制浆黑液提木质素工程技术.doc

制浆黑液提木质素工程技术
设计单位：中国林业科学研究院林产化学工业设计所
承建单位：南京市中林红昌环保设备有限公司
项目负责人：王占军
项目负责人：汤如标（13951678270）
通讯地址：江苏省南京市锁金五村16号
邮 编：210042
电 话：[phone]
传 真：[phone]
E-mail：[e-mail]
工程设计证书（101023-sy）
环保专项工程设计证书（国环设工字号第970038号）
单 位 简 介
中国林业科学研究院南京林产化学工业研究所：是我国唯一专门从事森林工业生物资源化学加工与应用开发的国家级研究所，是我国林产化工研究中心，1993年建立了《国家林产化学工程技术研究中心》，96年6月通过国家科委验收。设有《林业部林产化学工程重点开放性实验室》、《中国林科院制浆造纸研究开发中心》、《林产化工学科博士、硕士授予点》和《林产化工博士后流动站》。编制设有制浆造纸及环境保护、设备研究设计等六个研究室。94年成立林产化工设计所，经批准，具有工程咨询、工程设计、工程监理、环境污染防治专项工程设计乙级资格，以及一至三类压力容器设计资格。
全所现有科技人员277人，国家工程院院士1人，世界木材科学院院士2人，高级技术人员112人，研究员20人，博士生导师5人，硕士生导师24人，博士10人，博士后3人，硕士近60人。建所四十年来，承担国际合作项目和国家攻关、国家自然科学基金、国家科委、部省的研究项目共400多项，获研究成果200多项，先后获国家级和省部级科技进步奖60多项，国家科技进步二等奖四项。其中包括环境污染防治科技成果奖：国家级二、三等奖各一项， 部级一等奖一项、二等奖二项、三等奖一项。综合研究能力在全国2000多个研究所中排列第197名，在全国林业研究所中排列第2名。
为了治理造纸废液污染，攻克草浆废液由于具有高粘度多泡沫易结垢的特点造成的难以蒸发的难关，林化所组织造纸、机械、化工、化机、自控等多专业专家和有关设备制造厂家协作攻关，并取得了很大进展。在《空间蒸发技术应用在草浆废液浓缩工程的研究》中，于1996年立项开展研究，建立专门试验间，安装一整套试验装置，通过了专家验收。在“验收评审意见”中，专家们认为林化所研制的具有空间蒸发特点的蒸发器，蒸发强度大，传热系数高，适合草浆黑液蒸发，其蒸发强度处于国际领先水平。
南京市中林红昌环保设备有限公司：是本所联合无锡红旗压力容器制造有限公司成立的一个股份制公司，集化工程设计、设备制造、设备安装、操作培训与一体，设计制造建设的项目遍布全国，其中很多是国家重点课题项目，利用卧管喷淋式降膜蒸发器及其装置已在全国建立了16个制浆黑液浓缩蒸发站。

前 言

本技术项目是绿色工程。制浆废液综合利用生产线的建立，可减少80%以上制浆废液的污染负荷，大幅度减轻中段废水的治理难度。中段废水可以采用投资较少的化学絮凝和生化二级处理方法，便能达到国家废水排放标准。生产线本身不产生新的污染。这样，本厂除了向社会提供国计民生的重要产品纸浆以外，还能将生产纸浆过程中排放的有害物，地球上唯一能从再生资源中获得的天然芳香族有机原料工业木质素变为工农业需要的精细化工产品。这是典型的工业废弃物无害化和资源化高效利用途径。经实践证明，从中还可得到较为丰厚的经济效益。符合国家可持续发展战略，具有良好的生态效益、经济效益和社会效益。
过去国内对于造纸黑液的治理有很多论述，大都采用碱回收或者生化处理，而真正实现零排放达标的工程很少。笔者在分别研究黑液的蒸发浓缩和木质素磺酸盐利用的基础上，在多家造纸厂经过实践（大部分为规模在年产10000ｔ木质素以上的工厂），提出制浆造纸黑液的蒸发浓缩+磺化改性+喷雾干燥的木质素综合利用的新工艺路线。
编写本教材的目的是用户对此工艺流程有更深刻的了解，使更多的造纸厂了解并利用该工艺，使更多的造纸厂治理造纸黑液不仅实现达标排放，同时又可获得碱木素或者木质素磺酸盐等产品，为企业重新恢复生机提供理论及实践依据。
一、 国内外发展现状、存在的主要问题及近期发展趋势：
中国造纸进入了快速稳定的发展时期，近年来，中国纸和纸板产量和消费量的递增速度都超过了10%，2003年我国纸和纸板的产量达到4300万吨（占世界总产量的12.7%），消费量为4806万吨，分别比上年增长13.8%和10.9%，我国已经成为世界上仅次于美国的第二大纸张生产和消费大国，仅次于美国。
与此同时，世界造纸工业面临的一个重要问题就是环境污染。由于我国森林资源较少，所以在相当长的时间内我国造纸生产的原料要以非木材纤维为主。小麦和稻谷是中国的主要粮食作物，以麦草和稻草为造纸原料有着悠久的历史，数以千计的草浆厂遍布全国，这是我国造纸工业的一大特点，其造纸过程只能利用40～50%的纤维原料，其中有50～60%的纤维组分溶解于制浆黑液中，变为有害的废液。废液中所含的木质素和碳水化合物的降解产物所造成的污染约占造纸厂污染负荷的90%左右。工业木质素本身是地球上唯一能从再生资源中获得的天然芳香族有机原料，具有无毒、价廉、易被生物分解的独特特性，受到世界各国日益重视，因此，工业木质素的开发利用，不论是从解决造纸工业污染的角度出发，还是从可再生资源综合利用的角度出发，都是一个非常重要的课题。另外，以麦草和稻草为造纸原料的造纸工业中采用碱法的居多，碱木素，由于其水溶性能差，很多场合不能直接使用，应用范围受到限制，硫酸盐木质素属于碱木素，其应用范围亦受到限制。欲改善这类木质素的溶解性，须在其大分子上引入亲水性基团。目前最常用的碱木素改性方法是磺化，国内在这方面都早有研究，并取得较大的进展。如果对草浆黑液加以改性生产出磺化木质素，应用前景却十分广泛。
以制浆废液为原料制造木质素产品的生产路线，主要包括蒸发浓缩、磺化改性、干燥三个工序。
由于草浆废液粘度大，硅、细小纤维、杂细胞和聚糖类物质含量高，蒸发时易结垢造成蒸发性能极差；由于废液中含有大量的脂肪酸皂，蒸发时易形成大量泡沫影响蒸发效率和蒸发操作，这些与木浆废液不同的特性，使草浆废液的蒸发成为世界性难题之一。目前我国对草浆废液蒸发主要采用立式薄膜列管蒸发器，或板式蒸发器，或板式和立式列管混合使用蒸发装置。由于存在极易起泡和结垢堵塞等诸多问题，致使蒸发性能极差。特别是蒸发强度过低（列管式平均为2～5 kg/m2.h，板式平均为8～12 kg/m2.h），在蒸发水量相同时需要加大蒸发面积，从而增加设备投资费用；结垢周期短和泡沫多，影响蒸发效率和蒸发操作；需要较高的温度差和较大的热负荷，增加了蒸汽消耗，提高了成本。世界造纸原料中木材比率为93%，所以在国外主要集中在对木浆废液蒸发技术的研究，对草浆废液蒸发技术的研究甚少。因此，在国内外对草浆废液蒸发至今尚无一套高效的技术设备。
为了提高蒸发过程的传热性能和降低蒸发的能耗，美国在海水淡化、制冷和化学工程等方面已经使用了卧式喷淋降膜蒸发，其与常用的立式列管薄膜蒸发器相比具有如下突出的优点：在低喷淋密度和低传热温差下具有很高的传热速率。1962- 1988年间，美国Aqua-Chem公司经历开发和完善的用于木浆废液浓缩的“卧式喷淋降膜蒸发器”，其性能远优于目前我国造纸工业用的包括板式蒸发器在内各类蒸发器。在草浆废液蒸发方面未见报道。
我所通过与无锡干燥机厂合作，于1996年开始对卧式喷淋蒸发设备及技术立题研究。吸取美国Aqua-Chem公司卧式喷淋蒸发设备及技术的一些特点，研究适合草浆废液蒸发的设备及技术。通过试验，摸索出适合草浆废液和化工（产品）溶液浓缩的空间蒸发技术，它是通过调控过冷温度差等参数抑制蒸发液在传热管上沸腾而实现的。具有空间蒸发、不易结垢、除垢容易等特点，同时兼有喷淋闪急蒸发和表面传热蒸发的效能，蒸发强度大，传热系数高，对易结垢草浆废液蒸发处理显示了所特有优越性。这样，使草浆废液蒸发强度平均达到17～22 kg/m2.h，为国内报道最高值的2倍以上，处于国际领先水平，可减少40%以上的设备投资费用；空间蒸发装置在较小的传热温差（Δt=6～15℃）、较低热负荷（1.2～2.5×104W/m2）下仍具有很高的传热速率和蒸发强度，可以较大减少蒸汽耗量，有利于降低运行费用，降低生产成本；采用行之有效的防垢除垢技术和选用经济实用的消泡剂和消泡技术，使本蒸发装置具有长时间连续正常运转的性能，为高效的蒸发运作创造了极为有利的条件。
磺化改性反应釜和加料装置是我所自主设计开发的，经过5年的改进和调试，对反应过程中压力、温度、催化剂加入的控制已完全能满足工艺的要求。
所用的高速离心喷雾干燥技术是在国家“七五”重点科技攻关项目“大容量高速离心式雾化机研制”基础上，通过我所和无锡干燥机厂合作逐步开发出来的，具有国际先进水平。曾获能源部科技进步一等奖及国家科技进步二等奖。由于高浓度的草浆废液的性质与木浆废液等其它物料的性质存在很大差异，对干燥产生多种不良影响。主要表现在：①高浓度的草浆废液具有更大的粘度，雾化性能差；②含有成分繁什，其性质差异大，其中某些成分易烧焦；③干粉吸水性强、易结块等。这就给喷雾干燥造成许多困难。经过在小型机上进行多次试验，逐渐摸索出适合草浆废液专有干燥技术，该技术可以用较小能耗，依据浓液的不同粘度、成分和对干粉颗粒直径大小不同的要求值，生产出各类优质的木质素磺酸盐产品。
二、 我所研制的黑液提木质素资源化利用工程技术创新点
创新范围：制造过程的工业技术和生产装置，包括对稀液进行浓缩的蒸发技术及装置、浓液进行磺化的技术及工业装置、对磺化浓废液进行干燥的喷雾干燥技术及装置。
1） 在国内外首次应用此技术对多泡、易结垢、粘度大的草浆废液进行浓缩，处理麦草浆废液的蒸发强度平均达到17～22Kg/m2.h（浓度8%—45%），处理木浆废液的蒸发强度平均达到20～25Kg/m2.h（浓度10%—55%），与目前国内报道的最高值还高一倍以上。
2） 本技术吸收国际先进的卧式喷淋蒸发技术的优点，采用不易在传热管上结垢的调控条件，配用研制的经济实用的消泡剂和除垢液，实现对草浆废液空间蒸发。在蒸发操作过程中（不停产）同时进行洗涤、除垢和消泡操作，并可达到“零”排放。
3） 较小的传热温差（Δt=6～15℃）和较低热负荷（1.2～2.5×104W/m2）下仍具有很高的传热速率和蒸发强度，可以较大减少蒸汽耗量，有利于降低运行费用，降低生产成本。
4） 磺化改性反应釜和加料装置是我所自主设计开发的，经过5年的改进和调试，对反应过程中压力、温度、催化剂加入的控制已完全能满足工艺的要求。
5） 国内外首次对雾化性能差、易烧焦、易结块的高粘度草浆废液进行喷雾干燥。实现在能耗较小（≤4000 KJ/Kg.H2O）生产出不同颗粒直径的粉状产品。
6） 对碱法草浆废液实现了资源化利用，为造纸厂污染治理、废水达标排放创造了良好的条件，使企业走上可持续发展之路。
三、目前世界上造纸黑液回收综合利用技术简介
(一)、木素的综合应用
19世纪 80年代，从亚硫酸钙制浆厂废液中提取的木素磺酸盐已用作皮革鞣剂和染料添加剂。现在在国外利用木素生产的产品很多，并且正在蓬勃发展，我国近年来将木素经过改性，使其在农林、石油、冶金、染料、水泥和混凝土及高分子材料工业上的应用已取得了较好的经济效益和社会效益。
1．木素在农林业中的应用
木素分子结构中含有多种活性基团，在土壤中被微生物缓慢降解后转化为腐殖质，对土壤脲酶活性有一定的抑制作用，能促进植物生长，可改良土壤。
1.1植物生长刺激剂
据介绍，利用硫酸盐木素或直接利用硫酸盐法制浆黑液配制的植物生长刺激剂在苗圃中处理云杉和松树树苗，可以明显提高苗木移植后成活率和生长率。制备的含氮硫酸盐木素羧基含量低，而羟基和氨基含量增加，可提高棉花等作物产量80%以上。
1.2 肥料
在木素肥料中以氮肥应用最为广泛，一般固氮的方法有很多种，根据固定的氮元素的含量的不同，可将含氮木素分为 “氨氮木素”和“含氨木素” 。由于“含氨木素”中含氮量较低，所以目前研究得最多的还是氧化氨分解法制“氨氮木素”,美国一个专家认为该产物比 NH4NO3肥更为有效，其使用量亦可低于NH4NO3肥料，且消化慢，泄漏少。美国一个专家将山杨废液进行氧化氨分解后制得的富含氮的产物用作小麦的氮肥，结果表明其对小麦的得率以及质量的影响可与标准的肥料如尿素等相媲美，能提高土壤中使用的氮量和微生物量。以碱木素、磷酸二氨、粘合剂、助剂为原料，按一定的比例掺混，在一定的温度条件下制取木素磷肥，经改性的磷肥能减少磷酸根的化学沉淀和固定作用，提高其利用率 。另据刘可星等的研究，认为黑液木素的离子交换性很强，能很好地活化磷矿粉，故可用造纸黑液中的木素活化磷肥。美国科学家先后对木素磺酸盐经碱金属的氢氧化物处理后作尿素肥料的调节剂作了研究，认为可大大改善无机肥料易结块和易吸灰的缺点。木素分子含有活性基团，具有较强的螯合性能和胶体性能，可对土壤中易缺的重金属元素肥料如铁、铜、锌等络合，故木素可作为有机微量元素肥料使用。
1.3 土壤改良剂
利用硫酸盐法处理制浆黑液得到氨化硫酸盐木素作为土壤改良剂 ，用来改良紧密、含盐的土壤，还可以促进磷、氮、镁等的肥效吸收，使土壤产生团粒结构，进而改变土壤的保水特性。尤其是使用磷肥时，由于木素具有螯合性，使用木素基土壤改良剂，能有效防止磷肥固着在土壤上，显著地提高肥效。
1.4 饲料添加剂
来自制浆黑液的硫酸盐木素含有少量的糖类、蛋白质、脂肪及钙、铁、锌、锰等为动物代谢必需的营养元素，因此可用作动物饲料添加剂。培养食用菌时其生长过程中需要碳源，在化学制浆过程中木素的一些化学键被打开，因此黑液中的木素有利于食用菌的吸收。
2．木素在石油工业中的应用
2.1 稠油降粘剂
黑液中的碱木素及其降解产物为活性物质，可降低油水的界面张力，稠油与黑液形成乳状液，降低了稠油的粘度，使稠油易于采出。黑液的粘度大于水，在驱油过程中可降低水油的流度比，黑液的表面张力低于水，并对地层岩石有良好的湿润性，这些都是提高采收率的有利因素
2.2高温调剖剂
草浆黑液中含有一定量的碱木素，而碱木素分子上的酚型结构基团可与甲醛反应，生成类似于酚醛树脂的产物，可作为高温调剖剂，用在蒸汽开采石油中，可提高蒸汽的驱扫效率。
2.3油水混凝剂
碱法制浆黑液提取的碱木素与酚醛反应制取木素酚醛树脂，再与通过油脂水解制得的皂化物进行复配，制成油膏状黑褐色油水混凝剂。此产品是一种优良的乳化剂和表面活性剂，可用作输油管道的清洗剂、油田采油的稠油降粘剂及注水乳化剂等，以增加采油量。
3.木素在水泥及混凝土工业中的应用
3.1 混凝土减水剂
混凝土施工时加入少许减水剂即可明显改善其操作性能，用很少的水即可得到优良的混凝土结构。目前国内用黑液木素制减水剂的方法有：化学改性法，即在木素中引入或改变其活性基团，使其与单体接枝共聚；复配法，即通过机械混合方法，将不同的物质或外加剂均匀地混合为一整体；联合法，即采用化学改性和复配相结合的方法。通过这些方法制得的减水剂均具有较高的减水性，良好的透气度，且对水泥的凝固无不良影响。
3.2化学灌浆材料
亚硫酸盐纸浆废液内含有木素磺酸盐，与铬盐反应生成稳定的木素凝胶体，可用作软弱地基加固和防渗堵漏。在基础灌浆或帷幕灌浆中，浆液耗量大: 要求原材料成本低，固化物凝胶能堵水，并且有一定的强度，木素刚好具备这些优点。特别是木素浆材对固沙和控制流沙有独特的能力。经木素浆材处理后的基础和断层帷幕不但能增强其耐水性和不透水性，同时还起到了加固补强的作用，从而可提高大坝和建筑物基础的抗渗、抗形变和抗破坏力的能力。
此外，木素与其磺酸盐作为一种阴离子表面活性剂，可以增加矿渣水泥、硅酸盐水泥等在水中的胶体的稳定性。在湿法水泥生产中，在浆料中加入少量木素磺酸盐，可以使矿浆易泵入煅烧炉中，且在保持相同的流动性的情况下，加入木素磺酸盐可以使矿浆中的水分降低 4—10%，从而节约了燃烧时所消耗的热能。
4．木素在高分子材料中的应用
4.1橡胶补强剂
木素由于分子间存在着较强的氢键，在橡胶中类似于炭黑的颗粒，木素中的羟基可与橡胶中的电子云形成氢键，从而表现出良好的补强能力。目前，通过适当的改性方法和加工工艺，木素在丁腈橡胶、天然橡胶等许多橡胶中，都已达到或明显超过炭黑的补强水平。实际应用证明：由木素补强的外胎，耐磨性能比用炭黑补强的标准轮胎提高 ，且能增加轮胎中帘线与橡胶之间粘合的稳定性。
4.5其它
木素除了在上述工业中有很好的应用外，在冶金及金属工业中，在铸造用生砂模和干燥砂模的补助粘合剂、壳型压模。还可制造防锈剂、磨削液等。在印染工业可用作分散染料、阴丹士林染料、偶氮染料的分散剂和均染剂。
木素作为一种可再生的天然高分子有机物，其开发及利用有着重要的价值。我国在木素利用方面虽然也做了一些工作，但远远未能跟上国民经济发展的需要，绝大部分中小型企业的蒸煮黑液均未予以利用，这不仅造成资源的浪费，而且也对环境造成污染。有计划地组织木素的研究工作，开拓和发展我国的木素工业，迅速赶上国际先进水平已势在必行。
(二)、根据国内外制浆废液综合利用的设计、运行经验，我们研究出造纸废液资源化利用新工艺（如图1）。
本技术及装置是以造纸厂排出的制浆废液作为原料，制造木质素及木质素磺酸盐类产品。我所经过近十年的研究开发，以及国内外对木质素及木质素磺酸盐类产品需求的不断增长，和随之带来的可观经济效益和明显的社会效益，我们先后在国内多家造纸厂设计建设了一批木质素制造的工程装置。2004年4月在杭州通过了国家科技部组织的专家的验收，专家给予了很高评价，并建议在能源出现危机的今天尽快推广使用该类型高效环保节能技术及装置。
现已建设生产的产品主要有：木质素磺酸盐，粘合剂，沙土改良剂，有机复合肥；其分别应用在农林、石油、冶金、染料、水泥和混凝土及高分子材料工业上，并已取得了较好的经济效益和社会效益。
安徽省涡阳县超伦（现名改为新宇纸业有限公司于2002年建成麦草制浆废液综合利用生产线，生产的产品主要选定高效复合肥、粘合剂、木质素磺酸盐干粉三种。项目投产后，企业有了生机活力。2004年该公司又进行了扩产建设，扩产的生产能力为年产5万吨纸和10万吨复合肥或粘合剂。这一决策是值得借鉴的。
另外，如果以麦草和稻草为造纸原料的造纸工业中采用的是碱法，还必须经过磺化,因为碱木素由于其水溶性能差，很多场合不能直接使用，应用范围受到限制。欲改善这类木质素的溶解性，须在其大分子上引入亲水性基团。目前最常用的碱木素改性方法是磺化，国内在这方面都早有研究，并取得较大的进展。如果对草浆黑液加以改性，生产出磺化木质素，应用前景却十分广泛。

碱法制浆废液为原料制造木质素产品的生产路线，主要包括蒸发浓缩、磺化改性、干燥三个工序。
四、目前常用的碱法制浆废液回收综合利用技术简介
（一）、 工程技术方案
碱法制浆废液综合利用技术路线：
1．技术路线：
2. 产品方案
本项目以碱法制浆废液为原料，生产木质素磺酸盐干粉，主要在混凝土减水剂、粘合剂、农药分散剂、油井钻探剂上利用。
（二）、设备选用
1． 蒸发设备
蒸发设备选用当今世界较为先进的水平管喷淋降膜蒸发器（其优越性将在后面章节内专门介绍），国内已有多家造纸引进了该技术设备，我所在国家科技部的支持下也已国产化研制成功该技术，并已在多家造纸厂推广应用。
2． 磺化设备
设备的选用较为简易合理，既节省了资金，又便于根据市场需求确定磺化产品的种类。
3． 干燥设备
设备选用的是离心式喷雾干燥器，是国家”七.五”攻关课题研究产品，现已属成熟技术并在国内相关行业多家应用，是生产木质素干粉比较理想的设备。
五、卧式喷淋降膜蒸发装置介绍
1、蒸发浓缩技术研究现状说明
我所专门设有蒸发技术攻关技术研究组。经过多年的研究，在蒸发技术方面我们已经积累了多方面的技术知识和资料，例如标准式蒸发器、外降液蒸发器、外加热室蒸发器、升膜式蒸发器、降膜式蒸发器等我们都有设计，这些是目前溶液蒸发浓缩技术领域中主要采用的设备，但这些设备用于蒸发浓缩草浆造纸废液、淀粉糖浆、制铝糖汁、酒精废液、味精废液等粘度大、易结垢的溶液时，传热效能低、且易于结垢，运行费用相应很高，清垢劳动强度大，设备维护成本高，以至难以经济合理地运行。另外象板式蒸发器我们也做过初步设计，在实验中发现，板式蒸发器一旦结垢堵塞，只有报废，没有可修复性，这是最不利的，对工厂来说一旦操作失误，就是致命的，所以最后还是决定主攻卧式喷淋降膜蒸发设备及技术。
对于卧式喷淋降膜蒸发设备及技术的研究，我所始于1996年，当时我们对美国Aqua-Chem公司引进的卧式喷淋蒸发设备及技术进行消化吸收工作，立题研究，在研制过程得到中国林业科学研究院、江苏省科委、国家科技部资金上的大力支持。通过试验、探索，现在对于卧式喷淋降膜蒸发设备及技术可以说已有了自己的独特的技术，特别是对于草浆黑液的蒸发浓缩，在全国已建立了六个蒸发站，积累了丰富的经验。
2、主体设备卧式喷淋降膜蒸发器结构及概述
该设备主要由由水平式加热管束、壳体、蒸汽箱、内设有隔板、除沫器、热井、循环泵、喷淋分配装置以及蒸汽进口、冷凝水出口、二次蒸汽出口、不凝性气体出口、进料口、浓液出口和一些管路和支架等构成。需要蒸发浓缩的液体由进料口进入热井，循环液体储存在热井内，蒸发器壳体内不存放液体，水平式加热管束不是浸没在液体内，其与液体的接触换热是在循环泵的作用下通过一个特殊结构的喷淋分配装置，利用喷嘴喷淋于换热管表面，喷嘴孔大，喷液量大，不宜堵塞，喷淋均匀，喷淋于管外表面，保证所有管表面湿润，较高的喷液量一方面减缓了结垢和阻止了垢的增长，另一方面在清洗中，喷淋作用有利于清洗掉垢。在一定压力和流量下喷淋于管外的液膜是绕圆柱体运动的，喷淋到管子顶部的溶液成薄膜状沿管子两侧流下，直到管底汇聚成液膜流到下一排管子顶部。待脱离的液膜对下一排管子起到桥接作用，而在上下两层管间形成蒸发表面。加热热源是来自锅炉的新鲜蒸汽，为防止新鲜蒸汽中不凝性气体的存在影响传热，蒸汽箱上设有不凝性气体排出口。在蒸发过程中，由于较大的喷淋量，管外侧液体的湍流程度增强，由于整个过程始终处于较大的Re范围内，传热边界层厚度减小，故而过程的蒸发侧传热系数（he）较大，所以总传热系数（K）也较大，相应的蒸发强度也较大。另外，要浓缩的液体在循环泵大循环量的作用下有效阻止了经过管束的液体出现局部干壁，由于高循环量，当液体从管束顶部落至管束底部出现的液体浓度增加很小，浓缩增加量在1.5%以下，这样使稀液进液量与浓液排液量易于平衡。如果是多个循环喷淋降膜蒸发器串联使用，组合成多效蒸发浓缩系统，整个系统在真空下操作，二次蒸汽和蒸汽冷凝水可以被下一效利用，更有利于节能。为防止雾沫夹带，二次蒸汽出口设有除沫器。
综上所述，本设备的特点是：为了有利于蒸发器换热管的传热及换热管表面的防垢和除垢，我们采用了喷淋降膜蒸发，增大管外流体的湍流，使总传热系数增大，进而提高蒸发效率。研究设计的喷嘴孔大，不易堵塞；喷淋量大，喷淋面积大且密度均匀。蒸发器内不存液体，换热管矩形排列，一方面降低结垢的几率，另一方面增大蒸发空间，减少汽流阻力。蒸发管采取卧式多层排列，蒸发器内的传热区、料液分布区以及料液暂存区的整体布局，以有利于空间蒸发进行而设置。蒸发器整体结构和操作，以及蒸发管的排列形式，在考虑有利于提高蒸发过程传热性能的同时，考虑到有利于除垢和除沫的操作。
3、蒸发装置技术参数和指标
以草浆废液为工质，其固含量由10%浓缩到45%时的各类参数和指标（木浆废液浓缩可到55%），
4、主要技术经济指标对比：
以我所研制的蒸发装置与目前国内常用的几类蒸发装置的主要技术指标相比较，以蒸发草浆黑液为例
6、自控范围（供选择）
（一） 主要控制回路：
*a.系统压力控制； *d.浓液浓度控制；
*b.蒸汽温度控制； e.闪蒸器液位控制；
*c.各效液位控制； f.各浓液槽、洗涤槽液位控制及越限报警；
注：*为必选项。
（二） 测量指示系统：
a.各效温度、压力（各10处）； d.水冷却系统压力指示及报警（3套）；
b.泵出口压力（10个）； e.蒸汽流量计量及积算（1套）；
c.蒸汽总管压力指示及报警（3套）； f.稀液进料量指示及积算（1套）；
（三） 效体自动切换洗涤及除沫器定时洗涤。
（四） 设中央控制室：3～4块仪表盘，模拟流程图。
（五） 仪表气源。
7、应用范围
造纸（尤其草浆造纸），以及化工、轻工、食品、中药制造、铝业等行业。
8、蒸发器选型须知
① 蒸发面积核定：
②根据处理量和进出料浓度，计算蒸发水量（T/h）；
③考虑物料粘度、出口浓度、蒸发效数、结垢和起泡程度等因素及其蒸发特性，估算蒸发强度，或实测蒸发强度；
④注意洗涤方式的影响；
⑤留有必要的余量；
⑥计算所需蒸发总面积，核定各效蒸发面积。
⑦根据蒸发液性质，确定蒸发器材质。
⑧冷却水耗量与是否采用循环用水方式有关。
⑨装机容量及电耗量仅供参考。
⑩与蒸发器一起确定其余配套的主要非标设备和通用设备。
六、制浆废液回收综合利用技术所处阶段及示范工程
通过近十年的研究开发，经过小试、中试和生产性试验，目前已处于市场推广阶段，国内已有多家制浆造纸厂采用了该技术及装置，
七、服务项目
①对制浆原液进行蒸发性能和物理性能的初步探索。
②承接各种废液处理量的工程投资估算。
③承接工艺设计、非标设备设计及PLC（或DCS）自控设计。
④指导设备制造、安装及调试。
⑥操作人员培训。
⑦投产后各类技术咨询及服务。
⑧帮助实施木质素产品销售。
⑨承揽造纸黑液综合利用工程总承包。
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