[发明专利]提高碱法草浆黑液浓度的工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及碱法草浆造纸工艺，尤其涉及一种通过对碱法草浆黑液进行 热处理、高浓蒸发及压力热储存提高草浆黑液浓度的工艺及设备。

背景技术

在造纸行业，纸浆一般采用木浆或草浆，目前，国内多采用草浆，即以草类 如麦草为原料通过碱法制浆工艺获取；其主要工艺流程是：首先将麦草在烧碱 和蒸汽作用下蒸煮，经理化反应，使麦草和烧碱中的木质素、聚糖类碳水化合 物及碱木素等有机物溶解在蒸煮液中成为黑液，麦草中纤维则游离出来成为 纸浆；经分离、漂白，纸浆用于造纸，对黑液则进行碱回收，黑液经浓缩后送入 碱回收炉中焚烧，将黑液中的有机物烧掉，碱形成碳酸钠，进一步苛化生成烧 碱，继续循环用于蒸煮工序。然而，草类是一年生植物，在碱法制浆时产生的黑 液与用木材制浆时所产生的黑液在理化性能上有很大的区别，草浆黑液含有 大量的糖分，其中有一部分聚合糖，这种由五碳糖组成的聚合糖分子量较大。 在黑液中，当浓缩到一定浓度后其粘度明显增加，一般说木浆黑液浓度可以浓 缩到65-70％且仍具有流动性，而草浆黑液只能浓缩到48-50％，其流动性就已经 非常差。粘度大造成在蒸发过程中浓度提不上去，沸点由于粘度高而提高，当 浓度提高粘度太大时，不再蒸发水分；因此在碱回收黑液燃烧炉的入炉黑液中， 草浆黑液含水量要比木浆多一倍，每吨固形物比木浆黑液多带进来0.5吨的水； 水在燃烧炉中蒸发要吸收大量的热能，因此降低了锅炉效率，为了提高热效率 只有提高入炉黑液浓度。但若强行提高浓度，由于黑液粘度大，流动性差，泵输 送困难并且在黑液喷射过程中不能雾化分散，在燃烧炉中不能悬浮干燥，落 到炉底时水分过大在垫层上不易着火，堵塞进风口，以至无法正常生产。只有 通过牺牲锅炉效率，将入炉空气从原来的150℃提高到250℃才能使浓度低的 草浆黑液在碱回收炉中快速干燥进而进行正常燃烧。综上所述，如何提高草浆 黑液固形物含量，提高其浓度而又不增加粘度，从而解决现存的草浆黑液不易 燃烧、热效率低等诸多难题，并使草浆黑液处理仍可沿用传统碱回收设备，成 为业界关注课题。

发明内容

本发明的目的有两个：(1)针对上述问题，提供一种提高草浆黑液浓度的工 艺，使草浆黑液在浓缩到60％以上时不提高粘度，仍具有良好的流动性，从而达 到节能降耗，提高热效率的效果；(2)提供一种前述提高草浆黑液浓度的工艺采 用的设备，并使该设备只须在原有传统设备基础上增设进去即可正常发挥效 能，降低了节能改造增效的投资成本。

本发明解决其技术问题所依据的原理及分析如下：

经实验证明：草浆黑液的浓度提不高主要是因其成分中含有大链的聚合 糖及阿拉伯糖等高分子量的糖造成的，浓度增大时，大链的聚合糖粘度增大。 以石家庄光明纸业有限公司的碱法麦草浆为例，当黑液的浓度为50％固形物含 量、温度为100℃时，其粘度为98.8mps，而同一黑液当固形物含量达到60％ 时，同是100℃，其粘度达到500mps以上。因此，如能将高分子量聚糖分解为 低分子量的单糖，其黑液的粘度自然会降低。

此外，较高浓度的草浆黑液其粘度在不同温度的条件下有较明显的变化， 随温度升高粘度降低；且草浆黑液中的有机物在一定温度和压力下其结构发生 变化可由大链物质变为短链物质使粘度降低。基于草浆黑液上述特性，为解 决现存问题，本发明提供的工艺即根据黑液上述特性，首先对黑液进行热处理， 使一定浓度的黑液在温度升高时粘度下降；当温度继续升高并保持一定的压力 和一定时间的条件下，其成份中的一些大链聚合糖分解，从而使对粘度影响较 大的高分子聚合糖减少，黑液的流动性变好，粘度降低，进而提高其浓度而又 不增加粘度，即热处理后的黑液可以将浓度从50％提高到60％以上。接着，根据 饱和蒸汽的特性曲线以及黑液在浓度增加其沸点也相应提高的特点，采用在 增浓后不减压并在一定压力下进行贮存，这时黑液的贮存温度比在大气压的 情况下温度要提高10～20℃，这就有可能更进一步的提高其浓度到65％以上， 从而完全达到了木浆黑液的浓度水平。

采用本发明提供的工艺，在原有草浆碱回收系统设备的基础上，设备基 本不作大的变动，只是在现有草浆黑液浓缩工序与草浆黑液燃烧工序之间 增设本发明提出的热处理、高浓蒸发及压力热贮存设备，可降低用户节能改 造增效的投资成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：