本发明涉及一种用于从制浆工艺的液体循环的一些液体中去除硫氢根离子(hs-，硫化氢离子)的方法和系统。本发明涉及一种对制浆工艺的白液进行氧化的方法及系统。本发明涉及一种对制浆工艺的黑液进行氧化和酸化的方法及系统。本发明涉及一种对制浆工艺的黑液进行酸化的方法及系统。本发明涉及一种对制浆工艺的绿液进行酸化的方法及系统。通过喷射装置使用与液体相混合的气体来去除硫氢根离子(hs-)。本发明涉及用于从制浆工艺的液体中去除硫氢根离子(hs-)的喷射装置的应用。
背景技术：
制浆工艺的初级液体循环的液体(诸如白液、黑液或绿液)包含硫氢根离子(hs-)。这些液体在各个工艺中使用。例如，白液可以在脱木质素浆的工艺中或在漂白浆的工艺中使用。这样的工艺需要氧气来进行脱木质素或漂白。然而，当液体包含未被完全氧化的化合物(诸如包含硫氢根离子hs-的呈离子形式的硫化钠na2s)时，脱木质素和/或漂白工艺的一些氧气被消耗用于液体的氧化，这会使脱木质素和/或漂白的工艺降级。因此，已知的是，在使用前将制浆工艺的液体循环中的液体进行氧化，以便减少对脱木质素和漂白工艺中的化学品(例如naoh)的消耗进行补充的需要。
图1a和图1b示出了如从专利ep0643163中可知的对白液进行氧化的方法。参考图1a，在现有技术中，白液902通过喷嘴904喷射到容器910中。因此，在使用中，容器910至少部分地填充有白液。另外，利用空气压缩机920将空气912压缩到布置于容器910的底部的空气喷嘴914。参考图1b，为了使空气均匀地散布到容器，容器910的底部设有遍布容器底部布置的多个空气喷嘴914。空气相对于白液形成气泡。在气泡与白液之间的界面处，白液与空气中的氧气反应，从而对容器910中的白液的硫化钠na2s进行氧化。
现有技术存在一些问题。压缩机920需要大量的能量，因为压缩机所作的功的一部分被存储为压缩空气的内部能量。此外，压缩机通常噪音很大。另外，空气喷嘴914经常堵塞，至少在喷嘴很小的情况下是如此。因此，为了防止堵塞，空气喷嘴的孔口通常相当大，例如直径在6mm至8mm之间。然而，这种喷嘴产生相当大的气泡。现有技术解决方案中的气泡的典型尺寸(即直径)在数十毫米的范围内。大气泡的特性是其面积与其体积相比较小。因此，用于氧化的反应区域保持较小。这导致反应时间很长，通常为约10小时至20小时。此外，即使使用大的孔口，喷嘴也会不时地堵塞。这增加了维护需求。
现有技术中的另一个问题涉及工艺温度。氧化反应是放热的，从而容器910内的温度趋于上升。此外，因为空气912在压缩机920中被压缩，所以其也被加热。通常，空气压力太高而使得其温度升高到约110℃-120℃。这一方面使得压缩机920本身成为昂贵的部件，另一方面也倾向于过度加热容器910中的白液。此外，空气的高温增加了空气喷嘴914的堵塞的风险，因为热空气可能在空气喷嘴914处局部加热白液，并且沉淀的固体将堵塞空气喷嘴914。导致堵塞的固体的示例包括含有钙的固体，诸如氧化钙(cao)、碳酸钙(caco3)和钙水碱na2ca(co3)·2h2o。
技术实现要素：
已经发现，当通过试剂气体处理制浆工艺的液体以从液体中去除硫氢根离子时，通过使用喷射器或包含至少一个喷射器的喷射装置来代替传统的空气喷嘴，可以将阻塞空气喷嘴的风险降到最低。喷射器被配置为通过由液体穿过一个或多个喷嘴的流动产生的抽吸使试剂气体进入。此外，还发现与现有技术相比，喷射器产生的试剂气体的气泡要小得多，因此气泡面积与体积的比率要高得多。因此，用于液体的氧化反应或酸化的反应面积增大，从而使氧化或酸化所需的时间变少。当时间可以减少时，较小的容器就足够了。这就节省了投资，并且能够更自由地设计浆厂的布局。试剂气体被配置成通过与液体反应而从液体中去除硫氢根离子。试剂气体可包含氧气以对液体进行氧化。试剂气体可包含一些酸性气体(诸如二氧化碳或二氧化硫)，以对液体进行酸化。
如上所述，可以通过氧化从白液中去除硫氢根离子hs-。
作为从液体中去除硫氢根离子hs-的另一示例，可选择性地被预处理的黑液可以包含包括二硫化物hs-的呈离子形式的硫化钠na2s。此外，在非碱性液体中，硫氢根离子倾向于形成硫化氢h2s，其为有毒且有气味的气体。为了减少h2s排放，可以通过与含氧气的气体反应而以与上述类似的方式氧化硫氢根离子hs-。
作为从液体中去除硫氢根离子hs-的另一示例，绿液包含呈离子形式的硫化钠na2s，包括hs-和na ，并且还选择性地包括s2-。绿液的硫化度(即，硫化钠与氢氧化钠和硫化钠之和的摩尔比)影响浆厂的化学循环。例如，硫化度可能对形成含钠的固体化合物产生影响。因此，可能需要调整硫化度。可例如通过对绿液酸化而影响硫化度，从而硫氢根离子会形成气态形式的硫化氢。可通过使绿液与适当的试剂气体(诸如酸性气体)反应来完成酸化。
在独立权利要求1、13和14中更具体地描述了本发明。从属权利要求中公开了优选实施例。说明书和附图还公开了其他实施例。
附图说明
图1a以侧视图示出了在现有技术中已知的用于对白液氧化的系统，
图1b以俯视图示出了图1a的系统，
图2a以主侧视图示出了用于从制浆工艺的液体中去除硫氢根离子(hs-)的系统，该系统包括喷射器，
图2b以主侧视图示出了用于从制浆工艺的液体中去除硫氢根离子(hs-)的另一系统，该系统包括喷射器和用于回收被氧化的液体的装置，
图2c以主侧视图示出了用于从制浆工艺的液体中去除硫氢根离子(hs-)的另一系统，该系统包括喷射器和用于回收被氧化的液体的装置，
图3以主侧视图示出了喷射器，
图4a以主侧视图示出了喷射器，
图4b示出了图4a的部分ivb的放大图，
图4c示出了图4a的喷射器的凸缘，该凸缘限定了多个喷嘴，
图4d以主侧视图示出了与容器整体形成的喷射器，
图5a和图5b以主侧视图示出了用于从制浆工艺的液体中去除硫氢根离子(hs-)的系统，该系统包括喷射器并且被改造成图1a的系统，
图6a以主侧视图示出了用于从制浆工艺的液体中去除硫氢根离子(hs-)的系统，该系统包括具有三个喷射器的喷射装置，
图6b以主俯视图示出了图6a的系统，
图6c以主俯视图示出了用于从制浆工艺的液体中去除硫氢根离子(hs-)的系统，该系统包括包括喷射器和具有两个泵的泵装置，
图6d以主俯视图示出了用于从制浆工艺的液体中去除硫氢根离子(hs-)的系统，该系统包括具有两个泵的泵装置和具有三个喷射器的喷射装置，
图7a示出了用于对液体进行氧化的一阶段工艺和系统，
图7b示出了用于对液体进行氧化的两阶段工艺和系统，
图7c示出了用于对液体进行氧化的三阶段工艺和系统，
图8示出了用于对液体进行氧化和回收试剂气体的两阶段工艺和系统，
图9示出了用于对液体进行氧化和酸化以及回收试剂气体的两阶段工艺和系统，
图10示出了用于对液体进行酸化和选择性地回收一些试剂气体的一阶段工艺和系统，以及
图11示出了h2s、hs-和s2-的摩尔分数随制浆工艺的液体ph值的变化而变化。
在附图中，由sx、sy和sz表示三个正交方向。在使用中，sz可以是例如向上的竖直方向。
具体实施方式
将参考附图讨论实施例。例如，图2a、图2b和图2c示出了用于从制浆工艺的液体循环的一些液体300中去除硫氢根离子(hs-)的系统的一部分。相应地，例如图2a、图2b和图2c示出了用于从制浆工艺的液体循环的一些液体300中去除硫氢根离子(hs-)的方法。通常，硫氢根离子hs-被称为二硫化物。对该系统和方法的描述将主要关于通过氧化去除hs-离子，因此该氧化是用于去除二硫化物(即，硫氢根离子)的方法的示例。如下详述，酸化是用于去除二硫化物的另一种方法。此外，当使用氧化和酸化两者时，它们可以同时使用或按顺序使用。在实施例中，通过将试剂气体310与液体混合，从而去除硫氢根离子来处理液体300。将结合该方法来讨论液体300从一个位置到另一个位置的流动，并且液体300以相应的方式(例如通过泵送或通过压差)被输送。即使并非总是明确提及，相应的系统也包括适合于这样的目的并且被配置成用于这样的目的的管道。
图2a示出了用于对制浆工艺的液体循环的一些液体300进行氧化的系统的一部分。相应地，图2a描述了用于从制浆工艺的初级液体循环的一些液体300中去除二硫化物的方法。制浆工艺是指在浆厂中执行的工艺，特别是用于生产浆的工艺，例如硫酸盐法制浆(kraftprocess)。初级液体循环特别是指包含硫酸盐法制浆的蒸煮化学品的液体的循环。所述液体通常包含至少含水硫化钠na2s。水溶液中的硫化钠的至少一部分呈离子形式存在，包含hs-和na ，并且可选地也包含s2-。特别地，在硫酸盐法制浆中，二硫化物hs-和可选地亲核性硫化物s2-参与木片的消解(digestion，分解)。这种液体的示例包括黑液、绿液和白液。通常，浆厂的初级循环的液体300是碱性的。在一个实施例中，经处理以去除二硫化物的液体300的ph值至少为8、例如至少为9。该方法的一个实施例包括接收含有任选地结合到化合物的硫的液体300。该方法的一个实施例包括接收液体300，该液体的ph值至少为8、例如至少为9且包含可选地结合到化合物的硫。
黑液是在硫酸盐法制浆中消解制浆原料时产生的废液。稀黑液是硫酸盐法制浆中使用的含木质素残留、半纤维素和无机化学物质的水溶液。稀黑液可在化学回收锅炉中被干燥和燃烧，这从黑液中产生熔融物。绿液是在这样的化学回收锅炉中产生的，黑液在化学回收锅炉中被燃烧，并且所得到的熔融物被溶解到稀白液以产生绿液。将氧化钙(cao)加入到消解器(slaker)中的绿液中，并在苛化器中搅动液体，所述苛化器以这种方式产生白液。绿液和白液均包括硫化钠(na2s)，其可被氧化成硫酸钠(na2so4)和/或硫代硫酸钠(na2s2o3)；所述化合物为水溶液中的离子形式。通常，硫化钠首先被氧化成硫代硫酸钠，然后硫代硫酸钠被氧化成硫酸钠。然而，在nas的氧化期间，根据氧化程度的不同，所有这些化合物可能以不同的量存在。绿液还含有硫化钠。然而，如在背景技术中所诱导的，通常通过酸化去除绿液的硫氢根离子。可以通过使用酸性气体诸如二氧化碳(co2)、二氧化硫(so2)、三氧化硫(so3)、氮氧化物(nox)、卤化氢或甲酸(hcooh)来完成酸化。术语卤化氢是指含有氢和卤素的化合物，例如由氟化氢(hf)、氯化氢(hcl)、溴化氢(hbr)、碘化氢(hi)组成的组的化合物。用于酸化的优选气体包括二氧化碳(co2)和二氧化硫(so2)，特别优选的是二氧化碳(co2)。
除了化学回收之外，稀黑液可以用作(提取)木质素的原料。因此，黑液可以在一定程度上被干燥并且被酸化以沉淀产生木质素。黑液可被氧化以去除硫氢根离子。如上所述，可对绿液进行酸化以控制其硫化度。
参考图2a、图2b和图2c，在该方法和系统中，喷射装置710(即，第一喷射装置710)用于吸入要与液体300混合的试剂气体310(即，第一试剂气体310)。试剂气体310被配置成通过与液体300反应而从液体300中去除硫氢根离子hs-。试剂气体310可包含氧气以对液体300进行氧化。试剂气体310可包含酸性气体(上文给出了酸性气体的示例)以对液体300进行酸化。试剂气体310可包含氧气和酸性气体两者。优选地，酸性气体(如果使用的话)包含二氧化碳(co2)和/或二氧化硫(so2)。
当喷射装置710用于氧化时，试剂气体310至少包含氧气(o2)。在一个实施例中，试剂气体310包含至少15vol％(体积百分比)的氧气。优选地，试剂气体310至少包含氧气(o2)和氮气(n2)，例如试剂气体310是空气。然而，纯氧或与空气混合的氧气可以用作试剂气体310。此外，例如如果液体300和/或试剂气体310需要被加热的话，蒸汽和空气的混合物可以用作试剂气体310。这可能具有试剂气体310的氧气含量小于空气的氧气含量的效果。在一个实施例中，试剂气体310至少包含氧气和氮气，使得试剂气体310包含至少15vol％的氧气。在一个实施例中，试剂气体310至少包含氧气和氮气，使得试剂气体310包含至少20vol％的氧气。
当喷射装置710用于酸化时，试剂气体310至少包含酸性气体(其示例如上面给出)，例如二氧化碳(co2)或二氧化硫(so2)。在一个实施例中，试剂气体310包含至少1vol％的多种酸性气体或者一种酸性气体。在一个实施例中，试剂气体310包含至少10vol％的多种酸性气体或者一种酸性气体。在一个实施例中，试剂气体310包含至少50vol％的多种酸性气体或者一种酸性气体。
仍然参考图2a，喷射装置710包括至少一个喷射器100。喷射装置710可包括多个喷射器100a、100b、100c，例如图6b和图6d所示。当使用喷射装置710时，液体300(或部分地经处理的液体，例如回收液)通过泵装置720(即，第一泵装置720)被泵送进入喷射装置710以产生液体300的液流，使得喷射装置710的喷射器100如所设计的那样进行工作。在此，部分经处理的液体300是指在一定程度上已被处理(即，被氧化和/或被酸化)的液体。泵装置720包括至少一个泵290。喷射器有时被称为射出器。
所述喷射器早已为人所知，例如从us2,000,762(h.kraft的“fluidjetpump(流体喷射泵)”，1935年5月7日获得专利权)。其中描述了喷射器的工作原理。因此仅简要地讨论喷射器100的细节和原理。这些实施例涉及用于氧化或酸化制浆工艺的液体循环的一些液体300的喷射装置710以及相应系统的应用。换句话说，这些实施例涉及用于从制浆工艺的液体300中去除硫氢根离子(hs-)的喷射装置710以及相应系统的应用。
如现有技术中所示，试剂气体310的抽吸一方面可以通过增加喷嘴115处的液体300的流速而产生，另一方面通过注射的液体300(即，射流116)的移动来产生，其将试剂气体310中的一些推向喷射器100的出口140。对于喷射器的结构细节，参见图3、图4a和图4b。
参考图2b，可使用泵装置720通过使液体300通过喷射装置710回收来对液体进行处理(例如氧化)。相应地，待处理的液体300(例如待氧化；待处理的液体为未经处理或部分地被处理的液体300)被输送到容器200。通过将部分地或全部地被处理的液体300从容器200泵出、经由喷射装置710泵、返回到容器200来实现处理。因此，液体300的回收产生液体300的循环(即，次级循环)。
参考图2c，同样当液体300从容器200、经由喷射装置710、返回所述容器200中而被回收时，待处理(例如氧化)的液体300也可以通过泵装置720被输送到容器中。
图3和图4a详细示出了喷射器100。参考图3和图4a，喷射器100包括：
-入口105，用于从泵装置720接收液体300(参见图2a)；
-第一腔室110，被配置为从用于液体300的入口105接收液体300；
-第二腔室120，沿液体300的流动方向被布置在第一腔室110的下游；
-至少一喷嘴115，沿液体300的流动方向被布置在第一腔室110和第二腔室120之间；
-气体入口通道130，被配置为通过液体300经由喷嘴115的流动所产生的抽吸将空气输送到第二腔室120中；以及
-出口140，布置在第二腔室处，用于从第二腔室120排出液体300和气体。
喷嘴115被配置成产生液体300的射流116，从而射流116将一些试剂气体310输送到喷射器100的出口140。
参考图4d，可以形成容器200和喷射器100的组合，使得容器的一部分用作第二腔室120。相应地，不需要单独的第二腔室120。在这种情况下，喷射器的第二腔室120形成容器200的内部的一部分。此外，容器200的壁用作第二腔室的壁。在这种情况下，气体310和液体300的射流116将直接形成到容器200中，如图4d所示。
参考图4a，在一实施例中，第二腔室120的一部分侧向围绕第一腔室110的一部分。参考图4a，在一个实施例中，第二腔室120侧向围绕第一腔室110的一部分。
当液体300被泵送通过喷嘴115时，液体300的流动产生抽吸，使得试剂气体310(诸如空气)通过入口通道130被吸入第二腔室120。在第二腔室120中，液体300与试剂气体310混合，从而对液体300进行处理(例如氧化和/或酸化)。参考图4b，试剂气体310将形成进入到液体300和气体310的混合物中的试剂气体310的气泡320。气泡320的尺寸在图4b中由d表示。
由于试剂气体310被吸入到喷射装置710中，因此试剂气体310不需要被加压。然而其可以被加压。喷射器100的入口通道130中的试剂气体310的绝对压力可以是例如0.1atm至1atm。
已经发现，由喷射器100产生的气泡320的尺寸d相当小，从而实现了试剂气体310和液体300之间的高接触面积。这改善了液体300的氧化。下面将讨论影响气泡尺寸d的因素。
如上所述，用于从制浆工艺的初级液体循环的一些液体300中去除二硫化物hs-的方法(例如通过氧化和/或酸化)包括使用泵装置720将液体300泵送到喷射装置710，喷射装置710包括至少一个喷射器100。被泵送的液体300可以是未处理的或至少部分地经处理的。液体300被泵送，以使得液体300经由喷嘴115的泵送在喷射器100的气体入口130处产生抽吸，从而试剂气体310被输送到第二腔室120(或容器200)中并与液体300混合以产生进入液体300中的试剂气体310的气泡320。这样，通过在气泡320和液体300的界面处发生的化学和/或物理反应来处理液体300。化学反应的一个示例是氧化。物理反应的一个示例是将酸性气体溶解到液体300中。
然而，只要试剂气体310的气泡320保留在液体300中，则液体300的处理就继续进行。因此，该方法还包括将经处理的液体300从喷射装置710排出到容器200(即，第一容器200)。液体300和气泡320可以从出口140退出到容器200。如图4b所示，气泡320还存在于容器200中。因此，继续在容器200中进行处理。此外，可将经处理的液体300从容器200输送至使用地点。参考图2b和图7a，经处理的液体300可通过泵装置720从容器200被输送至使用点，所述泵装置用于将经处理的液体300中的一些经由喷射装置710泵送回到容器200。
如背景技术中所示，经处理的液体的使用点可以是用于例如脱木质素工艺或漂白浆的工艺，特别是当液体300是制浆工艺的白液时。在一个实施例中，液体300是浆厂的硫酸盐法制浆的白液。一个实施例包括在苛化器中形成制浆工艺的液体300，从而液体300是白液。在一个实施例中，液体300是白液，并且试剂气体310含有氧气。以上关于试剂气体的氧气含量的描述适用于该实施例。一个实施例包括在浆的氧气脱木质素和漂白工艺中使用被氧化的白液300。
参考图4a、图4b和图4c，喷嘴115可形成为凸缘150中的孔口115，其中凸缘150布置在第一腔室110与第二腔室120之间。参考图4c，第一腔室110与第二腔室120之间的凸缘150可包括用作喷嘴的多个孔口115。参考图4b，当液体300流过喷嘴115时，液体300形成射流116(用虚线表示)。如上所述，射流116将试剂气体310连同其自身一起在第二腔室120内输送。这样，形成气泡320。然而，参照图4a，优选地，喷射器100还包括碰撞元件117，使得射流116朝向碰撞元件117被引导。当射流116连同试剂气体310一起与碰撞元件117碰撞时，气泡320分成为较小的气泡320，从而气泡320的直径d减小。这在图4b中通过示出两个不同位置的气泡320而示意性地示出。如上所述，这对处理(氧化和或酸化)具有有益的效果。在一个实施例中，系统包括碰撞元件117，碰撞元件117被配置为通过射流116与碰撞元件117的碰撞来分裂(divide，分割)射流116的气泡320。在一个实施例中，系统包括碰撞元件117，并且喷嘴115相对于碰撞元件117布置，使得由喷嘴115形成的射流116朝向碰撞元件117被引导。此外，射流116被配置成与碰撞元件117碰撞。碰撞元件117可以布置在第二腔室120中，碰撞元件117可以形成第二腔室120的壁的一部分，或者在喷射器与容器整体形成的情况下碰撞元件117可以布置在容器200中。图4d的系统可以配备有这样的碰撞元件117。在一个实施例中，喷射器100包括碰撞元件117(参见图4a和图4b)。
一个实施例包括控制输送到第二腔室120中的试剂气体310的量。如图5a、图5b和图6a所示，可以通过使用阀160来控制试剂气体310的量。然而，通常不需要限制试剂气体的流动。相反，使尽可能多的试剂气体310与液体300混合。因此，不需要用于限制试剂气体流动的阀160。
参考图2b、图5a、图5b、图6a、图6b、图6c、图6d、图7a、图7b、图7c、图8、图9和图10，一个实施例包括将液体300的一部分从容器200的第一出口210输送到液体300的次级循环，沿着液体300的流动方向到达位于喷射装置710上游的点p。这样的效果是，通过将一些液体回收到喷射装置710而使得容器200中的部分地被处理的液体300被进一步处理。这样，可以提高液体的处理(例如氧化和/或酸化)水平。
参照图7a、图7b、图7c、图8和图10，在一些实施例中，点p也在液体300的流动方向上位于化学回收锅炉的下游。此外，优选地，液体300包含已在化学回收锅炉中被回收的至少一些化学品(例如nas)。在这些实施例中，液体300可以是例如白液或绿液。
参照图7a、图7b、图7c和图8，在一些实施例中，在初级循环中，点p在液体300的流动方向上也位于苛化器的下游。在这些实施例中，液体300可以是例如白液。
然而，参照图9，黑液可以被氧化和酸化。或者参考图10，黑液可以被酸化。黑液是从位于化学回收锅炉上游且位于消解器下游的点从浆厂的初级液体循环中取得的。
在一个实施例中，容器200的第一出口210布置在容器200的下部处，例如布置在容器200的底部处。在容器200的下部中，液体300通常基本上没有试剂气体310的气泡320。因此，在容器200的下部处具有第一出口210有助于控制回收液体300的量。
参考图5a、图5b、图6a、图6b、图6c、图6d、图7a、图7b、图7c、图8、图9和图10，待处理的液体300的液流由f0表示，例如单位是kg/h。回收液体300的液流由f3表示，并且液流f1被供给到喷射装置710。最后，由f2、f2b或f2c表示的至少部分地经处理的液体300的液流被排出以供使用。该液流可以直接从容器200取得(参见图5a和图5b)或可从次级液体循环(参见图7a到图7c)取得。液流f2(或f2b或f2c)可以与f0大致相同。然而，液体300的处理可以稍微增加其质量流，并且液体300的蒸发可以稍微减少其质量流。通常，至少在一些时间点，比率f2/f0为0.9至1.1。
参考图5a、图6a、图6b、图6c、图6d、图7a、图7b、图7c、图8、图9和图10，一个实施例包括将液体300的一部分从容器200的第一出口210输送到泵装置720上游的液体300的循环。因此，液流f3流过泵装置720，可选地与液流f0一起。液流f3的至少一部分作为液流f1被输送到喷射装置710。
相应地，该系统包括管道215，所述管道被配置成将液体300从容器200输送到泵装置720，以便由泵装置720经由喷射装置710泵送回容器200。
参考图5b，可以通过使用次级喷射器295完成液体的回收。在这种情况下，该方法包括将液体300的一部分从容器200的第一出口210输送到位于泵装置720下游的液体300的循环，以与使用次级喷射器295的液体300的循环进行混合。此外，次级喷射器295布置在喷射装置710的上游。
即使没有在图中示出，也可以既使用如图5b中所示的次级喷射器295，又如例如图5a所示那样将液体300的一部分从容器200的第一出口210输送到泵装置720上游的液体300的循环。
在一个实施例中，液体300的第一质量流f1使用泵装置720经由喷射装置710被输送到容器200，并且液体300的第二质量流f2从容器200被输送以供使用，或选择性地经由泵装置720被输送到第二处理阶段。通常，至少当工艺启动和运行时，这些液流在时间上基本上是恒定的。此外，液体300的第三质量流f3可以从容器200的第一出口210回收到液体300的循环，并到达位于喷射装置710的上游和化学回收锅炉的下游的点p。
图7a、图7b、图7c和图8特别是指硫酸盐法制浆的白液的氧化。可以通过测量液体的一种或多种化合物的含量来检查处理(特别是氧化)的适当水平。因此，参考图2b和图7a，一个实施例包括测量容器200中的液体300或至少部分地被氧化的液体300的硫化钠的含量。该实施例还包括通过使用所测得的容器200中的液体300的硫化钠的含量来控制从容器200输送以供使用的液体300的质量流f2。在氧化是两阶段工艺的情况下(参见图7b)，可以测量第二容器200b中的液体300或至少部分地被氧化的液体300的硫化钠含量，并且可以通过使用所测得的第二容器200b中的液体300的硫化钠的含量来控制来自第二容器200b的用于使用的质量流f2b。在氧化是三阶段工艺的情况下(图7c)，可以测量第三容器200c中的液体300或至少部分地被氧化的液体300的硫化钠含量，并且可以通过使用所测得的第三容器200c中的液体300的硫化钠的含量来控制来自第三容器200c的用于使用的质量流f2c。
参考图2b和图2c，可以用传感器装置410测量指示(indicative)容器200中的液体300的硫氢根离子(hs-)的含量或摩尔分数的量的值。当仅测量一个量时，单个传感器410就足够了。然而，如果测量指示容器200中的液体300的硫氢根离子(hs-)的含量的许多量的值，则传感器装置410可以包括多个传感器410。
指示容器200中的液体300的硫氢根离子(hs-)的含量或摩尔分数的量可以是例如容器中液体300的ph。如图11中所示，ph指示摩尔分数。指示容器200中的液体300的硫氢根离子(hs-)的含量的量可以是例如容器中的液体300的某一化合物的含量。此类化合物的示例包括硫化钠(nas)和硫代硫酸钠(na2s2o3)。
此外，指示容器200中的液体300的硫氢根离子(hs-)的含量的量的测量值可例如被控制器414使用以控制一阀412，该阀被配置为打开和关闭用于从容器200排出液体300的管道225。
作为示例，液体300的硫化钠的含量可以用图7a和7b或7c中所示的第一传感器410(或410b或410c)来测量。第一传感器410(或410b或410c)可发出信号s410(或s410b或s410c)，指示容器200(或第二容器200b或第三容器200c)中的液体300的硫化钠na2s的含量。信号s410(或s410b或s410c)可用于控制一阀412(或412b或412c)，所述阀被配置为使液体排出以供使用。如图2b和图7a(以及用于两阶段工艺的图7b和用于三阶段工艺的图7c)中所示，控制器414(或414b或414c)可以控制所述阀412(或412b或412c)。
例如，当系统被建立时，图2b或图7a的容器200可以用液体300填充。最初，容器200中的液体300不一定被氧化到足够的水平。因此，阀412可被关闭，即，以没有液体被输送以供使用的方式被控制，即，f2将为零。对于液流f0、f1和f3而言，在该预备阶段中，液流f1等于液流f3(例如，图2b)或者液流f3与f0之和(例如图2c)。
此外，当通过所述测量确定的液体300的硫化钠的含量降低到低于限制值，诸如1.5g/l时，阀412可以打开到一定程度，从而被氧化的液体300中的一些将被输送以供使用。
更进一步地，如果在使用过程中，液体300的硫化钠含量看起来升高，到例如上述限制值或另一限制值之上，阀412可以完全关闭或部分地关闭，以便维持足够低的硫化钠水平。
作为硫化钠的含量的替代或补充，还可以测量被氧化的另一种化合物的含量。例如，可以测量硫代硫酸钠(na2s2o3)的含量。此外，当通过所述测量确定的液体300的硫代硫酸钠的含量降低到限制值以下时，阀412可以打开到一定程度，从而被氧化的液体300的一部分被输送以供使用。硫代硫酸钠的限制值可以是例如25g/l或10g/l，当硫化钠的含量和硫代硫酸钠的含量均较低时，阀412可以打开。上面给出的值也适用于这种情况。然而，单独测量硫代硫酸钠的含量不一定是足够的。如果仅使用一个容器，则硫化钠和硫代硫酸钠的含量优选为低。如果使用两个容器，则只有硫酸钠含量低的所述液体300可以从第一容器200被输送至第二容器200b。在这种情况下，仅测量第二容器200b中的液体的硫代硫酸钠含量对于检查氧化水平来说就足够了。
作为硫化钠和/或硫代硫酸钠的含量的替代或补充，可以测量被氧化的另一种化合物的含量。因此，在一个实施例中，其含量被测量的化合物是如下液体300的化合物(或多种化合物)，其通过与喷射装置710和/或容器200中的试剂气体310的反应而被氧化。此外，作为替代或补充，可测量由所述氧化产生的化合物的含量。因此，例如可以测量硫酸钠(na2so4)和/或硫代硫酸钠(na2s2o3)的含量。例如，硫酸钠(na2so4)的含量与硫代硫酸钠(na2s2o3)的含量的比率可以提供关于氧化程度的合理的证据。然而，应注意，硫代硫酸钠也是通过与试剂气体310反应而被氧化的液体300的化合物，在这种情况下试剂气体310包含氧气。
控制器414可以被配置为以上述方式操作。当工艺启动和运行时，如上所述，可以控制液流f2以保持适当的氧化水平(例如，足够低的硫化钠和/或硫代硫酸钠的含量)。
可以通过测量液体的ph值来检查适当的酸化水平。可通过控制回收液体300的量来实现适当的处理水平。
在一个实施例中，至少在某个时间点，第二质量流f2与第三质量流f3的比率f2/f3为5％至90％，诸如10％至90％，诸如15％至80％。在一个实施例中，第二质量流f2的时间积分∫f2与第三质量流f3的时间积分∫f3的比率∫f2/∫f3为5％至90％，诸如10％至90％，诸如15％至80％，其中在持续至少一小时的相同时间段计算这些时间积分。如上所述，在预备阶段期间，可能没有液体从容器200排出，从而液流f2最初可以是零。
在一个实施例中，至少在某个时间点，第一质量流f1与第三质量流f3的比率f1/f3为10％到90％。在一个实施例中，第一质量流f1的时间积分∫f1与第三质量流f3的时间积分∫f3的比率∫f1/∫f3为10％到90％，其中在持续至少一小时的相同时间段内计算这些时间积分。
然而，可以操作以作为分批工艺进行处理。因此，在任何时候液体300都可能只被回收或只被输送以供使用。在这种情况下，f1或f2始终为零。在这种情况下，通过回收对液体进行处理，直到达到足够的处理水平。此后，经处理的液体被输送以供使用，但不通过回收被进一步处理。
如上所述，在图2b、图7a、图7b和图7c的实施例中，可以用阀412控制这些比率。参考图5a、图5b、图6a、图6b、图6c和图6d，在另一个实施例中，可以用例如阀162、164中的至少一个来控制这些比率。在图5b的实施例中，不需要阀162，因为可以通过控制泵装置720而获得相同的效果。此外，在图5a、图6a、图6b、图6c和图6d的实施例中，阀162、164中之一可以足以控制回收液体300的量。
参考图2、图5a、图5b、图6a、图6b、图6c和图6d，一个实施例包括将液体300的一部分从容器200的第二出口220输送到使用点，其中容器200的第二出口220布置在容器200的下部处。如上所述，通常在容器200的下部中，液体300没有气泡320，从而具有所有气泡320均用于在容器200内处理液体300的技术效果。换句话说，基本上没有气泡320被输送以供使用。优选地，容器220的第二出口220布置在容器200的底部处。
然而，参照图2b、图7a、图7b、图7c、图8、图9和图10，可将至少部分地被处理的液体从液体300的次级循环输送至使用点。
参考图5a、图5b、图6a、图6b、图6c和图6d，在一实施例中，容器200包括将容器与第一隔室232和第二隔室234隔开的壁230。壁230在壁230上方限制一通道236，其中该通道236被配置为将液体300从第一隔室232输送到第二隔室234。喷射装置710布置在容器200的第一隔室232中。此外，第二隔室234包括容器220的第二出口220。此外，如果液体300中的一些被回收，如上所述，优选地，第一出口210被布置在第一隔室232中。
这具有如下技术效果，即，只有被充分氧化的液体300从第一隔室232流到第二隔室234。实际上，从容器200的第二出口220被抽取的液体300是被充分氧化的。优选地，也在这种情况下，容器220的第二出口220布置在第二隔室234的下部处，诸如在第二隔室234的底部处。
然而，如图7b、图7c、图8和图9所示，至少通过对容器(200、200b、200c)使用可以实现类似的效果。
参考图7b，在一个实施例中，至少第一容器200和第二容器200b按顺序布置。在第一容器200中(即、第一阶段)，如上结合图7a所示处理液体300。部分地被处理(例如氧化和/或酸化)的液体被输送到第二容器200b(即第二阶段)。此外，在第二容器200b中，使用上述针对容器200的原理进一步处理液体300。
更准确地说，一个实施例包括将至少部分地被处理的液体300从第一容器200输送到第二容器200b中。该方法还包括使用第二泵装置720b将至少部分地被处理的液体300泵送到第二喷射装置710b，从而产生抽吸并将第二试剂气体310b与至少部分地被处理的液体300混合。液体300从第二喷射装置710b排出到第二容器200b，从而液体300被进一步处理。第二喷射装置710b包括至少一喷射器100。最后，可以将液体300从第二容器200b输送至使用点或输送至后续处理阶段。
如在图7a和图7b中所示，相应的系统包括：被配置成接收液体300的第一容器200；第一泵装置720；和包括至少一个主喷射器的第一喷射装置710。所述至少一个主喷射器包括：被配置为从第一泵装置720接收液体300的第一腔室110；用于形成液体300的主射流116的喷嘴115；以及被配置为输送待与主射流116混合的第一试剂气体310的气体入口通道130。主喷射器100被布置成将液体300排出到第一容器200中。第一泵装置720被配置为将液体300经由第一喷射装置710泵送到第一容器200。
该系统还包括：配置为接收液体300的第二容器200b；第二泵装置720b；以及包括至少一个第二喷射器的第二喷射装置710b。所述至少一个第二喷射器包括：配置为从第二泵装置720b接收液体300的第一腔室；用于形成液体300的副射流的喷嘴；以及配置为输送待与副射流116混合的第二试剂气体310b的气体入口通道。第二喷射器被布置成将液体300排出到第二容器200b中。第二泵装置720b被配置为将液体300经由第二喷射装置710b泵送到第二容器200b。
此外，该系统包括管道，所述管道被配置为将液体从第一容器200输送至第二容器200b。
在一个实施例中，使用相同的气体作为第一试剂气体310和第二试剂气体310b。在另一个实施例中，其中液体300被氧化，第二试剂气体310b的氧气含量大于第一试剂气体310的氧气含量。例如，第二试剂气体310b可以包含至少50vol％、至少75vol％或至少90vol％的氧气。如此高的氧气含量可改善例如硫代硫酸钠的氧化以形成硫酸钠。在现有技术中，没有应用两阶段氧化，因为在现有技术中使用的容器(参见图1a和1b)太大以致一个设备实际上无法安装两个容器，其中每阶段需要一个容器。相反，在本发明的实施例中，容器可制造得小得多，从而两阶段工艺(图7b)、三阶段工艺(图7c)或者甚至多阶段工艺变得可行。
如果第二试剂气体310b的氧气含量高于空气的氧气含量，则也可以回收试剂气体310、310b。试剂气体可回收至第二阶段(即，第二喷射装置710b)和/或回收至第一阶段(即，第一喷射装置710)。这样的实施例在图8中示出。该实施例包括从第二容器200b的上部输送一些气体，以用作第一喷射装置710中的第一试剂气体310的一部分(第一喷射装置的一部分布置在第一容器200中)。方法还可以包括从第二容器200b的上部输送一些气体，以用作第二试剂气体310b的一部分。同样在只有一个阶段工艺的情况下，在第一容器200中也可以附加地或替代地使用这样的回收。因此，一实施例包括从第一容器200的上部输送一些气体，以用作第一试剂气体310的一部分(参见图10)。
参考图8，在一个实施例中，第二试剂气体310b是第二进给气体310b’和从第二容器200b的上部取得的气体的混合物。第二进给气体310b’可以是富含氧气的，例如其氧气含量可以是至少50vol％。参考图8，在一个实施例中，第一试剂气体310是第一进给气体310’和从第二容器200b的上部取得的气体的混合物。第一进给气体310’可以包括(但无需包括)氧气，如结合图9所详述的。第二进给气体310b’无需包括氧气。
传感器410b可被配置成测量第二容器200b中液体300的至少一种化合物(例如硫化钠和/或硫代硫酸钠)的含量。传感器410b可以发出指示第二容器200b中的液体300的化合物的含量的信号s410b。该信号s410b可用于控制一阀412b，所述阀被配置成从第二容器200b排出液体以供使用。如图7b所示，控制器414b可以控制所述阀412b。然而，由于化合物(例如硫化钠和/或硫代硫酸钠)的含量可以替代地或附加地从第一容器200的液体300中测量，因此这样的传感器410b不是必须的。因此，该系统可确保仅将充分被氧化的液体输送至第二容器200b。如上所述，图7b的系统可仅包括传感器410、410b中的任一者或两者。
第一容器200和第二容器200b可以共用一公共壁。例如，壁(诸如壁230)可以将大的容器划分为用作容器200和200b的部分。
还可能的是，[i]使用初级第一传感器410测量液体300的硫化钠na2s的含量，初级第一传感器被配置为发出指示第一容器200中的液体300的硫化钠含量的信号s410，并且[ii]使用次级第一传感器410b测量液体300的硫代硫酸钠(na2s2o3)的含量，次级第一传感器被配置成发出指示第二容器200b中的液体300的硫代硫酸钠含量的信号s410b。因此，控制器414可以以仅使得硫化钠含量足够低的所述液体被传送到第二阶段(即，第二容器200b)的方式来操作所述阀412。此外，控制器414b可以以仅使得硫代硫酸钠含量足够低的所述液体从第二阶段被传送(例如，以用于第三容器200c)的方式来操作所述阀412b。例如，当测得的硫化钠含量小于1.5g/l时，控制器414可以打开所述阀412，并且当测得的硫代硫酸钠的含量小于限制值(诸如10g/l或25g/l)时，控制器414b可以打开所述阀412b。控制器414和414b可属于同一个控制器装置。
对于回收第二容器200b的液体，上面已经针对液流f1、f2、f3及其比率所描述的内容分别适用于液流f1b、f2b和f3b(参见图7b和图7c)。
如图7c所示，如果需要，液体300可在第三容器200c(即，第三阶段)中进一步被处理(例如氧化或酸化)。因此，一个实施例包括将至少部分地经处理的液体300从第二容器200b输送到第三容器200c中。该实施例还包括使用第三泵装置720c将至少部分地经处理的液体300泵送到第三喷射装置710c，从而产生抽吸并将第三试剂气体310c与至少部分地经处理的液体300混合。液体300从第三喷射装置710c排出到第三容器200c，从而使液体300被进一步处理。第三喷射装置710c包括至少一个喷射器100。最后，可以将液体300从第三容器200c输送至使用点。即使未示出，也可以以类似方式使用后续的处理阶段，从而可以将液体300从第三容器200c输送到后续的容器。
第一容器200和第三容器200c可以共用一公共壁。第二容器200b和第三容器200c可以共用一公共壁。
在一个实施例中，使用相同的气体作为第二试剂气体310b和第三试剂气体310c。在另一实施例中，第三试剂气体310c的氧气含量大于第二试剂气体310b的氧气含量。例如，第三试剂气体310c可包含至少50vol％、至少75vol％或至少90vol％的氧气，例如为了将硫代硫酸钠氧化成硫酸钠。一个实施例包括从第三容器200c的上部输送一些气体以用作第二喷射装置710b中的第二含氧气体310b的一部分(其中，第二喷射装置的一部分被布置在第二容器200b中)。
参考图7c，传感器410c可被配置成测量第三容器200c中的液体300的至少一种化合物(例如硫化钠和/或硫代硫酸钠)的含量。传感器410c可以发出指示第三容器200c中的液体300的化合物的含量的信号s410c。该信号s410c可以用于控制一阀412c，所述阀被配置为从第三容器200c排出液体以供使用。如图7c所示，控制器414c可以控制所述阀412c。
对于回收第三容器200c的液体，上面关于液流f1、f2、f3及其比率描述的内容分别适用于液流f1c、f2c和f3c。
参考图4b，优选地，在液体300内，试剂气体310的气泡320较小。自然地，气泡不都是相同尺寸的。
在一个实施例中，经由喷射装置710将液体300泵送到容器200，使得试剂气体310的气泡320的平均直径d最大为5mm，例如从0.5mm到4mm。该尺寸是指在喷射装置的(一个或多个)喷射器100的(一个或多个)出口140处可观察到的平均直径。平均值可以被计算为数字平均值，即，在平均值的计算中所有气泡重量相同，而不管它们的尺寸如何。
除了喷射器100的碰撞元件117之外，穿过喷射装置710的液体的质量流f1影响气泡320的尺寸d。通常，(对于每个喷射器来说)流量越大，气泡320越小。因此，可以选择喷射装置710的喷射器100的数量，以使得针对设计的液流f1产生合适尺寸的气泡。自然地，喷射器100的结构细节(诸如喷嘴的孔口的尺寸和数量)也影响气泡320的尺寸。此外，在一个实施例中，利用这种质量流f1将液体300泵送通过喷射装置，所述质量流使得试剂气体310的气泡320的前述平均直径d在前述限制值内。
已经发现试剂气体310的气泡320的平均直径d与射流116内的液体300的速度相关。至少对于相当大的速度范围，速度越大，气泡越小。因此，在一个实施例中，以使得射流116中的液体300的速度为至少5m/s的方式将液体300经由喷射装置710泵送到容器200。然而，射流中的大速度需要高压，并且因此消耗能量且需要特殊的材料设计。因此，过高的速度不是可取的。因此，在一个实施例中，以使得射流116中的液体300的速度为5m/s至10m/s(相对于容器200)的方式将液体300经由喷射装置710泵送至容器200。
在一个实施例中，液体300包含硫化钠(na2s)。由于液体300的氧化，至少一些硫化钠被氧化成硫代硫酸钠(na2s2o3)，并且选择性地被进一步氧化成硫酸钠(na2so4)。通过液体300与所述试剂气体310(和/或第二试剂气体310b和/或第三试剂气体310c)的化学反应而发生氧化。至于氧化水平，一个实施例包括使用泵装置720、喷射装置710和容器200接收硫化钠(na2s)含量为25g/l至60g/l的液体300并氧化所接收到的液体300，使得容器200中的液体300的硫化钠(na2s)含量小于3g/l，或小于1.5g/l。如上所述，硫化钠(na2s)的含量由于氧化而降低。显然，硫化钠(na2s)的高含量是指在氧化之前硫化钠(na2s)的含量，即在氧化的第一容器200之前，初级循环的未氧化的液体300的含量。特别地，如果一些液体300被回收，则硫化钠(na2s)的高含量指的是液流f0的含量。换句话说，硫化钠(na2s)的高含量指的是在如上所述的点p上游且朝向不同于容器200的液体源(诸如，苛化器或化学回收锅炉)的点(point，位置)处的液体的含量。上述低含量可例如通过上述第一传感器410来确保。
氧化反应的速率取决于温度，并且通常为了进行适当的氧化，液体300的温度应至少为80℃。氧化反应是放热的。因此，当启动和运行时，温度通常不是问题。然而，当工艺开始时，通常液体300和/或试剂气体310需要被加热以获得适当的氧化水平。因此，一个实施例包括将液体300加热到至少60℃的温度。替代地或附加地，可在试剂气体310与喷射装置710中的液体300混合之前将试剂气体加热。可在试剂气体310与喷射装置710中的液体300混合之前将其加热至例如至少60℃的温度。
优选地，通过将蒸汽喷射到容器200中来加热液体300。这在图5a、图6a、图7a、图7b和图7c中示出，即使在其他实施例中也可以以类似的方式使用蒸汽。此外，可以控制蒸汽的供给，使得其仅在需要时使用。因此，一个实施例包括测量容器200中的液体300或至少部分地经处理的液体300的温度。此外，倘若所测量的温度小于温度限制值，则该实施例包括加热该液体300或该被处理的液体300。所述液体可被加热到至少60℃或至少80℃。优选地，通过将蒸汽喷射到容器200中来加热液体300。替代地或附加地，试剂气体310可以被加热。温度传感器420可用于测量容器200中的液体300的温度。可以使用阀422并且可选地使用控制器424来控制蒸汽的流动。
在一个实施例中，仅当测量的温度小于温度限制值时，才通过将蒸汽喷射到容器200中来对液体300或经处理的液体300进行加热。温度限制值可为至少60℃，诸如60℃至95℃。在一个实施例中，至少在某个时间点，容器200中的液体300的温度为80℃至98℃。
如图7b和图7c中所示，第二容器200b中的液体300和/或第三容器200c中的液体300可以类似的方式被加热。温度传感器422b和422c以及可选的控制器424b和424c可以用于该目的。第二容器200b中的液体300的温度可以在所公开的用于容器200中的液体300的温度限制值中。第三容器200c中的液体300的温度可以在所公开的用于容器200中的液体300的温度限制值中。
如上所述，该方法可以通过将喷射装置710改装至图1的现有技术方案的容器200来执行。这种改进的系统在图5a和图5b中示出。在这样的系统中，容器200通常是圆柱形的，如图1b中所示，并且容器200的第一隔室232定位成比第二隔室234更靠近圆柱形容器200的中心轴线。
替代地，如图6a、图6b、图6c和图6d中所示，可以使用新的设计。其中，容器200不必是圆柱形的。如这些图中所示，喷射装置710可以布置在容器200的第一侧处第一隔室232中。第二液体出口220可以布置在容器200的相对的第二侧，第二隔室234中。
图6a和图6b示出了一个实施例，其中泵装置720仅包括一个泵290，并且喷射装置710包括三个喷射器100a、100b、100c。来自泵装置720的液流f1被划分为三个液流f1,1、f1,2和f1,3，使得液流f1,1穿过第一喷射器100a，液流f1,2穿过第二喷射器100b，并且液流f1,3穿过第三喷射器100c。如果需要，可以通过阀来控制这些液流。在这样的实施例中，当喷射器尺寸较小时也可以使用较大的液流。在一个实施例中，喷射装置710包括至少两个喷射器100a、100b。在一实施例中，喷射装置710包括至少三个喷射器100a、100b和100c。图6b还示出了喷射器100a和100c各自的空气入口130a和130c。
图6c示出了一个实施例，其中泵装置720包括两个泵290a和290b，并且喷射装置710仅包括一个喷射器100。图6d示出了一实施例，其中泵装置720包括两个泵290a和290b，并且喷射装置710包括三个喷射器100a、100b、100c。来自泵装置720的液流被划分为三个液流f1,1、f1,2和f1,3，使得液流f1,1穿过第一喷射器100a，液流f1,2穿过第二喷射器100b，并且液流f1,3穿过第三喷射器100c。如果需要，可以用阀控制这些液流。在图6c和图6d的实施例中，根据需要可以使用泵290a、290b中的两个或仅使用一个。另外或可替代地，可在泵290a、290b中的一个被维修时使用泵290b、290a中的另一个。
即使未明确示出，在实施例中，特别是在图7a、图7b、图7c、图8、图9和图10的实施例中，喷射装置710(即，第一喷射装置710)可以包括一个、两个、三个、四个或多于四个喷射器100。第二喷射装置710b可包括一个、两个、三个、四个或多于四个喷射器100。第三喷射装置710c可包括一个、两个、三个、四个或多于四个喷射器100。
即使未明确示出，在实施例中，特别是在图7a、图7b、图7c、图8、图9和图10的实施例中，泵装置720(即，第一泵装置720)可包括一个、两个、三个、四个或多于四个泵290。第二泵装置720b可以包括一个、两个、三个、四个或多于四个泵290。第三泵装置720c可以包括一个、两个、三个、四个或多于四个泵290。
在使用期间，容器200内的液体300的液面302应该处于适当的高度。如果容器200不包括盖子或顶部，如图7a中所示，过度填充将导致液体从顶部溢出容器200。此外，当空气用作试剂气体时，液体300的液面302应低到使气体入口通道130的至少一部分保持在液面302上方，以便将空气引入到气体入口通道130中。然而，如图6a和图7a中所示，气体入口通道130的气体入口可布置在容器200上方。此外，如图6a中所示，容器200可以配备有盖子，从而使容器200不能被过度填充。
由于这些原因，并且参考图2c、图7a和图7b，一个实施例包括测量容器200中的液体300的液面302水平，并通过使用测得的容器200中的液体300的液面302水平来控制输送到容器200的液体300的质量流f0。如上所述，质量流f0是指待处理的液体300的液流。为此，系统可包括液面水平传感器430和阀432、162，配置为限制待处理的液体300的质量流f0。此外，系统可以包括被配置为控制所述阀432、162的控制器434，所述阀被配置为限制质量流f0，控制器434被配置为通过使用从液面水平传感器430接收的信号来控制所述阀432、162。只有当由液面水平传感器430的信号证明液面302水平足够低时，才可以通过阀432、162让液体300进入容器200。
此外，优选地，通过喷射装置710将液体300喷射到容器200，使得用于液体300的喷射器的出口140(参见图4a)保持在液体300的液面302下方。这不一定适用于系统运行期间，但优选地至少适用于某一时刻。因此，如图6a所示，系统可包括第二液面水平传感器435。泵装置720可以被配置成仅当由第二液面水平传感器435的信号s435证明的液面302水平足够高时才进行泵送。泵装置720可包括用于该目的的控制器(未示出)。
另外地或可替代地，系统可以包括用于控制所处理的液体的液流以供使用的阀412。参考图2b和图7a，一个实施例包括控制从容器200输送以供使用的液体300的质量流f2。参考图7b，一个实施例包括控制从第二容器200b输送以供使用的液体300的质量流f2b。参考图7c，一个实施例包括控制从第三容器200c输送以供使用的液体300的质量流f2c。此外，液流f2、f2b、f2c可以分别用控制器414、414b、414c来控制。此外，控制器414、414b、414c可以接收指示需要被氧化的液体300的信号s。因此，一个实施例包括接收指示需要经处理的液体300的信号s，并通过使用该信号s来控制供使用的质量流(f2、f2b、f2c)。该液体300可从容器200或从第二容器200b或从第三容器200c输送以供使用；或例如当使用多个阶段时从另一容器输送以供使用。
参考图7b和图7c，在一个实施例中，其中在至少两个阶段执行氧化，可以使用阀432b控制从第一容器200到第二容器200b的被部分地氧化的液体300的液流f2。此外，该阀可以由控制器434b控制。控制器434b可以通过使用指示第二容器200b中的液体300的液面302b水平的信号s430b来控制所述阀432b。控制器434b可以从被配置为检测第二容器200b中的液体300的液面302b水平的传感器430b接收信号s430b。显然，在图7b的实施例中不需要两个单独的阀412、432b和两个单独的控制器414、434b。在一实施例中，控制器装置(414、434b)被配置为通过使用指示第一容器200中的液体的至少一化合物的含量和第二容器200b中的液体300的液面302b水平的信号(s430b、s410)来控制阀装置(432b、412)，其中阀装置(432b、412)被配置为限制从第一容器200到第二容器200b的液流。
参考图7c，在一个实施例中，其中在三个阶段中执行氧化，可以使用阀432c控制从第二容器200b到第三容器200c的被部分地氧化的液体300的液流f2b。此外，该阀可以由控制器434c控制。控制器434c可通过使用指示第三容器200c中的液体300的液面302c水平的信号s430c来控制阀432c。控制器434c可从配置成检测第三容器200c中的液体300的液面302c水平的传感器430c接收信号s430c。在一实施例中，控制器装置(414b、434c)被配置为通过使用指示第二容器200b中的液体的至少一化合物的含量和第三容器200c中的液体300的液面302c水平的信号(s430c、s410b)来控制阀装置(432c、412b)，其中阀装置(432c、412b)被配置为限制从第二容器200b到第三容器200c的液流。
图7a、图7b、图7c和图8主要说明白液的氧化，图9示出了用于酸化和氧化黑液300的实施例。该工艺包括预处理阶段(容器200p)，其产生液体，待氧化的液体300的液流f0，如图9的上部所示。经预处理的液体随后在第一阶段中在容器200中被氧化，如图9中下部所示。在预处理阶段(容器200p)中，通过对液体300进行酸化来去除二硫化物hs-。在第一阶段(容器200)中，通过液体300的氧化来去除二硫化物hs-。
参考图9的下部，被酸化的黑液300被输送至第一阶段(即，第一容器200)。使用第一喷射装置710氧化该液体。如图9中所示，试剂气体310包括至少第一进给气体310’，其包含氧气。第一进给气体310’可包含至少50vol％的氧气。试剂气体310还可以包括从第一容器200a的顶部获得的气体。试剂气体310可以是第一进给气体310’和回收气体的混合物。试剂气体310的氧气含量可以是至少25vol％。
根据试剂气体310的氧气浓度，发生的反应包括：
在容器200中，工艺条件可以是主要形成硫酸盐。硫化氢的氧化是放热的。
为了保持第一容器200中黑液的温度合理地低，可以配置热交换器280(即，第一热交换器280)来冷却黑液。热交换器280可以被布置为第一阶段的次级循环的一部分，即，用于冷却从容器200回收回到容器200的黑液。热交换器280或另一热交换器可以布置在容器200中以便冷却黑液。热交换介质282(诸如水)循环通过热交换器280。已被黑液300加热的加热介质284离开热交换器280。
参考图9的上部，为了在氧化之前对黑液进行酸化，该方法和系统还包括预处理阶段。在预处理阶段中，黑液300至少在预处理容器200p中被酸化。通过使用预处理喷射装置710p和预处理泵装置720p使黑液300在预处理容器200p中至少被酸化。通过使用预处理泵装置720p将液体300泵送到预处理喷射装置710p对液体300进行酸化，从而
·在预处理喷射装置710p的气体入口处产生抽吸，并且
·将预处理气体310p与液体300混合，以及
-将经预处理的液体300从预处理喷射装置710p排出到预处理容器
200p。
因此，使用与上述相同的原理使液体300与预处理试剂气体310p反应。预处理试剂气体310包含至少一酸性气体以对黑液进行酸化。优选用于黑液酸化的酸性气体包括二氧化碳co2。以上关于试剂气体310的酸性气体含量的描述适用于预处理试剂气体310p。预处理试剂气体310p不需要包括氧气。优选地，预处理包括经由出口210p从预处理容器200p排出液体300，并使用预处理泵装置720经由预处理喷射装置710将液体回收返回到预处理容器200p。
当在预处理阶段处理黑液(稀黑液、或部分地被浓缩的黑液、或被浓缩的黑液)时，预处理气体310p包含酸性气体(优选二氧化碳co2)。酸性气体用于对黑液进行酸化，这具有两种效果。首先，如上所述，一些二硫化物hs-转化成硫化氢h2s。此外，黑液中的一些木质素被沉淀。此外，除了酸化之外，在预处理阶段中黑液可以已经氧化。在一个实施例中，预处理进给气体310p’和从第一容器200a的顶部获得的气体的混合物被用作预处理气体310p(参见图9)。因此，在第一阶段(容器200)中未反应的氧气可用于预处理阶段(容器200p)。
为了在预处理容器200p中将黑液的温度维持合理地低，预处理热交换器280p可以被配置为用于使黑液冷却。预处理热交换器280p可以被布置为预处理阶段的次级循环的一部分，即，用于使从预处理容器200p回收回到预处理容器200p的黑液冷却。预处理热交换器280p或另一热交换器可布置在预处理容器200p中以使黑液冷却。热交换介质282p(诸如水)循环通过预处理热交换器280p。已被黑液300加热的加热介质284p离开预处理热交换器280p。
对经预处理的黑液进行氧化的主要目的是用来氧化在酸化(即，预处理)中产生的h2s。然而，h2s是气态化合物，它也可以替代地通过燃烧被氧化。因此，如上文作为预处理步骤所讨论的，可通过仅使用酸性气体进行酸化来从黑液中去除二硫化物(即hs-离子)。但是，可以省略氧化阶段。在这种情况下，气态h2s可被输送到熔炉中以用于燃烧。熔炉可以是例如浆厂的化学回收锅炉的熔炉。结合图10和绿液，更详细地讨论这种酸化。
如上所述，图7a、图7b、图7c、图8和图9的实施例包括对制浆工艺的一些液体300进行氧化。因此，试剂气体310包括氧气。此外，在图9的实施例中，用至少一酸性气体对液体300进行预处理。
相比之下，图10示出了用于对绿液300或如上所述的黑液300进行酸化的实施例。为了清楚起见，将图10的实施例描述为液体300为绿液。图11示出了通过酸化从液体300中去除hs-离子的化学原理。如图11所示，当液体300的ph为约7至13时，硫倾向于在液体300中形成硫氢根离子hs-。然而，当液体被酸化时，即其ph降低，氢和硫的化学平衡更有利于气态硫化氢h2s。因此，通过对液体300进行酸化，较大部分的hs-离子与h3o 离子反应以形成气态硫化氢h2s和水h2o，从而去除一些离子hs-。如上所述，在这样的实施例中，试剂气体310包括一些酸性气体，诸如二氧化碳co2和/或二氧化硫so2。
相应地，如图10所示，如上文所示，可以通过经由喷射装置710将试剂气体310供给到液体来去除硫氢根离子(hs-)。试剂气体310包括酸性气体以对液体300酸化。合适的酸性气体的示例有五个以上。如图10中所示，试剂气体310可以是进给气体310’和从容器200回收的气体的混合物。在替代方案中，不需要回收气体，从而试剂气体310可由进给气体310’组成。以上关于试剂气体310的一种或多种酸性气体的含量的上述内容也适用于该实施例。
即使没有示出，如图7b和图7c分别示出的两阶段工艺或三阶段工艺可用于酸化。可能的是，在这两个阶段(容器200和200b)或在所有容器(200、200b和200c)中，液体仅被酸化。然而，同样可能的是，第一阶段(即容器200)仅用于酸化，且后续的阶段(例如，容器200b或容器200c)用于至少氧化被酸化的液体。无论处理的类型如何，优选地，第二喷射装置710b和/或第二容器200b包括碰撞元件117，碰撞元件被配置为如结合图4a和图4b所讨论那样分裂气泡。无论处理的类型如何，优选地，第三喷射装置710c和/或第三容器200c包括碰撞元件117，碰撞元件被配置为如结合图4a和图4b所讨论的那样分裂气泡。
即使在图中没有示出，喷射装置也可用于使用合适的气体进行液体300的预处理或后处理。这样的预处理或后处理阶段的气体不需要被配置为从液体300中去除硫氢根离子hs-。
1.一种用于从制浆工艺的液体(300)中去除硫氢根离子(hs-)的方法，所述方法包括：
-使用泵装置(720)将所述液体(300)泵送到喷射装置(710)，所述喷射装置(710)包括至少一个喷射器(100)，所述至少一个喷射器(100)包括：
·第一腔室(110)，配置为从所述泵装置(720)接收所述液体(300)，
·喷嘴(115)，用于形成所述液体(300)的射流(116)，以及
·气体入口通道(130)，配置为输送试剂气体(310)以与所述射流(116)混合，
其特征在于，
-所述液体(300)经由所述喷嘴(115)的泵送在所述气体入口通道(130)处产生所述射流(116)和抽吸，从而使试剂气体(310)与所述液体(300)混合，且
-使液体(300)从所述喷射装置(710)向容器(200)排出，从而从所述液体(300)中去除一些硫氢根离子(hs-)以及形成至少部分地经处理的液体(300)，并且
-将所述液体(300)的一部分从所述容器(200)的第一出口(210)输送至所述液体(300)的循环并到达所述喷射装置(710)上游的点(p)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
-所述容器(200)的第一出口(210)被布置在所述容器(200)的下部处，例如，被布置在所述容器(200)的底部处。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，
-使用所述泵装置(720)经由所述喷射装置(710)将所述液体(300)的第一质量流(f1)输送至所述容器(200)，
-所述液体(300)的第二质量流(f2)从所述容器(200)被输送以供使用，和/或通过气体进行进一步处理，以及
-所述液体(300)的第三质量流(f3)从所述容器(200)的第一出口(210)被回收到所述液体(300)的循环，其中
-所述第二质量流(f2)与所述第三质量流(f3)的比率(f2/f3)为10％至90％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：
-测量来自所述容器(200)或来自另一容器(200b、200c)的液体(300)的一种化合物或多种化合物的含量，并且
-通过使用测量得到的所述液体(300)的一种化合物或多种化合物的含量，分别控制来自所述容器(200)或其它容器(200b、200c)的液体(300)的液流(f2、f2b、f2c)；
优选地，
-所述一种化合物或多种化合物是所述液体(300)中含量受到所述液体(300)与所述试剂气体(310)的反应影响的一种化合物或多种化合物，
更优选地，
-所述一种化合物或所述多种化合物中的至少一种是硫化钠(na2s)或硫代硫酸钠(na2s2o3)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：
-将至少部分地经处理的液体(300)从所述容器(200)输送到第二容器(200b)中，
-使用第二泵装置(720b)将所述至少部分地经处理的液体(300)泵送至第二喷射装置(710b)，从而
·在所述第二喷射装置(710b)的气体入口处产生抽吸，且
·将第二气体(310b)与所述至少部分地经处理的液体(300)混合，并且
-使所述至少部分地经处理的液体(300)从所述第二喷射装置(710b)排出到所述第二容器(200b)，从而所述至少部分液体(300)与所述第二气体(310b)进一步反应；
在一实施例中，
-所述第二气体(310b)的氧气含量大于所述试剂气体的氧气含量(310)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，包括在所述容器(200)上游的预处理阶段，所述预处理阶段包括：
-使用预处理泵装置(720p)将所述液体(300)泵送到预处理喷射装置(710p)，从而
·在所述预处理喷射装置(710p)的气体入口处产生抽吸，且
·将预处理气体(310p)与所述液体(300)混合，以及
-使所述液体(300)从所述预处理喷射装置(710p)排出到预处理容器(200p)，从而所述液体(300)与所述预处理气体(310p)反应，所述方法包括：
-将经预处理的液体(300)从所述预处理容器(200p)输送至所述容器(200)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，
[a]
-所述喷射器(100)包括碰撞元件(117)，其中，
-所述喷嘴(115)相对于所述碰撞元件(117)布置，以使得由所述喷嘴(115)形成的射流(116)朝向所述碰撞元件(117)被引导，和/或
[b]
-所述液体(300)经由所述喷射装置(710)被泵送到所述容器(200)，以使得所述试剂气体(310)与所述液体(300)的混合形成气泡(320)，所述气泡的平均直径为至多5mm，诸如为0.5mm至4mm，和/或
[c]
-所述液体(300)经由所述喷射装置(710)被泵送到所述容器(200)，以使得所述射流(116)中的液体(300)的速度为至少5m/s。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，
-所述液体(300)包含硫化钠(na2s)且
-所述试剂气体包含氧气(o2)；并且所述方法包括：
-通过所述液体(300)与所述试剂气体(310)的化学反应将硫化钠(na2s)氧化成至少硫代硫酸钠(na2s2o3)，从而从所述液体(300)中去除硫氢根离子(hs-)；
优选地，该方法包括：
-接收液体(300)，所述液体具有25g/l至60g/l的硫化钠(na2s)含量，以及
-以下述方式对所接收的液体(300)进行氧化：
-使得所述容器(200)中的至少部分地经氧化的液体(300)的硫化钠(na2s)含量小于3g/l，例如至多1.5g/l。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，
-所述液体(300)包含硫化钠(na2s)，且
-所述试剂气体(310)包含酸性气体；并且所述方法包括：
-对所述液体(300)进行酸化以从所述液体(300)中去除硫氢根离子(hs-)；
在一实施例中，
所述试剂气体(310)包含选自由二氧化碳(co2)、二氧化硫(so2)、三氧化硫(so3)、氮氧化物(nox)、氟化氢(hf)、氯化氢(hcl)、溴化氢(hbr)、碘化氢(hi)和甲酸(hcooh)组成的组中的酸性气体；
优选地，
-所述试剂气体(310)包含二氧化碳(co2)或二氧化硫(so2)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，包括：
-通过将蒸汽喷射进入所述容器(200)中来加热所述液体(300)或所述至少部分地经处理的液体(300)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，
-所述容器(200)中的液体(300)的温度为80℃至98℃。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，包括：
[a]
-在苛化器中形成所述液体(300)，从而所述液体(300)为硫酸盐法制浆的白液，
-使用包含氧气(o2)的试剂气体，并且
-对白液进行氧化；
任选地，该方法包括：
-在浆的脱木质素设备或漂白工艺中使用被氧化的白液(300)；或
[b]
-在消解器中形成所述液体(300)，并且任选地浓缩所述液体(300)，从而所述液体(300)为硫酸盐法制浆的黑液，
-使用包含氧气(o2)和酸性气体的一种或多种试剂气体，且
-对所述黑液进行酸化和氧化；或
[c]
-在化学回收锅炉中形成所述液体(300)，从而所述液体(300)为硫酸盐法制浆的绿液，
-使用包含酸性气体的一种或多种试剂气体，且
-对所述绿液进行酸化；或
[d]
-在消解器中形成所述液体(300)，并且任选地浓缩所述液体(300)，从而所述液体(300)为硫酸盐法制浆的黑液，
-使用包含酸性气体的一种或多种试剂气体，且
-对所述黑液进行酸化。
13.一种喷射装置(710)的应用，用于从制浆工艺的液体(300)中去除硫氢根离子(hs-)。
14.一种用于从制浆工艺的液体(300)中去除硫氢根离子(hs-)的系统，所述系统包括：
-容器(200)，配置为接收所述液体(300)，
-泵装置(720)，以及
-喷射装置(710)，其包括至少一个喷射器(100)，所述至少一个喷射器(100)包括：
·第一腔室(110)，配置为从所述泵装置(720)接收所述液体(300)，
·喷嘴(115)，用于形成所述液体(300)的射流(116)，以及
·气体入口通道(130)，配置为输送试剂气体(310)以与所述射流(116)混合，其中
-所述喷射器(100)被布置成将所述液体(300)排出到所述容器(200)中，
其特征在于，
-所述泵装置(720)被配置为将所述液体(300)经由所述喷射装置(710)泵送到所述容器(200)，使得所述液体(300)通过所述喷嘴(115)的泵送在所述气体入口通道(130)处产生所述射流(116)和抽吸，并且所述系统包括：
-传感器装置(410)，配置为给出指示所述容器(200)中的液体(300)的硫氢根离子(hs-)的含量或摩尔分数的信息，
-阀(412)，配置为打开和关闭用于从所述容器(200)中排出所述液体(300)的管道(215)，
-控制器(414)，配置为使用指示所述容器(200)中的液体(300)的硫氢根离子(hs-)的含量或摩尔分数的信息来控制所述阀(412)，以及
-管道(215)，配置为将所述液体(300)从所述容器(200)输送至所述喷射装置(710)上游的点(p)，以由所述泵装置(720)经由所述喷射装置(710)泵送回到所述容器(200)。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，
-所述传感器装置(410)被配置为给出关于至少以下一个的信息，
·所述容器(200)中的液体(300)的ph值，和
·所述容器(200)中的液体(300)的一种化合物诸如硫化钠(nas)的含量，或者多种化合物诸如硫化钠(nas)和硫代硫酸钠(na2s2o3)的含量。
技术总结