專利名稱：非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與處理造紙黑液設(shè)備配套使用的裝置，確切講是一種用非 木質(zhì)原料造紙時(shí)，配套進(jìn)行堿回收工藝的黑液裂解裝置。
背景技術(shù)：
在我國(guó)，森林資源相對(duì)匱乏，木質(zhì)原料遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足造紙工業(yè)的需要，為 解決不斷增長(zhǎng)的紙張社會(huì)需求和資源緊缺兩者之間的矛盾，將會(huì)更多地利用非
木質(zhì)纖維原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，非木質(zhì)纖維原料占我國(guó)紙漿總產(chǎn)量的74%左右，而且 在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，非木質(zhì)纖維原料仍然是我國(guó)造紙工業(yè)的主要原料，所 占比重不會(huì)發(fā)生大的變化。
蒸煮黑液是造成造紙工業(yè)環(huán)境污染的主要根源，如不加治理就直接排放， 對(duì)社會(huì)環(huán)境造成的危害十分嚴(yán)重。目前，比較有效的治理方法還是采用堿回收 系統(tǒng)。為此，國(guó)家環(huán)保總局明令規(guī)定，所有造紙紙漿工業(yè)都必須配套堿回收系 統(tǒng)。但非木質(zhì)原料造紙的堿回收有著更多的困難，這主要是由于非木質(zhì)原料黑 液中含硅量大、粘度高，使進(jìn)一歩蒸發(fā)濃縮困難加大。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)非木 質(zhì)原料黑液濃度超過(guò)35%時(shí)，粘度迅速上升，濃度到45%時(shí)，在90。C下，粘度 可達(dá)200m.pas以上，已接近離心泵所不能輸送的粘度范圍，無(wú)法再繼續(xù)蒸發(fā)。 因此，目前非木質(zhì)原料黑液蒸發(fā)濃度最高設(shè)計(jì)值都不超過(guò)45%，進(jìn)入堿爐的濃 度不超過(guò)50%。由于非木質(zhì)原料造紙黑液粘度過(guò)高，造成堿爐操作困難，甚至 需要用重油助燃，使得堿回收經(jīng)濟(jì)性大大降低，堿回收率不高?，F(xiàn)有技術(shù)是通 過(guò)增設(shè)圓盤(pán)蒸發(fā)器的方式解決前述的問(wèn)題，但其效果仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可解決非木質(zhì)原料造紙存在的黑液粘度過(guò)高的黑液熱裂解 裝置。
本發(fā)明的非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置由至少兩個(gè)相互串聯(lián)的預(yù)熱器、 相互串聯(lián)且數(shù)量與預(yù)熱器數(shù)量相同的閃蒸器，以及其內(nèi)設(shè)置有加熱盤(pán)管的中溫 熱裂解反應(yīng)器構(gòu)成，其中第一級(jí)預(yù)熱器的進(jìn)液管與黑液管連通，其出液管與第 二級(jí)預(yù)熱器的進(jìn)液管連通，末級(jí)預(yù)熱器的出液管與黑液泵的進(jìn)液口連通，黑液 泵的液體輸出口與裂解反應(yīng)器的進(jìn)液管連通，裂解反應(yīng)器出液管與集一級(jí)閃蒸 器的進(jìn)液管連通，第一級(jí)閃蒸器的出液管與第二級(jí)閃蒸器的進(jìn)液管相連通，末 級(jí)閃蒸器的出液管與黑液蒸發(fā)器連通，閃蒸器的蒸汽出口與預(yù)熱器的蒸汽入口 連通。
本發(fā)明裝置的最佳實(shí)施例是在裝置中設(shè)置有三級(jí)預(yù)熱器和三級(jí)閃蒸器。本發(fā)明裝置的最佳實(shí)施中，第m級(jí)閃蒸器的蒸汽出口與第n級(jí)預(yù)熱器的蒸 汽入口相連通，其中m=l， 2， 3; n=3， 2， 1。
本發(fā)明中通過(guò)數(shù)組預(yù)熱器對(duì)黑液進(jìn)行逐級(jí)加熱，使被處理黑液逐漸被加溫 至較高的溫度后進(jìn)入中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器中，在中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器中利用盤(pán)管繼 續(xù)對(duì)黑液進(jìn)行加熱，使其達(dá)到裂解反應(yīng)溫度，在中溫中壓環(huán)境下將黑液的高分 子鏈打斷，使之形成小分子物質(zhì)，大大降低了黑液的粘度，增加了其流動(dòng)性， 使其具備在高濃度下繼續(xù)蒸發(fā)和輸送的條件。
進(jìn)入中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器的黑液的粘度很大，在中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器中被加熱 時(shí)基本上會(huì)是以傳導(dǎo)方式進(jìn)行傳熱，其傳熱效率極低。為解決這一問(wèn)題，可采
用下述的任一種技術(shù)措施
1、 在中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器內(nèi)設(shè)置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的攪拌槳葉，或者
2、 在中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器的底部另外設(shè)置有環(huán)形的蒸汽管，環(huán)形蒸汽管上開(kāi) 設(shè)有噴孔，各噴孔軸線與中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器的軸線夾角為45度，使所有的噴孔 都指向裂解反應(yīng)器的軸線，形成蒸汽反吹裝置，當(dāng)蒸汽沿各小孔吹出時(shí)，在起 到對(duì)黑液加熱作用的同時(shí)能帶動(dòng)裂解反應(yīng)器內(nèi)黑液產(chǎn)生翻滾。
本發(fā)明的上述兩種結(jié)構(gòu)在工作時(shí)可在槳葉攪動(dòng)下，或者在蒸汽噴射的作用 下，使黑液發(fā)生翻滾，形成湍流，這樣可以提高黑液的加熱速度，強(qiáng)化熱交換 效率，使得黑液與盤(pán)管內(nèi)蒸汽的傳熱系數(shù)成倍增加，既可大大縮短黑液加熱時(shí) 間，還可減小蒸汽盤(pán)管的換熱面積，降低設(shè)備投資成本，并可減少蒸汽用量； 試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，由于黑液處于湍流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使得黑液分子鏈之間產(chǎn)生相互摩擦 牽扯，可提高黑液裂解的效率，減少黑液在中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間， 使黑液能在較短時(shí)間段內(nèi)完成裂解，有效提高設(shè)備的產(chǎn)率。
本發(fā)明中非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置可以作為傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)階 段，完成由于隨濃度升高粘度增加而無(wú)法完成的工作。本發(fā)明利用非木質(zhì)原料 造紙黑液熱裂解裝置在中溫中壓環(huán)境下將高分子鏈打斷，使之形成小分子物質(zhì)， 能大大降低黑液粘度，增加流動(dòng)性，使其具備在高濃度下繼續(xù)蒸發(fā)和輸送的條 件，最終蒸發(fā)濃度可達(dá)60%。采用本發(fā)明后可以省去傳統(tǒng)工藝中的圓盤(pán)蒸發(fā)器， 經(jīng)本發(fā)明處理后的黑液再經(jīng)從蒸發(fā)器處理后的高濃黑液可以直接進(jìn)入到堿爐燃 燒，這樣現(xiàn)有技術(shù)中的堿爐重油助燃系統(tǒng)完全可以棄之不用。


附圖1為本發(fā)明的黑液熱裂解裝置示意圖。
附圖2為預(yù)熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 ' 附圖3為帶有攪拌裝置的裂解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖4為帶有蒸汽反吹裝置的裂解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。附圖5為蒸汽反吹裝置盤(pán)管放大圖。
其中l(wèi)為黑液裂解前蒸發(fā)器，2為預(yù)熱器蒸汽入口管，3為一級(jí)預(yù)熱器，4
為二級(jí)預(yù)熱器，5為三級(jí)預(yù)熱器，6為反應(yīng)器黑液出口， 7為中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器， 8為中溫蒸汽入口管，9為黑液泵，IO為一級(jí)閃蒸器，ll為二級(jí)閃蒸器，12為 三級(jí)閃蒸器，13為黑液裂解后蒸發(fā)器，14為設(shè)置于中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器內(nèi)的攪拌 葉槳，15為環(huán)形蒸汽管上的噴汽口 ， 16為環(huán)形蒸汽管。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置的最佳實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)附 圖。在本發(fā)明的裝置中有由三個(gè)相互串聯(lián)的預(yù)熱器3、 4和5，本發(fā)明的預(yù)熱器 為換熱器，參見(jiàn)附圖2。本發(fā)明的裝置中還有數(shù)量與預(yù)熱器數(shù)量相同的三個(gè)閃蒸 器10、 11和12，以及其內(nèi)設(shè)置有加熱管8的裂解反應(yīng)器7。其中第一級(jí)預(yù)熱器 3的進(jìn)液管與黑液管連通，其出液管與第二級(jí)預(yù)熱器4的進(jìn)液管連通，第二級(jí)預(yù) 熱器4的出液管與第三級(jí)預(yù)熱器5的進(jìn)液管連通，第三級(jí)預(yù)熱器5的出液管與 黑液泵9的進(jìn)液口連通，黑液泵9的液體輸出口與裂解反應(yīng)器7的進(jìn)液管連通， 裂解反應(yīng)器7的出液管與第一級(jí)閃蒸器10的進(jìn)液管連通，第一級(jí)閃蒸器10的 出液管與第二級(jí)閃蒸器11的進(jìn)液管相連通，第二級(jí)閃蒸器11的出液管與第三 級(jí)閃蒸器12的進(jìn)液管相連通，第三級(jí)閃蒸器12的出液管與堿回收裝置的黑液 蒸發(fā)器連通，第一級(jí)閃蒸器10的蒸汽出口與第三級(jí)預(yù)熱器5的蒸汽入口相連通， 第二級(jí)閃蒸器11的蒸汽出口與第二級(jí)預(yù)熱器4的蒸汽入口相連通，第三級(jí)閃蒸 器12的蒸汽出口與第一級(jí)預(yù)熱器3的蒸汽入口相連通。
本發(fā)明在工作時(shí)利用傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)與非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置相結(jié) 合，提取來(lái)的稀黑液經(jīng)過(guò)調(diào)配達(dá)到一定濃度后進(jìn)入IV效蒸發(fā)器閃蒸室閃蒸，然 后進(jìn)入V效蒸發(fā)器閃蒸室，二次閃蒸后進(jìn)入VI效蒸發(fā)器，由VI效蒸發(fā)器開(kāi)始進(jìn) 行VI、 V、 IV、 III、 II典型的全逆流蒸發(fā)流程，將非木質(zhì)原料造紙黑液逐級(jí)提 濃，至n效蒸發(fā)器，得到濃度為35% 40%之間、溫度大約在95。C的黑液。將這 一黑液引入本發(fā)明的裝置，利用其具有的溫度和初步裂解條件，采用逐級(jí)加熱 方式將黑液預(yù)熱到一定的溫度，經(jīng)三級(jí)預(yù)熱后將黑液從95。C加熱至160。C以上； 再用泵送入到中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器，經(jīng)蒸汽再次加熱，在中溫中壓(1.2MPa， 180 190°C)和一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生裂解變化，使其粘度大大降低，且不可逆轉(zhuǎn)。被 裂解黑液再進(jìn)入閃蒸器進(jìn)行閃蒸除溫，本發(fā)明的裝置中設(shè)置有三級(jí)閃蒸器。經(jīng) 三級(jí)閃蒸后黑液溫度從18(TC以上降至ll(TC左右，同時(shí)經(jīng)閃蒸器回收的熱量重 新回輸?shù)筋A(yù)熱器中，使熱量被充分利用。經(jīng)熱裂解裝置后再回到堿回收系統(tǒng)的 I效蒸發(fā)器繼續(xù)蒸濃，至濃度達(dá)到60 65%，直接進(jìn)入到堿爐燃燒。
權(quán)利要求
1、非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是由至少兩個(gè)相互串聯(lián)的預(yù)熱器、相互串聯(lián)且數(shù)量與預(yù)熱器數(shù)量相同的閃蒸器，以及其內(nèi)設(shè)置有加熱盤(pán)管的中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器構(gòu)成，其中第一級(jí)預(yù)熱器的進(jìn)液管與黑液管連通，其出液管與第二級(jí)預(yù)熱器的進(jìn)液管連通，末級(jí)預(yù)熱器的出液管與黑液泵的進(jìn)液口連通，黑液泵的液體輸出口與裂解反應(yīng)器的進(jìn)液管連通，裂解反應(yīng)器出液管與第一級(jí)閃蒸器的進(jìn)液管連通，第一級(jí)閃蒸器的出液管與第二級(jí)閃蒸器的進(jìn)液管相連通，末級(jí)閃蒸器的出液管與黑液蒸發(fā)器連通，閃蒸器的蒸汽出口與預(yù)熱器的蒸汽入口連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是裝置 中設(shè)置有二級(jí)預(yù)熱器和三級(jí)閃蒸器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是第m 級(jí)閃蒸器的蒸汽出n與第n級(jí)預(yù)熱器的蒸汽入口相連通，其中m=l， 2， 3; n=3， 2， 1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器內(nèi)設(shè)置有攪拌槳葉。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的非木質(zhì)原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器的底部另外設(shè)置有環(huán)形的蒸汽管，環(huán)形蒸汽管卜.開(kāi)設(shè)有 噴孔，各噴孔軸線與中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器的軸線夾角為45度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用非木質(zhì)原料造紙時(shí)，配套進(jìn)行堿回收工藝的黑液裂解裝置。本發(fā)明的裝置由至少兩個(gè)相互串聯(lián)的預(yù)熱器、相互串聯(lián)且數(shù)量與預(yù)熱器數(shù)量相同的閃蒸器，以及其內(nèi)設(shè)置有加熱盤(pán)管的中溫?zé)崃呀夥磻?yīng)器構(gòu)成，各級(jí)預(yù)熱器的出液管與相應(yīng)級(jí)的預(yù)熱器進(jìn)液管連通，第一級(jí)預(yù)熱器的進(jìn)液管與黑液管連通，末級(jí)預(yù)熱器的出液管與黑液泵的進(jìn)液口連通，黑液泵的液體輸出口與裂解反應(yīng)器的進(jìn)液管連通，裂解反應(yīng)器出液管與第一級(jí)閃蒸器的進(jìn)液管連通，各級(jí)閃蒸器的出液管與下級(jí)閃蒸器的進(jìn)液管相連通，末級(jí)閃蒸器的出液管與黑液蒸發(fā)器連通，閃蒸器的蒸汽出口與預(yù)熱器的蒸汽入口連通。
文檔編號(hào)C02F103/28GK101580285SQ20091012838
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者兵 張, 舒 張, 張培洲, 勇 王, 蓋美萍, 琿 邵 申請(qǐng)人:蘭州節(jié)能環(huán)保工程有限責(zé)任公司;九江九洲節(jié)能環(huán)保工程有限公司