专利名称：电解黑液预转化液回收烧碱的方法
技术领域：
本发明涉及一种从造纸黑液中回收烧碱的方法，尤其是用于从碱法非木材浆造纸黑液中回收烧碱治理环境污染。
目前，公知的从造纸黑液中回收烧碱的方法，是传统的燃烧法碱回收。该法是将提取出的含有机固形物、无机固形物、少量残余烧碱的造纸黑液，经蒸发器加热浓缩后，在特种锅炉内燃烧，黑液中的有机固形物燃烧转变成热能，与其结合的钠，残余烧碱，含碱无机固形物等转化成碳酸钠，碳酸钠经与消石灰苛化反应后生成烧碱和白泥，烧碱回收用于制浆，白泥烧制石灰，消化后再用于制取烧碱，生产中损失的烧碱，在生产过程中加入转化物质后实现补充自给。此种方法广泛应用于木浆黑液碱回收，总碱回收率90％以上，实现烧碱回收自给。但是，燃烧法碱回收，在用于非木材浆黑液碱回收时，由于非木材浆黑液粘度大，发热量低，易结垢等原因，效果不理想。根据1997年中国国家环保局、中国轻工总会联合调查组“碱法麦草浆碱回收状况调查报告”，总碱回收率只有50-60％，不能补充转化自给，仍需外购碱。并且存在着碱灰流失大，污染大气，白泥不能利用对环境造成二次污染及投资大，运行费用高，回收碱成本存在不同程度的亏损。中国环境出版社1991年出版的“膜法分离技术及其应用”一书中，第五章第四节介绍了一种用离子膜交换电解法从造纸黑液中直接回收烧碱的方法，但存在电耗高达吨碱3000-5000KW/h，总碱回收率在63％左右，因此未见应用推广。
本发明的目的在于提供一种电耗低，总碱回收率80％以上，能补充转化达到烧碱自给，没有碱灰、白泥对环境的二次污染，投资省、运行费用低的碱回收方法。
本发明的目的是这样实现的对造纸黑液先进行予转化综合处理，使黑液中含有的钠充分转化成氯化钠溶液，并将黑液中的有机固形物等物质从黑液中分离出来，制取符合电法质量要求的氯化钠未饱和溶液，蒸发加氯化钠补充生产中烧碱的损失量，制取电解用饱和氯化钠溶液，用隔膜法或离子膜法电解氯化钠溶液生生烧碱回收，综合利用电解和生产中产生的氯气、氢气、二氧化碳气制取盐酸、碳酸钠、次氯酸钠回用于对黑液的予转化综合处理。
在予转化综合处理中，首先向黑液中加入过量盐酸，使反应液呈酸性，使黑液中的钠完全转化成氯化钠溶于液体中，在酸性条件下对有机固形物等进行第一次分离，制取第一次分离液。
将第一次分离液加入碳酸钠进行中和处理，使处理液呈碱性，在碱性条件下对有机固形物等进行第二次分离，制取第二次分离液。
将第二次分离液加入盐酸，在酸性条件下对有机固形物等物质进行第三次分离，制取第三次分离液。
将第三次分离液加入次氯酸钠，分离残存的有机固形物等物质后，制得无色透明的氯化钠未饱和溶液。
将氯化钠未饱和液加热蒸发，并加入补充量氯化钠，制取符合电解质量要求的饱和氯化钠溶液。
用隔膜法或离子膜法电解氯化钠溶液，制取烧碱回收再用于制浆生产。
电解和生产中产生的氯气、氢气、氯水、二氧化碳，经净化处理后制备盐酸、碳酸钠、次氯酸钠，再用于黑液予转化综合处理。
本发明对黑液进行了予转化综合处理，使有机固形物等物质从黑液中充分分离出来，黑液中的钠得到了充分转化，变成了氯化钠溶液，生产中的碱损失加入氯化钠得到了补充，总碱回收率得到提高并可实现烧碱补充氯化钠后自给。由于黑液进行了予转化综合处理，不再蒸发、燃烧高粘度的黑液，不再采用昂贵的蒸发器和特种锅炉，没有了碱灰损失造成的大气污染，不用消石灰苛化碳酸钠制取烧碱，碱少了烧碱损失和白泥二次污染环境。使总碱回收率提高20-30％。
由于是电解予转化后的氯化钠溶液而不是直接电解黑液，电耗和化工行业氯碱法制烧碱电耗相当，达到吨碱2400KW/t，较直接电解黑液法电耗降低近一半。总碱回收率提高15％。
黑液予转化综合处理过程，均是常规，常压的化学反应，一般化工设备均能满足生产需要，隔膜法和离子膜法电解设备和工艺是化工行业氯碱工业成熟的设备和工艺，较传统燃烧法同等规模的碱回收工程总投资降低五分之二，由于总投资和吨碱电耗的降低，使碱回收成本降低，较燃烧法和电解黑液法碱回收，可实现碱回收盈利运行。制得的烧碱质量好，可达到商品碱标准。
实施例1、在予转化综合处理过程中，首先在常温下将黑液中加入过量盐酸，与黑液反应，黑液中的钠充分转化成氯化钠，溶与液体中，使反应液呈酸性，PH值在3以下，有机固形物析出，加热反应液至温度95℃，有机固形物热缩聚沉淀，黑液变得透明，第一次将沉淀物分离，制得第一次分离液。
实施例2、将第一次分离液在常温下加入碳酸钠中和(经实验碳酸钠效果最好)，使中和液呈碱性，PH值为8，过量盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠溶于液体中，二氧化碳溢出，在碱性条件下有机固形物等第二析出，加热中和液至温度80℃，有机固形物热缩聚沉淀，第二次将沉淀物分离，分离液颜色更浅，制得第二次分离液。
实施例3、在常温下第二次分离液加盐酸，中和微量碱，使中和液呈微酸性，PH值为6，在微酸性条件下，有少量有机固形物等第三次析出，加热至温度60℃，有机固形物热缩聚后沉淀，分离出少量有机固形物后，制取第三次分离液，分离液更透明，呈茶色。
实施例4、将第三次分离液在常温下加入次氯酸钠，有微量白色有机固形物析出，沉淀后液体变成无色透明的溶液，分离出微量析出物，便制得第四次分离液。在以上的4个实施例中，加入的是盐酸和钠的盐，反应后均生成氯化钠溶于液体中，分离出的是黑液中的有机固形物为主的不溶物，。最后获得第四次分离液是纯净透明氯化钠的未饱和溶液。
在完成了黑液予转化综合处理，分离出有机固形物等物质后，制得了无色透明的氯化钠未饱和溶液，根据生产需要，制备符合隔膜法或离子膜法所需要的氯化钠饱和溶液，根据不同厂的具体情况，任选一种电解法制取烧碱回收，电解中产生的氯气、氢气及氯气处理中的废液氯水和各步分离出的固形物洗涤干燥后，在普通锅炉中燃烧产生的二氧化碳进行净化，氯气、氢气、合成盐酸，氯水制备次氯酸钠，二氧化碳制备碳酸钠用于予转化综合处理。
隔膜法氯化钠饱和溶液质量要求Nacl浓度 320-326Kg/m3PH值(微碱性)7-8ω(ca2+Mg2+＜5×10-6(微酸性)3-5SO2含量＜5Kg/m3温度70-80℃ω(Fe3+)＜0.5×10-6离子膜法氯化钠饱和溶液的质量要求各称 含量×10-5名称含量×10-6Nacl305～320(g/l)Hg2+≤0.04
NaclO3≤10-30(g/l)Al3+≤0.05～0.01Na2SO4≤4-6(g/l) Mn2+≤0.01Ca2++Mg2+≤0.02～0.05 Sr2+≤0.01-0.05Fe3+≤0.04～0.05Ba2+≤0.1-0.2I-≤0.01-0.1 Ni2+≤0.02-0.05Si (SiO2) ≤3-5固体悬浮物0.1-权利要求
1.一种从造纸黑液中回收烧碱的方法，其特征是对造纸黑液先进行予转化综合处理，使黑液中含有的钠充分转化成氯化钠溶液，并将黑液中的有机固形物分离出来，制取符合电解法质量要求的氯化钠饱和溶液，用隔膜法或离子膜法电解氯化钠饱和溶液制取烧碱回收，综合利用电解和生产过程中产生的氯气、氢气、氯水、二氧化碳制备盐酸、碳酸钠、次氯酸钠再回用于黑液的予转化综合处理。
2.按照权利要求1所述方法，其特征是在进行予转化综合处理时，在常温下首先向黑液中加入过量盐酸，使黑液中的钠完全转化，反应液PH值在3以下，加热反应液至95℃后，分离出有机固形物，制取第一次分离液。
3.按照权利要求2所述方法，其特征是将第一次分离液在常温下加入碳酸钠中和后使反应液呈碱性，PH值8，加热至温度80℃后，第二次分离出固形物，制取第二次分离液。
4.按照权利要求3所述方法，其特征是在常温下将第二次分离液加入盐酸，使液体呈微酸性PH值为6，加热至60℃后，第三次分离出固形物，制取第三次分离液。
5.按照权利要求4所述方法，其特征是在常温下将第三次分离液加入次氯酸钠，使液体变成无色透明，并分离出微量固形物，制得无色透明的第四次分离液。
6.按照权利要求1和5所述方法，其特征是根据采用隔膜法或离子膜法的不同质量要求，制备氯化钠饱和溶液，用电解法生产烧碱回收，电解和生产中产生的氯气、氢气、氯水、二氧化碳，进行综合利用生产盐酸、碳酸钠、次氯酸钠再回用于黑液予转化综合处理。
全文摘要
一种从造纸黑液中回收烧碱的方法,尤其是用于碱法非木材制浆黑液的碱回收。它是采用对黑液首先进行预转化综合处理,使黑液中钠预先转化成纯净的氯化钠未饱和液,固形物析出后分离出来,电解黑液预转化的氯化钠溶液制取烧碱回收。电解中产生的氯气、氢气、氯水、及燃烧有机固形物后产生的二氧化碳经净化,进行综合利用,生产盐酸、碳酸钠、次氯酸钠再回用于黑液的预转化综合处理。使用该方法碱回收、不产生碱灰、白泥对环境的二次污染,较同等规模的传统燃烧法碱回收,可节约投资五分之二,总碱回收率80%以上,而且能实现补充氯化钠后烧碱自给,碱回收可盈利运行。
文档编号D21C11/04GK1302932SQ9912188
公开日2001年7月11日 申请日期1999年10月22日 优先权日1999年10月22日
发明者李振江, 李东旭 申请人:李振江, 李东旭