《中国造纸》2011年06月
1、 编织袋颗粒黑液气化（BLG）技术
黑液气化技术可以在纸浆厂发电、生产化学品或燃料（如二甲醚），合成天然气、甲醇、氢气或合成柴油。黑液的气化是在还原条件下加压，生成的气体通常被称为合成气，包括氢气、一氧化碳、甲烷等。 1.1 黑液气化的一般方法
黑液的气化主要有高温气化和低温气化两种方法。高温气化在900~1000℃范围内，低温气化温度为600~850工业废渣制砖℃。
1.1.1 高温气化过程
高温气化法是基于熔融相的气化，反应温度在900℃以上。采用流化床作为气化反应器。液体在悬浮的状态下气化且液体和灰分随着燃烧气体穿过反应器。灰的滞留时间较短，由于高
温作用，使得焦油进一步气化，所形成的熔融物落入反应器底部的冷却器中，在这里所生成的燃气被冷却。在冷却器中因冷却而获得的热量被用来生产热水和低压蒸汽。经过冷却器的硫化氢和灰在湿清洗器中清洗除去。
1.1.2 低温气化过程
该系统的工作温度一般低于750~800℃。黑液是在流化床气化反应器中气化。反应器必须提供较长的滞留时间，以便在较低的温度下达到一定的气化水平，所形成的灰几乎是由纯Na2CO3组成，在旋风分离器中分离，而后在反应器外的混合槽中溶解。这种方法可生产一部分无硫碱。气体在反应温度下离开气化器，可用来加热水而产生高压蒸汽，低温气化能量利用方面优于高温气化。
1.2 黑液气化设备
1.2.1 MTCI流化床
MTCI工艺的核心为间接加热流化床水蒸汽重整反应器，其设计独特的加热装置对床料具有较高的传热速率，是确保正常流态化操作的重要条件。黑液均匀喷涂于床料并快速干燥热
解。床层温度（渗透汽化膜600~620℃）远低于钠和钾残渣的熔点，从而避免残渣熔融。黑液中的有机成分在纯蒸汽环境气化产生富氢燃气，硫酸盐黑液中几乎所有的硫都以H2S的形式排出，合成气用碱溶液洗涤后形成绿液。该技术具有明显的优势：①、高效的热通量均匀传热；②、高燃烧效率；③、低氮氧化物排放量。MTCI进程的主要缺点有：①、蒸汽过热度不够；②、进料不良；③、换热系数低；④、出料困难等。
1.2.2 Chemrec气流床大聚合
黑液从反应器顶部被空气或氧气雾化后高速喷入炉中发生部分燃烧，提供的热量足以使黑液进行气化和形成熔融物，Na2CO3和Na2S熔融物降至底部并融于水中成为绿液。合成气脱除H2S后供下游使用。反应器壁腐蚀问题是该工艺面临的较大挑战，经过改进Chemrec气化系统，采用耐火内衬，气流床反应器提供了从黑液回收化学物质和能量的新方法。第一个商业Chemrec气流床，日处理330t黑液固形物。
1.2.3 耐火内衬材料
气化炉的耐火衬里和喷嘴材料的选择是研究的另一个重点。耐火材料衬里是在高温环境下
用了保护气化炉的金属容器，已经进行了一些黑液气化样品熔融浸泡的研究。结果表明，熔融首先腐蚀耐火材料，浸泡导致表面扩张，再加上表面膨胀导致了耐火衬里剥落，丧失了结构完整性。由于高温和碱度，黑液气化过程有必要确定材料在气化条件下的稳定性和耐久性。最重要的是，当与含钠丰富的组件反应时，耐火材料的热性能和力学性能可被破坏降低。研究表明，熔融无机物腐蚀铝基耐火材料产生NaAlO2，使得耐火材料产生很大内部应力而被破坏。因此，高温气化技术对于气化炉耐高温的耐火材料和金属要求很高，设计时必须加以注意。黑液气化反应容器用耐火衬里材料设计，现在已经取得的进展有：①、利用计算流体动力学为流体和温度分布建模；②、为耐火和表面处理材料起草工业规模的耐火材料制造协议；③、评估现有可应用于气化器环境的不定形耐火材料；④、开发新的耐火材料以适应气化器环境；⑤、生产新型耐火材料面板并在商用气化器上安装；⑥、采用适宜的材料和设计来生产喷嘴和热电偶保护套；⑦、评估工业生产的耐火和喷嘴材料的工作性能。
2、 燃气的净化
黑液中含有许多种有机物和无机物，黑液燃气在燃气气轮机中燃烧，必须对其进行全面的
净化。一般的净化是采取湿洗法，净化过程在150℃下进行，然后气体被进一步冷却到100℃。气体中的水以这样的方式被大量的冷凝分离，并且提高了燃气的燃烧热值。黑液气化过程按过程处理的化学性来划分，可分为两种：①、苏打过程，H2S和苏打在气化燃烧中形成，主要的气化产物是H2S和Na2CO3，黑液在600~800℃缺氧条件下气化，在部分燃烧中硫被部分蒸发为H2S，而黑液中的钠固定在固体Na2CO3中，因此黑液中碱和硫被分离；②、熔融过程。苏打和Na2S以熔融态的形式产生。在高于800℃下进行反应，主要的气化产物是熔融Na2CO3和Na2S。
3、 黑液气化的发展前景
3.1 替代传统石灰循环
传统碱回收工艺在绿液形成后需要送往苛化工段将Na2CO3转变为NaOH，过滤洗涤后形成白液和副产物白泥（CaCO3），CaCO3被送往石灰窑煅烧生成CaO。煅烧是高耗能工段，直接将Na2CO3脱除CO2的原位苛化（例如直接苛化）技术应运而生。尽管面临诸多问题，但由于其可替代高耗能的石灰循环、采用高温而又不引入腐蚀性的熔融相、可以采用流化床等，使得原位苛化技术极有可能成为解决黑液气化众多难题的一个重要突破口。
3.2 黑液生产电力
破门弹
将黑液浓缩至固含量60%或80%后，送入回收锅炉中燃烧。回收锅炉产生高压蒸汽，这种蒸汽可被导入涡轮式发电机，这样既可以降低蒸汽压力便于工厂使用，又可以发电。一座现代化的硫酸盐法制浆工厂不但能够通过发电实现自我供给，通常还能够为当地电网提供净余的电能。
3.3 黑液气化生产生物燃料
能源部门未来面临的主要挑战之一是安全供应经理实惠的燃料，同时减少对环境的不利影响。黑液气化生产生物燃料可减少对化石燃料的依赖，并减少温室气体的排放。BLG技术可制得甲醇、氢气、二甲醚和合成天然气等生物燃料。
黑液气化联合循环过程生产合成气与用天然气做燃料生产合成气成分是一样的。合成气转化、转移和二氧化碳的分离是重点。到目前为止，黑液气化生产生物燃料尚未实现商业化。Ekbom等提出了创新概念叫做BLGMF-BLG与汽车燃料生产。这项工作目标是利用黑液气化来生产汽车燃料甲醇和二甲醚。Naqvia等认为黑液转化为生物燃料潜能巨大，可使
全球范围内纸浆厂输出大量的能源。然而，甲烷在燃料生产效率（FTPE）和生物燃料生产潜力（热镀锌线槽BPP）方面比二甲醚都高，从这个意义上讲，纸浆厂生产二甲醚或CH4将有助于减少对化石燃料的依赖。
3.4 市场
更多的研究致力于用最经济的方式，用合成气合成可再生燃料和化学品，以最经济的方法生产绿燃料，例如甲醇、二甲醚，混合醇。硫酸盐法生产的F-T柴油和二甲醚可作为柴油替代燃料。甲醇可被用作化学中间体或发动机燃料。氢气被称为未来燃料，随着燃料电池达到发展，预计氢气将作为运输燃料广泛使用。Himadri Roy Ghatak认为，黑液电解法可作为生产氢气的一种方案，初步实验表明这一方案与水中电解相比在能源效率方面更有竞争力。并且从燃料价值看，电解出的产物价值比电解消耗的能源价值大得多。此外，电解过程中分离木素可以作为附加产品使用，现代已有很多用木素制造人造板胶黏剂和磁屏蔽材料的报道。用可再生能源，如太阳能和风能来电解黑液是另一个不错的选择。
4、 结语
黑液气化技术是目前最有前景的碱回收技术。与传统碱回收相比有巨大的优势，且黑液气化技术还可再生燃料，能够替代传统的化石燃料，黑液气化联合循环系统能够生产电力。黑液气化回收技术能提高黑液利用率，提高企业的经济效益。目前，黑液气化技术已初步实现商业化，总趋势是黑液气化技术代替传统碱回收技术。我国造纸工业草浆黑液比例偏高，黑液气化技术将极大提高碱回收水平。目前仍需要对黑液气化技术进行完善，使该技术能够全面商业化。
