[发明专利]从高硫化度制浆液回收化学品和副产物的方法

说明书

技术领域

本发明方法涉及从浆粕厂中非常高的硫化度下的硫酸盐型制浆中产生的制浆废液回收制浆化学品、回收副产物和清除非过程元素。

背景技术

在常规的硫酸盐法制浆程序中，活性制浆化学品是氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na₂S)。Na₂S的量相对于NaOH的量由称为硫化度的参数表征，其定义如下：

硫化度(％)＝m_Na2Sx 100/(m_NaOH/2+m_Na2S)，其中m_Na2S是Na₂S的摩尔数并且m_NaOH是NaOH的摩尔数。

在常规的硫酸盐法制浆程序中，制浆液的硫化度通常在25-40％范围内。在硫酸盐型制浆中，从制浆阶段的角度来看，增加制浆液的硫化度通常是有利的。通常，在常规硫酸盐法制浆程序中的硫化度的上限并非由制浆阶段的要求设定，而是由化学品回收程序的要求设定。当硫化度超过特定值时，来自化学品回收锅炉的二氧化硫(SO₂)排放增加至不可接受的水平，所有其它的程序变量不变。增加的SO₂排放水平是以下事实的结果：在燃烧期间从制浆废液释放的碱金属化合物不再足以捕捉更大部分的从液体释放的硫化合物。

在非常高硫化度下的硫酸盐型制浆是已知的制浆方法。实际上，最众所周知的特定方法使用100％硫化度。换句话说，在这种特定方法中，仅使用一种活性制浆化学品Na₂S。在20世纪60年代晚期和20世纪70年代早期研究和开发的这种方法以含硫化物气相快速蒸煮程序(Alkafide process)的名义进行(Munk L.,Todorski Z.,Bryce J.R.G.,Tomlinson G.H.,Pulp Paper Mag.Can.(加拿大浆粕和纸杂志),65(1964)10,第T411页；Tomlinson G.H.,加拿大专利725,072；Tomlinson G.H.,美国专利3,347,739；Ingruber O.V.,Allard G.A.,Pulp Paper Mag.Can.(加拿大浆粕和纸杂志),74(1973)11,第T354页)。根据这些先前研究，相比于常规的硫酸盐法制浆，在含硫化物气相快速蒸煮制浆中的碱消耗降低30-40％。对于硫酸盐法浆粕和含硫化物气相快速蒸煮浆粕，浆粕产率据报道是相同的，而强度特性由较高的硫化度改进。换句话说，仅从制浆阶段的角度来看，在100％硫化度下的制浆优于常规的硫酸盐法制浆。然而，这种制浆方法的广泛商业化从未发生。据推测，这是由于缺乏具有成本效益的用于回收制浆化学品Na₂S的方法。

在当今基于常规的碱性制浆程序例如常规的硫酸盐法制浆程序的浆粕厂中，以经济上可行的方式仅可回收有限量的副产物。这些潜在的副产物(松节油和妥尔油)源自制浆原料的提取物组分。然而，制浆废液含有大量的源自制浆原料的其它潜在副产物。这些包括木质素和脂族羟基酸。在当今的碱性制浆厂中，这些组分被利用作为化学品回收锅炉中的燃料。然而，近年来，对于从碱性制浆废液中回收其它副产物的兴趣一直在增加。最大的技术经济挑战与降低制浆废液的pH以从其钠盐释放有机化合物的需要相关。由于酸的直接成本和由对工厂化学平衡的干扰而产生的可能的间接成本，利用购买的酸来实现此举并不是有吸引力的选项。理想上，制浆废液的所需酸化将用内部产生的酸进行。

在使用常规的碱性制浆程序例如常规的硫酸盐法制浆程序的浆粕厂中，潜在有问题的非过程元素包括硅和磷。这些积聚在工厂的石灰循环中并且对所述循环的可操作性和效率具有严重不利的影响。(所述石灰循环提供氧化钙(CaO)以在主要回收循环中反应，接受反应产物碳酸钙(CaCO₃)，并且将CaCO₃再转化为CaO。)另外，在通过蒸发浓缩液体(较高粘度，沉积物)和液体燃烧(沉积物)期间，溶解在制浆废液中的硅化合物造成问题。硅问题的严重程度随着用于制浆的原料中的硅含量增加而显著增加。谷物秸秆和某些热带木材具有高的硅含量。可通过降低制浆废液的pH并除去因此沉淀的含硅材料而从化学品回收循环中有效地除去硅。如在回收副产物如木质素的情况下，将用内部产生的酸理想地进行制浆废液的所需酸化。