu)點：結構簡單、操作簡便、投資少、占地少缺點：動力消耗大，除塵效率較低，煙氣含水份較高（2）園盤蒸發(fā)器—靜電除塵器系統(tǒng)園盤蒸發(fā)器旋轉時、黑液粘附在管子上，轉出液面時與高溫煙氣接觸蒸發(fā)，達到增濃，除塵之目的。優(yōu)點：除塵效率高（96～99%），動力消耗小缺點：投資大，占地面積大

第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日1.生產流程三、黑液的燃燒太空煙氣除塵與黑液增濃系統(tǒng)鍋爐綠液槽溶解槽芒硝黑液混合器濃黑液槽煙氣蒸氣芒硝熱風苛化工段來稀白液綠液送苛化工段蒸發(fā)工段來黑液堿爐第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日2.堿回收爐堿爐—黑液干燥、燃燒放熱鍋爐—吸熱產生蒸汽輔助系統(tǒng)：供排風系統(tǒng)燃油系統(tǒng)芒硝系統(tǒng)熔融物溶解系統(tǒng)鍋爐水處理系統(tǒng)第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日3、黑液燃燒原理可分為相互交錯、不能截然分開的三個階段（1）黑液的蒸發(fā)干燥階段使黑液水份降到10-15%黑液中殘堿和有機酸鈉鹽與煙氣中CO2、SO2和SO3第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日

（2）黑液的熱裂解及燃燒階段有機物受熱裂解，揮發(fā)性熱分解產物（甲醇、丙酮、酚等）燃燒且發(fā)出大量熱量部分有機物炭化變成碳與有機結合的鈉熱分解生成Na2CO3(3)無機物的熔融和芒硝的還原階段

溫度950～10500C也會發(fā)生分解的副反應第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日4、影響黑液燃燒的因素

堿回收爐運行效率取決于：合理的爐子結構正確的工藝控制（1）黑液性質有機物與無機物比例燃燒值：木漿＞草漿硬漿＞軟漿（2）黑液濃度濃度低，水量多，耗熱多，產堿量低，產汽量小，過低無法燃燒；濃度太大，粘度高，難輸送，霧化不好，易結垢；草漿黑液入爐濃度比木漿低，溫度卻高些。（3）噴液要求粒度合適，流量穩(wěn)定，噴液均勻（4）供風不足則產生CO，熱量損失，污染空氣大多則降低爐溫，降低芒硝還原率一次風：距爐底0.7～1.0m風壓80～100mmH2O

風量占總風量50%使墊層燃燒供給融熔還原需熱二三次風：共占50%（20：30）風壓150～250mmH2O

使揮發(fā)性可燃氣體均勻而完全燃燒第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日（5）爐溫950～1050℃

過高堿的飛失大過低產生更多的含硫還原性氣體無機物有凝固危險或流動困難芒硝還原率低（6）墊層墊層是由干燥后高溫的多孔性黑灰組成，高1.0～1.5m

作用：無機物不斷融熔，芒硝還原成硫化鈉有機物的熱裂解氣化，部分有機物炭化成元素碳積蓄大量的熱，穩(wěn)定爐溫（7）芒硝加入量芒硝加入是為彌補堿的損失，但對燃燒不利，可燃物比例下降。草漿堿回收大多不加芒硝。第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日四．苛化與石灰回收1.苛化反應

將石灰加入綠液中使NaCO3轉化為NaOH的過程稱為苛化反應過程中，OH-濃度增加。由于共離子作用，Ca(OH)2溶解度下降，Na2CO3濃度下降，由于CO32-共離子作用，CaCO3溶解度上升達到平衡時兩者之間[Ca2+]濃度相等Ca(OH)2溶度積L1=CaCO3溶度積L2

=平衡常數第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日2.影響苛化和白液澄清因素（1）綠液濃度綠液濃度提高，NaCO3電離度減小，苛化率下降，綠液濃度過低，雖有利于苛化率提高，但白液濃度過低。一般綠液濃度100-120g/L(NaOH計)?？粱?5~90%（2）綠液成分綠液中NaOH、Na2S、Na2SiO3、Na2SO3等對苛化有阻滯作用，要求綠液和稀白液中上述化合物的含量越低越好.（3）苛化溫度提高溫度.加快苛化反應但溫度上升，CaCO3溶解度上升，Ca(OH)2溶解度下降，苛化率降低一般苛化溫度為90~105℃第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日（4）石灰用量與質量一般過量5-10%，過多不僅浪費，且白液澄清過濾困難以Ca(OH)2存在的泥渣比以CaCO3形式存在的泥渣較難沉淀和過濾石灰的CaO含量應>70%，MgO、Al2O3越少越好，因為易形成膠體懸浮物（5）攪拌速度與時間適當攪拌，使反應均勻但攪拌太快或時間過長，形成的CaCO3沉淀過細，沉降速度下降（6）白液澄清沉淀顆粒越大，重度越大，越有利澄清堿濃增大，粘度增大，沉降速度下降草漿黑液硅含量高，由于Na2SiO3膠體的影響，白泥較難沉降第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日3.苛化工藝流程（1）間歇苛化(已少用)（2）連續(xù)苛化

綠泥綠泥洗滌器綠液澄清槽綠液槽消化分離器苛化器（三臺串聯）白液澄清器輔助苛化器白泥洗滌器沉渣攪拌槽真空洗渣機濃白液槽稀白液槽白泥到石灰回收石灰綠液送蒸煮送燃燒工段第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日4．石灰回收回轉爐爐長30-75m白泥含堿量0.5～1.0%直徑1.8-2.7m煅燒溫度1090～1250℃

長徑比30-40:1停留時間1.5～4h

生產能力22-110t/d第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日第三節(jié)蒸煮廢液的綜合利用一、紅液的綜合利用在酸性亞硫酸鹽針葉木漿廢液的總固形物中木素60—63%糖類22—25%其中已糖60—65%戊糖35—40%有機酸2—3%灰份10%第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日1.制灑精已糖（葡萄糖。甘露糖，果糖，半乳糖）可發(fā)酵生產灑精2.制酵母廢液中的可發(fā)酵糖和不可發(fā)酵糖均可制酵母3.制香蘭素（香草素，香草醛）—3—甲氧基—4—羥基苯甲醛木素磺酸鹽在堿性介質中經水解，氧化，萃取，精制而制得木素磺酸鹽

第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日4.木素磺酸鹽（或濃縮廢液）的直接利用或改性利用水泥減水劑石油鉆井添加劑治金、陶瓷等工業(yè)用粘合劑工業(yè)洗滌劑（如鍋爐清洗劑）橡膠補強劑染料分散劑水處理劑（絮凝劑、吸附劑、緩蝕阻垢劑）第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日5、制木素磺酸鈉Ca(OH)2H2SO4NaCO3木素磺酸鈣沉淀酸化置換蒸發(fā)干燥+H2SO4Ca(L-SO3)2+Ca(OH)22Ca(L-SO3)(OH)↓堿式木素磺酸鈣Ca(L-SO3)2+H2SO4

+Na2CO32Na(L-SO3)+CaCO3↓木素磺酸鈉既可作粘合劑，又可作分散劑第五十二頁，共六十頁，2022年，8月28日6、制鐵鉻木素磺酸鹽（FeCyLS）將紅液或已發(fā)酵酒精的醪液濃縮、加熱至60～80℃→加入FeSO4（綠礬）和NaCr2O7（紅礬鈉）溶液，攪拌反應→噴霧干燥→鐵鉻木素磺酸鹽干粉（1）在酸性條件下，Fe2+→Fe3+6FeSO4+Na2Cr2O7+7H2SO4→3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+Na2SO4+7H2O（2）Fe3+、Cr3+、Na+等取代木素磺酸鈣中的Ca2+13(L-SO3)2Ca+[3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+Na2SO4]→6(L-SO3)3Fe+2(L-SO3)3Cr+2(L-SO3)Na+13CaSO4↓主要用途：鉆井泥漿處理劑—冷卻、潤滑鉆頭、運載巖屑第五十三頁，共六十頁，2022年，8月28日7、制木質素類絮凝劑8、制木質素類絮吸附劑第五十四頁，共六十頁，2022年，8月28日二、黑液的綜合利用1.松節(jié)油的回收