[发明专利]用于调节浆厂的S/Na平衡的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于调节硫酸盐浆厂的S/Na平衡的方法和系统，其中首先用含有碱性试剂的含水洗涤溶液洗涤含有硫化合物的浆厂CNCG流，从而产生含有硫化物的含水废洗涤溶液，然后在生物反应器中通过硫氧化微生物进行氧化，从而获得含有元素硫的含水悬浮液，可以从该含水悬浮液中分离出沉淀物形式的元素硫，而残留的溶液可用于补充含水洗涤溶液。

技术领域

本发明涉及用于调节浆厂的S/Na平衡的方法和系统。本发明的一些方面涉及用于从浆厂CNCG流中分离硫的方法和系统。本发明的一些方面涉及用于在浆厂内对CNCG流中分离的硫化合物进行生物氧化的方法和系统。

背景技术

工业制浆工艺，特别是化学制浆工艺，用于从木质原料中除去半纤维素和木质素，以提供纤维素纤维。化学蒸煮工艺，特别是硫酸盐蒸煮，使用高温和制浆化学品的组合来破坏木质素的化学键(木质素是木材中的一种将纤维素纤维结合在一起的天然生物聚合物)。在硫酸盐蒸煮工艺中，将木质材料在蒸煮器中与制浆化学品的水溶液混合，然后用蒸汽加热。硫酸盐工艺的一个实例是Kraft制浆工艺，其中主要的制浆化学品是氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na₂S)。化学蒸煮工艺将纤维素纤维与木质素和半纤维素成分分离，并产生废蒸煮液，称为黑液。然后将含有废蒸煮化学品和副产物的该液体浓缩并通常燃烧以再循环蒸煮化学品。蒸煮化学品的再循环通常被称为浆厂的液体循环或化学品回收循环。

由于有关环境保护的法规越来越严格，现代浆厂需要更仔细地循环化学品，并设法减少硫化合物在环境中的积累。用于处理在浆厂工艺中形成的含硫侧流的常规方法是将侧流作为飞灰倾倒或者将含硫侧流再循环至其他工艺用于生产工业化学品。硫回收的一个实例是恶臭气体的燃烧，这些恶臭气体是作为浆生产过程的副产品而形成的。恶臭气体的燃烧产生了含有硫氧化物的烟道气，可以将硫氧化物回收并进一步用于制造例如硫酸。亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠和石膏是可以由浆厂的含硫侧流生产的可能的产物的其他实例。然而，将浆厂烟道气或含硫侧流精炼成更有价值的化学品需要大量的资本投资和独立的化工设备。从环境的角度来看，精炼可能还会有问题。此外，这种投资是耗时的，并且可能难以改造成常规浆厂中已经存在的工艺。

硫是硫酸盐浆厂的化学蒸煮过程中的关键化学品，并且需要连续不断地从化学品回收循环中去除并补充。与用于从浆厂中回收硫的常规方法有关的一个特殊缺点是伴随的化学蒸煮过程中钠的损失，钠通常与硫一起被回收。这导致蒸煮化学品中两种关键元素的损失，这对于浆厂的S/Na平衡是不希望的。因此，鉴于更严格的法规，如何减少化学品回收循环中的总硫含量以及如何改善浆厂的S/Na平衡一直是个难题。硫在化学品回收循环中的积累对于浆厂的有效运行是一个持续的挑战。因此，需要一种用于控制浆厂的S/Na平衡的成本有效且环境友好的方法和系统，其更易于在常规浆厂的现有工艺上实施。

发明内容

可以通过提供一种方法和系统来解决上文公开的问题，该方法和系统能够通过将硫化合物以硫化物的形式从浆厂CNCG流中分离并用微生物将硫化物氧化成元素硫来调节浆厂的S/Na平衡。一个优点是，可以以更简单和更快速的方式来实现调节浆厂的S/Na平衡。另一个优点是通过这种方式，可以在不损失钠的情况下回收硫。这减少了添加补充NaOH来调节浆厂的硫化度的需要，从而降低了成本并能够避免不必要的化学品的使用。因此，能够以成本有效且环境友好的方式调节浆厂的S/Na平衡。

浓缩的不可冷凝气体(以下称为CNCG)是在浆厂的工艺中形成的恶臭气体。CNCG包含硫化合物、木材有机物、空气和水蒸气。CNCG的硫化合物可能源自例如蒸煮器(digesters)、蒸煮(cooking)和蒸发器。通常，浓缩的气体在浆厂回收锅炉中、在单独的炉中或在石灰窑中收集和燃烧。每年在浆厂中形成的恶臭气体可能包含数百万吨的元素硫。其中大部分以CNCG为代表。因此，浆厂CNCG流是一种通过分离和回收硫化合物来调节浆厂的S/Na平衡的具有吸引力的原材料。