黑液及固体废弃物的生物质精炼模式优化

对于碱法预抽提生物质精炼模式和预水解硫酸盐溶解浆——生物乙醇的复合型生物质精炼模式中产生的黑液及固体废弃物，其生物质精炼处理模式如下所述。

（1）黑液气化

黑液气化技术被誉为目前最有前景的碱回收技术，总发展趋势是替代传统碱回收。黑液的气化与传统的碱回收炉黑液碱回收相比，最大的优势就是以最低的成本、最大限度地挖掘了黑液中有机物质的潜在价值，从而实现资源的充分利用。

目前，黑液气化已是一个比较热门的研究领域，总体来说研究比较多的是低温和高温气化技术，由于在尝试低温气化黑液时，虽然避免了由于熔融物遇水爆炸的危险，但几乎都遇到流化失败问题。因此，在生产实践中用得较多的还是以Chemrec高温气化技术为主，见图5-13。

图5-13 黑液高温气化生物质流程

2010年加拿大多伦多一家生产牛皮箱纸板的企业就用黑液气化技术。黑液气化工业化主要有2个发展模式，即a.黑液气化联合发电精炼工艺；b.黑液气化及化学合成精炼工艺。其中，黑液气化联合发电是最直接和简便的发展方向。

利用城市或农村废弃物转化为可燃气体，经过冷却、净化，然后在高效燃气锅炉中燃烧，再经过蒸汽涡轮机产生蒸汽和发电机发电，是目前美卓应用最广的生物质能源技术。生物质燃料锅炉目前的主要应用还在欧洲。采用这项技术，可把生物质燃料气化后再燃烧，从而使燃烧更充分，获得的热量更高。美卓供货的世界首例基于气化垃圾废弃物的电力锅炉已经投产使用，相比传统焚烧垃圾的方法，发电量提高了30%。这种生物质燃料锅炉将更适合造纸产业可持续发展的需要。

美卓的生物质精炼技术不光帮助制浆造纸客户提高纸浆产量、回收碱、生产热和电能，还可以分离出木质素实现能源生产，可谓一举多得。

（2）废液中木质素的精炼

将废液中木质素进行沉积析出，并将析出的木质素进行纯化处理，再进一步加工利用，该技术是减轻碱回收炉压力、提高资源利用的有效途径。目前，达到工业规模的是由酸沉淀得到的硫酸盐木质素，该方法主要通过加入酸来降低溶液的pH并在pH为10.5～11.0的范围内中和木质素中的酚羟基，然后提高废液的浓度，从而使木质素大量沉淀析出，对提取的木质素采用不同的方法生产不同的产品，见图5-14。

图5-14 黑液中木质素生物质精炼流程

要使废液中的木质素通过提取分离得到高值化的利用或扩大使用范围，木质素的提取纯度及结构非常关键，目前研究的提取方法很多，诸如采用生物技术用复合酶对制浆黑液中的碳水化合物进行降解，然后经过发酵从降解产物转化为能源物质——乙醇，可以将黑液中的木质素提纯，提纯后的木质素可以得到更好地分离和利用，防止在利用木质素过程中产生二次污染；采用无硫木质素提取及改性技术，获得更加环保的不含硫元素的木质素，使之性能更加优异，应用在现代合成高分子领域，生产酚醛树脂、聚氨酯泡沫塑料和环氧树脂等产品。(www.xing528.com)

（3）粗塔罗油的精制

粗塔罗油是针叶木浆蒸煮生产过程所回收的一种副产品，主要成分为树脂酸、脂肪酸及中性物，由于具有颜色深和恶臭味等缺点，不能得到广泛应用，若进行精制或进一步将木浆浮油分离出树脂酸、脂肪酸等产品，则能得到更为广泛的利用。

粗塔罗油的精制主要分为碱金属氢氧化物分级皂化法、部分酯化分离法、吸附法、溶剂萃取法和蒸馏法。其中前4种方法均存在精制过程复杂而繁琐，产品质量差，成本高以及分离效果不理想等缺点而难以推广应用，蒸馏法操作简单，成本低且产品质量较好，因而得到广泛的应用。

由于塔罗油中各主要成分对高温都比较敏感，因此一般采用减压蒸馏。其中常见的减压蒸馏方法有两种：间歇蒸馏和连续蒸馏。连续蒸馏具有生产能力大、蒸馏时间短、降低设备投资、减少沥青的形成以及提高松香和脂肪酸的得率等优点，因而是工厂大规模生产中应用较多的工艺流程，见图5-15。

图5-15 塔罗油生物质精炼流程

（4）生物质热分解技术

生物质热分解技术^[3，34]包括生物质直接气化、间接气化和城市垃圾气化3种技术。

①直接气化技术。工艺过程就是将木质生物质（如树枝、树皮、锯末等）进行气化经过预处理、干燥，然后在循环式气化炉中热分解生产出生物质燃气，其生物质燃气可进行直接燃烧，代表案例为芬兰瓦萨市的Voima电厂，装机容量是140MW，将生物质热分解出的生物质燃气供给电力锅炉，250MW燃煤锅炉，可以替代40%的燃煤。

②间接气化技术。该工艺过程是将森林残留物和木质生物质进行干燥、预处理，然后送入鼓泡式流化床气化炉，经过系列过程，最后生产出生物质甲烷气体，可以用做汽车燃气或并网后用于别的目的，代表案例为瑞典Gothenburg的GoBiGas项目，用树枝及树冠等林区的剩余物经过热分解来生产20MW/a的生物质甲烷气。

③城市垃圾气化技术。该工艺流程包括对城市垃圾进行分类、预处理，再在生物质气化炉中热分解，然后将生产的生物质燃气经过冷却过滤，最后送入锅炉燃烧，芬兰拉赫提Energia电厂是全球首座用城市垃圾进行热电生产的工厂。