专利名称：制浆黑液的高温高浓提取装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种制浆黑液的提取装置及方法，尤其涉及一种制浆黑液的高温高浓提取装置及方法，属于制浆造纸黑液提取领域。
背景技术：
在我国的制浆造纸生产企业中，碱法制浆仍然是大多数企业常用的制浆工艺技术，并按照国家对企业的环保要求，多数厂家配套建设了碱回收车间，以减少废液对环境的污染及发挥循环经济的效用。但是如何从蒸煮浆料中提取较高浓度和温度的黑液、取得更高的提取率，以获得更多回收烧碱、节约资源、能源，发展低碳循环经济，是企业争取较好经济效益和社会效益，不断发展的重要课题。现阶段，因国家环保要求提高，有大量中小型造纸企业面临强制技术改造升级，否则将会遭遇强制“关停并转”的严峻形势。目前，在国内制浆造纸生产企业普遍采用连续蒸煮，例如，国内现有的禾类草纤维蒸煮通常采用连续蒸煮管(或蒸球、蒸锅等蒸煮设备)1， 蒸煮完成后，粗浆进入中间管2 ；在中间管2内需保持一定的液位，防止浆料与喷放仓(喷放锅)11直接贯通；与中间管2连接的是立式卸料器3，卸料器3内设有旋转的旋翼，保证浆料能顺利地通过喷放阀4、喷放弯管5排放到喷放仓11进行贮存，因粗浆在喷放仓11内有一定的贮存时间(约2. 5小时)，浆料在高温下长期贮存，将对成浆产生严重影响如纤维强度下降、成浆得率降低等，因此浆料温度需降低至约130-135 ，这就需要进行稀释、冷却， 必然导致提取黑液温度、浓度随之降低。贮存的浆料由喷放仓11底部经过螺旋输送机送入单螺旋挤浆机6内进行挤浆，预提取浓黑液，预提取后，粗浆先进入粗浆池9进行贮存，然后通过粗浆泵10送提取工段，进行进一步提取、筛选处理，浓黑液先进入黑液池7进行贮存， 然后再采用黑液泵8送提取工段黑液过滤机过滤后，送蒸发工段进行碱回收，上述装置如图1所示。我国的造纸企业通过采用上述方法，制浆质量有了很大提高，但是仍然存在黑液提取浓度、温度低的情况，在蒸煮工段损失了大量的热能，而在蒸发工段又需要用大量蒸汽对黑液进行升温蒸发，能源浪费比较大。因而研究一种既能通过技术改造使企业达标排放，又能产生经济效益，而且投资较少、企业可以负担的工艺技术及装置是非常重要的，也是我国造纸领域中亟待解决的问
题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种纸浆制浆黑液高温高浓提取装置，通过对部分设备的改进，得到一种设备配置合理、运行稳定、操作简单的纸浆黑液的高温高浓提取装置。本发明的目的还在于提供一种采用上述提取装置实现的用于纸浆黑液的高温高浓提取方法。为达到上述目的，本发明首先提供了一种制浆黑液的高浓高温提取装置，其包括连续蒸煮设备、中间管、单螺旋挤浆机、黑液池和粗浆池，上述中间管具有一浆料入口以及一浆料出口，其中，连续蒸煮设备的出口与中间管的浆料入口连接；中间管的浆料出口与单螺旋挤浆机的入口连接；单螺旋挤浆机的黑液出口与黑液池连接；单螺旋挤浆机的粗浆出口与粗浆池连接。在本发明提供的上述装置中，连续蒸煮设备通过中间管直接与单螺旋挤浆机连接，节省了中间的设备。在本发明所提供的提取装置中，优选地，上述中间管还设有一用于输入蒸汽对浆料进行加热的蒸汽入口、一液位控制口、一放料阀以及一环形喷淋器。放料阀和环形喷淋器可以相互联动，分别用于向单螺旋挤浆机中注入浆料以及向中间管中注入稀黑液。环形喷淋器内的稀黑液可以以切线方向进入中间管，压力一般在200-3001tfa之间。在上述液位控制口处可以设有液位控制设备(例如液位开关)，通过该液位控制设备可以测控中间管中的浆料的液位，以判断中间管中的浆料液位是否达到了放料要求，即浆料液位是否达到了预定的高度；当液位达到预定高度而接触液位开关时，放料阀会自动打开进行放料，放料时间一般为60-90秒，同时，环形喷淋器也会打开以喷入稀黑液，喷淋时间为62-95秒。环形喷淋器不仅可以用于喷放加入稀黑液，而且在喷放间歇时还可以用于对中间管下部进行冲洗，间隔时间一般为58-85秒。在本发明所提供的提取装置中，所采用的连续装置设备可以是常规的，优选为连
续蒸煮管等。根据本发明的具体技术方案，优选地，在中间管中，浆料出口高于蒸汽入口，蒸汽入口高于液位控制口，液位控制口高于放料阀，放料阀高于环形喷淋器，环形喷淋器高于浆料出口。更优选地，环形喷淋器的位置低于放料阀100-150mm。本发明所提供的制浆黑液的高浓高温提取装置针对连续蒸煮装置进行改进，减少常规工艺的喷放过程中所采用的卸料器、喷放阀、喷放弯管等设备以及贮存用的喷放仓，减少了设备数量，通过对中间管进行改造，使之既能保持一定的液位，防止浆料与单螺旋挤浆机直接贯通，又可以均勻排出粗浆，进入单螺旋挤浆机，保证单螺旋挤浆机平稳运行。同时还可以通过环形喷淋器在中间管中加入少量提取工段来的高温稀黑液便于对粗浆进行置换洗涤，也可以方便地清理中间管管壁的挂浆。因粗浆没有进行贮存，就可以在高温情况下进行黑液预提取，所得到的黑液温度高、浓度高，能够实现高温高浓提取浓黑液的目的。本发明还提供了一种制浆黑液的高浓高温提取方法，其是采用上述的制浆黑液的高浓高温提取装置进行的，包括以下步骤使来自连续蒸煮管的浆料经过中间管的处理后，直接喷放至单螺旋挤浆机内，使浆料在单螺旋挤浆机内进行机械挤浆，分离得到高温高浓的制浆黑液和粗浆。在本发明提供的制浆黑液的高浓高温提取方法中，吸收药液后的草片等原料进入已经被高压蒸汽加热的蒸煮设备(例如连续蒸煮管)，迅速被升温至蒸煮温度，药液与木素进行反应，脱去木素，蒸煮时间可以通过控制蒸煮设备内的螺旋转速调节(变频调速)，蒸成的浆料从蒸煮设备末端进入中间管。在蒸煮过程中，优选地，蒸煮的工艺参数可以控制为以纯NaOH计，NaOH碱液的加入量控制为浆料总质量的14-16% (碱液的加入量是指蒸煮时活性碱用量(重量)，其是相对于绝干原料质量的百分比，一般所采用的活性碱为 NaOH+Na2S，其用量以Na2O计)；蒸煮时间控制为25-40分钟；蒸煮压力控制为0. 7-0. SMPa ； 蒸煮温度控制为165-170°C ；所采用的药液的浓度控制为100-130g/L(这里的药液是指 NaOH碱液加水稀释后的液体，其浓度是指每升液体体积内含活性碱的质量)。经过蒸煮得到的浆料的蒸煮得率可以达到彡51%，浆料硬度可以达到15-18(Kappa值)，粗渣率可以达到< 1. 5 %，残碱含量可以达到6-9g/L。在连续蒸煮设备中进行蒸煮之后的浆料首先进入中间管。在中间管中，需要保持一定的浆料液位，防止浆料与单螺旋挤浆机直接贯通，同时又要保证可以均勻排出浆料，使其进入单螺旋挤浆机，保证单螺旋挤浆机的平稳运行，为达到上述目的，本发明所采用的中间管与现有的中间管在结构上有所不同，通过采用本发明提供的经过改进的中间管，在运行中可以形成小储槽，可以增加出浆的稳定性。中间管中设置液位控制口，进行液位测控， 并且可以与下部的环形喷淋器的控制阀进行连锁，环形喷淋器既可以用于稀释浆料，也可以清理中间管管壁的挂浆；当液位在小储槽处达到放料要求时，放料阀打开并同时打开环形喷淋器的控制阀，从而保证浆料出浆稳定。浆料通过中间管之后进入单螺旋挤浆机中，并被挤压，分离之后可以得到高温高浓的制浆黑液和粗浆，其中，浓缩后的粗浆可以送入粗浆池贮存，然后输送到提取工段，进行进一步处理；高温高浓的制浆黑液通过筛板进行过滤之后进入黑液池进行贮存，然后输送到蒸发工段进行碱回收。根据本发明的具体技术方案，优选地，本发明所提供的上述制浆黑液的高浓高温提取方法还可以包括对粗浆进行提取处理的步骤，和/或对高温高浓的制浆黑液进行过滤以及碱回收的步骤。本发明所提供的制浆黑液的高浓高温提取方法通过采用对中间管进行了改进的提取装置，减少了常规工艺流程的喷放过程(卸料器、喷放阀、喷放弯管等)及喷放仓中的贮存，缩短了工艺流程，通过采用经过改进的中间管，既能够保持一定的液位，防止浆料与单螺旋挤浆机直接贯通，又可以均勻排出粗浆，进入单螺旋挤浆机，保证单螺旋挤浆机平稳运行，同时还可以通过在中间管加入少量来自提取工段的高温稀黑液便于对粗浆进行置换洗涤。因粗浆没有进行贮存，就可以在高温情况下进行黑液预提取，所得黑液温度高、浓度高，达到了高温高浓提取浓黑液的目的。优选地，本发明所提供的制浆黑液的高浓高温提取方法还可以包括向中间管喷入稀黑液的步骤，通过喷入稀黑液可以对粗浆进行置换洗涤； 更优选地，喷入的稀黑液的温度可以控制为60-65°C。由于稻草、麦草等禾草纤维原料蒸煮后的粗浆比较粘、滑，黑液不容易挤出，从而造成大量黑液含在粗浆中，对这种粗浆进行洗涤、漂白，既浪费大量烧碱及有机物，又造成后续洗涤、漂白工段需要消耗大量水及化学药品，形成大量不易处理的中段水。本发明提供的制浆黑液的高浓高温提取方法能有效提高禾草纤维原料蒸煮后黑液温度、提取率，提高化学品回收量，减轻制浆污水处理难度，节约用水。在本发明提供的制浆黑液的高浓高温提取方法中，优选地，喷放至单螺旋挤浆机内的浆料的浓度可以为8-12% (优选为10% )，温度可以为140-145°C。本发明提供的制浆黑液的高浓高温提取装置及方法是将禾草纤维原料连续蒸煮后得到的浆料与制浆黑液的提取分离，通过采用改进后的新式中间管均勻排出浆料使其进入单螺旋挤浆机，再经过机械挤压及置换扩散作用提取高浓高温黑液，减少蒸发工段蒸汽消耗及水蒸发量，比较适用于麦草、芦苇等禾草纤维原料。本发明提供的制浆黑液的高浓高温提取装置及方法具有设计合理、运行稳定等特点，黑液的高温高浓提取既可以减轻后段真空洗浆机的洗浆压力，还可以提高黑液提取率， 增加碱液回收量，减少制浆废水中污染物含量，有利于废水处理达标排放，有很好的经济效益和社会效益。
图1为现有的制浆黑液的提取工艺流程示意图；图2为实施例1所提供的制浆黑液的高浓高温提取装置的结构示意图；图3为实施例1所提供的提取装置中的中间管的结构示意图。附图标号说明连续蒸煮管1中间管2立式卸料器3喷放阀4喷放弯管5单螺旋挤浆机 6黑液池7黑液泵8粗浆池9粗浆泵10喷放仓11浆料入口 301蒸汽入口 302 液位控制口 303放料阀304环形喷淋器305浆料出口 30具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。实施例1制浆黑液高温高浓提取装置本实施例提供了一种制浆黑液高温高浓提取装置，其结构如图2所示。该提取装置包括连续蒸煮管1、中间管2、单螺旋挤浆机6、黑液池7、黑液泵8、粗浆池9和粗浆泵10 ；单螺旋挤浆机6的黑液出口与黑液池7连接；单螺旋挤浆机6的粗浆出口与粗浆池8连接；黑液池7的出口经过黑液泵8与提取工段连接；粗浆池9的出口经过粗浆泵10 与提取工段连接；上述中间管2(其结构如图3所示)具有一浆料入口 301、一蒸汽入口 302、一液位控制口 303、一放料阀304、一环形喷淋器305以及一浆料出口 306，其中，浆料入口 301与连续蒸煮管1的出口连接，浆料出口 306与单螺旋挤浆机6的入口连接，蒸汽入口 302与常规的蒸汽产生设备连接(图中未显示)，环形喷淋器305与黑液的提取工段连接，以向中间管 2中喷入稀黑液，并且，浆料出口 301高于蒸汽入口 302，蒸汽入口 302高于液位控制口 303， 液位控制口 303高于放料阀304，放料阀304高于环形喷淋器305，环形喷淋器305高于浆料出口 306。实施例2本实施例提供了一种制浆黑液高温高浓提取方法，其是采用实施例1提供的装置对制浆黑液进行高温高浓提取的方法，包括以下步骤(1)、将吸收药液后的草片送入连续蒸煮管1中进行高温高压连续蒸煮；(2)、蒸煮完成后的浆料进入中间管2，在中间管2中进行贮存，当浆料达到一定的液位时，打开放料阀304以及环形喷淋器305的控制阀，进行放料并喷入稀黑液，使浆料进入单螺旋挤浆机6 ；
(3)、由中间管2排出的浆料在单螺旋挤浆机6中进行机械挤浆，分离得到高温高浓的制浆黑液和粗浆；(4)、粗浆进入粗浆浆池9贮存，然后经粗浆泵10送到提取工段；(5)、提取得到的高温高浓的黑液进入黑液池7，再经过黑液泵8送至提取工段进行进一步处理。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种制浆黑液的高浓高温提取装置，其包括连续蒸煮设备、中间管、单螺旋挤浆机、 黑液池和粗浆池，所述中间管具有一浆料入口以及一浆料出口，其中，所述连续蒸煮设备的出口与所述中间管的浆料入口连接；所述中间管的浆料出口与所述单螺旋挤浆机的入口连接；所述单螺旋挤浆机的黑液出口与所述黑液池连接；所述单螺旋挤浆机的粗浆出口与所述粗浆池连接。
2.根据权利要求1所述的提取装置，其中，所述中间管还设有一蒸汽入口、一液位控制口、一放料阀、一环形喷淋器，优选地，所述中间管的液位控制口处设有液位控制设备。
3.根据权利要求1或2所述的提取装置，其中，所述连续蒸煮设备为连续蒸煮管。
4.根据权利要求2所述的提取装置，其中，所述浆料出口高于所述蒸汽入口，所述蒸汽入口高于所述液位控制口，所述液位控制口高于所述放料阀，所述放料阀高于所述环形喷淋器，所述环形喷淋器高于所述浆料出口。
5.一种制浆黑液的高浓高温提取方法，其是采用权利要求1-4任一项所述的制浆黑液的高浓高温提取装置进行的，包括以下步骤使来自连续蒸煮管的浆料经过中间管的处理后，直接喷放至单螺旋挤浆机内，使浆料在单螺旋挤浆机内进行机械挤浆，分离得到高温高浓的制浆黑液和粗浆。
6.如权利要求5所述的方法，其中，该方法还包括对粗浆进行提取处理的步骤。
7.如权利要求5所述的方法，其中，该方法还包括对高温高浓的制浆黑液进行过滤以及碱回收的步骤。
8.如权利要求5所述的方法，其中，在蒸煮过程中，NaOH碱液的加入量控制为浆料总质量的14-16%，蒸煮时间控制为25-40分钟，蒸煮压力控制为0. 7-0. 8MPa，蒸煮温度控制为 165-170°C。
9.如权利要求5所述的方法，其中，该方法还包括向中间管喷入稀黑液的步骤，优选地，所述稀黑液的温度控制为60-65°C。
10.如权利要求5所述的方法，其中，喷放至单螺旋挤浆机内的浆料的浓度为8-12%， 温度为 140-145°C。
全文摘要
本发明涉及一种制浆黑液的高温高浓提取装置及方法。该提取装置包括连续蒸煮设备、中间管、单螺旋挤浆机、黑液池和粗浆池，中间管具有浆料入口以及浆料出口，连续蒸煮设备的出口与中间管的浆料入口连接；中间管的浆料出口与单螺旋挤浆机的入口连接；单螺旋挤浆机的黑液出口与黑液池连接；单螺旋挤浆机的粗浆出口与粗浆池连接。本发明还提供了一种制浆黑液的高温高浓提取方法。本发明提供的制浆黑液的高浓高温提取装置及方法具有设计合理、运行稳定等特点，黑液的高温高浓提取既可以减轻后段真空洗浆机的洗浆压力，还可以提高黑液提取率，增加碱液回收量，减少制浆废水中污染物含量，有利于废水处理达标排放，有很好的经济效益和社会效益。
文档编号D21C11/04GK102277768SQ20111026246
公开日2011年12月14日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者张栓江, 李振江 申请人:中冶京诚工程技术有限公司, 北京京诚新星造纸工程技术有限公司