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碱回收工艺 2008版 2 目录 一 碱法制浆工艺二 碱回收简介三 蒸发工段四 碱炉工段五 苛化工段六 石灰窑臭气处理系统 3 一 碱法制浆工艺 4 5 一 硫酸盐法制浆历史 十八世纪七十年代 德国人C F Dahl发明了硫酸盐法制浆 在碱法制浆烧碱溶液中添加硫化钠 可以缩短蒸煮时间 生产强韧的纸浆 于在1879年取得专利 十九世纪初在北美开始生产硫酸盐法纸浆 到三十年代 随着碱回收炉技术的提高 硫酸盐法制浆也得到迅猛的发展 最初的单条制浆生产线的规模约10吨浆 天 现在发展到超过3000吨浆 天 由于技术和环保方面的优势加强了硫酸盐法制浆在纸浆生产领域的地位 目前硫酸盐法纸浆占世界纸浆总产量的65 其中北美的硫酸盐法纸浆超过70 6 二 碱回收简介 7 2 1碱回收流程 制浆车间 木片 浆 浆板和鲜浆 稀黑液 蒸发 碱回收炉 浓黑液 苛化 石灰窑 汽轮机 蒸汽 绿液 白液 石灰 白泥 8 2 2目的和作用 回收制浆所消耗的化学品 主要是些钠盐 供制浆循环使用 处理黑液中的有机成分 回收能源 目前我们公司碱回收车间的所产蒸汽超过全公司总产汽量的70 消除污染 保护环境 9 2 3碱回收范围 蒸发工段 浓缩制浆产生的稀黑液 碱炉工段 燃烧处理黑液 产生蒸汽和绿液 苛化工段 将碱炉产生的绿液变为供制浆使用白液 石灰窑 处理苛化产生的白泥 防止二次污染并提供苛化所使用的石灰 10 2 4术语 黑液 碱法制浆经过纸浆洗涤和黑液提取得到的废液 因其颜色发黑称为黑液绿液 黑液燃烧后的熔融物溶于稀白液形成的溶液 因其颜色为绿色 所以称为绿液白液 由绿液和生石灰反应生成的碱性液体 其主要成分是NAOH和NA2S 11 一 碱法蒸煮总碱 溶液中所有钠盐含量的总和烧碱法 NaOH Na2CO3硫酸盐法 NaOH Na2S Na2CO3 Na2SO4 Na2SO3总可滴定碱烧碱法 NaOH Na2CO3硫酸盐法 NaOH Na2S Na2CO3 Na2SO3活性碱烧碱法 NaOH硫酸盐法 NaOH Na2S碱液中活性碱含量占总可滴定碱含量的百分比叫活性度 活性度 活性碱 总可滴定碱 100 12 有效碱烧碱法 NaOH硫酸盐法 NaOH 1 2Na2S硫化度指硫酸盐法蒸煮液或白液中 硫化钠含量占活性碱含量的百分比 硫化度 Na2S NaOH Na2S 100 以上各项均以氧化钠或氢氧化钠计 用碱量指蒸煮时活性碱的用量对绝干原料重量的百分比 用碱量 活性碱用量 绝干原料重量 100 液比蒸煮总液量的体积 L或m3 与绝干原料重量 kg或吨 之比蒸煮总液量 碱液量 补加水量或黑液量 原料水分其余自己看 需熟记 13 三 蒸发工段 14 3 1蒸发目的 蒸发工段的主要目的是把从蒸煮车间送来的稀黑液蒸发浓缩成供碱炉燃烧用的合格超浓黑液我们公司蒸发设计能力253吨水 小时 固含量16 5 的稀黑液在六效自流降膜式蒸发器中增浓 最终产品固含量73 针叶木76 的浓黑液泵送碱炉燃烧 15 3 2原料特征 蒸发工段的原料是制浆送来的黑液硫酸法制浆产生的黑液 固形物中的无机物约占30 35 主要为残余的化学药品 与有机物化合的金属基 原料带来的无机物成分等黑液的有机物约占65 70 主要包括制浆原料在蒸煮过程中降解产物 溶出物等 如木素 纤维素 半纤维素 淀粉 树脂 及有机酸等 其中木素的燃烧值约为25MJ Kg 碳水化合物约为12 6MJ Kg 黑液回收时产生热量的主要来源黑液性状是黑液蒸发的重要参数 包括粘度 沸点升高 密度 导热系数等 16 17 3 2蒸发设备 板式自流降膜蒸发器汽提塔真空泵和工艺泵槽罐 18 自流降膜蒸发器 蒸发器效室加热单元 膜板 由两块1500mm 9000mm的不锈钢板焊接组成 蒸汽在单元内冷凝 黑液进入效室底部 由循环泵把黑液从底部循环至顶部均匀分配 并沿膜板外表面流下 较大的黑液循环量保证了加热表面充分湿润 没有干固现象发生 效室底部有适量黑液 以保证供给液的变化或其它扰动发生时 系统不会因效室黑液的不足而产生运行的困难 19 20 3 3蒸发流程 21 制浆车间泵送来的稀黑液 16 5 固含量 进入稀黑液槽 进槽之前 稀黑液固含量由 效来的浓黑液增浓至约18 5 稀黑液从稀黑液槽泵送到 效独立闪蒸室 闪蒸后的黑液流经 效的闪蒸室进入 效 效黑液由泵从底部循环至顶部的黑液分配系统 在膜板顶部均匀分配 并沿外表面流至效体底部 部分循环黑液从循环泵输送进入 效 效跟 效一样 部分黑液进给到 效 在 效黑液被蒸发后由出效泵送至中浓黑液槽 黑液从中浓黑液槽泵送进 效 效的黑液经循环增浓后由泵经黑液预热器送入 效 效大部分黑液由泵进入 效 少量黑液泵送增浓稀黑液 效有三个蒸发器 A B和 C B和 C作为蒸发效将黑液增浓到65 送至浓黑液槽 从浓黑液槽再送到碱炉混合槽加入芒硝和碱灰后 送入 A结晶蒸发到73 左右 22 3 4工艺技术参数 蒸发能力253tH20 h稀黑液流量85 5l s稀黑液固形物含量16 5 稀黑液温度90 超浓黑液流量和固形物含量14 5l s和76 2 若为72 则为15 3l s 低压蒸汽流量13 4kg s一次低压蒸汽温度小于148 冷却水流量 来自冷却水塔 556l s处理水 除铁水 流量37l s二次冷凝水1流量30 2kg s二次冷凝水2流量32 1kg s污冷凝水流量5 8kg s汽提能力 进汽提塔污冷凝水流量 9 5kg s 23 四 碱炉工段 24 4 1碱炉生产目的 将浓黑液在碱炉内燃烧 消除其对环境的污染 提供苛化工段绿液 回收蒸煮消耗的碱 产生过热蒸汽 供汽轮机发电和全厂使用 25 4 2碱炉特征 压力容器规范ASME供应商安德利兹公司 瓦卡其 芬兰制造商 上部炉膛 管束 省煤器 过热器 武汉锅炉厂制造商 下部炉膛 芬兰运行起始年月日2002设备编号A10022汽包设计压力 温度87bar 302 燃烧能力1204tds d蒸汽参数 设计值 56 2kg s 480 68bar 26 4 3设备特征 锅炉受热面面积 单位 平方米 省煤器8800 炉膛2080 管束3670 过热器5970 总计20520 锅炉容积 单位 立方米 省煤器50m3炉膛水冷壁52m3锅炉管束110m3总水量212m3过热器66m3 27 炉膛内部燃烧情况 黑液燃烧用的空气从三个不同高度以一次风 二次风 三次风的形式送入炉膛黑液通过固定式黑液枪喷射入炉膛 在炉膛内经干燥 热解 挥发物燃烧 黑灰燃烧和熔融物氧化4个阶段得到处理Na2SO4 C Na2S 28 29 30 31 4 4主要工艺技术参数 处理黑液干固物能力 1204tds d过热器出口蒸汽温度 380 490 主蒸汽阀处的蒸汽压力52 68bar汽包设计压力87bar省煤器前给水温度110 130 蒸发来黑液温度126 129 干固物含量70 74 省煤器出口烟气温度不小于150 32 黑液参数 到混合槽干固物含量60 65 到炉膛干固物含量70 74 满负荷燃烧量20 1kg s约15l s进喷枪黑液温度126 129 喷枪黑液压力 估计 0 9 1 6bar 33 4 5产品特征 绿液浓度 150 190g L 以NaOH计 硫化度 22 28 芒硝还原率 95 过热蒸汽含Na 小于0 01mg kg含SiO2 小于0 020mg kg温度 450 490 正常情况下 压力 52 65bar 正常情况下 34 五 苛化工段 35 5 1苛化工段生产目的 将燃烧工段送来的绿液 主要成分为Na2CO3和Na2S 经过澄清 消苛化 过滤洗涤 生产出白液 主要成分Na2S和NaOH 供化浆车间蒸煮工段使用 生产出稀白液 供碱炉工段溶解熔融物使用 同时产生白泥 经石灰窑煅烧后重新利用 当回收碱不能满足生产需要时 可按比例补充氢氧化钠和硫化钠 36 37 SlakingCaustisizingEfficiency 38 SettlingRateTest 39 SlakingOverlimingImpact 40 CausiticizingEfficiency SettlingRate 41 KilnTemperatureImpact 42 43 GreenLiquorClarification Poordregsremovalwillcreateproblemswith PoorlimesettleablityPoorfiltersocklifeMgandsiliconinparticularPoorlimeavailabilityPoorfilterperformance highmoisturecontentandTRSissues 44 WeatOndeoNalcothankyouforyourbusinessandlookforwardtoourcontinuedbusinessrelationship 45 5 2工艺描述和原理 苛化过程中的化学反应 在绿液中的水和石灰之间发生的第一个反应是 CaO H2O Ca OH 2 热这种石灰消化反应发生在消化槽 本反应产生大量的热 反应迅速 其产物Ca OH 2被称为消化石灰 第二个反应称为苛化反应 Ca OH 2 Na2CO3 2NaOH CaCO3反应在消化石灰和碳酸钠 Na2CO3是绿液的主要成份 之间进行 反应的产物是NaOH和白泥 最初 本反应进行十分迅速 然后减慢 在以后的10 20分钟内 反应进行大约70 90 高温加速了本反应 实际反应温度约100 搅拌和石灰质量也影响反应速率 苛化反应达到平衡后即不再继续反应 意即在平衡反应后额外的石灰加入量 同Na2CO3保持一定比率 将不再导致Na2CO3向NaOH的总量转变 同样 过量灰也不会转变成白泥 苛化反应的平衡依赖于绿液的浓度和硫化度 在Goodwin曲线中指出了反应分别在0 和35 的硫化度下 理论上的平衡苛化度 在实际操作中 苛化度比曲线值低2 4个百分点 若试图达到Goodwin曲线上的苛化度将需要浪费大量的反应时间 在实际操作中 一部分石灰并不反应 导致白泥中石灰量的增加 而这进一步增加了沉降 过滤 白泥煅烧的难度 在实际中应选择反应条件以使反应充分 并使白泥中CaO含量足够低且白泥颗粒尽量大 易于过滤 46 不同硫化度下的GOODWIN曲线 47 5 3工艺流程 48 绿液从溶解槽泵送到稳定槽 在流量和密度的变化趋于平衡时 泵 控制绿液流量 送至绿液澄清槽 先进入澄清槽下部 澄清区 绿泥从绿液中分离后 沉降到澄清槽底部 通过转耙收集到绿泥集中槽 经出口管由绿泥泵送至绿泥过滤机 进行洗涤和脱水 较干的绿泥排出工艺系统 澄清后的绿液上升到澄清槽的上部 贮存区 然后泵送至消化器 绿液与从石灰料斗经螺旋给料器来的石灰在消化器内混合 通过改变石灰螺旋给料器的转速 维持消化器内石灰 绿液的比例保持不变 石灰消化后形成的渣子从消化器的底部直接刮除到提渣机 多级螺旋将渣子输送至提渣机上部 经洗涤排出工艺系统 石灰乳液从消化 提渣机溢流至串联的三级苛化器 一级和二级分为三室 三级分为二室 每室配有一个浆式搅拌器 在此 石灰乳液经过一定的停留时间 进一步的苛化 苛化后的石灰乳液泵送至CD过滤机过滤 白液过滤工艺由一个压力式过滤机 一个带搅拌的白泥槽 一个滤溢槽 一个带分离器的过滤压缩机和增压压缩机组成 CD过滤机由六组圆盘组成 每组圆盘上有20个带滤布的扇片 约1 5bar的压差使白液通过过滤扇片进入扇体内部 由轴内通道进滤液槽 泵送至白液贮槽 供蒸煮使用 白泥从白液中分离留在旋转的过滤盘上 用水预洗 脱水后 用刮刀刮离下来到溜槽 稀释后到白泥罐贮存 白泥经白泥贮槽 然后送至白泥过滤机过滤 经过滤 脱水的白泥干度约为75 以供石灰窑煅烧制取石灰用 49 5 4设备特征 苛化的主要设备包括澄清槽 消化器 苛化槽 绿泥过滤机 CD过滤机 白泥过滤机等 关键设备包括几台真空泵 50 5 4 1绿泥过滤机 属于预挂白泥式真空转鼓过滤机 白泥预挂层厚度一般为60mm 刮刀装置具有内 外限位功能 真空由附设的真空泵系统产生 51 5 4 2消化槽提渣机 52 5 4 3苛化器内部结构图及苛化乳液流程示意图 53 5 4 4CD过滤机结构图 CD过滤机CD过滤机由6个过滤盘组成 每一个过滤盘由20个带滤布的扇片组成 过滤扇片与转动轴连接 轴的里面是一通道用来输送从圆盘来的白液 通过轴和单独的过滤阀进一步支过滤液槽 在滤液槽 气体和白液分离 白液进一步被送到白液贮存槽 稀释白泥送入白泥贮存槽 54 CD过滤机运行 由变频器控制过滤圆盘转速 2 5转每分钟 苛化乳液喂料到网槽底部 过滤压差0 5 1 2bar 圆盘上形成白泥滤饼 过滤液流入圆盘内部元件 然后通过过滤液阀进入过滤液罐 白泥滤饼先经过洗涤 然后由刮刀刮下落入白泥溜槽 并在此加入稀释水 稀释白泥落入收集管 由循环白泥泥浆运送至不停搅拌的白泥暂存槽 调整好密度的白泥泥浆被送入白泥贮存槽 白泥暂存槽和白泥收集管之间由一个单独的循环泵来维持稳定的白泥循环流量 55 5 4 5白泥过滤机 CPR白泥过滤机 属于真空转鼓过滤机 CPR系统在滤鼓上维持连续的过滤层 包括CPR泵和CPR导板 在导板内部有一个自身驱动的滑架 移动低压和高压喷嘴 有两种洗涤程序 低压和高压洗涤 56 5 5工艺技术参数 白液产量 2490m3 d有效碱 110g l Na2O计 硫化度30 35 苛化度 80 过滤后绿泥残碱量75 白液中悬浮固体 20mg l消化前绿液温度82 87 57 六 石灰窑 58 6 1 石灰窑生产目的 将苛化产生的白泥送入石灰窑内 经干燥 升温 煅烧 冷却等 产生再烧石灰 供苛化循环使用 补加石灰石 经二段破碎与白泥一起加入石灰窑 以补充系统循环过程中的损失 补加石灰 直接进入消化 以调节 平衡整个系统 CaCO3 heat CaO CO2 59 6