宣紙生產黑液的處理系統的製作方法
2023-06-18 03:50:16
宣紙生產黑液的處理系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種宣紙生產黑液的處理系統，包括依次設置的對黑液進行過濾分離回收纖維的過濾裝置，用於磺化改性劑與黑液進行磺化改性反應的磺化改性反應釜，對磺化改性反應後的反應液進行乾燥的乾燥裝置，過濾裝置與磺化改性反應釜之間設置有對黑液進行濃縮的濃縮裝置。上述系統其可以有效快速的對宣紙黑液進行處理，不會產生二次汙染，且處置後的回收物可以作為生產減水劑的原料，實現變廢為寶。
【專利說明】宣紙生產黑液的處理系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及宣紙生產領域，具體涉及一種宣紙生產黑液的處理方法及系統。
【背景技術】
[0002]宣紙質地純白細密，綿韌而堅，光而不滑，百折不損，不蠹不腐，宜書宜畫，享有「千年壽紙」、「紙中之王」之美譽。宣紙在生產過程中會產生一種黑液，所謂黑液是指宣紙原料在蒸煮過程產生的廢液。該黑液如果處理不當，不僅影響宣紙的生產，而且會對環境造成汙染。因此如何有效的處理宣紙黑液，成為宣紙生產企業急需解決的一道難題。傳統宣紙黑液處理大多採用酸析法，亦即採用酸液中和黑液，使得氫離子取代鹼木質素中的鈉離子發生親電取代反應，這樣鹼木質素膠體被破壞，生成難溶或不溶於水的木質素，然後將木質素從黑液中分離出來，從而實現對黑液的處理。但是該方法要求調節黑液的PHS 3，酸液消耗量大，處理成本高，而且反應生成的木質素無法完全析出，析出率僅能達到90%左右，會造成二次汙染，不利於宣紙的環保、節能生產。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的就是提供一種宣紙生產黑液的處理系統，其可以有效快速的對宣紙黑液進行處理，不會產生二次汙染，且處置後的回收物可以作為生產減水劑的原料，實現變廢為寶。
[0004]為實現上述目的，把實用新型採用了以下技術方案:
[0005]本實用新型還提供了一種宣紙生產黑液的處理系統，包括依次設置的對黑液進行過濾分離回收纖維的過濾裝置，用於磺化改性劑與黑液進行磺化改性反應的磺化改性反應釜，對磺化改性反應後的反應液進行乾燥的乾燥裝置，過濾裝置與磺化改性反應釜之間設置有對黑液進行濃縮的濃縮裝置。
[0006]具體的方案為:
[0007]濃縮裝置為三效蒸發器，各蒸發器內分別設置有供冷、熱流體流動進行熱交換的熱流體通道和冷流體通道且冷、熱流體通道內的流體流向相反，三效蒸發器中下一級蒸發器上用於排出黑液蒸發產生的蒸汽的排出口與上一級蒸發器的熱流體通道入口相連通連接，乾燥裝置為噴霧乾燥機，噴霧乾燥機包括料鬥狀的乾燥室，乾燥室的頂部設置有對磺化改性反應後的反應液進行霧化的霧化器，乾燥室的底部設置有空氣分配器，空氣分配器出口處的熱氣流在乾燥室內呈螺旋狀上升，過濾裝置上篩網的目數為120?150目。該裝置還包括用於木質素磺酸鹽與聚羧酸高效減水劑進行接枝共聚反應的接枝共聚反應釜。
[0008]使用上述系統對黑液進行處理的具體方法為:
[0009]S1、對黑液中的纖維進行分離回收，分離回收纖維後黑液先進行濃縮處理；
[0010]S2、向分離回收纖維後的黑液中加入磺化改性劑進行磺化改性反應，磺化改性反應結束後對反應液進行噴霧乾燥獲得木質素磺酸鹽產品。
[0011]通過對黑液進行改性，然後通過噴霧乾燥技術，處理後所得產物僅為纖維、水和木質素磺酸鹽，在整個處理過程中不會產生二次汙染。同時不需要大量的酸劑進行處理，降低處理成本，另外，木質素磺酸鹽可以用於生產減水劑，實現變廢為寶，提高宣紙生產的經濟效益。
[0012]磺化改性，即在木質素大分子中引入親液基團-磺酸基，製成木質素磺酸鹽。磺化改性包括:高溫磺化，磺甲基化和氧化磺化。高溫磺化是將鹼木質素與Na2SO3在180°C左右反應，在木質素側鏈上引進橫酸基，提聞廣品的水溶液性。橫甲基化是將喊木素在喊性條件下於170°C與甲醛和Na2SO3反應，即一步磺甲基化；或是先羥甲基化，再在鹼性條件下於170°C與甲醛和Na2SO3反應，即兩步法磺甲基化。通過磺甲基化反應使磺酸基主要連接在木質素苯核的C5位置上，也有少量連接在側鏈上，從而增加木質素的磺化度。氧化磺化是通過氧化改性提高木質素活性，一方面通過脫甲基化作用提高木質素苯丙烷單元的反應活性；另一方面使高縮合度的木質素降解，使木質素和反應物接觸反應的機會增大。通過磺化改性反應，提高鹼木質素的水溶性和分散性。經過磺化改性後的木質素磺酸鹽可再與聚羧酸高效減水劑進行接枝共聚，製得改性木質素高效減水劑(水劑)成品。具體操作時可以根據物料的體積及濃度計算出試劑甲醛、亞硫酸鈉等磺化改性劑的使用量。將物料調至PH為8?9，100°C保溫8h，使反應完全。
[0013]具體的操作為:
[0014]纖維分離回收是採用120?150目的篩網對黑液進行過濾。濃縮處理後的黑液濃度為60?65%，濃縮處理在三效蒸發器中進行，將下一級蒸發器中黑液受熱蒸發的蒸汽作為上一級蒸發器中加熱黑液的熱源，各蒸發器內蒸汽與黑液的流動方向相反。濃縮處理後再加入磺化改性劑進行磺化改性反應，獲得的木質素磺酸鹽產品中含水率為3?5%。可將木質素磺酸鹽產品與聚羧酸高效減水劑接枝共聚製成改性木質素高效減水劑。
[0015]上述技術方案中提供的宣紙生產黑液的處理方法中，不僅使黑液零排放，根除其對環境的汙染，而且將黑液轉化成市場暢銷的化工產品，變廢為寶，具有很好的經濟效益，使得宣紙生產廢水後端處理簡單易行，實現長期穩定的達標排放。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為宣紙生產黑液處理系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本實用新型的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本實用新型進行具體說明。應當理解，以下文字僅僅用以描述本實用新型的一種或幾種具體的實施方式，並不對本實用新型具體請求的保護範圍進行嚴格限定。
[0018]如圖1所示的宣紙生產黑液的處理系統，包括依次設置的對黑液進行過濾分離回收纖維的過濾裝置10，用於磺化改性劑與黑液進行磺化改性反應的磺化改性反應釜40，對磺化改性反應後的反應液進行乾燥的乾燥裝置，過濾裝置10與磺化改性反應釜40之間設置有對黑液進行濃縮的濃縮裝置。濃縮裝置為三效蒸發器30，各蒸發器內分別設置有供冷、熱流體流動進行熱交換的熱流體通道和冷流體通道且冷、熱流體通道內的流體流向相反，三效蒸發器30中前一級蒸發器上用於排出黑液濃縮蒸發產生的蒸汽的排出口均與下一級蒸發器的熱流體通道入口相連通連接，乾燥裝置為噴霧乾燥機50，噴霧乾燥機50包括料鬥狀的乾燥室，乾燥室的頂部設置有對磺化改性反應後的反應液進行霧化的霧化器，乾燥室的底部設置有空氣分配器，空氣分配器出口處的熱氣流在乾燥室內呈螺旋狀上升，過濾裝置上篩網的目數為120?150目。該裝置還包括用於木質素磺酸鹽與聚羧酸高效減水劑進行接枝共聚反應的接枝共聚反應釜60。
[0019]利用上述系統對宣紙廢液進行處理的具體操作為，具體如下:
[0020]首先，將宣紙黑液集中收集，在過濾裝置上經過120目篩網進行過濾，對黑液中的纖維進行回收，使得黑液濃度達到30?40%，將過濾後的黑液運輸至稀黑液儲罐20。稀黑液儲罐20中的稀黑液經過三效蒸發器30進行蒸發濃縮，使黑液水分進一步減少，黑液濃度(黑液濃度是指黑液中所有溶解物的總質量濃度)到達60?65%，成為濃黑液，運輸至濃黑液儲存罐中。每個蒸發器中，物料與蒸汽通過板面隔開，並且以逆流的方式分別通過板面的兩側，溫度約50°C，真空度為0.08?0.09Mpa，物料量為5kg，蒸汽量約為5m3/h。蒸發濃縮時物料依次經過1、2、3號蒸發器，而蒸汽依次經過3、2、1號蒸發濃縮設備，I號蒸發器濃縮產生的蒸汽冷凝成水，進行收集，將3號蒸發器中蒸發黑液產生的蒸汽用於對2號蒸發器中的黑液進行加熱，2號蒸發器中黑液產生的蒸汽用於對I號蒸發器中的黑液進行加熱，達到節約能源的目的。
[0021]磺化改性，即在木質素大分子中引入親液基團-磺酸基，製成木質素磺酸鹽。磺化改性包括:高溫磺化，磺甲基化和氧化磺化。高溫磺化是將鹼木質素與Na2SO3在180°C左右反應，在木質素側鏈上引進橫酸基，提聞廣品的水溶液性。橫甲基化是將喊木素在喊性條件下於170°C與甲醛和Na2SO3反應，即一步磺甲基化；或是先羥甲基化，再在鹼性條件下於170°C與甲醛和Na2SO3反應，即兩步法磺甲基化。通過磺甲基化反應使磺酸基主要連接在木質素苯核的C5位置上，也有少量連接在側鏈上，從而增加木質素的磺化度。氧化磺化是通過氧化改性提高木質素活性，一方面通過脫甲基化作用提高木質素苯丙烷單元的反應活性；另一方面使高縮合度的木質素降解，使木質素和反應物接觸反應的機會增大。通過磺化改性反應，提高鹼木質素的水溶性和分散性。經過磺化改性後的木質素磺酸鹽可再與聚羧酸高效減水劑進行接枝共聚，製得改性木質素高效減水劑(水劑)成品。具體操作時可以根據物料的體積及濃度計算出試劑甲醛、亞硫酸鈉等磺化改性劑的使用量。將物料調至PH為8?9，100°C保溫8h，使反應完全。如對於I噸濃度到達60?65%的濃黑液需加入甲醛(將濃黑液的質量記為100% ) 1.8?2.2% ;亞硫酸鈉用量:3.8?4.2%。
[0022]最後將經過磺化改性反應後的黑液運輸至噴霧乾燥機50進行噴霧乾燥，即把黑液倒入到乾燥室的頂部，下端熱風(溫度為280?300°C)經空氣分配器處理呈螺旋上升至塔頂，藉助於離心力將固體物從氣流中分離並捕集於器壁，藉助重力作用落入底部進行收集，製成含水量僅為3?5%的黑色粉末，即木質素磺酸鈉產品，經過成品包裝，作為鹼水劑供水泥廠商使用。
[0023]通過該種處理黑液的工藝方法，解決了困擾宣紙行業普遍存在的濃黑液難處理的問題，使宣紙生產廢水後端處理簡單易行，實現長期穩定的達標排放。不僅使黑液的零排放，根除其對環境的汙染，而且將黑液轉化成市場暢銷的化工產品，變廢為寶，具有很好的經濟效益。
[0024]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在獲知本實用新型中記載內容後，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對其作出若干同等變換和替代，這些同等變換和替代也應視為屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種宣紙生產黑液的處理系統，其特徵在於:包括依次設置的對黑液進行過濾分離回收纖維的過濾裝置，用於磺化改性劑與黑液進行磺化改性反應的磺化改性反應釜，對磺化改性反應後的反應液進行乾燥的乾燥裝置，過濾裝置與磺化改性反應釜之間設置有對黑液進行濃縮的濃縮裝置。
2.根據權利要求1所述的宣紙生產黑液的處理系統，其特徵在於:濃縮裝置為三效蒸發器，各蒸發器內分別設置有供冷、熱流體流動進行熱交換的熱流體通道和冷流體通道且冷、熱流體通道內的流體流向相反，三效蒸發器中下一級蒸發器上用於排出黑液蒸發產生的蒸汽的排出口與上一級蒸發器的熱流體通道入口相連通連接。
3.根據權利要求1所述的宣紙生產黑液的處理系統，其特徵在於:乾燥裝置為噴霧乾燥機，噴霧乾燥機包括料鬥狀的乾燥室，乾燥室的頂部設置有對磺化改性反應後的反應液進行霧化的霧化器，乾燥室的底部設置有空氣分配器，空氣分配器出口處的熱氣流在乾燥室內呈螺旋狀上升。
4.根據權利要求1所述的宣紙生產黑液的處理系統，其特徵在於:過濾裝置上篩網的目數為120?150目。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的宣紙生產黑液的處理系統，其特徵在於:該裝置還包括用於木質素磺酸鹽與聚羧酸高效減水劑進行接枝共聚反應的接枝共聚反應釜。
6.根據權利要求1或2或3或4所述的宣紙生產黑液的處理系統，其特徵在於:過濾裝置與濃縮裝置之間設置有稀黑液儲罐。
【文檔編號】D21C11/00GK204080530SQ201420464051
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】朱大國, 劉蒙, 陳宇平, 陳文彬 申請人:中國宣紙股份有限公司