处理纸浆厂黑液的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种处理纸浆厂黑液以回收其中的化学药品和能量的方法和设备。在本发明专利技术中，在热解反应器(4)中热分解该黑液，形成的气体组分被引导用于利用，将砂粒返回到流化床锅炉内，并且将固体物质与水混合，由此将碳酸钠-水溶液返回到制浆工艺中，并将固体碳返回到流化床锅炉(1)内。

【技术实现步骤摘要】
处理纸浆厂黑液的方法和设备
技术介绍
本专利技术涉及一种处理纸浆厂黑液以回收其中的化学药品和能量的方法。本专利技术还 涉及一种处理纸浆厂黑液以回收其中的化学药品和能量的设备。在制浆过程中，通过将木材原料例如木屑在包含碱液和其它物质的化学溶液中蒸 煮来使用热和化学药品处理木材原料如木屑。这称为制浆。这种处理的目的是去除束缚 纤维的木质素。在硫酸盐法蒸煮过程中使用的蒸煮化学药品是氢氧化钠(NaOH)和硫化钠 (Na2S)的混合物。在纯碱法蒸煮过程中，蒸煮化学药品是氢氧化钠(NaOH)。在碳酸盐法蒸 煮过程中，蒸煮化学药品是碳酸钠(Na2CO3)。在蒸煮之后，将从木材料中分离的纤维纸浆从 制浆液中分离出来，在该制浆液中溶解有在蒸煮期间残留的各种木材材料组分，例如木质 素和无机物。然后在蒸发装置中蒸发蒸煮后分离的该化学混合物即黑液，以便产生包含尽 可能少的水的可燃材料。从该蒸发装置的最后一步获得且通常被装入回收锅炉内要进行燃 烧的该材料可具有至多85%的干物质含量。传统上，在回收锅炉中燃烧黑液，由此产生蒸气和电以用作工厂和可能出售的能 量。从该回收锅炉去除液态盐形式的黑液无机部分；这产生热量和液态盐，可用该热量加热 水并且使水蒸发以产生能量，和由该液态盐再生产蒸煮化学药品。例如，在芬兰专利82494 和91四0中公开了这些内容。已经尝试黑液气化来替换回收锅炉，但实际上还有待于完成商业上有竞争力的方案。WO公布2004/005610公开了一种方案，其中热分解黑液并且气化由热分解产生的 焦炭。然而，在实践中这个方法是困难的并且要求单独且昂贵的气化设备。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种处理黑液的方法和设备，用该方法和设备可以从工艺中 消除掉回收锅炉，并且这可主要使用现有的纸浆厂设施而简易地实现。本专利技术方法的特征在于-将黑液装入热解反应器，所述热解反应器具有基本上无氧的空间，-向所述热解反应器中装入在流化床锅炉内加热过的砂粒，由此气化所述黑液并 形成气体组分和固体物质，-引导在所述热解反应器中形成的气体组分以便利用，-将砂粒与所述热解反应器内形成的固体物质分开并将砂粒返回到所述流化床锅 炉中，-将水添加到剩余的固体物质中，将固体物质中的碳酸钠溶于水中，-将形成的碳酸钠-水溶液返回到制浆工艺中并将剩余的固体碳返回到流化床锅 炉中。本专利技术设备的特征在于其包括-流化订锅炉，-热解反应器，向其中装入黑液并在那里在基本上无氧的空间内热分解所述黑液，形成气体组分和固体物质，-用于将从流化床锅炉中获得的砂粒装入热解反应器的装置，-引导在所述热解反应器中形成的气体组分以便利用的装置，-将砂粒与在热解反应器中形成的固体物质分离开的分离器，-使分离的砂粒返回到流化订锅炉的装置，-使分离的固体物质与水混合以使固体物质中的碳酸钠溶入水中的混合反应器，-使碳酸钠-水溶液返回制浆工艺并使剩余的固体碳返回到流化床锅炉的装置。本专利技术的基本思想在于通过将黑液和在流化床锅炉内加热过的砂粒装入同一个 热解反应器内而使黑液热解，其中将黑液在基本上无氧的空间内加热至合适的温度，以便 使黑液中含有的挥发性物质转变成气态。本专利技术的另一个基本思想在于将所述气体组分与 所述固体物质分离开并将其引导至例如电力生产的应用中；从该固体物质中分离砂粒并将 其引导回至流化床锅炉中；和使固体物质与水混合，由此产生碳酸钠-水溶液和固体材料 碳，该固体碳材料例如被送往流化床锅炉内用于进一步利用。根据本专利技术的实施方式，还将 惰性的气体或气体混合物装入该热解反应器内。根据本专利技术的又一个实施方式，将在该热 解反应器中形成的气体组分送去进行进一步的处理，例如提纯和/或冷凝。根据本专利技术的 再一个实施方式，将足够热的砂粒装入该热解反应器内以便该砂粒将黑液加热到热解所需 要的温度，由此不需要在该热解反应器内有额外的加热。本专利技术的方法提供了仅一个化学循环即可实现能量和化学药品回收的优点。另 外，可以使用经过冷凝从该气体组分中分离出的热解油来替代化石燃料，或者，如有必要， 可以将该热解油进一步提炼成交通燃料。另一个优点是当快迅速热解时，气体的形成得以 最大化。而且，由于热解温度低，因此避免了常规回收锅炉的腐蚀和污染问题。附图简述将更加详细地在附图中说明本专利技术，其中附图说明图1是应用本专利技术方法的设备的示意图，和图2是应用本专利技术方法的第二设备的示意图，图3是应用本专利技术方法的第三设备的示意图，和图4是应用本专利技术方法的第四设备的示意图。专利技术详述图1是适用于实施本专利技术方法的设备的示意图。其具有流化床锅炉1，在其中燃烧 适合的燃料2，最优选在纸浆厂中形成的燃料。此外还可能向该流化床锅炉中装入已知的固 体、液体或气体的辅助燃料3，例如油、气体、或其他合适的燃料。将形成的烟道气4以本身 已知的方式从该流化床锅炉引导去提纯和可能地回收热量。将具有200°C到900°C典型温度的加热过的砂粒5从该流化床锅炉送入热解反应 器6中，还向热解反应器6中装入黑液7和流化气体8。该热解反应器6可以是任何合适的 反应器，例如流化床锅炉等等。该流化气体8是惰性的气体或气体混合物。对于该气体，可能使用纯惰性气体，但 是更显著有利的是使用例如以下说明的不凝结的气体或含有反应后的气体或气体混合物 的气体，如一氧化碳、二氧化碳、氮气、氮氧化物或水蒸气。此外，甚至可以使用除去了固体 物质的烟道气，例如来自于该流化床锅炉的烟道气，作为该流化气体。该热解反应器6中的温度是大约200°C至900°C，优选400°C至700°C。当向其中 装入温度为200°C至900°C的热砂粒5时，该热砂粒加热黑液。然后在该反应器中由黑液中 的材料生成气体组分9和主要包含碳酸钠和固体碳的固体物质10。该气体组分9被引导用于进一步的处理或以它们的气体形式用于交通燃料的制 备或用作流化床锅炉1的辅助燃料。或者，该气体可被导入冷凝器11中。在该冷凝器11 中，冷凝了的气体形成油12，该油被引导用作电力生产的燃料，或可将该油进一步提炼例如 用于车用燃料。这个油还可以在流化床锅炉1中用作为辅助燃料。而将不凝结的气体13 引导至电力生产或用于以其他方式进行应用，并且可以将至少部分该气体引导回流化床锅 炉1中用作辅助燃料或流化气体8。将固体物质和砂粒的混合物导入分离器14中，在那里将砂粒5与固体物质的其余 部分分离开并将该砂粒返回到流化床锅炉1中。将剩余的固体物质15装入混合反应器16 中，还向该混合反应器中加入水17。然后将固体物质16中的固态碳酸钠Na2CO3溶入水中 并可将其引回至制浆工艺作为碳酸钠-水溶液18 。剩余的固体物质 19主要是固体碳，可将该固体碳原样返回到流化床锅炉中或在干燥机20中干燥之后返回 到流化床锅炉中。该气体组分和固体物质还可以被引入单独的气体分离器21，其例如可以是常规的 旋风分离器。在气体分离器21中，将在热解反应器6中形成的固体物质和砂粒与被引去进 行利用的气体组分分离开，并将该固体物质和砂粒导入分离器14内以便使它们彼此分离。 如有必要，还可以使用单独的热源22加热该热解反应器6以便将不含氧的材料装入该热解 反应器中。最优选地，使用间接加热，其中使用热源的热量来从外部加热该热解反应器。图2是适合于实施本专利技术方法的第二设备的示意图。对于其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理纸浆厂黑液以回收其中的化学药品和能量的方法，其特征在于：－将黑液装入热解反应器，所述热解反应器具有基本上无氧的空间，－向所述热解反应器中装入在流化床锅炉内加热过的砂粒，由此气化所述黑液并形成气体组分和固体物质，－引导在所述热解反应器中形成的气体组分以便利用，－将砂粒与所述热解反应器内形成的固体物质分开并将砂粒返回到所述流化床锅炉中，－将水添加到剩余的固体物质中，将固体物质中的碳酸钠溶于水中，－将形成的碳酸钠－水溶液返回到制浆工艺中并将剩余的固体碳返回到流化床锅炉中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·莱赫托，K·库坎南，E·瓦利玛基，
申请(专利权)人：美卓动力有限公司，
类型：发明
国别省市：FI