碱回收知识讲座 一、概述
碱回收是一个伴随着近、现代制浆造纸事业发生、发展的生产技术措施，至今也有100多年的历史。 我们知道，在碱法制浆过程中，根据不同的原料,要加入总碱量达10--25%的碱，这些碱在蒸煮过程中，同原料中的木素、半纤维素、纤维素的降解物发生化学作用，并一起溶解在蒸煮液中，形成黑液。在没有碱回收时，这些黑液都当作废物排放掉了。后来人们从N.吕布兰制碱的方法中得到启示（吕布兰是法国人，他在1788年发明了第一个工业制纯碱的方法，即碳酸钠法——并在1791年取得专利。此法包括:用海盐与硫酸反应,生成硫酸钠、再与石灰石和煤一起煅烧而成纯碱），试着采用浓缩黑液、燃烧、苛化的方法，逐步发展成从碱法制浆的废液中回收碱的技术。 德国人达尔（ C.F.Dahl）将硫酸钠（芒硝）加入到回收炉中，硫酸盐就在炉内被还原成硫化物，硫化物进入药液系统。达尔随后发现，蒸煮液中的硫化物大大地加速了脱木质素作用，并生产出了强韧的纸浆，他在1884年获得了发明专利权。1885年，新制浆方法在瑞典首次获得了商业应用，其卓越的强度性能获得公认，这种新生产的纸张被形象地称为牛皮纸（Kraft papers）。此后，许多用烧碱法制浆的厂家都纷纷改为硫酸盐法。 硫酸盐法制浆投产后﹐碱回收技术引起了人们的关注。开始，只是简单的燃烧炉、回转炉，单纯的回收黑液里的碱。1927年﹐美国 人瓦格纳设计并建成了第一台比较完整的喷雾式碱回收炉，使之发展成碱回收工程，不仅回收碱，还回收黑液里的热能。1934年，大型汤姆逊（Momlinson）炉在美国问世，它成为现代碱回收炉的基本炉型，奠定了现代碱回收工程的基础。目前，世界上有成百上千套碱回收炉在运行，其中规模最大的已经达到日处理黑液固形物5500吨，日回收碱几千吨。
我们国家由于工业基础薄弱，五十年代才有碱回收装置出现。先是在前苏联援建的佳木斯造纸厂安装了回转式燃烧炉。继后在几个大的纸厂照搬了佳木斯的碱回收炉的模式，安装了几套碱回收炉。其中，汉阳造纸厂的那套直到达1984年都还在使用着。1965年上海浆厂的碱回收工程开始立项，经3年的建设，于1969年建成投产，拉开了日处理35吨浆级的可移动式圆形碱回收工程大步发展的序幕。从1970-1980的十年间，先后有十多家纸厂上了碱回收项目。计有苏州华盛造纸厂、华丰造纸厂、民丰造纸厂、徐州造纸厂、冷水滩造纸厂、剀里造纸厂等；云南有两家，云丰造纸厂和大理造纸厂。后来陆续有开远糖厂、陆良造纸厂。九十年代有临沧造纸厂、双江造纸厂、昌宁造纸厂。迪庆是建成试车后就卖了。这些碱回收项目有的开得好，有的开不好。总体说，木材纤维浆开得好，非木纤维浆开得不好。原因是木材纤维黑液的发热量大，炉子温度高，不需要另外喷油助燃。非木纤维则相反，不喷油助燃就不行。这无疑影响了碱回收工程的发展，先后有很多草浆厂的碱回收建好后成为一个样子工程。随着我国造纸工业的向前发展，在广大工程技术人员的努力下，非木纤维制浆造纸厂的碱回收技术也得到发展提高，不用喷油助燃也能正常运行。山东晨鸣纸厂已建成日处理280吨浆的碱回收炉，目前是麦草浆厂规模最大的碱炉了。
为什么一下子建了这么多碱回收炉呢？这要从环境保护说起。
上世纪六十年代，美国、英国、日本等工业发达国家，先后出现因环境污染而引发的环境疾病。（1952年12月5－8日，一场灾难降临了英国伦敦。地处泰晤士河河谷地带的伦敦城市上空处于高压中心，一连几日无风，风速表读数为零。大雾笼罩着伦敦城，又值城市冬季大量燃煤，排放的煤烟粉尘在无风状态下蓄积木
散，烟和湿气积聚在大气层中，致使城市上空连续四五天烟雾弥漫，能见度极低。在这种气候条件下，飞机被迫取消航班，汽车即便白天行驶也须打开车灯，行人走路都极为困难，只能沿着人行道摸索前行。
由于大气中的污染物不断积蓄，不能扩散，许多人都感到呼吸困难，眼睛刺痛，流泪不止。伦敦医院由于呼吸道疾病患者剧增而一时爆满，伦敦城内到处都可以听到咳嗽声。仅仅4天时间，死亡人数达4000多人。就连当时举办的一场盛大的得奖牛展览中的350头牛也惨遭劫难。一头牛当场死亡，52头严重中毒，其中14头奄奄待毙。2个月后，又有800多人陆续丧生。这就是骇人听闻的\伦敦烟雾事件\。
可悲的是，烟雾事件在伦敦出现并不是独此一次，相隔10年后又发生了一次类似的烟雾事件，造成1200人的非正常死亡。直到70年代后，伦敦市内改用煤气和电力，并把火电站迁出城外，使城市大气污染程度降低了80％，骇人的烟雾事件才未在伦敦再度发生。这些事件的发生，引起了各个国家的高度重视，相继成立官方的环境保护机构来监督工厂企业，在生产的同时必须重视保护环境，不然，必将危及到人类自生的健康，甚至生命。
我国虽未发生过大的污染事件，但也有了污染事故的苗头。我们省个旧地区，肺癌的发病率比其他地区都高，不能说与锡的冶炼无关。作为造纸企业来说，它是除化工、钢铁之外的第三大环境污染企业，其污染源就是黑液。
1997年底，中央电视台“焦点访谈”节目披露了我国首宗造纸厂因环境污染而被追究刑事责任的案件。由于对企业排污所造成的经济损失负有主要责任，山西省天马造纸厂厂长作为法人代表，因犯“破坏环境资源保护罪”被收审，并被判处有期徒刑两年，罚款5万元。此事在国内造纸行业引起了极大的震动。这是我国造纸厂排污犯罪的首例。它说明我国的环境污染已经到了不可不治的地步。而解决造纸厂环境污染问题的最好的技术手段目前就是碱回收。
1999年，国家环保局〈273〉号文说：“根据发展和环保相统一的原则，结合非木纤维制浆废水治理特点，非木纤维制浆造纸企业污染治理应具备一定规模，新建麦草制浆造纸企业3.4万吨浆/年以上，其它非木浆厂5万吨浆/年以上；1.7万吨/年碱法化学草浆厂是建碱回收的最小规模。 坚决取缔5千吨/年以下的化学制浆厂（车间）；对现有1.7万吨/年以下的小型化学浆企业，2000底前采取治、关、停、并、转等方式完成环境治理任务。”这就是说，纸厂必须搞碱回收，不搞碱回收，造纸厂就只有关门。
我国搞碱回收初期，不分木浆或是草浆，通通一个炉型。由于国外的造纸厂都是用木浆造纸，对于木浆厂来说，是合适的，但对草浆厂来说，就不适应了。一是提取率低，二是燃烧时要喷油助燃，否则就会因炉温低，熔融物淌不出来，形成“闷黄牛”的现象。这是因为草浆黑液固形物的发热量低的原因。喷油助燃无疑又加大了碱的回收成本。作为工厂来说这是接受不了的。
碱回收从其发生发展的过程说明它是一个变废为宝、化害为利、增加效益、防治污染的综合利用工程，它有三个最明显的好处：1、环境效益：在黑液固形物中约有2/3是有机物，1/3是无机物。有机物是纸厂污水中的BOD、COD、SS和色度的主要来源。无机物中主要是碱。回收一吨碱，大约要烧掉两吨以上的污染物，可以大大减轻纸浆厂对江河水质的污染。2、社会效益：有资料显示，电解法制烧碱，1吨碱要耗电2700度电、食盐1。6-1。7吨。而回收1吨碱，大厂耗电仅400-600度，小厂1000度，不用食盐，只用石灰。两者比较，约可节电1700-2300度。且不用由外厂运来之不易30%-40%的液碱，1吨固碱可节约运力
255吨以上。3、经济效益：外购碱厂价约在2500元/吨，而回收碱成本也就在1000多元/吨，经济效益比较显著。
二、碱回收过程
碱回收工程包括四个生产过程：提取、蒸发、燃烧、苛化。在有的书中，提取不在碱回收的生产过程内，但作为碱回收原料来源的前置工序，碱回收的很多经济技术指标都跟提取息息相关。下面分别作一简单介绍。 1、提取：
提取工段是碱回收的原料来源地，它的生产，原则上是要获得高浓、高温、量大的黑液，以保证有高的提取率
高浓：是要使黑液的浓度在保证洗净度的情况下，尽可能的高。高浓度的黑液可以减少蒸发工段的负荷。
高温：黑液温度也是要尽量高，在提取过程中不能加冷水，只能加蒸发工段的温冷却水，如水温低时，要加温。
量大：大量的黑液当然是碱回收所需要的。
带有碱回收装置的洗浆过程，就不能象以往一样，它的生产产品只是纸浆，现在它的产品有两个，一是浆，二是黑液。我们在生产中，就要兼顾两个产品的生产指标，不能有偏见。做到以上三点，就给碱回收创造了好的条件。有高的提取率，就会有高的回收率。一般情况下，合格的十个立的方稀黑液，可以浓缩一立方浓黑液；一立方浓黑液可以生产一吨碱。
就碱回收来说，对提取工段的考核指标就是浓度和温度。浓度：8°Be；温度：70—80℃。实际生产中对回收量没作硬性规定。在保证质量的前提下，愈多愈好。 黑液提取设备：
提取状况的好坏，很大程度上取决于提取设备的适用与否。不同的浆种，有不同的设备选型。目前工厂应用得最多的是四段串连鼓式真空洗浆机。它的技术成熟，操作简便，从进浆到出浆，基本就完成了浆与黑液的分离，提取率也高。浆的洗净度与黑液的生产指标也基本能满足，选择应用的厂家比较多。缺点是投资大，动力消耗大。
其他的提取设备还有：双辊挤浆机、螺旋挤浆机、水平带式真空洗浆机，以及由水平带式真空洗浆机派生出来的胶带水平带式真空洗浆机、不锈钢螺旋网带式洗浆机、长网水平真空洗浆机、双长网挤浆机等，型式大同小异，各有优缺点。 ?
高效率黑液提取设备国内发展较快，其品种、规格和制造能力已接近国际先进水平。其关键技术和设备为中浓大型鼓式真空洗浆机(带波纹滤板、平面阀)，最大面积已达100m2。双辊挤浆机是国内企业重点发展的产品。目前国产设备能力100t／d。在国外，鼓式真空洗浆机最大面积达110m2以上，提取率、制造精度和自控程度都较高，但价格昂贵。双辊挤浆机挤出浓度可达30％，能力300t／d。为了追求更高运行效率和低成本运行，国外已发展鼓式置换洗浆机(DD洗浆机)并已投人应用，可在1台洗浆机上完成四段洗涤，国内已有引进。
国内鼓式真空洗浆机能力 浆种名称
生产能力/t/m2。d 进浆浓度/% 出浆浓度/%
木浆 4．5—6。0 0．8—1。5 10--16 竹浆3．0—3。5 1—2．5 10--14
蔗渣浆 1．8—2。8 1．2—3。5 10--12
2、黑液的蒸发 2。1、黑液蒸发
目的，是除去稀黑液中多余的水分，以适应燃烧的需要。从提取工段送来的黑液含水分达80%以上，这样的稀黑液是不能燃烧的，必须将其蒸发浓缩。 2。2、蒸发的基本原理：
是借助加热作用把黑液中的水分汽化逸出，使黑液浓缩。蒸发方法有两种：间接蒸发和直接蒸发。黑液的间接蒸发就象制糖一样，这是大家都理解的。但它只能把黑液浓缩到含固形物50%以下，再要提高浓度就很困难了。还要进行直接蒸发。生产中，是用碱炉出来的热烟气与黑液直接接触，提高黑液浓度过的。 2。3、蒸发工艺
多效蒸发流程包括黑液、蒸汽、冷凝水三个系统。 黑液流程：有三种形式。
2。3。1、顺流：黑液流动的方向同蒸汽流动的方向一致。这种流程具有设备少、操作简便、黑液的效间输送不用泵效间不需要加热等优点，但由于黑液逐效蒸浓的同时，黑液温度也逐渐降低，粘度上升，给生产操作带来困难，也不能生产较高浓度过的黑液，很少采用。
2。3。2、逆流：与顺流相反。此流程传热条件好，生产能力高，黑液温度随浓度升高而升高，粘度增加不会太大，可严重破坏产较高浓度过的黑液。缺点是黑液由低压效向高压效输送需要泵，效间需要加热器，操作较复杂。
2。3。3、混流：有顺流，也有逆流。应用比较多，常用的流程有以下几种： 2 3 4 分皂槽 预热器 1 3 4 分皂槽 预热器 1 2 3 4 5 分皂槽 预热器 1 2 在黑液蒸发过程中，有直接出浓黑液和间接出浓黑液两种运行方式。间接出浓黑液是稀黑液经第一次蒸发得到半浓黑液，半浓黑液或半浓黑液与稀黑液混合经第二次蒸发最后得到浓黑液。国内多采用这种方法。
出半浓黑液时，叫大循环，出浓黑液时叫小循环。大小交替进行。该流程的优点是大循环时可使小循环时粘附管壁的浮垢及时除去，改善传传热条件。缺点是操作麻烦，小循环不能进行皂化物的分离。 2。3。4、蒸汽流程：
都与各效流程一致，新蒸汽进入1效，产生的二次汽进入Ⅱ效，最后效的二次汽进入冷凝系统。
2。3。5、冷凝水流程： 新蒸汽的冷凝水回收使用，各效的冷凝水一般进各自的闪急蒸发罐，冷凝水排出，产生的二次蒸汽进入下一效汽室，作为下一效的热源。 2。3。6、不凝气体流程：
不凝气包括空气和二次蒸汽中的有机蒸汽（如 甲硫醇、乙硫醇、二甲硫醚）有机蒸汽比空气重，所以加热室有上下两根不凝气排出管，各效不凝气集中接至混合冷凝器由真空泵抽走。 2。4、蒸发设备：
蒸发器是蒸发系统的主体设备，由加热室和分离室组成。有的两室组合一起，有的单独分开。按结构分，有列管式和平板式。列管式又有短管、长管、超长管的。按黑液在管内的流动方向，又有升膜、降膜、升降膜式。板式降膜蒸发器是近年来发展起来的一种蒸发器，它有传热效率高、不易结垢、造价低的优点。缺点是加热原件属不良受热构件，焊接部分易开裂，损坏后不易更换或维修。但由于它的不易结垢的优点很突出，现广泛用于草浆黑液的蒸发作业。 2。5、辅助设备：
2。5。1、预热器：用于提高入效黑液的温度。使之预热到接近沸点的温度，再进入蒸发器。形式有列管式和螺旋式两种。
2。5。2、冷凝器：作用是将最后一效的二次汽全部冷凝成水后再排出，由于蒸汽冷凝成水时体积极大地缩小，便产生了系统所必须的真空。常见的冷凝器有两种，表面冷凝器，可回收热量；混合式冷凝器，不能回收热量，或能回收，但温度低，量大，有臭味。
2．5．3、真空泵：用于抽出冷凝器内的不凝汽。常用的是水环式喷射泵。 2。6、蒸发工艺操作： 2。6。1、蒸汽温度；140℃，太高，温差大，易结垢。供热、液要稳定，反之，系统产生脉动，效率降低，易结垢；供液温度：黑液温度合适，过低，预热区延长，效率降低，一般应该接近该效的沸腾温度，比沸点低成本2--3℃。进效浓度：太低，易跑液。
2。6。2、真空度：是决定系统温差的主要因素之一。而温差作为蒸发黑液的主要动力，直接影响蒸发的能力。真空度高时，虽然温差加大，但黑液温度降低，粘度增大，传热系数减小，同时由于二次汽流速增加，分离器能力不足时，二次汽夹带的黑液泡沫增多。末效真空度为686毫米汞柱。草浆还应适当降低。 为达到稳定的真空度，还应保证有充足的冷凝水。冷凝器排水温度越低，真空度过越稳定。但排水温度太低，水的消耗量大，不经济。排水温度以42--45℃为好。 2。7、管垢及处理：
黑液蒸发过程中，黑液中的杂质，如纤维、皂化物及钙、镁、铁、铝的盐类物质，会沉淀在管壁上，形成管垢。它使蒸发能力下降，严重时会造成系统生产停机。因此，生产中要尽量防止产生管垢，产生后要及时处理。 2。7。1、水溶性管垢：
主要是黑液中的硫酸钠含量超过固形式物的5—6%时，在较高的温度下沉淀在管壁上。可用水洗的方法除去。
2。7。2、不溶于水但不太硬的管垢：
白液澄清不好或苛化时石灰过量而形成的碳酸钙垢，常采用盐酸和硝酸处理。为防止对设备的腐蚀，在酸洗时应加缓蚀剂，如若丁、乌洛托品等。 2。7。3、很硬不溶于水的管垢： 这是一种较难处理的管垢，主要成分是氧化铝和二氧化硅生成的化合物。这类管垢只能用机械方法除去。
2。7。4、汽室的管垢：二次蒸汽所含的硫化氢与管壁起化学反应生成硫化铁，这种垢常在后面的几效形成。这类管垢可用70℃的白液或15%的氢氧化钠溶液循环煮沸24—30小时，放出碱液后再用高压水冲洗。 2。8、生产过程主要故障及处理： 多效蒸发系统灵敏性较高，任一效的条件变化都会影响整个系统条件的变化，生产中要注意异常现象的发生，并及时调整处理。常见有以下几种情况：