化纖漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝的制作方法
【專利摘要】一種化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，主要包括一級膜分離、二級膜分離、半纖維素析出、三級膜分離和半纖維素回收等步驟。本發(fā)明提供了一種新的從堿壓榨液中回收半纖維素和堿的工藝，與現(xiàn)有技術采用納濾系統(tǒng)回收堿工藝相比，在保持堿濃度不變的前提下，堿回收率更高，可達95％。本發(fā)明同時實現(xiàn)了壓榨液中半纖維素的回收，獲得的半纖維素可用作木糖生產(chǎn)原料或直接作為分散劑。而且膜的使用壽命得到了延長。
【專利說明】化纖漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及三廢處理，尤其涉及一種化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝。
【背景技術】
[0002]以化纖漿(木漿或棉漿、草漿、竹漿、蘆葦漿等植物纖維素)為原料的粘膠纖維(人造絲)生產(chǎn)中過程中，纖維素堿液處理工藝是制造粘膠纖維的第一步。通常纖維產(chǎn)品的制造要求作為原材料的α纖維素純度達到92%以上(不低于90%)。由于其原料仍含有較多的半纖維素，因此須將在浸潰工藝中用堿溶液將半纖維素溶解出來，才能獲得高強度的纖維素。半纖維素濃度高，將對粘膠纖維生產(chǎn)工藝和成品質量產(chǎn)生極其不利的影響。
[0003]堿壓榨液由于含有強堿，必須進行特別處理才能不對環(huán)境產(chǎn)生影響。而由于產(chǎn)量巨大，造成更加嚴重的問題。為降低生產(chǎn)成本，減少堿耗，保護環(huán)境，堿的回收利用必須進行。堿壓榨液的處理一直以來是難以解決的問題。例如，在漿柏的生產(chǎn)過程中，半纖維素不可避免的與堿一起在壓榨過程中產(chǎn)生。生產(chǎn)過程中可以接受一定量的半纖維素，當超過限度，黏膠纖維生產(chǎn)及質量產(chǎn)生影響時，則必須處理。因此在回收利用堿液過程中，半纖維素的含量還須降低到一定的限度以下，以確保堿回用過程中半纖維不會累積，不會影響粘膠生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質量。
[0004]我國曾經(jīng)主要采用透析法這一傳統(tǒng)技術來達到回收利用堿液的目的。由于傳統(tǒng)的透析法回收堿壓榨液效率低下，污染環(huán)境，并占用較大的建筑面積，近年來逐步被迅速發(fā)展的膜分離技術所取代。采用納濾膜分離技術和設備，將堿液中的半纖維素及其雜質進行有效的分離，從而達到了去除壓榨堿液中的半纖維素的目的。但是目前生產(chǎn)過程中采用的納濾膜，由于膜材料以及膜組結構的限制，在分離半纖維素的過程中，半纖維素僅能濃縮到70-100g/L，此時堿的回收率僅能達到50-70%左右。如果要提高堿回收率，則需要加入透析水，將半纖維素濃縮液中的堿洗出到透過液端。此時雖然堿得到凈化，但是獲得的堿的濃度被稀釋，不能滿足浸潰工藝所需的堿液濃度，無法直接回用到工藝中，必須經(jīng)過濃縮，直到浸潰所需濃度才能回用。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的，就是為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:一種化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，包括以下步驟:
[0007]A、一級膜分離
[0008]將堿壓榨液送入一級膜分離系統(tǒng)，半纖維素被截留形成半纖維素濃縮液，一部分堿液透過膜得到凈化，可直接回用；
[0009]B、二級膜分離
[0010]將步驟A所得半纖維素濃縮液送入二級膜分離系統(tǒng)，半纖維素被進一步濃縮，另一部分堿液透過膜得到凈化，可直接回用；
[0011]C、半纖維素析出
[0012]在步驟B所得半纖維素濃縮液中加入酸，或者加入有機醇，或者加入丙酮，或者加入水，令半纖維素溶解度降低而析出，得到含有固相半纖維素的懸濁液；
[0013]D、三級膜分離
[0014]將步驟C所得懸濁液送入三級膜分離系統(tǒng)，半纖維素被截留，加入透析水洗滌被截留的半纖維素，得到凈化的半纖維素漿料；透過液中含有堿、鹽和有機醇，可回收；
[0015]E、半纖維素回收
[0016]將步驟D所得半纖維素漿料經(jīng)噴霧干燥得到半纖維素純品?；蛲ㄟ^離心分離，半纖維素沉淀，再經(jīng)干燥得到純品?；蛲ㄟ^過濾，分離得到半纖維素固體，經(jīng)干燥得到純品。
[0017]所述二級膜分離系統(tǒng)產(chǎn)生的堿液一部分回到一級膜分離系統(tǒng)的進口。
[0018]所述一級膜分離系統(tǒng)采用納濾膜，其截流分子量為100-5000，或者對氯化鈉截留率低于90%，優(yōu)選截流分子量為200-1000。操作溫度控制在10-80°C，優(yōu)選50_60°C，操作壓力控制在l_5Mpa，優(yōu)選2.0-4.0Mpa0
[0019]所述納濾膜是由聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物制成的卷式納濾膜或中空纖維納濾膜，其可以耐受的PH值大于14。
[0020]所述二級膜分離系統(tǒng)采用管式或板式的納濾膜或超濾膜，其截流分子量為200-100000，優(yōu)選500-20000 ;采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在1_6米/秒，操作溫度控制在10-80°C，優(yōu)選50-60°C ;操作壓力控制在0.l_4MPa。
[0021]所述三級膜分離系統(tǒng)采用管式或板式的納濾膜或超濾膜，其截流分子量為200-100000，或者膜孔徑小于0.2微米。采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在1-6米/秒，操作溫度控制在10-80°C，優(yōu)選30-60°C ;操作壓力控制在0.l_4MPa。
[0022]步驟C中所述有機醇為乙醇或甲醇。
[0023]所述一級膜分離系統(tǒng)包括一個納濾單元和至少一個預處理單元，堿壓榨液先經(jīng)預處理單元處理后再進入納濾單元，預處理單元用帶式過濾器、袋式過濾器或自動清洗過濾器對堿壓榨液進行過濾，過濾篩網(wǎng)孔徑為1-100微米。
[0024]所述二級膜分離系統(tǒng)和三級膜分離系統(tǒng)采用的納濾膜或超濾膜為高分子材料膜或無機材料膜，所述高分子材料選自聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物；所述無機材料選自三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、不銹鋼、合金、鎳合金或碳化硅中的一種。
[0025]本發(fā)明提供了一種新的從化學漿堿壓榨液中回收半纖維素和堿的工藝。本發(fā)明中堿壓榨液中的絕大部分堿可以回收并直接回用到堿處理系統(tǒng)。與現(xiàn)有工藝采用納濾系統(tǒng)回收堿工藝相比，在保持堿濃度不變的前提下，堿回收率更高。堿回收率可達95%。本發(fā)明同時實現(xiàn)了壓榨液中半纖維素的回收，獲得的半纖維素可用作木糖生產(chǎn)原料或。
[0026]本發(fā)明的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝具有以下顯著的優(yōu)點和特點:
[0027]1、最大限度的提高了堿回收率；
[0028]2、回收的堿的濃度保持不變，無需經(jīng)過濃縮，可以直接回用；
[0029]3、實現(xiàn)半纖維素的回收，并可高附加值的回收利用；[0030]4、膜的使用壽命得到保障。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明中的堿壓榨液中，堿的濃度為10-30%，半纖維素含量為25_35g/L。
[0032]浸潰的原料來源可以為木材、棉花、稻草、甘蔗、竹子、蘆葦、含有纖維的莖、葉子纖維或上述混合物。優(yōu)選木漿漿柏作為纖維素來源。木漿來源包括軟木、硬木。纖維素中半纖的含量可達到30%。
[0033]經(jīng)堿處理后的浸潰液，經(jīng)過板框壓濾后，得到壓榨堿液。其氫氧化鈉濃度通常在150-300g/L之間，半纖含量根據(jù)原料不同有所不同，通常在25-35g/L之間。經(jīng)泵送入一級膜分離系統(tǒng)。在操作壓力l_5MPa，溫度10-80°C操作，優(yōu)選2.5-4MPa，50-60°C操作，氫氧化鈉和水透過膜，半纖維素被膜截留濃縮。通常半纖維素濃縮到50-100g/L，透過液中半纖維素的含量l-10g/L，堿濃度與進料液相同。透過液置入儲罐中備用，可直接用于浸潰工藝。此時一級膜分離系統(tǒng)的濃縮液送入二級膜分離系統(tǒng)繼續(xù)濃縮。一級膜分離系統(tǒng)堿回收率通常在 50-75%。
[0034]經(jīng)過一級膜分離系統(tǒng)初步濃縮的半纖維素濃縮液，經(jīng)泵送入二級膜分離系統(tǒng)。在操作壓力0.l_4MPa，溫度10-80°C操作，優(yōu)選0.25-0.7MPa，50_6(TC操作，氫氧化鈉和水透過膜，半纖維素被膜截留濃縮。經(jīng)過二級膜分離系統(tǒng)的處理，半纖維素被進一步濃縮，濃縮液半纖維素濃度可達到100-500g/L以上。二級膜透過液中堿的濃度與進料液中堿濃度相同。二級膜的透過液中半纖維素濃度0.l-70g/L。二級膜透過液可以直接回用到浸潰工藝中，或者與一級膜濾液合并后，用于浸潰工藝。
[0035]經(jīng)過一級膜分離系統(tǒng)和二級膜分離系統(tǒng)凈化去除半纖維素的氫氧化鈉溶液，濃度與浸潰液中的濃度一樣，無需濃縮等操作。并且其中的半纖維素含量低于7-10g/L，可以直接用于浸潰工藝中，經(jīng)過一級膜分離系統(tǒng)和二級膜分離系統(tǒng)處理，堿回收率最高可以達到95%。
[0036]經(jīng)過二級膜分離系統(tǒng)濃縮的半纖維素濃縮液進入三級膜分離系統(tǒng)。
[0037]半纖維素的回收可采用以下幾種工藝。
[0038]中和工藝:將二級膜分離系統(tǒng)的濃縮液置于罐中，緩慢加入無機酸，如硫酸、硝酸、鹽酸、檸檬酸、磷酸等。隨著PH值的逐步降低，半纖維素析出。得到半纖維素的懸濁液。該懸濁液進入三級膜分離系統(tǒng)。在操作壓力0.l_4MPa，溫度10-80°C操作，優(yōu)選0.25-0.7MPa，30-60°C操作，鹽和水透過膜，半纖維素被膜截留濃縮。加入一定量的透析水洗滌濃縮液，令濃縮液端的鹽透過膜，半纖維素被進一步凈化。邊透析邊濃縮。透析結束，懸浮液送入噴霧干燥塔噴干，得到半纖維素粉末。
[0039]醇沉工藝:將二級膜分離系統(tǒng)的濃縮液置于罐中，加入乙醇或者甲醇，優(yōu)選乙醇。乙醇濃度95%。攪拌下，半纖維素析出，成懸濁液。該懸濁液進入三級膜分離系統(tǒng)。在操作壓力0.l_4MPa，溫度10-80°C操作，優(yōu)選0.25-0.7MPa，30-60。操作，醇、氫氧化鈉和水透過膜，半纖維素被膜截留濃縮。加入一定量的透析水洗滌濃縮液，令濃縮液端的氫氧化鈉、醇透過膜，半纖維素被進一步凈化。邊透析邊濃縮。透析結束，懸濁液送入噴霧干燥塔噴干，得到半纖維素粉末。
[0040]直接加水透析工藝:在二級膜分離系統(tǒng)濃縮終點的濃縮液中，直接加入透析水，以令濃縮液中的氫氧化鈉透過膜，半纖維素得到凈化。在操作壓力0.l-4MPa，溫度10-80°c操作，優(yōu)選0.25-0.7MPa，30-60°C操作，氫氧化鈉和水透過膜，半纖維素被進一步凈化。邊透析邊濃縮。透析結束，懸浮液送入噴霧干燥塔噴干，得到半纖維素粉末。該透析過程可以在原二級膜分離系統(tǒng)中進行，也可以在三級膜分離系統(tǒng)中實施。
[0041]上述工藝中得到半纖維素懸濁液，也可以通過離心分離，半纖維素沉淀，再經(jīng)干燥得到純品?；蛲ㄟ^過濾，分離得到半纖維素固體，經(jīng)干燥得到純品。
[0042]本發(fā)明還提供了一種改進的堿回收工藝，具體是，堿壓榨液進入一級膜分離系統(tǒng)，一級膜分離系統(tǒng)的濃縮液進入二級膜分離系統(tǒng)，二級膜分離系統(tǒng)的濾出液部分或全部再經(jīng)一級膜分離系統(tǒng)處理。一級膜分離系統(tǒng)的濾液及部分二級膜分離系統(tǒng)的濾液直接回用到浸潰工藝。此工藝對二級膜分離系統(tǒng)的濾出液進行再次凈化，進一步去除二級膜分離系統(tǒng)濾出液中透過的半纖維素，進一步提高二級膜分離系統(tǒng)濾出液堿液的純度。該工藝針對浸潰工藝對氫氧化鈉純度要求較高的黏膠生產(chǎn)工藝。
[0043]實施例1
[0044]堿壓榨液100立方米，進料中氫氧化鈉濃度為250g/L，半纖維素含量為25g/L。在溫度50攝氏度進入一級膜分離系統(tǒng)，在壓力2MPa下操作。當濃縮到半纖維素素含量80g/L時，濃縮液進入二級膜分離系統(tǒng)繼續(xù)濃縮。在50攝氏度，0.5MPa條件下操作，凈液半纖含量19g/L、堿濃與原液相同。一級膜分離系統(tǒng)、二級膜分離系統(tǒng)膜濾出液置于濾出液罐中備用。當透過液量達到95立方米時，濃縮液中半纖維素含量約為460克/升。濾出液與一級濾出液合并?？倿V出液半纖維素含量7g/L?；赜糜诮⒐に?。
[0045]實施例2
[0046]實施例1經(jīng)過膜濃縮后的半纖維素濃縮液5立方米置入罐中，經(jīng)泵輸入二級膜分離系統(tǒng)或者三級膜分離系統(tǒng)，在0.5MPa條件下操作，在罐中或者進料管道上加入透析水。隨著過濾的進行，氫氧化鈉隨著水進入濾液端，濃縮液端隨著氫氧化鈉的逐漸減少，pH值的逐漸降低，半纖維素逐步析出來。進一步濃縮，得到經(jīng)過5立方米半纖維素濃縮液，以及稀堿液20-30立方米。半纖維素濃縮液可以直接用來生產(chǎn)木糖。經(jīng)過噴霧干燥得到半纖維素粉末。
[0047]實施實例3
[0048]堿回收系統(tǒng)膜濃縮液5立方米，其中半纖維素含量400g/L，氫氧化鈉濃度200g/L。加入95%乙醇于放置上述濃縮液的容器中，邊加邊攪拌，加入乙醇的體積為原液體積1-2倍。半纖維素析出。靜置2小時以上。進入三級膜分離系統(tǒng)進行分離。在0.4MPa壓力，保持膜表面流速4米/秒。先濃縮到原體積，再加水透析，加水量20立方米。得到可以直接回收的半纖維素濃縮液。
[0049]實施實例4
[0050]堿回收系統(tǒng)膜濃縮液5立方米，其中半纖維素含量300g/L，氫氧化鈉濃度140g/L。加入與氫氧化鈉等摩爾的30%硫酸溶液于放置上述濃縮液的容器中，邊加邊攪拌。半纖維素析出。靜置2小時以上。進入三級膜分離系統(tǒng)進行分離。在0.6MPa壓力，保持膜表面流速5米/秒。先濃縮到2-3立方米體積，再加水透析，加水量10-15立方米。得到可以直接回收的半纖維素濃縮液。
【權利要求】
1.一種化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于，主要包括以下步驟: A、一級膜分離 將堿壓榨液送入一級膜分離系統(tǒng)，半纖維素被截留形成半纖維素濃縮液，一部分堿液透過膜得到凈化，可直接回用； B、二級膜分離 將步驟A所得半纖維素濃縮液送入二級膜分離系統(tǒng)，半纖維素被進一步濃縮，另一部分堿液透過膜得到凈化，可直接回用。
2.根據(jù)權利要求1所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于，還包括以下后續(xù)的步驟: C、半纖維素析出 在步驟B所得半纖維素濃縮液中加入酸，或者加入有機醇，或者加入水，令半纖維素溶解度降低而析出，得到含有固相半纖維素的懸濁液； D、三級膜分離 將步驟C所得懸濁液送入三級膜分離系統(tǒng)，半纖維素被截留，加入透析水洗滌被截留的半纖維素，得到凈化的半纖維素漿料；透過液中含有堿、鹽和有機醇，可回收； E、半纖維素回收 將步驟D所得半纖維素漿料經(jīng)噴霧干燥得到半纖維素純品，或通過離心或過濾，經(jīng)干燥得到純品。
3.根據(jù)權利要求1所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述二級膜分離系統(tǒng)產(chǎn)生的堿液一部分回到一級膜分離系統(tǒng)的進口。
4.根據(jù)權利要求1所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述一級膜分離系統(tǒng)采用納濾膜，其截流分子量為100-5000，或者對氯化鈉截留率低于90%，操作溫度控制在10-80°C，操作壓力控制在l-5Mpa。
5.根據(jù)權利要求4所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述納濾膜是由聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物制成的卷式納濾膜或中空纖維納濾膜，其可以耐受的pH值大于14。
6.根據(jù)權利要求4所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述操作溫度控制在50-60°C，操作壓力控制在2-4Mpa。
7.根據(jù)權利要求1所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述二級膜分離系統(tǒng)采用管式或板式的納濾膜或超濾膜，其截流分子量為200-100000，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在1-6米/秒，操作溫度控制在10_8(TC，操作壓力控制在0.l-4MPa。
8.根據(jù)權利要求7所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述截流分子量為500-20000 ;所述操作溫度控制在50-60°C。
9.根據(jù)權利要求2所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述三級膜分離系統(tǒng)采用管式或板式的納濾膜或超濾膜，其截流分子量為200-100000，或者膜孔徑小于0.2微米，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在1-6米/秒，操作溫度控制在10-80°C，操作壓力控制在0.l-4MPa。
10.根據(jù)權利要求9所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述操作溫度控制在30-60°C。
11.根據(jù)權利要求2所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:步驟C中所述有機醇為乙醇或甲醇。
12.根據(jù)權利要求1所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述一級膜分離系統(tǒng)包括一個納濾單元和至少一個預處理單元，堿壓榨液先經(jīng)預處理單元處理后再進入納濾單元，預處理單元用帶式過濾器、袋式過濾器或自動清洗過濾器對堿壓榨液進行過濾，過濾篩網(wǎng)孔徑為1-100微米。
13.根據(jù)權利要求7或9所述的化學漿纖維素堿壓榨液的處理回收工藝，其特征在于:所述二級膜分離系統(tǒng)和三級膜分離系統(tǒng)采用的納濾膜或超濾膜為高分子材料膜或無機材料膜，所述高分子材料選自聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物；所述無機材料選自三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、·不銹鋼、合金、鎳合金或碳化硅中的一種。
【文檔編號】D21C11/00GK103572635SQ201310205404
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權日:2013年5月28日
【發(fā)明者】申雅維, 曹厚康, 田燦彬, 張蕓 申請人:上海凱鑫分離技術有限公司