專利名稱：低壓操作循環(huán)流化床黑液氣化系統(tǒng)的工藝與設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙廠使用的系統(tǒng)，進(jìn)而言之，涉及一種黑液氣化系統(tǒng)，在該操作系統(tǒng)中采用了一種流化床反應(yīng)器，可以對(duì)硫酸鹽制漿工藝中的固體產(chǎn)物，化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行回收，而不生成熔溶物，從而消除了熔溶物/水爆炸的潛在危險(xiǎn)。
在此被用作參考的系統(tǒng)類型，包括一種在工業(yè)上眾所周知的化學(xué)回收單元(CRU)，化學(xué)回收單元是一種鍋爐，在造紙廠中采用它是出于二個(gè)原因，其主要原因，如同化學(xué)回收單元的名稱所指明的，可以對(duì)將木材粉碎制取紙漿進(jìn)而制造紙張工藝中使用的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行回收。在粉碎工藝中木材被放入一個(gè)稱作蒸煮器的容器中，用蒸汽加熱之，并與一些化學(xué)物質(zhì)相混合，在蒸煮器中對(duì)木材進(jìn)行處理之后產(chǎn)生出的化學(xué)殘存物一般被稱作“稀黑液”。該液體以水為主，即在該階段水約占84%。在后續(xù)的處理過程中將水的體積含量降至約32%，在該階段中將這種液體稱作“濃黑液”?！皾夂谝骸睒?gòu)成了可以在化學(xué)回收單元，即鍋爐中燃燒從而生產(chǎn)蒸汽的燃料。當(dāng)“濃黑液”在化學(xué)回收單元中燃燒時(shí)，一部分不燃燒的化學(xué)物質(zhì)在化學(xué)回收單元的底部形成一個(gè)熔穴，該熔穴在工業(yè)上稱之為“熔溶物”，隨著循環(huán)過程的重復(fù)進(jìn)行，該熔溶物不斷被排走并進(jìn)行處理，然后返回到蒸煮器作為化學(xué)藥品使用。
至今被作為化學(xué)回收單元使用的鍋爐，其操作方式基本上與其他任何鍋爐相似。如同其他鍋爐一樣，化學(xué)回收單元也是通過燃燒燃料而產(chǎn)生熱量。所產(chǎn)生的熱量可以進(jìn)而用來(lái)將水轉(zhuǎn)化成蒸汽，生成的蒸汽即可以直接使用也可以借助透平機(jī)轉(zhuǎn)化成電力?；瘜W(xué)回收單元與所有其他類型鍋爐之間的主要區(qū)別是化學(xué)回收單元不像其他鍋爐，其底部總是帶有一層熔溶床。
對(duì)於化學(xué)回收單元以外的其他類型鍋爐來(lái)說(shuō)，水墻滲漏潛在結(jié)果的壓力損失及少數(shù)排管的破壞，但是對(duì)化學(xué)回收單元來(lái)說(shuō)則大不一樣，如果水墻的水與熔溶床相接觸，則有可能引起強(qiáng)烈的爆炸，對(duì)於使用煤、油或氣等普通燃料的鍋爐來(lái)說(shuō)，其典型的爆炸要在空氣中產(chǎn)生很高的壓力并以聲速傳播，而熔溶物-水的爆炸產(chǎn)生的壓力更高，約為上述壓力的10倍或更高，傳播速度為超音速。熔溶物-水爆炸的原因是水急驟轉(zhuǎn)化成蒸汽。這種狀態(tài)方面的迅速變化是由極高的熱轉(zhuǎn)化率造成的，熔溶物-水爆炸的嚴(yán)重程度與熔溶物或水的量并無(wú)直接的關(guān)系，熔溶物-水爆炸是造紙廠中危及人身安全的主要問題之一。除此之外，這一點(diǎn)還導(dǎo)致工廠的保險(xiǎn)金額提高很多。因此，造紙公司非常希望能提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，使他們能以一種更安全并更能節(jié)約成本的方式來(lái)生產(chǎn)紙張。
作為化學(xué)回收單元類型的現(xiàn)有技術(shù)之一，包括了美國(guó)專利3，047，362的主題內(nèi)容，該專利的發(fā)明名稱為“廢液處理”，於1962年7月31日被批準(zhǔn)，該專利被轉(zhuǎn)讓給本專利申請(qǐng)人。根據(jù)上述美國(guó)專利3，047，362的教導(dǎo)，其中所描述的化學(xué)回收單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及操作方式如下。該化學(xué)回收單元具有一個(gè)爐子，它向上方延伸，在其上端部為一鍋爐。濃縮后的液體通過一個(gè)噴咀被送入爐中，隨著液體向爐的底部的移動(dòng)，液體幾乎在瞬時(shí)間被干燥。液體中的可燃物在其下降的過程中被燃燒。液體中的化學(xué)物質(zhì)則在爐內(nèi)熔化，并且聚集在爐的底部，借助於一個(gè)適當(dāng)?shù)某隹?，這些化學(xué)物質(zhì)被不斷地除去。爐內(nèi)液體中可燃物質(zhì)燃燒生成的燃燒氣體則向上方移動(dòng)，穿過鍋爐的排管，在出口處脫離鍋爐，這些氣體的溫度相當(dāng)高，例如為700°-750°F，它們?cè)俳?jīng)過一個(gè)空氣加熱器，當(dāng)燃燒氣體離開空氣加熱器時(shí)，氣體中殘存的大部分熱量被吸收掉，通過一個(gè)抽風(fēng)機(jī)而進(jìn)入煙囪，以便排入大氣中去，此時(shí)氣體的溫度已被空氣加熱氣降低，所以它們排放時(shí)沒有過多的熱量被浪費(fèi)掉。
根據(jù)美國(guó)專利3，047，362給出的教導(dǎo)，從蒸煮器中排出的黑液其含固量約為15%。借助於化學(xué)回收裝置所提供的蒸汽的作用，該黑液被濃縮至55%左右的含固量，隨后黑液再被濃縮至所需的濃度，例如含固量為65%-75%時(shí)，其方式是將黑液用來(lái)自空氣加熱器的空氣進(jìn)行處理，這一點(diǎn)在前面已經(jīng)介紹過，當(dāng)黑液的濃度達(dá)到所希望的濃度即65%-75%時(shí)，該黑液就通過一個(gè)噴咀被送入化學(xué)回收單元的爐中，這一點(diǎn)前面也已介紹過了。
在此之前曾致力於減少化學(xué)回收單元中由於熔化物的存在而帶來(lái)的困難，這些努力有的可以從美國(guó)專利4，872，950中得知，該專利的名稱是“紙漿制備過程中從廢液中回收能量及化學(xué)物質(zhì)的工藝”，發(fā)布日為1989.10.10。例如依照這種已知的努力，在Champion process中(TAPPI雜志，1985年11月，第106-110頁(yè))，將濃縮后的黑液噴入一個(gè)立式爐的上部，在空氣被通入的情況下黑液發(fā)生熱分解，生成一種熔體和一種可燃性氣體，該熔體沉積在爐子的底部并被排出以便回收化學(xué)物質(zhì)，而氣體則在燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽鍋爐中被燃燒掉。
在美國(guó)專利4，872，950中公開的另一種努力涉及SCA-BILLERUD process(E.Hornstedt及J.Gommi，紙品貿(mào)易雜志，158(1974)∶16，第32-34頁(yè))，其中的黑液在一個(gè)反應(yīng)器中發(fā)生熱分解，其溫度條件足以使所得的塵狀物基本為碳酸鈉和碳，此外還有一種含有硫化物的可燃?xì)怏w。在一個(gè)濕法洗滌器中，當(dāng)含硫氣體被前面所述的已經(jīng)制得的碳酸鈉溶液吸收掉時(shí)，固體與氣體物質(zhì)就分離開來(lái)。剩余的其他氣體再在一個(gè)鍋爐中產(chǎn)生燃燒，以便從中回收能量。通過過濾的方式，可將碳從來(lái)自於洗滌器的液相物中除去，然后，將所述的液體采用通常的方式進(jìn)行苛化處理，從而制得白液。
美國(guó)專利4，872，950中介紹的第三種嘗試是在硫酸鹽工藝中對(duì)能量及化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行回收的方法，在國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/SE86/00249中對(duì)此有所講述，根據(jù)這一方法，濃縮后的黑液在一加壓反應(yīng)器中采用一種稱之為“內(nèi)急熱分解”的方式在700-1300℃的條件下發(fā)生氣化，從而形成一種能量豐富的氣體和一種基本上由碳酸鈉及硫化鈉組成的熔體。這種熔體直接溶於水中而形成的溶液可以用來(lái)洗除氣體分餾物中的硫化氫。然后，生成的綠液就可以循環(huán)用於蒸煮液的制備。生成的氣體就被用作燃料，燃燒后產(chǎn)生蒸汽。
在上述所參考的這些實(shí)例中，盡管人們已作出了種種努力，但是與形成熔體相關(guān)的難題，對(duì)於化學(xué)回收單元來(lái)說(shuō)卻并未得到消除。進(jìn)而言之，在上述用作參考的SCA-BILLERUD工藝中，雖然形成熔體的問題在一定程度上被減弱，但又產(chǎn)生出另外的問題，即在SCA-BILLERUD工藝中，在采取減少熔體形成的步驟的同時(shí)，也伴隨著碳的生成量增大的結(jié)果，這是不希望產(chǎn)生的。因此，現(xiàn)今仍存在著對(duì)一種新的改進(jìn)工藝的需求，采用這種工藝既不產(chǎn)生熔體，也不會(huì)導(dǎo)致碳生成量的增大。一種包含美國(guó)專利4，872，950的發(fā)明主題在內(nèi)的工藝就屬於這樣一種工藝，上述美國(guó)專利的發(fā)明名稱是“紙漿制備過程中從廢液中回收能量及化學(xué)物質(zhì)的工藝”，發(fā)布日是1989.10.10。
按照US.4，872，950專利所描述的工藝，來(lái)自於紙漿制備過程中的濃縮廢液發(fā)生熱分解而形成一些氣體和固體產(chǎn)物，這種熱分解是在氧的供給量低於理論需求量的情況下進(jìn)行的，壓力高於大氣壓，其反應(yīng)溫度不會(huì)使熔體形成。就此而言，業(yè)已發(fā)現(xiàn)依照US4，872，950的教導(dǎo)，在10-50巴最好為15-25巴的較高壓力下對(duì)黑液進(jìn)行氣化，仍可在較高的溫度條件下進(jìn)行操作并使所得的主要成份為以氣體硫化氫形式存在的硫。同時(shí)，由於工作溫度較高，從所含的有機(jī)材料中生成碳的趨勢(shì)受到抑制，然而很明顯，其工作溫度也不能太高，以致導(dǎo)致熔體的形成。
依照這種包含了US，4，872，950發(fā)明主題在內(nèi)的工藝方法，雖然可以在一定程度上避免熔體的形成，同時(shí)又能對(duì)碳的形成進(jìn)行抑制，但是該工藝在其他方面還是存在一些缺點(diǎn)。例如，US，4，872，950的工藝需要在一種高壓條件下才能實(shí)施，眾所周知，對(duì)於一種在高壓下進(jìn)行的工藝勢(shì)必給該工藝帶來(lái)額外的復(fù)雜性。除了更多內(nèi)在的復(fù)雜性之外，在該工藝中使用的元件必須滿足高壓操作的要求，比在常壓或稍高壓力，和1-2巴壓力條件下操作的元件花費(fèi)更高。而且當(dāng)采用壓力元件時(shí)，比采用常壓元件需更加注意其安全性。
雖然，上述US，4，872，950所述的工藝，以及上述包含著US，4，872，950的發(fā)明主題的工藝，其本身都是能夠針對(duì)其設(shè)計(jì)目的而進(jìn)行操作，但是只要造紙公司有可能以一種比目前使用的方式更為安全并更節(jié)省費(fèi)用的方式來(lái)生產(chǎn)紙品，則在現(xiàn)有技術(shù)中仍然存在著對(duì)這些工藝作進(jìn)一步改進(jìn)的要求。也就是說(shuō)，業(yè)已證明在現(xiàn)有技術(shù)中，需要一種新的改進(jìn)的工藝來(lái)取代化學(xué)回收單元。而且，業(yè)已證明，現(xiàn)有技術(shù)所需要的新的、改進(jìn)的工藝應(yīng)具備幾方面的特點(diǎn)。就此而言，該新的改進(jìn)工藝所應(yīng)具有的特點(diǎn)之一是在其操作過程中應(yīng)沒有熔體生成。該新的改進(jìn)工藝所應(yīng)具有的另一個(gè)特點(diǎn)是在其操作過程中碳的生成量不增加。該新的改進(jìn)工藝所應(yīng)具有的第三個(gè)特點(diǎn)是具有生產(chǎn)干燥的可回收的鹽的能力。該新的改進(jìn)工藝所應(yīng)具有的第四個(gè)特點(diǎn)是具有生產(chǎn)低熱量氣體的能力，供造紙過程中使用。該新的改進(jìn)工藝所應(yīng)具有的第五個(gè)特點(diǎn)是與現(xiàn)今所使用的，用於類似目的的工藝過程相比，從本質(zhì)上說(shuō)更為安全。該新的改進(jìn)工藝所應(yīng)具有的第六個(gè)特點(diǎn)是與現(xiàn)今所使用的，用於類似目的的工藝相比，它的生產(chǎn)成本更低。該新的改進(jìn)工藝所應(yīng)具有的第七個(gè)特點(diǎn)是與現(xiàn)今所使用的，用於類似目的的工藝相比，它在操作方面至少不是更為困難。
總之，業(yè)已證明現(xiàn)有技術(shù)中需要一種新的改進(jìn)的工藝，它特點(diǎn)適合於造紙公司用它來(lái)取代化學(xué)回收單元。而且，采用這種新的改進(jìn)的工藝，由於該工藝所采用的溫度保持在灰份的熔溶溫度以下，所以就予防止了熔體-水的反應(yīng)及爆炸發(fā)生，再進(jìn)一步說(shuō)，這種新的改進(jìn)工藝的采用將使干燥的可回收利用的鹽類及低熱量的氣體在造紙工藝中進(jìn)一步使用。
因此，本發(fā)明的目的在於提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，用它可以取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，用它可以取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，其特征在於操作過程中無(wú)熔體生成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，用它可以取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，其特征在於其操作過程中碳的生成量沒有增加。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，用它可以取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，其特征在於在該工藝中生成的干燥的可回收利用的鹽類，可在造紙工藝中使用。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，用它可以取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，其特征在於其中所生成的低熱量的氣體可在造紙工藝中使用。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，用它可以取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，其特征在於從本質(zhì)上說(shuō)它比現(xiàn)今為類似目的而使用的系統(tǒng)更為安全。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，用它可以取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，其特征在於與現(xiàn)今所使用的用於類似目的的系統(tǒng)相比，它花費(fèi)更小。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，用它可以取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，其特征在於與現(xiàn)今所使用的、用於類似目的的系統(tǒng)相比，在操作方面它至少不是更加困難。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種黑液氣化系統(tǒng)及工藝，它特別適合於替代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)。該黑液氣化系統(tǒng)及工藝涉及一種循環(huán)流化床的使用，該床是在大氣壓條件下操作的。將空氣和黑液送入該循環(huán)流化床中，在其中發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)。以碳酸鈉和硫化鈉為主的固體將留在循環(huán)流化床的下部，以便再被送入硫酸鹽工藝的其他部位。一種原始產(chǎn)品的氣體從該循環(huán)流化床的上部離開而進(jìn)入一種機(jī)械分離裝置，例如一臺(tái)或多臺(tái)旋流器。該機(jī)械分離裝置將較粗大的固體顆粒從原始產(chǎn)品的氣體中除去，并將其送回循環(huán)流化床。從機(jī)械分離裝置中去除的固體，可以經(jīng)由一個(gè)灰份冷卻器，將其中多余的熱量除去，以便控制循環(huán)流化床的溫度。經(jīng)機(jī)械分離裝置處理后的原始產(chǎn)品氣體被送入氣體冷卻器，以便生產(chǎn)工藝蒸汽。原始產(chǎn)品氣體進(jìn)而被送入一臺(tái)過濾裝置，例如一臺(tái)靜電除塵器，一臺(tái)集塵室或其他類似的過濾裝置，從而對(duì)其中的微細(xì)塵埃作進(jìn)一步清除。然后使該原始產(chǎn)品氣體再通過一臺(tái)滌氣器，對(duì)其作進(jìn)一步清洗，即在結(jié)束之前將其中的H2S去除。這時(shí)，清潔后的產(chǎn)品氣體就可以作為燃料氣體使用了，可以用於一種或多種不同的場(chǎng)合，例如，可用於燃?xì)忮仩t以生產(chǎn)蒸汽，或送入一臺(tái)剝皮鍋爐或石灰窯中用作燃燒的目的等等。根據(jù)需要也可以將細(xì)塵埃過濾器省略，而將上述的滌氣器設(shè)計(jì)成與一文氏管相連，使之具有雙重作用，即兼具清除顆粒及去除H2S的功能。
附

圖1是根據(jù)本發(fā)明所完成的黑液氣化系統(tǒng)及工藝的工藝流程圖;
附圖2是附圖1中依照本發(fā)明的黑液氣化系統(tǒng)及工藝中使用的氣化器及機(jī)械分離部件的立體圖;
附圖3是使用本發(fā)明的黑液氣化系統(tǒng)及工藝對(duì)硫酸鹽工藝黑液進(jìn)行處理時(shí)主要化學(xué)反應(yīng)的列舉。
現(xiàn)參照附圖，尤其是附圖1，這里描繪了一個(gè)與本發(fā)明有關(guān)的黑液氣化系統(tǒng)的工藝流程圖，該系統(tǒng)用標(biāo)號(hào)10代表。如圖1所示，該黑液氣化系統(tǒng)10的主要部件有氣化裝置，一般用標(biāo)號(hào)12代表，機(jī)械分離裝置，一般用標(biāo)號(hào)14代表，固體冷卻裝置，一般用標(biāo)號(hào)16代表，氣體冷卻裝置，一般用標(biāo)號(hào)18代表，細(xì)塵埃過濾裝置，一般用標(biāo)號(hào)20代表，H2S去除裝置，一般用標(biāo)號(hào)22代表，以及氣體燃燒鍋爐裝置，一般用標(biāo)號(hào)24代表。
現(xiàn)在從對(duì)氣化裝置12的說(shuō)明開始，對(duì)以上列出的黑液氣化系統(tǒng)10的每個(gè)部件作詳細(xì)討論，依照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該氣化裝置12由一個(gè)循環(huán)流化床組成，該流化床在附圖2中用標(biāo)號(hào)26代表。參照附圖2可以對(duì)該循環(huán)流化床26的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及操作方式有更清楚的理解，循環(huán)流化床26的作用將在后面介紹，它包括一個(gè)用標(biāo)號(hào)28表示的下部和一個(gè)用標(biāo)號(hào)30表示的上部。根據(jù)附圖2所示的實(shí)施例，與循環(huán)流化床26相配合的是機(jī)械分離裝置14，它借助於附圖2中標(biāo)號(hào)為32的固體回收裝置與密封槽/墊交換裝置相連接，后者在附圖2中用標(biāo)號(hào)34代表，通過該裝置再與循環(huán)流化床26相溝通。
現(xiàn)在繼續(xù)參照附圖2，分析一下循環(huán)流化床26的操作方式。流動(dòng)的空氣，在附圖2中用標(biāo)號(hào)36表示，它被送入循環(huán)流化床26的下部28，可采用一種循環(huán)流化床工業(yè)的普通技術(shù)人員公知的方法對(duì)流動(dòng)空氣36進(jìn)行使用，以便使固體物在循環(huán)流化床26中保持一種懸浮狀態(tài)，在點(diǎn)36的上方，流動(dòng)空氣被送入循環(huán)流化床26的下部28內(nèi)，圖2中標(biāo)號(hào)分別為38和40的反應(yīng)空氣及黑液則被送入循環(huán)流化床26的上部30。根據(jù)圖2所示的實(shí)施例，依照具體需要，可以采用一個(gè)用於氣體再循環(huán)的部件42，將它裝在循環(huán)流化床26上，當(dāng)循環(huán)流化床26在低負(fù)荷或壓力發(fā)生變化的條件下工作時(shí)氣體再循環(huán)裝置42是需要的。
現(xiàn)在再對(duì)附圖2所描繪的循環(huán)流化床26的操作方式作進(jìn)一步分析，被循環(huán)流化床26回收的化學(xué)物質(zhì)從其下部28被吸走，最好是借助於重力，經(jīng)由圖2中標(biāo)號(hào)為44的吸取裝置吸走。原始產(chǎn)品氣體是黑液中所含的可燃性物質(zhì)在循環(huán)流化床26中燃燒的產(chǎn)物，該氣體夾帶著一些固體物一起從循環(huán)流化床26的上部30經(jīng)由其出口而離去，該出口在附圖2中被表示作46。離開循環(huán)流化床26的出口46以后，原始產(chǎn)品氣體及固體物就進(jìn)入機(jī)械分離裝置14中。
在本發(fā)明所述的實(shí)施例中，該機(jī)械分離裝置14包括一對(duì)旋流器，在附圖2中其標(biāo)號(hào)為48和50。從附圖2中可以清楚看到，旋流器48和50在52處被相互連接在一起，實(shí)現(xiàn)了流體流動(dòng)的溝通。旋流器48和50的作用是將固體物從喂入其內(nèi)的原始產(chǎn)品氣體中除去，從該原始產(chǎn)品氣體中除去的固體物聚集在旋流器48和50中，最好借助於重力作用將它們經(jīng)由固體回收裝置32送入密封槽/熱交換裝置34中。
從附圖2中可以清楚看出，該實(shí)施例中的固體回收裝置32由一對(duì)下落管組成，在圖2中用標(biāo)號(hào)54和56表示。然而應(yīng)當(dāng)明白，如果根據(jù)使用場(chǎng)合的不同視其需要而采用較少或較多的旋流器及密封槽/熱交換器，并不脫離本發(fā)明的本質(zhì)。每根下落管54和56的一端連接在旋流器48和50上，與之形成流體流動(dòng)溝通，而另一端則連接在密封槽/熱交換器34上，與之也形成流體流動(dòng)溝通。本實(shí)施例中的熱交換器由一對(duì)密封槽和除熱表面組成，每個(gè)密封槽和除熱表面在圖2中分別被標(biāo)作58和60，概括地說(shuō)，下落管54的一端與旋流器48構(gòu)成流體流動(dòng)連接的關(guān)系，而另一端則與密封槽和/或除熱表面58構(gòu)成液體流動(dòng)連接的關(guān)系，同樣，下落管56的一端與旋流器50構(gòu)成液體流動(dòng)連接的關(guān)系，而另一端則與密封槽和/或除熱表面60構(gòu)成液體流動(dòng)連接的關(guān)系、除熱表面58是用來(lái)對(duì)循環(huán)流化床26的溫度進(jìn)行穩(wěn)定控制，即把多余的熱量從循環(huán)固體物中吸走。有些情況下，為了對(duì)大量固體物的溫度進(jìn)行控制，也可以為固體物設(shè)旁路，使之環(huán)繞除熱表面58流動(dòng)，這樣作并不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
固體物從原始產(chǎn)品氣體中分離出來(lái)之后，經(jīng)旋流器48和50的收集，再分別從密封槽和/或除熱表面58和60進(jìn)入循環(huán)流化床26的上部30。另一方面，已經(jīng)除掉固體物的原始產(chǎn)品氣體或稱之為低熱量的氣體則離開旋流器48和50而穿過其出口被送走，該出口在圖2中被標(biāo)作62，該低熱量氣體可以被用於進(jìn)一步精制或在使用黑液氣化系統(tǒng)10的現(xiàn)場(chǎng)作其他利用。
黑液氣化系統(tǒng)10的最佳實(shí)施例包括了本發(fā)明的主題，其中循環(huán)液化床26和旋流器48和50都是結(jié)構(gòu)的，結(jié)合使用了一些在腐蝕領(lǐng)域中抗腐蝕的材料。循環(huán)流化床26的高度取決於從圖2，40處喂入的黑液在循環(huán)流化床26中完成所需進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短。
下面將對(duì)按照本發(fā)明而建立起的黑液氣化系統(tǒng)10操作過程中發(fā)生的工藝過程進(jìn)行說(shuō)明，為了便於說(shuō)明，將特別參照附圖1所描繪的簡(jiǎn)化工藝流程圖進(jìn)行。如圖所示，流體空氣在36處被送入氣化裝置12即循環(huán)流化床26的下部28。同時(shí)反應(yīng)空氣及黑液分別在38和40處被送入氣化裝置12的上部30。隨著反應(yīng)在氣化裝置12內(nèi)的進(jìn)行，裝置內(nèi)就產(chǎn)生一種由CO，CO2，H2，H2O，H2S及N2組成的原始產(chǎn)品氣體。該原始產(chǎn)品氣體在46處脫離氣化裝置12的上部30，原始產(chǎn)品氣體脫離氣化裝置12之后進(jìn)入機(jī)械分離裝置14，即旋流器48和50。在機(jī)械分離裝置14內(nèi)，夾帶在原始產(chǎn)品氣體中的固體物從其中被分離出來(lái)，除去固體物的原始產(chǎn)品氣體在62處從該機(jī)械分離裝置14中排出，而脫離機(jī)械分離裝置14的固體物則借助於固體回收裝置32重新進(jìn)入氣化裝置12的上部30。在固體物從機(jī)械分離裝置14被送入氣化裝置12進(jìn)行再循環(huán)的過程中，該固體物可以經(jīng)過一個(gè)固體冷卻裝置16，即一對(duì)密封槽和熱傳遞表面58和60，以便將固體物中多余的熱量除去，控制氣化裝置12內(nèi)的溫度，為了便於參考，固體物穿過固體冷卻器16后進(jìn)入氣化裝置的位置在附圖1中標(biāo)作64。
下面對(duì)附圖1所描繪的簡(jiǎn)化工藝流程圖繼續(xù)作出說(shuō)明。在機(jī)械分離裝置14中脫除了固體物的原始產(chǎn)品氣體，在62處排出機(jī)械分離裝置14而進(jìn)入氣體冷卻裝置18，在那里原始產(chǎn)品氣體被用來(lái)產(chǎn)生蒸汽。緊接著，如圖1所示，供給水在66處被引入氣體冷卻裝置18中，借助於原始產(chǎn)品氣體給出的熱量而轉(zhuǎn)變?yōu)楣に囌羝撜羝?8處脫離氣體冷卻裝置18。穿過氣體冷卻裝置18之后的原始產(chǎn)品氣體在70處排出，又進(jìn)入塵埃過濾裝置20。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該塵埃過濾裝置20最好由一靜電除塵器組成，該除塵器以已知的方式操作，以便對(duì)夾雜著細(xì)微塵埃而進(jìn)入塵埃過濾裝置20中的原始產(chǎn)品氣體進(jìn)行凈化。但是，其他一些傳統(tǒng)使用的塵埃過濾裝置，例如集塵室等也可以等效地使用，以便對(duì)夾雜著細(xì)微塵埃的原始產(chǎn)品氣體進(jìn)行凈化，這樣作并不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。在圖1中72的位置，塵埃過濾裝置20中所收集的塵埃物被送回到循環(huán)流化床26的上部30。同時(shí)，除去細(xì)微塵埃后的原始產(chǎn)品氣體脫離塵埃過濾裝置20，在圖1所示的74處被送到H2S去除裝置22。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，H2S去除裝置22最好由一凈氣器組成，它以已知的方式工作當(dāng)原始產(chǎn)品氣體通過該凈氣器即H2S去除裝置時(shí)，含H2S的原始產(chǎn)品氣體得到凈化，在H2S去除裝置22中去除了H2S之后的原始產(chǎn)品氣體還包括CO，CO2，H2，H2O，和N2，它們?cè)趫D1所示的76處從H2S去除裝置22中排出，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，它們又被送入燃?xì)忮仩t裝置24中，作為燃料氣使用。另一方面，在H2S去除裝置22即凈氣器被除去的H2S被排出之后，於圖1所示的78處被送入一儲(chǔ)罐，在圖1中用標(biāo)號(hào)80表示，其作用將在后面講述。如前所述，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下，如果需要，也可以取消H2S去除裝置22即凈氣器，將一文氏管等與細(xì)微塵埃過濾裝置20相連，使之兼具二種功能，即顆粒去除和H2S去除。為了對(duì)圖1所述的簡(jiǎn)化工藝流程圖討論完全，在此對(duì)該圖作再次參考。從圖1中可以清楚看到，除了燃料氣體之外，該氣體在76處從H2S去除裝置22中排出，進(jìn)入燃?xì)忮仩t裝置24，在圖1的82處，空氣同時(shí)也被送進(jìn)燃?xì)忮仩t裝置24中。在燃?xì)忮仩t裝置24中引入空氣82的目的在於幫助其中燃料氣體76的燃燒。除了上述助燃空氣82和燃料氣體76之外，在圖1的84處，還有供給水被送入燃?xì)忮仩t裝置24中，在燃?xì)忮仩t裝置24中，燃料氣體76以公知的方式進(jìn)行燃燒，將供給水84轉(zhuǎn)化為工藝蒸汽，該蒸汽在86處脫離燃?xì)忮仩t裝置24。該工藝蒸汽可以在與本發(fā)明的黑液氣化系統(tǒng)10共同配合使用的其他造紙?jiān)O(shè)備中使用。燃料氣76在燃?xì)忮仩t裝置24中燃燒之后成為煙道氣，它由CO2，H2O，N2，和O2組成，在88處，該煙氣脫離燃?xì)忮仩t裝置24。然而，一種石灰窯，燃?xì)廨啓C(jī)或其他氣體煅燒設(shè)備和工藝集合都可以替代上述燃?xì)忮仩t裝置24，這并不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
下面還需對(duì)附圖1中所示的簡(jiǎn)化工藝流程圖中的其他方面，即與從儲(chǔ)罐80中的排放以及從循環(huán)流化床26中的排放有關(guān)的問題分別進(jìn)行討論。首先考慮從儲(chǔ)罐80中的排放問題，在圖1中，從該罐中排出的物質(zhì)被標(biāo)為90，它是以Na2S的形式排出的。就循環(huán)流化床26的排泄而論，該排泄在附圖1中被標(biāo)作92，它是以Na2CO3為主的固體排放物，在本發(fā)明的黑液氣化系統(tǒng)10的實(shí)施例中，從循環(huán)流化床26中排出的固體物92被送入溶解罐，該罐在圖1中被標(biāo)作94，再參照?qǐng)D1，首先看從溶解罐94中排出的第一部分物質(zhì)96，該部分被送入苛化器，其標(biāo)號(hào)為98，從94中排出的第二部分主要是Na2CO3+Na2S，標(biāo)號(hào)為100，它們被送入H2S去除裝置22中，用於對(duì)從圖1中74處送入的原始產(chǎn)品的氣體進(jìn)行除H2S。從H2S去除裝置22中去除的NaHCO3和NaHS從該裝置的出口78被送入儲(chǔ)罐80，以便與窯中取出的(未示出)CaO進(jìn)行反應(yīng)，制備Na2S+CaCO3，它們可以用於硫酸鹽工藝循環(huán)。第二個(gè)H2S洗滌方案是在苛化器98中進(jìn)行的，來(lái)自於溶解罐94中的排放物96被轉(zhuǎn)化成NaOH和CaCO3。在此，石灰，即CaO被從102處送入苛化器98中。NaOH在104處離開苛化器98，又被送回到H2S去除裝置22中，用於去除原始產(chǎn)品氣體中所含的H2S，該原始產(chǎn)品氣體是從圖1中74的位置被送入H2S去除裝置22中的，CaCO3在106處離開苛化器98，最好將其送入石灰窯中使用(未示出)。
采用本發(fā)明的黑液氣化系統(tǒng)10時(shí)，對(duì)於硫酸鹽黑液的處理來(lái)說(shuō)，所發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)在附圖3中進(jìn)行了表示，從附圖3中可以清楚看到，就總體來(lái)說(shuō)，在回收單元，即循環(huán)流化床26中所發(fā)生的一般反應(yīng)都包括在圖3中用標(biāo)號(hào)108所表示的化學(xué)反應(yīng)式中。也就是說(shuō)，黑液與空氣在循環(huán)流化床26中進(jìn)行反應(yīng)，生成NaCO3+CO+CO2+H2+H2O+H2S+N2。如同上面結(jié)合附圖1所示的簡(jiǎn)化工藝流程所作的討論中解釋的那樣，上述的H2S在H2S去除裝置22中從原始產(chǎn)品氣體中被去除，該H2S去除裝置如前所述最好由一凈氣器組成。前面提到的Na2CO3既可以直接送入圖3中的凈氣器22中，也可以和圖3所示，使之首先進(jìn)入溶解罐94和苛化器98，由此產(chǎn)生的Na2CO3+Na2S在被直接送往H2S去除裝置22或者如同前面結(jié)合附圖1所描繪的簡(jiǎn)化工藝流程圖所作的討論那樣，將它們首先轉(zhuǎn)化成NaOH，然后再送往凈氣器22。Na2CO3(溶液)和NaOH都可以滿足去除H2S的凈氣要求。
與回收單元，即循環(huán)流化床26有關(guān)的第二個(gè)反應(yīng)是圖3中所標(biāo)示的110，它涉及硫酸鹽還原反應(yīng)。還原之后，Na2S+H2O+CO2再反應(yīng)生成Na2CO3+H2S，如同以上對(duì)代號(hào)為108的反應(yīng)所作的討論那樣，Na2CO3既可以被直接送入凈氣器22，也可以首先轉(zhuǎn)化成NaOH，即把它們送入溶解罐94和NaOH苛化器中，然后再被送入凈氣器22中。
下面繼續(xù)對(duì)附圖3所列出的反應(yīng)進(jìn)行討論，在苛化器98中發(fā)生的反應(yīng)在圖3中也被列出，其標(biāo)號(hào)為112。由圖3可以清楚看到，在苛化器98中，Na2CO3+CaO+H2O反應(yīng)生成了2NaOH+CaCO3。2NaOH然后被送往凈氣器22中，在那里2NaOH將以某一種方式進(jìn)行反應(yīng)。另一方面，生成的CaCO3可以被送往石灰窯中，在那里將CaCO3制成CaO。從石灰窯中生成的CaO，最好被送回到苛化器98中，用於參加圖3所示的反應(yīng)112。
如圖3所示，送入凈氣器22中的既可以是2NaOH，也可以是Na2CO3，如果送入的是2NaOH，則在其中發(fā)生的反應(yīng)用標(biāo)號(hào)114示出，即2NaOH+H2S反應(yīng)生成Na2S+ZH2O，這種Na2S+NaOH反應(yīng)生成的水，可供后續(xù)的硫酸鹽循環(huán)工藝使用，如果送入凈氣器22中的是Na2CO3，則將有二個(gè)反應(yīng)發(fā)生，即圖3中標(biāo)為116和118的反應(yīng)。在反應(yīng)116中，Na2CO3+H2S+H2O反應(yīng)生成NaHCO3+NaHS。生成的NaHCO3和NaHS再與CaO發(fā)生反應(yīng)。生成Na2S+CaCO3+H2O，即標(biāo)號(hào)為118的反應(yīng)。
本發(fā)明的黑液氣化系統(tǒng)10有許多方面都是值得特別注意的，例如，特別需指出的是，在氣化器26即循環(huán)流化床26中所發(fā)生的黑液氣化反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，反應(yīng)溫度超過700℃，反應(yīng)發(fā)生在循環(huán)流化床26的上部30，在這一溫度條件下操作，可以避免熔體的生成。
應(yīng)指明的第二點(diǎn)是循環(huán)流化床26，其底部即下部28的截面積被設(shè)計(jì)得很小，而其水平部分即上部30的截面積卻很大，在該處，黑液40及額外的反應(yīng)空氣38被送入循環(huán)流化床26內(nèi)，確定這些截面積大小的依據(jù)是流體軸向流動(dòng)的速度在1-8米/秒的范圍內(nèi)，速度的大小取決於該循環(huán)流化床26的操作壓力，對(duì)床塵湍動(dòng)的要求以及黑液的特性。這樣，循環(huán)流化床26的下部28的橫截面積大約為其上部30橫截面積的1/2-2/3。采用這種結(jié)構(gòu)，循環(huán)流化床26內(nèi)的流速就是可以使黑液40和反應(yīng)空氣38在流化床內(nèi)充分混合，這樣，與使用常規(guī)結(jié)構(gòu)的化學(xué)回收單元相比，本發(fā)明的黑液氣化系統(tǒng)10所產(chǎn)生的碳并不會(huì)增加。
第三點(diǎn)值得注意的是黑液40主要被送進(jìn)循環(huán)流化床26中具有較大截面積的最下部。然而，根據(jù)需要，在不脫離本發(fā)明原則的基礎(chǔ)上，也可以在循環(huán)流化床26的上、下部30和28之間的錐形部位中設(shè)置第二級(jí)黑液噴咀，這取決於其混合特性及所需喂入點(diǎn)的數(shù)量。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)明白，反應(yīng)空氣在循環(huán)流化床26中的喂入位置應(yīng)緊靠黑液喂入點(diǎn)。
第四點(diǎn)值得指明的是空氣是分二層被引入循環(huán)流化床26中的，也就是說(shuō)流體空氣是在圖2中36處被引入的，而反應(yīng)空氣是在圖2中38的部位被引入的。流體空氣36是通過一系列噴咀被送入的，即通常所說(shuō)的分配器，它位於循環(huán)流化床26的下部28，流體空氣36的作用是使固體物流動(dòng)，同時(shí)對(duì)於通過圖2所示的排出口而離開循環(huán)流化床26的固體物的碳?xì)饣峁┳銐虻目諝?。而反?yīng)空氣38的作用則是控制循環(huán)流化床26內(nèi)整體的理想配比以及氣體較高的熱值，同時(shí)還有助於循環(huán)流化床26內(nèi)的溫度控制。
第五點(diǎn)值得注意的是循環(huán)流化床26內(nèi)的溫度控制還可以通過固體冷卻裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如圖1中的裝置16，從圖1中可以清楚看到，該固體冷卻裝置16位於圖1中機(jī)械分離裝置14，即旋流器14與循環(huán)流化床26的入口64之間，在這種情況下，固體冷卻裝置16被用來(lái)對(duì)循環(huán)流化床26中的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，該固體冷卻裝置16最好由一鼓泡床式塵埃冷卻器組成，它能夠?qū)臋C(jī)械分離裝置14中出來(lái)而進(jìn)入循環(huán)流化床26中的固體物進(jìn)行冷卻。冷卻過程中回收的熱量還可繼續(xù)使用，根據(jù)需要，可以將其用於造紙?jiān)O(shè)備中與黑液氣體系統(tǒng)10的使用有關(guān)的氣體、空氣或蒸汽循環(huán)中去。
應(yīng)當(dāng)指明的第六點(diǎn)是對(duì)循環(huán)流化床26內(nèi)的溫度進(jìn)行控制的另一個(gè)方式是使黑液有機(jī)物的流量與反應(yīng)空氣的流量之比保持恒定。如果循環(huán)流化床26內(nèi)的溫度下降了，可將更多的反應(yīng)空氣送入循環(huán)流化床26中，只要保持其中的溫度不超過正常值，如750℃。相反，如果循環(huán)流化床26內(nèi)的溫度上升了，則可相應(yīng)減少反應(yīng)空氣的喂入量，當(dāng)循環(huán)流化床26正常工作時(shí)，反應(yīng)空氣與干燥的固體物的比率應(yīng)保持在35-85%的范圍內(nèi)，以便從配比關(guān)系上確保全部有機(jī)物質(zhì)的充分氧化。
第七點(diǎn)值得說(shuō)明的是如果喂入循環(huán)流化床26的黑液發(fā)生流失，則應(yīng)關(guān)閉進(jìn)入循環(huán)流化床26的氣流，并且用一種惰性的冷卻介質(zhì)對(duì)循環(huán)流化床26進(jìn)行清除。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)的第八點(diǎn)是從機(jī)械分離裝置14中清除出的塵埃，被全部送回循環(huán)流化床26中，其中使用了一個(gè)密封槽/熱交換裝置，它在圖2中用標(biāo)號(hào)34表示。此外，從機(jī)械分離裝置14排出的塵埃在附圖1中標(biāo)號(hào)為20的細(xì)微塵埃過濾器中得到去除，這些塵埃在圖1的72處被再次送回到循環(huán)流化床26中，對(duì)黑液入口40直接吹送，以便加強(qiáng)碳化及鹽化反應(yīng)。此外，再循環(huán)的塵埃還可以與重新進(jìn)入循環(huán)流化床26的黑液相混合，這樣，這些細(xì)微的固體物就可以粘附在床料上，有利於反應(yīng)的進(jìn)行。同樣，該細(xì)微固體物還可以直接噴入圖1所示的固體冷卻裝置16中進(jìn)行予熱，以便塵埃中所含碳的早期燃燒。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的第九點(diǎn)是循環(huán)流化床26是用高熔點(diǎn)的材料，如CaCO3起動(dòng)的，以避免起動(dòng)過程中的局部熔化和結(jié)塊。當(dāng)溫度高於點(diǎn)燃溫度時(shí)，例如450℃，再將黑液40送入。
第十點(diǎn)是根據(jù)本發(fā)明的黑液氣體系統(tǒng)的操作方式，90%以上的硫酸鹽將被還原成硫化物，因此，可以通過增加循環(huán)流化床26中的壓力或者溫度而對(duì)H2S與Na2S的比例加以控制。例如，將循環(huán)流化床26內(nèi)的壓力從1巴提高到4巴，則氣體中硫的含量與存留在塵埃中的硫含量之比將從氣體中以H2S形式存在的總硫量占35%提高到約75%。另一方面，如果提高循環(huán)流化床26內(nèi)的溫度，則將使以H2S的形式存在於氣體中的硫的量減少，這樣就可以控制硫化物的部分。
還有一點(diǎn)應(yīng)指出的是在喂入循環(huán)流化床26的黑液40中加入金屬氧化物，如TiO2，以H2S形式存在於氣體中的硫的含量可以提高至100%。同時(shí)，如果循環(huán)流化床26內(nèi)的溫度高於700℃。碳酸鈉(Na2CO3)將轉(zhuǎn)化成Na2O-3TiO2，它可以溶於水中直接生成NaOH。在這方面，可以參考”自動(dòng)苛化“這一概念，它意味著將碳酸鈉借助於與金屬氧化物的反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉，然后將其溶於水中，制得NaOH和金屬氧化物。這樣制得的NaOH可以并入硫酸鹽制漿工藝循環(huán)也可以用於圖1所示的H2S去除裝置22中，作為去除H2S的凈氣劑使用。
還有一個(gè)問題值得一提，即在圖1所示的H2S去除裝置22中用很短的停留時(shí)間對(duì)生產(chǎn)出的氣體進(jìn)行處理，并且使用的原料是來(lái)自於圖1中的固體排放口92的碳酸鈉和硫化鈉，將它們?nèi)莒端筮M(jìn)行使用，氣體中所含的H2S90%以上都可以被去除。從這一點(diǎn)考慮，在圖1所示的H2S去除裝置22中，水及所溶的固體物的PH值必須保持在10左右。進(jìn)一步說(shuō)，對(duì)H2S的凈化還可以采用氫氧化鈉進(jìn)行，它既可以來(lái)自於圖1所示的苛化器98，也可以來(lái)自他處，從而最終制得白水，白水是硫酸鹽制漿循環(huán)中的步驟之一。最后，為了替代從低熱量氣體中除去H2S的濕法凈化系統(tǒng)，也可以采用干熱處理系統(tǒng)，例如使用鐵酸鋅或氧化鐵固體進(jìn)行處理，在這種情況下，H2S將在高溫下，例如700°F，以元素硫的形式被去除，在將來(lái)它可以供高效率聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)工廠使用。同時(shí)，在這一過程中生產(chǎn)出來(lái)的元素硫還可以作為一種付產(chǎn)品出售或?qū)⑵渲匦乱肓蛩猁}制漿工藝中。
還有一點(diǎn)，循環(huán)流化床26中制得的低熱量氣體，可以匯入造紙?jiān)O(shè)備中作燃料氣使用，例如，用於爐窯，鍋爐，燃?xì)廨啓C(jī)或作其他用途的使用。
有關(guān)本發(fā)明的黑液氣化系統(tǒng)10還有一點(diǎn)值得提起的是該循環(huán)流化床26可以被設(shè)計(jì)成一個(gè)不加耐蝕襯層的，無(wú)冷卻的高級(jí)合金或不銹鋼的容器，在這種情況下，該容器需通過外部絕熱進(jìn)行絕熱處理。這種設(shè)計(jì)造價(jià)低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并且便於制造和維修。
這樣，本發(fā)明就提供了一種新的改進(jìn)的系統(tǒng)，可用於取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，而且，本發(fā)明不但提供了這樣一種新的、改進(jìn)的系統(tǒng)來(lái)取代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，而且該系統(tǒng)還具有操作過程中無(wú)熔體形成的特點(diǎn)，該系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是由它產(chǎn)生的干燥的可回收使用的鹽類可以被用於造紙工業(yè)中去。此外，該系統(tǒng)還有一個(gè)特點(diǎn)是與為達(dá)類似目的先前使用的系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有更大的內(nèi)在安全性。該系統(tǒng)的倒數(shù)第二個(gè)特點(diǎn)是該系統(tǒng)的造價(jià)低於先前使用的同類系統(tǒng)。本系統(tǒng)的最后一個(gè)特點(diǎn)是該系統(tǒng)與先前使用的同類系統(tǒng)相比，在操作方面至少不是更為困難。
盡管在此僅講述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)明白，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)該實(shí)施例作出許多改進(jìn)，有一些在前面已經(jīng)提及，因此，所附的權(quán)利要求應(yīng)包括上面所提及的那些改進(jìn)，還應(yīng)包括落入本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神及范圍之內(nèi)的其他改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種黑液氣化系統(tǒng)，它包括a、一臺(tái)循環(huán)流化床，它可以使黑液中的有機(jī)化合物在其內(nèi)進(jìn)行燃燒，同時(shí)對(duì)黑液中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行回收，該循環(huán)流化床具有第一和第二空氣噴射裝置，黑液噴射裝置以及第一和第二出口裝置，所述的第一空氣噴射裝置位於該循環(huán)流化床的第一部位，通過它將流動(dòng)空氣噴入循環(huán)流化床內(nèi)，所述的第二空氣噴射裝置位於循環(huán)流化床的第二部位，通過它將反應(yīng)空氣噴入循環(huán)流化床內(nèi)，所述的黑液噴射裝置在循環(huán)流化床中的位置大致靠近上述第二空氣噴射裝置，通過它將黑液噴入循環(huán)流化床內(nèi)，所述的第一出口裝置用於將黑液中的有機(jī)化合物在循環(huán)流化床中燃燒生成的原始產(chǎn)品氣體排出，所述的第二出口裝置則用於將循環(huán)流化床中從黑液里排放出的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行排放；b、與上述循環(huán)流化床以流體溝通的方式相連接的機(jī)械分離裝置，以便通過上述第一出口裝置將來(lái)自循環(huán)流化床的原始產(chǎn)品氣體進(jìn)行接受，該機(jī)械分離裝置可以在原始產(chǎn)品氣體通過它的過程中將粗顆粒的固體物從上述氣體中分離出來(lái)，同時(shí)將脫除了粗粒固體物的原始產(chǎn)品氣體排放出去；c、以流體溝通形式與上述機(jī)械分離裝置相連接的過濾裝置，它用於接受來(lái)自上述機(jī)械分離裝置中的原始產(chǎn)品氣體，該氣體已在機(jī)械分離裝置中將粗粒固體物去除，所述的過濾裝置用於將通過它的原始產(chǎn)品氣體中的細(xì)微塵埃去除，并將去除細(xì)微塵埃后的原始產(chǎn)品氣體排出；以及d、以流體溝通形式與上述過濾裝置相連接的H2S去除裝置，它用於接受來(lái)自於上述過濾裝置的原始產(chǎn)品氣體，在上述過濾裝置中，細(xì)微的塵埃已從該原始產(chǎn)品氣體中被清除掉，當(dāng)原始產(chǎn)品氣體通過該H2S去除裝置時(shí)，它可以將該氣體中的H2S去除掉，這樣，就使得該原始產(chǎn)品氣體適合於用作燃料氣體，并將該燃料氣排出該裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於所說(shuō)的循環(huán)流化床還包括一個(gè)具有予定尺寸的橫斷面的第一部分和一個(gè)橫斷面大於上述第一部分的第二部分。
3.如權(quán)利要求2所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在于所述的第一空氣噴射裝置及第二出口裝置均位於該循環(huán)流化床的第一部分。
4.如權(quán)利要求3所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於所述的第二出口裝置包括排出裝置，黑液噴射裝置以及第一出口裝置均位于該循環(huán)流化床的第二部分。
5.如權(quán)利要求1所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於所述的第二出口裝置包括排出裝置，通過它，在循環(huán)流化床中從黑液中回收出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)借助於重力作用從循環(huán)流化床中排出。
6.如權(quán)利要求1所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於它還包括氣體冷卻裝置，該裝置連接在上述機(jī)械分離裝置及過濾裝置之間，該氣體冷卻裝置配有原始產(chǎn)品氣體入口裝置，供給水入口裝置，原始產(chǎn)品氣體出口裝置以及工藝蒸汽出口裝置，該氣體冷卻裝置借助於通入其內(nèi)的原始產(chǎn)品氣體的熱量，使從供給水入口送入其內(nèi)的供給水在氣體冷卻裝置內(nèi)轉(zhuǎn)化成為工藝蒸汽，并將該蒸汽從其工藝蒸汽排出裝置中排離該氣體冷卻裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的黑液氣化裝置，其特征在於它還包括固體冷卻裝置，該裝置連接在所述的機(jī)械分離裝置與循環(huán)流化床之間，該固體冷卻裝置用於接收來(lái)自於機(jī)械分離裝置的粗粒固體，該粗粒固體是當(dāng)原始產(chǎn)品氣體通過機(jī)械分離裝置時(shí)從中分離出來(lái)的，還用於將粗粒固體中的多余熱量在它們流過固體冷卻裝置時(shí)給吸收掉，從而為粗粒固體自固體冷卻裝置排向循環(huán)流化床作好準(zhǔn)備。
8.如權(quán)利要求7所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在于所述的固體冷卻裝置還包括一對(duì)密封槽裝置和一對(duì)除熱裝置，上述密封槽裝置中的一個(gè)，以流體溝通的形式與上述除熱裝置中的一個(gè)相連接，而且上述密封槽裝置中的另一個(gè)，也以流體溝通的形式與上述除熱裝置中的另一個(gè)相連接。
9.如權(quán)利要求8所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於機(jī)械分離裝置包括一對(duì)內(nèi)部連通的旋流器和一對(duì)落管，一個(gè)旋流器以流體溝通的形式與上述循環(huán)流化床的第一出口裝置相連，以便接收來(lái)自於循環(huán)流化床的原始產(chǎn)品氣體，另一個(gè)旋流器則以流體溝通的形式與所述的過濾裝置相連，以便將其中的原始產(chǎn)品氣體排往過濾裝置中去，一對(duì)落管中的每一個(gè)都有一端以流體溝通的形式與一對(duì)內(nèi)部連通的旋流器中的一個(gè)相連，其另一端則以流體溝通的形式與上述一對(duì)密封槽裝置中的一個(gè)以及一對(duì)除熱裝置中的一個(gè)相連。
10.如權(quán)利要求1所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於所述的過濾裝置由一靜電除塵器組成。
11.如權(quán)利要求1所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於所述的H2S去除裝置由一凈氣器組成。
12.如權(quán)利要求1所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於它還包括儲(chǔ)存罐裝置，該裝置以流體溝通的形式與上述H2S去除裝置相連，它用於收容來(lái)自H2S去除裝置中的H2S，該H2S是在原始產(chǎn)品氣體穿過H2S去除裝置時(shí)從原始產(chǎn)品氣體中被清除出來(lái)的。
13.如權(quán)利要求1所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在於它還包括溶解罐裝置，該裝置以流體溝通的形式與所述的循環(huán)流化床的第二出口裝置相連，該溶解罐用於接收來(lái)自於循環(huán)流化床第二出口裝置的化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)是從循環(huán)流化床中的黑液里分離出來(lái)的，該溶解罐還用於將穿過溶解罐裝置的化學(xué)物質(zhì)排出該溶解罐裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的黑液氣化系統(tǒng)，其特征在于它還包括以流體溝通形式與上述溶解罐裝置相連接的苛化器裝置，該裝置帶有石灰入口裝置，NaOH出口裝置及CaCO3出口裝置，該苛化器裝置用於接收於溶解罐裝置中排出的化學(xué)物質(zhì)，而且使這些化學(xué)物質(zhì)與通過石灰入口裝置進(jìn)入其內(nèi)的石灰發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成為NaOH和CaCO3，并且將該NaOH通過其NaOH出口排離苛化器，將該CaCO3通過其CaCO3出口裝置排離苛化器。
15.采用一種由第一部分及第二部分組成的循環(huán)流化床進(jìn)行黑液氣化的工藝其特征在於，它由以下步驟組成a，將含有固體和液體的黑液送入循環(huán)流化床的第一部分;b，將流體空氣送入循環(huán)流化床的第二部分，以便使含在黑液中的固體物在其內(nèi)發(fā)生流化，從而提供足夠的空氣使黑液中所含的固體物發(fā)生碳?xì)饣?c，將反應(yīng)空氣送入循環(huán)流化床的第一部分，對(duì)全面化學(xué)配比及循環(huán)流化床內(nèi)的氣體高熱量進(jìn)行控制，從而對(duì)循環(huán)流化床中的溫度進(jìn)行控制;d，在循環(huán)流化床中對(duì)黑液中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行回收;e，在循環(huán)流化床的第一部位將回收的化學(xué)物質(zhì)排出;f，使黑液中的有機(jī)化合物在循環(huán)流化床內(nèi)燃燒，作為這種燃燒的結(jié)果，便形成一種原始產(chǎn)品氣體，氣體內(nèi)含有粗粒的固體物及細(xì)微的塵埃;g，將含有粗粒固體及細(xì)微塵埃的原始產(chǎn)品氣體從循環(huán)流化床的第二部位排向一機(jī)械分離裝置中;h，當(dāng)原始產(chǎn)品氣體通過機(jī)械分離裝置時(shí)，去除其中的粗粒固體;i，將粗粒固體從機(jī)械分離裝置中排出并將其再次送入循環(huán)流化床的第一部分;j，將去除了粗粒固體但仍含細(xì)微塵埃的原始產(chǎn)品氣體從機(jī)械分離裝置送往一過濾裝置;k，當(dāng)原始產(chǎn)品氣體通過過濾裝置時(shí)，去除其中的細(xì)微塵埃;l，將細(xì)微塵埃從過濾裝置中排出并使之從該過濾裝置重新進(jìn)入循環(huán)流化床的第一部分;m，將不含細(xì)微塵埃的原始產(chǎn)品氣體從過濾裝置送往H2S去除裝置;n，當(dāng)原始產(chǎn)品氣體穿過H2S去除裝置時(shí)將氣體內(nèi)所含的H2S去除掉，從而使該原始產(chǎn)品氣體轉(zhuǎn)化為燃料氣;O，將H2S從H2S去除裝置中排出;以及p，將不含H2S的原始產(chǎn)品氣體從H2S去除裝置中作為燃料氣排出。
16.如權(quán)利要求15所述的黑液氣化工藝，其特征在於，該工藝還包括循環(huán)流化床是在1-4巴的壓力條件下操作的。
17.如權(quán)利要求15所述的黑液氣化工藝，其特征在於它還包括黑液與反應(yīng)空氣在循環(huán)流化床中反應(yīng)生成Na2CO3+CO+CO2+H2+H2O+H2S+N2的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的黑液氣化工藝，其特征在於它還包括下述反應(yīng)在權(quán)利要求17中生成的Na2CO3與4CO2在循環(huán)流化床中進(jìn)行反應(yīng)生成Na2S+4CO2以及隨后Na2S與H2O及CO2在循環(huán)流化床中反應(yīng)生成Na2CO3+H2S。
19.如權(quán)利要求15所述的黑液氣化工藝，其特征在於它還包括將在循環(huán)流化床中從黑液中回收的化學(xué)物質(zhì)從循環(huán)流化床送往苛化器的步驟。
20.如權(quán)利要求19中所述的黑液氣化工藝，其特征在於它還包括權(quán)利要求17制得的Na2CO3與CaO和H2O在苛化器內(nèi)反應(yīng)生成2NaOH+CaCO3的步驟。
21.如權(quán)利要求19所述的黑液氣化工藝，其特征在於它還包括以下步驟a、將權(quán)利要求20中制得的2NaOH從苛化器中排入H2S去除裝置中;以及b、2NaOH在H2S去除裝置中生成Na2S+2H2O，生成的Na2S進(jìn)而與NaOH反應(yīng)生成白水。
22.如權(quán)利要求15所述的黑液氣化工藝，其特征在于它還包括在權(quán)利要求17的步驟中生成的Na2CO3與H2S和H2O在H2S去除裝置中進(jìn)行反應(yīng)生成NaHCO3+NaHS的步驟，以及生成的NaHCO3和NaHS隨后與CaO反應(yīng)生成Na2S+CaCO3S+H2O的步驟。
全文摘要
一種黑液氣化系統(tǒng)，可用于替代化學(xué)回收單元中的Tomlinson循環(huán)，其操作溫度低于灰分的熔化溫度，因此排除了熔體/水反應(yīng)爆炸的潛在危險(xiǎn)。該黑液氣化系統(tǒng)的基礎(chǔ)是采用了一種在常壓下工作的循環(huán)流化床，從而產(chǎn)生出一種干燥的可回收的鹽，同時(shí)還生成了低熱能的氣體，該氣體可用于造紙工藝中去。
文檔編號(hào)F23C10/02GK1086865SQ9310904
公開日1994年5月18日 申請(qǐng)日期1993年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月18日
發(fā)明者M·C·坦卡, E·G·A·達(dá)爾奎斯特, S·弗林克 申請(qǐng)人:燃燒工程有限公司