制浆造纸工程原理课程第七章蒸煮液的制备27671.pptx
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1、 制浆造纸原理与工程第七章 蒸煮液的制备及蒸煮废液的回收利用 制浆造纸原理与工程第一节 蒸煮液的制备一、碱法蒸煮液的制备烧碱法:硫酸盐法:制浆造纸原理与工程二、亚流酸盐蒸煮液的制备二、亚流酸盐蒸煮液的制备1、药液组成及表示方法、药液组成及表示方法(1 1)化合酸)化合酸)化合酸)化合酸 Combined Acid-CA Combined Acid-CA 凡是与盐基组成正盐凡是与盐基组成正盐CaSOCaSO3 3、MgSOMgSO3 3、NaNa2 2SOSO3 3、(NH4)(NH4)2 2SOSO3 3 即以亚硫酸盐形式存在的一部分即以亚硫酸盐形式存在的一部分SOSO2 2 ,称为化合,称为
2、化合SOSO2 2或化或化 合酸合酸(2 2)游离酸)游离酸)游离酸)游离酸 Free Acid-FA Free Acid-FA使正盐进一步变成酸式盐使正盐进一步变成酸式盐使正盐进一步变成酸式盐使正盐进一步变成酸式盐 Ca(HSO Ca(HSO3 3)2 2、Mg(HSOMg(HSO3 3)2 2、NaHSONaHSO3 3、NHNH4 4HSOHSO3 3 的的SOSO2 2以及按物理作用方式溶于药液中的以及按物理作用方式溶于药液中的SOSO2 2(3 3)总酸)总酸)总酸)总酸 Total Acid-TA Total Acid-TA 化合酸与游离酸之和化合酸与游离酸之和 制浆造纸原理与工程
3、酸性亚硫酸盐药液真游离SO2化合SO2游离SO2总SO2Ca(HSO3)2 制浆造纸原理与工程pH4.5的亚硫酸氢盐药液的亚硫酸氢盐药液 制浆造纸原理与工程(4)酸比化合酸与游离酸之比 制浆造纸原理与工程2、亚硫酸盐药液的制备、亚硫酸盐药液的制备 硫黄硫铁矿粉碎焙烧蒸煮酸调制酸液贮存炉气吸收炉气冷却 除尘蒸煮 制浆造纸原理与工程2、亚硫酸盐药液的制备、亚硫酸盐药液的制备(1 1)硫铁矿的焙烧)硫铁矿的焙烧(2 2)SOSO2 2的吸收的吸收 制浆造纸原理与工程三、亚硫酸盐药液的性质三、亚硫酸盐药液的性质1 1、H H2 2SOSO3 3的离解常数的离解常数的离解常数的离解常数(25)(25)制
4、浆造纸原理与工程或或 或或 或或 当当当 制浆造纸原理与工程或或 或或 或或 当当当当当当 制浆造纸原理与工程2 2、亚硫酸盐药液的离子浓度与、亚硫酸盐药液的离子浓度与pHpH值值(1 1)亚硫酸盐溶液的离子浓度与)亚硫酸盐溶液的离子浓度与pHpH值的关系值的关系HSO3-制浆造纸原理与工程(2 2)亚硫酸盐溶液的)亚硫酸盐溶液的)亚硫酸盐溶液的)亚硫酸盐溶液的PHPH值随温度的上升而提高值随温度的上升而提高值随温度的上升而提高值随温度的上升而提高 制浆造纸原理与工程3、亚硫酸盐溶液的稳定性、亚硫酸盐溶液的稳定性(1 1)受热分解)受热分解)受热分解)受热分解(2 2)氧化还原)氧化还原)氧化
5、还原)氧化还原(3 3)自氧化还原)自氧化还原)自氧化还原)自氧化还原 制浆造纸原理与工程第二节第二节 黑液回收黑液回收一、概述一、概述黑液回收包括碱、石灰和热能的回收。黑液回收包括碱、石灰和热能的回收。黑液提取黑液提取黑液蒸发黑液蒸发黑液燃烧黑液燃烧绿液苛化绿液苛化石灰回收石灰回收每吨化学浆排出黑液中有固形物每吨化学浆排出黑液中有固形物13001400kg13001400kg70%70%为有机物:木素、半纤维素和纤维素降解产物为有机物:木素、半纤维素和纤维素降解产物30%30%为无机物:为无机物:NaOHNaOH、NaNa2 2S S、NaNa2 2COCO3 3、NaNa2 2SOSO4
6、4及有机及有机结合的钠,草浆黑液还有硅酸钠结合的钠,草浆黑液还有硅酸钠1 1、碱回收意义、碱回收意义、碱回收意义、碱回收意义(1 1)减少污染、保护环境)减少污染、保护环境(2 2)回收化学药品,降低生产成本)回收化学药品,降低生产成本(3 3)回收热能,节省资源)回收热能,节省资源 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程2、有关术语、有关术语(1 1)绿液:黑液燃烧后流出的熔解物用稀白绿液:黑液燃烧后流出的熔解物用稀白 液或水溶液或水溶解后的液体解后的液体 绿泥:绿液澄清后沉淀的渣子绿泥:绿液澄清后沉淀的渣子(2 2)白液:绿液加石灰苛化后得到的澄清液白液:绿液加石灰苛化后得到的澄清液 白泥
7、:白液澄清后沉淀的渣子白泥:白液澄清后沉淀的渣子(3 3)芒硝还原率:溶融物中芒硝还原率:溶融物中 (均以(均以NaOHNaOH或或NaNa2 2OO计)计)制浆造纸原理与工程(4 4)苛化率:(均以苛化率:(均以NaNa2 2OO或或NaOHNaOH计)计)(5 5)碱回收率:经碱回收后得到的碱量(不包括补碱回收率:经碱回收后得到的碱量(不包括补充芒硝)占蒸煮用碱量的百分数充芒硝)占蒸煮用碱量的百分数(6 6)碱自给率:经碱回收后得到的碱量(包括补充碱自给率:经碱回收后得到的碱量(包括补充芒硝)占蒸煮用碱量的百分数芒硝)占蒸煮用碱量的百分数 制浆造纸原理与工程3 3、计算示例、计算示例、计算
8、示例、计算示例 已知白液中活性碱的浓度为已知白液中活性碱的浓度为100g/L100g/L(NaNa2 2OO计),硫化度为计),硫化度为25%25%,苛化率,苛化率80%80%,还原率,还原率90%90%,求白液中,求白液中NaNa2 2S S、NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3、NaNa2 2SOSO4 4各为多少各为多少g/Lg/L(分别以(分别以NaNa2 2S S、NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3、NaNa2 2SOSO4 4 计)计)解解:设设设 制浆造纸原理与工程作业:某厂用某厂用25m25m3 3蒸球蒸煮木片,装锅量为蒸球蒸煮木片,装锅量为170kg/m
9、170kg/m3 3,蒸煮用碱,蒸煮用碱量为量为16%16%(Na Na2 2OO计),硫化度计),硫化度25%25%,从碱回收送来的白液活性碱浓度为,从碱回收送来的白液活性碱浓度为100g/L100g/L(NaOHNaOH计),硫化度计),硫化度15%15%,苛化率,苛化率90%90%,还原率,还原率92%92%,试求:,试求:白液中白液中NaNa2 2S S、NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3和和NaNa2 2SOSO4 4 各为多各为多少少g/Lg/L?每球应加入白液多少每球应加入白液多少mm3 3?每球应补充纯度为每球应补充纯度为93%93%的多少的多少kgkg?制浆造纸原
10、理与工程4、黑液的性质、黑液的性质(1 1)黑液的浓度)黑液的浓度 可用波美度(可用波美度(BaumBBaumB)表示)表示BB(1515)=B=B(t t)+0.052(t-15)+0.052(t-15)相对密度相对密度d d与与BB关系关系 固形物含量(固形物含量(Y Y,%)与波)与波美度(美度(X X)关系)关系与浆种有关与浆种有关对对1414种木、竹、棉秆、草浆混合黑液种木、竹、棉秆、草浆混合黑液 制浆造纸原理与工程(2 2)黑液的粘度)黑液的粘度)黑液的粘度)黑液的粘度 浓度浓度,粘度,粘度;温度;温度,粘度,粘度;有效碱含量;有效碱含量,粘度,粘度 草浆黑液粘度木浆黑液草浆黑液粘
11、度木浆黑液 在相同浓度、温度下,黑液粘度大小顺序:在相同浓度、温度下,黑液粘度大小顺序:龙须草浆稻草浆麦草、蔗渣浆荻苇浆竹浆木浆龙须草浆稻草浆麦草、蔗渣浆荻苇浆竹浆木浆(3 3)沸点升高)沸点升高)沸点升高)沸点升高 黑液浓度高,黑液中无机物含量高,沸点升高就大黑液浓度高,黑液中无机物含量高,沸点升高就大(4 4)起泡性)起泡性)起泡性)起泡性 碱木素、树脂等是表面活性剂,使表面张力碱木素、树脂等是表面活性剂,使表面张力,起泡性,起泡性 起泡性:木浆黑液草浆黑液起泡性:木浆黑液草浆黑液 硬浆黑液软浆黑液硬浆黑液软浆黑液 制浆造纸原理与工程(5 5)燃烧值)燃烧值 木素发热值木素发热值 6000
12、 Kcal 6000 Kcalkgkg 碳水化合物发热值碳水化合物发热值 3000 Kcal 3000 Kcalkgkg 黑液中有机物与无机物之比越高,燃烧值越大黑液中有机物与无机物之比越高,燃烧值越大 硬浆黑液软浆黑液硬浆黑液软浆黑液 木浆黑液草浆黑液木浆黑液草浆黑液(6 6)比热)比热 随浓度增加而降低,温度升高而升高随浓度增加而降低,温度升高而升高(7 7)腐蚀性)腐蚀性 碱性腐蚀很小,酸性腐蚀(二次蒸汽及冷凝水中酸性物质引碱性腐蚀很小,酸性腐蚀(二次蒸汽及冷凝水中酸性物质引起的腐蚀)较大起的腐蚀)较大(8 8)胶体性)胶体性 黑液中有效碱含量过低时,碱木素胶体不稳定,易沉淀草浆黑黑液中
13、有效碱含量过低时,碱木素胶体不稳定,易沉淀草浆黑液含有水玻璃胶体,含量过高时,碱木素完全溶于黑液中呈亲液含有水玻璃胶体,含量过高时,碱木素完全溶于黑液中呈亲水胶体(水胶体(NaNa2 2OO nSiOnSiO2 2),易导致蒸发管结垢,易导致蒸发管结垢 制浆造纸原理与工程二、黑液的蒸发二、黑液的蒸发二、黑液的蒸发二、黑液的蒸发 木浆木浆606065%65%,1 1、蒸发工艺流程、蒸发工艺流程、蒸发工艺流程、蒸发工艺流程 固形物浓度要达到:草浆固形物浓度要达到:草浆505055%55%制浆造纸原理与工程(1 1)黑液流程)黑液流程)黑液流程)黑液流程顺流:顺流:顺流:顺流:黑液黑液(泵)预热器(
14、泵)预热器浓浓(或半浓)黑液槽(或半浓)黑液槽设备少,动力消耗小设备少,动力消耗小温差小,传热效率低温差小,传热效率低逆流:逆流:逆流:逆流:黑液黑液(泵)预热器(泵)预热器(泵)(泵)(泵)(泵)(泵)(泵)(泵)(泵)(泵)浓黑液槽(泵)浓黑液槽温度差较大,传热效率高温度差较大,传热效率高设备多,动力消耗大设备多,动力消耗大 制浆造纸原理与工程混流:兼有顺流和逆流的优点木浆:黑液预热器预热器浓黑液槽草浆:黑液预热器预热器浓黑液槽泵泵泵泵泵泵 制浆造纸原理与工程(2 2)蒸汽流程)蒸汽流程)蒸汽流程)蒸汽流程无论采用何种黑液流程,蒸汽流程均与效序相同无论采用何种黑液流程,蒸汽流程均与效序相同
15、无论采用何种黑液流程,蒸汽流程均与效序相同无论采用何种黑液流程,蒸汽流程均与效序相同 高位冷凝器高位冷凝器高位冷凝器高位冷凝器新鲜新鲜新鲜新鲜蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽 预热器预热器预热器预热器二次蒸汽 二次蒸汽二次蒸汽 二次蒸汽 二次蒸汽 制浆造纸原理与工程(3)冷凝水流程清洁冷凝水清洁冷凝水:预热器 冷凝水槽 锅炉或洗浆 工效 污冷凝水污冷凝水:效 效 效 效 真空收集槽 地沟泵泵泵泵 制浆造纸原理与工程(4)不凝缩气体包括空气、二次蒸汽中的有机蒸汽(如甲硫醇、甲包括空气、二次蒸汽中的有机蒸汽(如甲硫醇、甲硫醚等)硫醚等)高位冷凝器真空泵大气 制浆造纸原理与工程2 2、蒸发设备、蒸发设备、蒸发设备、
16、蒸发设备(1 1)主体设备)主体设备蒸发器(加热室、分离器组成)蒸发器(加热室、分离器组成)短管蒸发器短管蒸发器 长管升膜式蒸发器长管升膜式蒸发器 板式降膜自由流蒸发器板式降膜自由流蒸发器(2 2)辅助设备)辅助设备 预热器预热器 列管式预热器、列管式预热器、螺旋热交换器螺旋热交换器 冷凝器冷凝器 表面式冷凝器(列管式)表面式冷凝器(列管式)混合式冷凝器(高位冷凝器)混合式冷凝器(高位冷凝器)制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程3 3、黑液的直接蒸发(烟气净化与黑液增浓)、黑液的直接蒸发(烟气净化与黑液增浓)从碱回收炉出来的烟气一般为从碱回收炉出来的烟气一般为250-30
17、00C250-3000C,还带出,还带出40-50Kg/t40-50Kg/t浆的浆的NaNa2 2CO3 CO3、NaNa2 2SOSO4 4 及约及约20Kg/t20Kg/t浆的恶臭的硫化物气体。浆的恶臭的硫化物气体。黑液直接接触烟气蒸发把降温、除尘与黑液增浓结合起来,黑液直接接触烟气蒸发把降温、除尘与黑液增浓结合起来,还可吸收烟气中的还可吸收烟气中的SOSO2 2、SOSO3 3等。等。(1 1)文丘里)文丘里旋风分离器系统旋风分离器系统 效果:黑液浓度从效果:黑液浓度从42-45%62-65%42-45%62-65%除尘效率除尘效率 85-90%85-90%烟气温度可降至烟气温度可降至
18、85-1200C 85-1200C 优点:结构简单、操作简便、投资少、占地少优点:结构简单、操作简便、投资少、占地少 缺点:动力消耗大,除尘效率较低,烟气含水份较高缺点:动力消耗大,除尘效率较低,烟气含水份较高(2 2)园盘蒸发器)园盘蒸发器静电除尘器系统静电除尘器系统 园盘蒸发器旋转时、黑液粘附在管子上,转出液面时与高温园盘蒸发器旋转时、黑液粘附在管子上,转出液面时与高温烟气接触蒸发,达到增浓,除尘之目的。烟气接触蒸发,达到增浓,除尘之目的。优点:除尘效率高(优点:除尘效率高(969699%99%),动力消耗小),动力消耗小 缺点:投资大,占地面积大缺点:投资大,占地面积大 制浆造纸原理与工
19、程 制浆造纸原理与工程1.1.生产流程生产流程三、黑液的燃烧三、黑液的燃烧太空烟气除尘与黑液增浓系统锅炉绿液槽溶解槽芒硝黑液混合器浓黑液槽烟气蒸气芒硝热风苛化工段来稀白液绿液送苛化工段蒸发工段来黑液碱炉 制浆造纸原理与工程2.2.碱回收炉碱回收炉碱炉碱炉黑液干燥、燃烧放热黑液干燥、燃烧放热锅炉锅炉吸热产生蒸汽吸热产生蒸汽辅助系统:辅助系统:供排风系统供排风系统燃油系统燃油系统芒硝系统芒硝系统熔融物溶解系统熔融物溶解系统锅炉水处理系统锅炉水处理系统 制浆造纸原理与工程3 3、黑液燃、黑液燃烧烧原理原理可分为相互交错、不能截然分开的三个阶段(1 1)黑液的蒸)黑液的蒸发发干燥干燥阶阶段段 使黑液水
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