无污染碱法草浆黑液处理的工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种碱法造纸草浆黑液综合利用的工艺方法，称为物理化学可逆循环法处理造纸废水，该法利用对环境无污染的ＣＯ↓［２］、离子交换树脂、活性炭等原料和现代萃取、反渗析、吸附等技术手段，将黑液中的有用成分全部分离成有工业应用价值的产品，如生物碱、色素、蜡质、木质素、碳酸氢钠、羧酸盐、糖浆等。而且该工艺方法完全为积木型化工单元组合而成，完全可根据各大、中、小生产厂所用原料的具体情况而调整工艺过程，以取得最好的预期效果。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种碱法造纸草浆黑液综合利用的工艺方法，称为物理化学可逆循环法处理造纸废水。本专利技术经中国专利局审查部门检索，没有发现与本文件在新颖性或专题性上有密切相关的文件。目前造纸工业废水是一大公害，严重地污染城乡环境，影响生态平衡。而碱法草浆黑液又是造纸厂主要污染源。由于黑液的成分十分复杂，即使同一生产厂利用同种原料的蒸煮黑液，也因气候和操作人员、操作条件的差异而使黑液的组成有十分明显的差别。再加上草类原料中硅含量高，草浆黑液粘度大等因素，所以黑液处理尤为碱法草浆黑液的处理一直是一大难题，被列为国家科技攻关的课题之一。目前各种黑液处理的方法均基本上以“防治污染”为主要目标，不回收或仅回收黑液中部分有应用价值的成分，而大部分则白白地浪费掉，并造成二次污染。这类方法投资大、经济效益低或无效益这就增加了厂方生产成本。本专利技术的设计目的是避免现有技术中的不足之处，将黑液资源化，以综合利用、消除污染为主要目标而设计了。本专利技术的设计方案是一、设计思想本专利技术以附图所示的设备及工艺方法，在一定的技术条件下，将草浆黑液的主要成分完全分离出来而变废为宝、消除污染。在分离中多次使用对环境无污染的CO2、离子交换树脂、渗析、超滤等现代分离技术，很多原料如树脂等为可逆循环使用，故叫物理化学可逆循环法处理造纸废水。本专利技术无二次污染。二、本专利技术工艺方法及技术条件说明1)黑液主要指以稻草、麦草、龙须草、芦苇等草类物质为原料，经过造纸工艺的碱法蒸煮，再经机械挤压(或机械洗浆或冲洗)等方法所得到的浓蒸煮黑液，既可是新鲜黑液，也可采用存放或发酵处理过(为提高含糖量)的黑液。黑液的主要成分为PH 9.5-13有机物 (g/l) 30-180木质素 (g/l) 20-70挥发酸 (g/l) 5-30糖类 (g/l) 5-20生物碱 (g/l) 0.1-16蜡质类 (g/l) 0.1-22总固形物 (g/l) 50-240无机物 (g/l) 20-80SiO2(g/l) 0.5-16总碱(Na2O) (g/l) 5-60有效碱(Na2O) (g/l) 0.5-25色素 (g/l) 0.1-202)有机溶剂萃取生物碱 用苯或烷基苯或氯仿或二乙醚或二氯乙烷或二硫化碳或煤油或石油醚或四氯化碳等与水不混溶的有机溶剂205在生物碱萃取塔102中与黑液逆流萃取生物碱。下面以氯仿为例来加以说明由于生物碱等碱性、中性、近中性物质(指生物碱、色素、蜡质等)难溶于水，而易溶于有机溶剂(如氯仿)，则此时发生下列反应(以下以生物碱为例)。生物碱(水溶液)+氯仿-→生物碱(氯仿溶液)+水逆流萃取是指比水密度大的有机溶剂(如氯仿)自塔上部喷入，自塔下部流出，如用比水密度小的有机溶剂，则反之。萃取在常温常压下进行，为防止低沸点有机溶剂挥发，萃取塔内温度应比有机溶剂沸点低10度以上。为减缓塔内流体流动速度，增加有机溶剂(氯仿)与黑液接触时间，塔内应填满瓷环。为保障有机溶剂(氯仿)与黑液接触时间达0.5小时以上，连续生产时需建高塔，而对中小型企业则采用间歇式生产，先让黑液201经泵101和管道405充满萃取塔102体积(指有效利用体积)的3/4-6/7，再以塔体积1/7-1/4由储罐131来的氯仿自塔顶喷下，也就是每次萃取时控制氯仿黑液为1∶3-1∶40，由于氯仿比黑液密度大故氯仿会自动沉入塔底，再将氯仿自塔底放出，经管道402在泵120的作用下经管道(401、404)再自塔顶喷下，使氯仿循环萃取0.5-8小时，为将黑液中的生物碱、色素、蜡质类等物质根据经济效益最大限度地萃取出来，应循环萃取2-5次，故应建2-5个储罐(131-135)，每罐均能容纳一次循环萃取时氯仿的量。对同一塔黑液而言，与新鲜黑液循环萃取的氯仿当达0.5-8小时的循环时间的氯仿溶液称为氯仿溶液1＃，氯仿溶液1＃经管道402在泵120的作用下经过管道(401，407)送到生物碱反萃取塔104中，以便对氯仿溶液1＃进行反萃取。再以储罐132中的氯仿仿照上法继续萃取该黑液中的生物碱等物质，当达到0.5-8小时循环萃取时间后，将已溶有生物碱等物质的氯仿溶液经泵120送到储罐131中，然后以储罐133中氯仿溶液继续循环萃取，达到0.5-8小时循环时间后送到储罐132中;储罐134中的氯仿溶液经循环萃取后送到储罐133中;储罐135中的氯仿溶液经循环萃取后送到储罐134中;对储罐135中添加新鲜氯仿205或自储罐139来的回收氯仿。对下一次添加的新鲜黑液201仍按储罐号顺次递进，即由储罐131中的氯仿溶液经自塔顶喷下…→，氯仿溶液1＃，而132-→131，133-→132，134-→133，135-→134，139-→135。对已达到预定循环萃取次数2-5次的萃取塔102中的黑液，自塔下部放出经管道406送到分离机103进行液(氯仿)-液(水)分离，对空塔放进新鲜黑液201进行下一次萃取。3)液(水)-液(氯仿)分离 使用比黑液密度大的有机溶剂如氯仿萃取生物碱时，氯仿溶液自动沉入底部，自动分层，但是由于黑液粘度大，故分层速度较慢，这样自管道406来的黑液中仍有许多小颗粒氯仿溶液混于其中，可送入离心沉降机103中，加速水溶液与氯仿溶液的分层，在1000-10000转/分速度下离心分离10-40分钟，得到少量氯仿溶液经管道403和泵120送入储罐135中，分离得到的已不含生物碱、色素、蜡质类的黑液称为水溶液1＃，水溶液1＃经管道426送酸化塔111进行酸化处理。水溶液1＃的主要成分为PH 9.5-13固形物 (g/l) 0-240有机物 (g/l) 30-180无机物 (g/l) 20-80木质素 (g/l) 20-70二氧化硅 (g/l) 0.5-16挥发酸 (g/l) 5-30总碱 (g/l) 5-60糖类 (g/l) 5-20有效碱 (g/l) 0.5-25(有效碱、总碱均以Na2O计)4)生物碱反萃取 由管道407送到生物碱反萃取塔104中的氯仿溶液1＃的主要成分为生物碱 (g/l) 0.5-120色素 (g/l) 0.5-150蜡质类 (g/l) 0.5-160生物碱反萃取应用酸性水溶液202，如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等无机酸或甲酸、醋酸、丙酸、苹果酸、洒石酸，马来酸等有机酸的水溶液与氯仿溶液形成逆流萃取，现以盐酸为例予以说明。用0.5-8摩尔/升的盐酸水溶液202(或自储罐中来的含生物碱盐酸盐的盐酸溶液)用泵121经管道(408，410)送入反萃取塔104，盐酸水溶液穿过氯仿层后发生下列反应生物碱(氯仿溶液)+盐酸(水溶液)-→生物碱盐酸盐(水溶液)+氯仿色素(氯仿溶液)-→色素+氯仿(酸性条件下)反萃取在常温常压下进行，每次反萃取的盐酸溶液∶氯仿溶液为1∶3-1∶25。对穿越氯仿层后的水溶液(含生物碱盐酸盐、盐酸及混有色素沉淀)自管道(411，415)送到分离机105分去色素沉淀302后，水溶液再经管道413和泵121、管道(408，410)进入反萃取塔104循环萃取0.2-6小时，根据生物碱含量多少萃取1-3次。对第一次自储罐136来的盐酸水溶液，即对氯仿溶液1＃第一次接触的盐酸水溶液达到0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无污染碱法草浆黑液综合利用的工艺方法，也称为物理化学可逆循环法处理造纸废水，其特征是：将以稻草、麦草、龙须草、芦苇等草类物质为原料，经过造纸工艺的碱法蒸煮，再机械挤压或机械洗浆或冲洗等洗浆方法得到的浓蒸煮黑液２０１经过泵１０１送入萃取塔１０２中，在常温、常压下用与水不混溶的有机溶剂如氯仿萃取２－－５次，萃取时每次氯仿：黑液为１：３－－１：４０，在泵１２０的作用下经管道（４０１、４０４）使氯仿循环萃取０．５－－８小时，对于与塔中黑液第一次萃取的氯仿溶液１＃则用泵１２０经管道（４０１，４０７）送到反萃取塔１０４中，以便对氯仿溶液１＃进行反萃取；然后将与塔中黑液为第二到第五次萃取的氯仿经泵１２０分别送入储罐１３１－－１３４中；而对经过由氯仿萃取２－－５次的黑液则自萃取塔１０２下部放出经管道４０５送到分离机１０３沉降分离，在１０００－－１００００转／分作用下离心分离１０－－４０分钟，得到水溶液１＃经管道４２６送到酸化塔１１１进行常温酸化处理，还得少量氯仿溶液经管道４０３和泵１２０送入储罐１３５；Ａ、用酸性水溶液如０．５－－８摩尔／升的盐酸溶液２０２用泵１２１经管道（４０８，４１０）在常温常压下送入反萃取塔１０４，盐酸溶液穿过氯仿液层后自管道（４１１，４１５）送到分离机１０５，在１０００－－１００００转／分作用下沉降１０－－４０分钟，得色素沉淀３０２和溶有生物碱盐酸盐的盐酸溶液经管道４１３和泵１２１循环萃取０．２－－６小时，每次反萃取时使盐酸溶液：氯仿溶液１＃为１：３－－１．２５，共反萃取１－－３次，其中对第一次反萃取的盐酸溶液达到０．２－－６小时循环时间后经分离机１０５在１０００－－１００００转／分作用下沉降５－－４０分钟，分离出来的溶液即生物碱盐酸盐溶液３０１，送去精制生物碱；对第二次及第三次达到循环萃取０．２－－６小时反萃取时间后经分离机１０５在１０００－－１００００转／分作用下沉降５－－４０分钟，分离出来的含生物碱盐酸盐的盐酸溶液经管道４１３、泵１２１和管道（４０８，４０９）分别送入储罐１３６、１３７中，对反萃取塔中已达到预定萃取次数１－－３次的氯仿溶液层则经管道（４１２，４１６，４１８）送至分离机１０６，在１０００－１００００转／分转速下，离心沉降１０－－４０分钟后得到色素沉淀３０３、溶有蜡质类的氯仿溶液２＃、溶有生物碱盐酸盐的盐酸溶液；溶有生物碱盐酸盐的盐酸溶液经管道４１７、泵１２１和管道（４０８，４０９...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：何柱生，冯金华，
申请(专利权)人：何柱生，冯金华，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]