等离子体处理造纸废液技术工艺实验研究.pdf

、 等离子体处理造纸废液技术工艺实验研究 冯晓珍尹献钧程仕清程昌明李裔红张开武乔屿赵雁 房开金段淑云李进华刘奕华拾曼莉杨速张传成 下海馥 田忠玉 核下业西南物理研究院 气 引言 造纸工业是公害极其严重的工业之一，其废液(又称黑液)的污染 占纸]的‘95% ，污染造成的严 重后果也是触目惊心的，这种状况己引起国家和社会极大关注和重视，我国政府于1988年2月就公 布了‘关于防治造纸行业废水污染的规定”，要求到1995年所有造纸企业都要达到规定要求，否则坚 决采取关、停、转、迁的措施。截止97年底，仅淮河流域就关闭土千家纸]。‘九五期问.国家就污染防 治方面又提出两大举措。其一，污染物排放总最控制在95年水平上:其 飞，提出跨世纪(1996一 2010年)的绿色工程计划，总投资达1800亿元。九五期间治理重点是二河 (淮河.海河，辽河) 和二湖(太湖、集湖、演池)。可见无论从环境观点还是从经济观点，也无论对现在还是对将来为人 类在地球上提供一个舒适的生活环境，都亚待解决黑液的污染问题，因此开发行之有效的新技术是 十分有惫义的. 国内外专家学者和有识之士进行着艰苦卓绝的探索丁作，走过了渔长的道路，提出许多方法。除 传统燃烧法外，诸如分段多室燃烧法、流化床法、热解气化法、以及木质素多种应用技术等，它们都 因存在各种各样的问题和局限迄今为止，除传统#R烧法外，均未能推广应用。而传统燃烧法.尽管己 有一百多年历史，技术较成熟，但它还存在如下缺点: 1,没有彻底解决污染问题，仍存在严重的水、气、粉尘的污染; 2、投资高(对万吨1投‘资高达二千多万元)、T艺复杂、占地面积大: 3.不适于中小厂。对于1.7万吨以上的1才‘能有经济效益，特别是它不适子草浆)石 核T业西南物理研究院依命白己的技术优势，开发成功一项新技术— 等离子体处理造纸崔液 技术，它的技术特点是 l,消除污染。由于整个过程是在密闭系鱿中进行，所有产物不含S02,S0,3、HzS以及其它 七次污染物: 2、系统工序少，工艺简单，设备可小型化、积木化、设备投资低(约为传统的二分之一左右)，运行费 用低 : 3、主耍回收产物一 碱可直接利用，两种副产司一 可燃烧气体和碳粉是较好的能源和再生T业原 料，为综合利用或能量自给提供了条件。 此技术刃996年2月完成碱回收系统中试，5月8日通过核工业总公司组织的验忆 本文给出了系统 中试中等离子体处理单元的工艺实验结果，确定工业化反应炉的基本炉型和各关键部件的技术要 求，增加送氧工艺，达到提高处理f和降低电耗效果。给出一套完整的处理工艺条件，该单元已连续 运行，具各了建示范厂的要求和条件。 二、等离子体处理原理的描述 1.黑液的组成: 黑液是化学制浆产生的废液。制浆原料是由纤维素、木质素和灰分组成.化学制浆的目的足促进 纤维中木质素得到解聚溶出，井抑制碳水化合物降解。木素的反应属亲核反应，蒸煮液(NaOH和N 82S)促使木素的主要键合发生裂解，生成碱木素和硫木素易溶于碱液.原料中半纤维素在喊的作用 下结合健断开，与木质素大分子一起溶于黑液，黑液的一般组成为有机物约IV%,无机物30%e 对黑液的组成及特性，我们采用等离子体技术处理来解决黑液污染和碱jai收问题。等离子体技 术具有如下特点: 1) 高怡、高温(10- 1.5X10K)时间(10-1- 10-,}秒)、电热转换效串高、有利于T.艺设备小型化; 2).大多数等离子体化学过程是一级过程，这可以简化丁艺; 3).等离子休化学对原材料的杂质不敏感，这有利于处理)’泛‘存在而处理较困难的材料; 4).等离子体化学过程完全可以模拟、优化和控制; 350 5).可以借助磁场控制，使之与壁热绝缘。 了解等离子体处理黑液的基本原理，须分析一下黑液中含有的有机物和无机物在等离子休中物 理化学变化.有机物的热过程是一个复杂的、同时的、连续的化学反应过程，在反应中出现有机物断 键、异构等反应。其热解中间产物一方面进行大分子裂解成小分子直至气体的过程，另一方面又使小 分子聚合成较大的分子。裂解是从脱水开始的: 二》OH·OH一二‘二卜。-二卜H,O 其次是脱甲基: