桉木制漿生產(chǎn)過程的臭氣處理

覃琪河

(廣西貴糖 (集團(tuán))股份有限公司，廣西貴港，537102)

廣西制漿造紙主要依靠本地豐富的甘蔗渣資源，利用甘蔗渣作為制漿造紙?jiān)?，成本低，利?rùn)可觀。制漿造紙企業(yè)不斷增加擴(kuò)大，而甘蔗的種植面積并沒有能夠同步地增加擴(kuò)大，許多企業(yè)盲目擴(kuò)大或新增項(xiàng)目，致使廣西甘蔗渣原料短缺，特別在2010—2011年榨季，甘蔗渣的產(chǎn)量根本無法滿足廣西所有制漿造紙廠的需求，甘蔗渣的價(jià)格居高不下，大部分制漿造紙行業(yè)的生產(chǎn)原料嚴(yán)重不足，而且制漿成本增加，每生產(chǎn)1 t甘蔗渣漿將虧損1000元以上。于是，許多企業(yè)只能尋求更多的制漿原料，比如竹子、桉木、松木、芒稈等。廣西在擁有豐厚的甘蔗渣資源的同時(shí)，同樣擁有豐厚的桉木資源。因此，部分原來以甘蔗渣為主要原料的制漿造紙企業(yè)逐步轉(zhuǎn)為采用桉木作為制漿造紙主要生產(chǎn)原料。

在以甘蔗渣為制漿原料采用硫酸鹽 (KP)法蒸煮生產(chǎn)過程中，由于蒸煮液硫化度低，相應(yīng)地使用的白液和濃堿中含硫量低，在蒸煮和噴放過程產(chǎn)生的廢氣，絕大部分都為可冷凝氣體，而且沒有較大刺鼻的氣味，噴放過程產(chǎn)生的氣體可以直接排放［1］。但隨著制漿原材料的改變，在以桉木為主要制漿原料，使用KP法蒸煮制漿過程中，由于蒸煮液硫化度高，使堿回收白液中含硫量增大，同時(shí)，在桉木KP法制漿蒸煮過程生成了許多含硫化合物，而這些硫化物氣體釋放后，形成了惡臭氣體，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的空氣污染。因此，在使用桉木KP法制漿蒸煮的企業(yè)，必須對(duì)蒸煮噴放過程產(chǎn)生的氣體進(jìn)行收集處理。

1 桉木KP法制漿惡臭氣體的主要成分和特征

桉木KP法制漿蒸煮過程，主要是桉木中木素的降解過程，在藥液的化學(xué)分解作用下，木素降解后，生成了一系列的硫化物，主要為甲硫醇 (CH3SH)、二甲硫醚 (CH3SCH3)、二甲二硫醚 (CH3SSCH3)、硫化氫 (H2S)和氨氣 (NH3)。這些氣體由于溶解度較低，氣味刺鼻，這些硫化物會(huì)對(duì)人體的呼吸道、眼晴、大腦等引起中毒和麻痹。

許多制漿企業(yè)由于建廠時(shí)間較長(zhǎng)，蒸煮設(shè)備大多使用間歇性蒸球，在蒸煮結(jié)束后，大部分利用球內(nèi)壓力直接噴放入噴放鍋，而噴放鍋為敞開式，噴放過程產(chǎn)生的大量氣體全部直接排放，不但會(huì)造成嚴(yán)重的噴放噪音，而且由于沒有回收和處理硫化物氣體，會(huì)造成周圍環(huán)境出現(xiàn)較多的惡臭氣體，產(chǎn)生嚴(yán)重的污染源。因此，收集和處理桉木制漿生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣，杜絕環(huán)境污染，是制漿企業(yè)的環(huán)保核心工作。

2 臭氣處理的實(shí)踐

2.1 傳統(tǒng)的蒸煮噴放

在沒有建造蒸煮廢氣收集處理系統(tǒng)前，許多制漿企業(yè)對(duì)噴放過程產(chǎn)生的大量氣體均直接排放，對(duì)噴放過程釋放的大量熱能也沒有很好的回收，不但造成環(huán)境污染，還造成大量的熱能損失。

傳統(tǒng)的蒸煮噴放流程如圖1和圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)蒸煮簡(jiǎn)易噴放流程

從圖1中可以看出，蒸煮結(jié)束進(jìn)入噴放，噴放鍋是敞開式的，噴放過程中產(chǎn)生的所有蒸汽和氣體全部直接排入大氣。優(yōu)點(diǎn)是:①由于噴放鍋為敞開式的，噴放時(shí)間較短，噴放比較完全徹底，噴放結(jié)束后，蒸球球蓋容易打開;②噴放鍋在常壓下，容易從噴放鍋抽送漿到洗漿;③運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)是:①由于是敞開式噴放鍋，噴放過程產(chǎn)生的噪音造成二次污染;②敞開式噴放，蒸煮過程產(chǎn)生的H2S等惡臭氣體會(huì)直接進(jìn)入大氣，造成直接的污染;③蒸煮結(jié)束后，原漿里會(huì)有大量的熱蒸汽，直接噴放，會(huì)造成大量的熱能損失。

從圖2傳統(tǒng)帶熱回收的蒸煮噴放流程可以看出，噴放鍋是密封式的。優(yōu)點(diǎn)是:①熱能經(jīng)過水循環(huán)吸收，產(chǎn)生的熱水直接用于漿料洗滌，可以大量地節(jié)約洗漿蒸汽用量;②減少噪音的污染。缺點(diǎn)是:①由于噴放鍋是密封的，噴放過程，噴放鍋和熱水槽會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，使蒸球和噴放管也產(chǎn)生負(fù)壓，因此蒸球球蓋難以打開;②由于產(chǎn)生負(fù)壓，漿泵也難以抽漿，難以調(diào)節(jié)漿的濃度;③經(jīng)熱水槽吸收熱能后，惡臭氣體直接排空，惡臭氣體成分更濃，周邊環(huán)境受污染更大;④熱水槽及漿泵、熱水管道產(chǎn)生的積垢很嚴(yán)重，要經(jīng)常清理積垢;⑤增加熱能吸收系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本。

2.2 運(yùn)用洗滌和燃燒方式治理惡臭氣體

有效地治理桉木蒸煮和蒸發(fā)過程產(chǎn)生的惡臭氣體，是桉木制漿生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。如何有效地去除這些惡臭氣體，桉木制漿生產(chǎn)廠家還在實(shí)踐和摸索過程中，現(xiàn)就廣西某桉木制漿廠的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

(1)初期燃燒方式治理惡臭氣體

目前許多制漿廠對(duì)蒸煮噴放和蒸發(fā)過程產(chǎn)生的惡臭氣體均在本工序經(jīng)簡(jiǎn)單洗滌或熱能回收后直接利用液化氣點(diǎn)火燃燒，如圖3和圖4所示。

圖2的流程和圖3的流程相比，圖3流程中增加了液化氣，利用液化氣對(duì)經(jīng)熱水槽吸收熱能和洗滌后的惡臭氣體進(jìn)行燃燒，有一定的效果。圖3所示的蒸煮過程惡臭氣體治理流程的優(yōu)點(diǎn)是:①部分惡臭氣體經(jīng)液化氣燃燒后，得到有效的消除;②周邊環(huán)境惡臭氣味得到治理，環(huán)境明顯好轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)是:①在噴放過程中，由于采用了密封形式，噴放時(shí)，熱水槽經(jīng)常出現(xiàn)較大壓力的氣體，槽內(nèi)熱水經(jīng)常溢出;②由于氣壓較大，并有水溢出，液化氣燃燒火炬經(jīng)常被濕滅;③由于燃燒不完全，尚有部分惡臭氣體沒能徹底消除，治標(biāo)不治本;④經(jīng)燃燒后產(chǎn)生的SO2和CO2直接排放，造成二次污染。

圖4所示的蒸發(fā)過程惡臭氣體治理流程基本上能夠治理蒸發(fā)工序產(chǎn)生的臭氣，經(jīng)堿回收爐燃燒后，蒸發(fā)工序基本上沒有了惡臭氣味，廠區(qū)環(huán)境明顯得到改善。但是，直接利用引風(fēng)機(jī)從真空泵抽氣體入堿回收爐，會(huì)把相當(dāng)一部分的水蒸氣直接抽入堿回收爐，不利于堿回收爐的安全運(yùn)行。

(2)利用洗滌和燃燒方式集中治理惡臭氣體

從圖1、圖2、圖3和圖4可以看出，不管采用何種方式治理桉木KP漿生產(chǎn)過程的惡臭氣體都不能完全和徹底地處理惡臭氣體，雖各有優(yōu)點(diǎn)，但桉木KP漿生產(chǎn)過程產(chǎn)生的惡臭氣味，對(duì)人體和周邊環(huán)境的污染嚴(yán)重。因此，能有效和徹底地消除惡臭氣體，改善周邊環(huán)境，消除對(duì)人體的危害，才是治理惡臭氣體的最終目的，如圖5所示。

圖5所示的利用洗滌和燃燒方式治理惡臭氣體的流程是目前桉木KP法制漿廠臭氣收集和治理的主要方式。相比前面所有的治理方式，其優(yōu)點(diǎn)是:①全面解決了桉木KP法蒸煮制漿廠產(chǎn)生臭氣處理問題;②對(duì)洗滌和反應(yīng)后的臭氣送到堿爐燃燒，臭氣得到徹底處理，沒有任何的污染源發(fā)生;③在洗滌塔經(jīng)過加入堿液，臭氣中部分硫化物均發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)反應(yīng)后的堿水可直接進(jìn)入污水處理站處理;④所有生產(chǎn)流程實(shí)現(xiàn)全封閉生產(chǎn)運(yùn)行，沒有任何的噪音污染;⑤運(yùn)行過程全部使用堿回收蒸發(fā)污冷凝水作為噴淋和洗滌用水，節(jié)約了噴放和洗漿用清水量;⑥噴放熱能能全部吸收回用到洗漿用熱水，對(duì)節(jié)約用汽十分有利。缺點(diǎn)是:①占地面積較大;②投資費(fèi)用較大;③運(yùn)行費(fèi)用較高;④由于全密封生產(chǎn)，蒸球負(fù)壓較大，噴放結(jié)束后難以打開球蓋;⑤加速堿回收爐的腐蝕。

圖5 利用洗滌和燃燒方式治理惡臭氣體流程

2.3 化學(xué)反應(yīng)和技術(shù)參數(shù)

桉木KP法蒸煮噴放過程和蒸發(fā)器蒸發(fā)過程產(chǎn)生的惡臭氣體主要由以下氣體組成:甲硫醇 (CH3SH)二甲硫醚 (CH3SCH3)、二甲二硫醚 (CH3SSCH3)、硫化氫 (H2S)和氨氣 (NH3)。

(1)圖3和圖4所示的治理流程的主要燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式為:

2H2S+3O2→2SO2↑ +2H2O

CH3SH+3O2→SO2↑ +2H2O+CO2↑

2CH3SCH3+9O2→2SO2↑ +6H2O+4CO2↑

2CH3SSCH3+11O2→4SO2↑ +6H2O+4CO2↑

燃燒后，所產(chǎn)生的SO2和CO2沒有經(jīng)過任何處理直接排放，造成二次污染源的發(fā)生，因此，圖3和圖4的治理方式并不可取。

(2)圖5所示的治理流程的主要燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式

圖5流程的主要化學(xué)反應(yīng)分為2個(gè)階段，第一階段是在洗滌塔進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，第二階段是在堿回收爐內(nèi)燃燒進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。

第一階段的堿液化學(xué)反應(yīng):H2S+2NaOH→Na2S+2H2O CH3SH+NaOH→CH3SNa+H2O

這個(gè)階段產(chǎn)生的NaOH，一方面可以直接送到污水處理站處理;另一方面可以送到堿回收再次回收;約有80%以上的CH3SH和H2S可以去除，其余不能去除的氣體進(jìn)入第二階段燃燒。

第二階段的燃燒化學(xué)反應(yīng):

本階段所發(fā)生的燃燒化學(xué)反應(yīng)生成物均為SO2、CO2和H2O，這些生成物與堿回收爐內(nèi)的Na2O再次發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，主要生成Na2SO4、Na2CO3，這些產(chǎn)物經(jīng)堿回收爐生成綠液送苛化工段，與苛化工段的Ca(OH)2氣相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成沉淀物CaCO3和CaSO4。化學(xué)反應(yīng)式如下:

表1 桉木KP法制漿臭氣處理監(jiān)測(cè)結(jié)果

(3)桉木KP法蒸煮制漿生產(chǎn)過程中臭氣處理前后技術(shù)參數(shù)

桉木KP法制漿生產(chǎn)過程中臭氣處理前后的監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1所列。

3 結(jié)論

3.1 在硫酸鹽 (KP)法桉木制漿蒸煮過程中，實(shí)現(xiàn)全封閉噴放，不但可以利用和回收蒸煮噴放所釋放的蒸汽能，減少制漿蒸汽用量，同時(shí)還杜絕了噴放過程造成的噪音污染。

3.2 回收噴放和蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的惡臭氣體，經(jīng)過洗滌塔堿化處理后，部分硫化物發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體可直接進(jìn)入堿回收爐燃燒，燃燒后，產(chǎn)生的二次污染物SO2、CO2和堿回收爐內(nèi)的Na2O發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后與苛化的Ca(OH)2反應(yīng)，最終完全處理了桉木KP法蒸煮制漿產(chǎn)生的惡臭氣體，達(dá)到了清潔生產(chǎn)的目的。

［1］ 覃琪河．甘蔗渣制漿廢水綜合利用［J］．中國(guó)造紙，2010，29(5):47．

［2］ GB14554惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］．