專利名稱：非木質原料造紙黑液熱裂解裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種與處理造紙黑液設備配套使用的裝置，確切講是一種用非 木質原料造紙時，配套進行堿回收工藝的黑液裂解裝置。
背景技術：
在我國，森林資源相對匱乏，木質原料遠遠不能滿足造紙工業(yè)的需要，為 解決不斷增長的紙張社會需求和資源緊缺兩者之間的矛盾，將會更多地利用非
木質纖維原料。據(jù)統(tǒng)計，非木質纖維原料占我國紙漿總產(chǎn)量的74%左右，而且 在相當長的一段時間內，非木質纖維原料仍然是我國造紙工業(yè)的主要原料，所 占比重不會發(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， 對社會環(huán)境造成的危害十分嚴重。目前，比較有效的治理方法還是采用堿回收 系統(tǒng)。為此，國家環(huán)?？偩置髁钜?guī)定，所有造紙紙漿工業(yè)都必須配套堿回收系 統(tǒng)。但非木質原料造紙的堿回收有著更多的困難，這主要是由于非木質原料黑 液中含硅量大、粘度高，使進一歩蒸發(fā)濃縮困難加大。實驗數(shù)據(jù)表明，當非木 質原料黑液濃度超過35%時，粘度迅速上升，濃度到45%時，在90。C下，粘度 可達200m.pas以上，已接近離心泵所不能輸送的粘度范圍，無法再繼續(xù)蒸發(fā)。 因此，目前非木質原料黑液蒸發(fā)濃度最高設計值都不超過45%，進入堿爐的濃 度不超過50%。由于非木質原料造紙黑液粘度過高，造成堿爐操作困難，甚至 需要用重油助燃，使得堿回收經(jīng)濟性大大降低，堿回收率不高?，F(xiàn)有技術是通 過增設圓盤蒸發(fā)器的方式解決前述的問題，但其效果仍不理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種可解決非木質原料造紙存在的黑液粘度過高的黑液熱裂解 裝置。
本發(fā)明的非木質原料造紙黑液熱裂解裝置由至少兩個相互串聯(lián)的預熱器、 相互串聯(lián)且數(shù)量與預熱器數(shù)量相同的閃蒸器，以及其內設置有加熱盤管的中溫 熱裂解反應器構成，其中第一級預熱器的進液管與黑液管連通，其出液管與第 二級預熱器的進液管連通，末級預熱器的出液管與黑液泵的進液口連通，黑液 泵的液體輸出口與裂解反應器的進液管連通，裂解反應器出液管與集一級閃蒸 器的進液管連通，第一級閃蒸器的出液管與第二級閃蒸器的進液管相連通，末 級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熱器的蒸汽入口 連通。
本發(fā)明裝置的最佳實施例是在裝置中設置有三級預熱器和三級閃蒸器。本發(fā)明裝置的最佳實施中，第m級閃蒸器的蒸汽出口與第n級預熱器的蒸 汽入口相連通，其中m=l， 2， 3; n=3， 2， 1。
本發(fā)明中通過數(shù)組預熱器對黑液進行逐級加熱，使被處理黑液逐漸被加溫 至較高的溫度后進入中溫熱裂解反應器中，在中溫熱裂解反應器中利用盤管繼 續(xù)對黑液進行加熱，使其達到裂解反應溫度，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，大大降低了黑液的粘度，增加了其流動性， 使其具備在高濃度下繼續(xù)蒸發(fā)和輸送的條件。
進入中溫熱裂解反應器的黑液的粘度很大，在中溫熱裂解反應器中被加熱 時基本上會是以傳導方式進行傳熱，其傳熱效率極低。為解決這一問題，可采
用下述的任一種技術措施
1、 在中溫熱裂解反應器內設置由電機驅動的攪拌槳葉，或者
2、 在中溫熱裂解反應器的底部另外設置有環(huán)形的蒸汽管，環(huán)形蒸汽管上開 設有噴孔，各噴孔軸線與中溫熱裂解反應器的軸線夾角為45度，使所有的噴孔 都指向裂解反應器的軸線，形成蒸汽反吹裝置，當蒸汽沿各小孔吹出時，在起 到對黑液加熱作用的同時能帶動裂解反應器內黑液產(chǎn)生翻滾。
本發(fā)明的上述兩種結構在工作時可在槳葉攪動下，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，強化熱交換 效率，使得黑液與盤管內蒸汽的傳熱系數(shù)成倍增加，既可大大縮短黑液加熱時 間，還可減小蒸汽盤管的換熱面積，降低設備投資成本，并可減少蒸汽用量； 試驗還發(fā)現(xiàn)，由于黑液處于湍流運動狀態(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，減少黑液在中溫熱裂解反應器內的停留時間， 使黑液能在較短時間段內完成裂解，有效提高設備的產(chǎn)率。
本發(fā)明中非木質原料造紙黑液熱裂解裝置可以作為傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)的一個階 段，完成由于隨濃度升高粘度增加而無法完成的工作。本發(fā)明利用非木質原料 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， 能大大降低黑液粘度，增加流動性，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60%。采用本發(fā)明后可以省去傳統(tǒng)工藝中的圓盤蒸發(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入到堿爐燃 燒，這樣現(xiàn)有技術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為預熱器內部結構示意圖。 ' 附圖3為帶有攪拌裝置的裂解反應器結構示意圖。 附圖4為帶有蒸汽反吹裝置的裂解反應器結構示意圖。附圖5為蒸汽反吹裝置盤管放大圖。
其中l(wèi)為黑液裂解前蒸發(fā)器，2為預熱器蒸汽入口管，3為一級預熱器，4
為二級預熱器，5為三級預熱器，6為反應器黑液出口， 7為中溫熱裂解反應器， 8為中溫蒸汽入口管，9為黑液泵，IO為一級閃蒸器，ll為二級閃蒸器，12為 三級閃蒸器，13為黑液裂解后蒸發(fā)器，14為設置于中溫熱裂解反應器內的攪拌 葉槳，15為環(huán)形蒸汽管上的噴汽口 ， 16為環(huán)形蒸汽管。
具體實施例方式
本發(fā)明的非木質原料造紙黑液熱裂解裝置的最佳實施例的基本結構見附 圖。在本發(fā)明的裝置中有由三個相互串聯(lián)的預熱器3、 4和5，本發(fā)明的預熱器 為換熱器，參見附圖2。本發(fā)明的裝置中還有數(shù)量與預熱器數(shù)量相同的三個閃蒸 器10、 11和12，以及其內設置有加熱管8的裂解反應器7。其中第一級預熱器 3的進液管與黑液管連通，其出液管與第二級預熱器4的進液管連通，第二級預 熱器4的出液管與第三級預熱器5的進液管連通，第三級預熱器5的出液管與 黑液泵9的進液口連通，黑液泵9的液體輸出口與裂解反應器7的進液管連通， 裂解反應器7的出液管與第一級閃蒸器10的進液管連通，第一級閃蒸器10的 出液管與第二級閃蒸器11的進液管相連通，第二級閃蒸器11的出液管與第三 級閃蒸器12的進液管相連通，第三級閃蒸器12的出液管與堿回收裝置的黑液 蒸發(fā)器連通，第一級閃蒸器10的蒸汽出口與第三級預熱器5的蒸汽入口相連通， 第二級閃蒸器11的蒸汽出口與第二級預熱器4的蒸汽入口相連通，第三級閃蒸 器12的蒸汽出口與第一級預熱器3的蒸汽入口相連通。
本發(fā)明在工作時利用傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)與非木質原料造紙黑液熱裂解裝置相結 合，提取來的稀黑液經(jīng)過調配達到一定濃度后進入IV效蒸發(fā)器閃蒸室閃蒸，然 后進入V效蒸發(fā)器閃蒸室，二次閃蒸后進入VI效蒸發(fā)器，由VI效蒸發(fā)器開始進 行VI、 V、 IV、 III、 II典型的全逆流蒸發(fā)流程，將非木質原料造紙黑液逐級提 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，采用逐級加熱 方式將黑液預熱到一定的溫度，經(jīng)三級預熱后將黑液從95。C加熱至160。C以上； 再用泵送入到中溫熱裂解反應器，經(jīng)蒸汽再次加熱，在中溫中壓(1.2MPa， 180 190°C)和一定時間內發(fā)生裂解變化，使其粘度大大降低，且不可逆轉。被 裂解黑液再進入閃蒸器進行閃蒸除溫，本發(fā)明的裝置中設置有三級閃蒸器。經(jīng) 三級閃蒸后黑液溫度從18(TC以上降至ll(TC左右，同時經(jīng)閃蒸器回收的熱量重 新回輸?shù)筋A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，至濃度達到60 65%，直接進入到堿爐燃燒。
權利要求
1、非木質原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是由至少兩個相互串聯(lián)的預熱器、相互串聯(lián)且數(shù)量與預熱器數(shù)量相同的閃蒸器，以及其內設置有加熱盤管的中溫熱裂解反應器構成，其中第一級預熱器的進液管與黑液管連通，其出液管與第二級預熱器的進液管連通，末級預熱器的出液管與黑液泵的進液口連通，黑液泵的液體輸出口與裂解反應器的進液管連通，裂解反應器出液管與第一級閃蒸器的進液管連通，第一級閃蒸器的出液管與第二級閃蒸器的進液管相連通，末級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熱器的蒸汽入口連通。
2、 根據(jù)權利要求1所述的非木質原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是裝置 中設置有二級預熱器和三級閃蒸器。
3、 根據(jù)權利要求2所述的非木質原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是第m 級閃蒸器的蒸汽出n與第n級預熱器的蒸汽入口相連通，其中m=l， 2， 3; n=3， 2， 1。
4、 根據(jù)權利要求1或2或3所述的非木質原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是中溫熱裂解反應器內設置有攪拌槳葉。
5、 根據(jù)權利要求1或2或3所述的非木質原料造紙黑液熱裂解裝置，其特征是中溫熱裂解反應器的底部另外設置有環(huán)形的蒸汽管，環(huán)形蒸汽管卜.開設有 噴孔，各噴孔軸線與中溫熱裂解反應器的軸線夾角為45度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用非木質原料造紙時，配套進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相互串聯(lián)的預熱器、相互串聯(lián)且數(shù)量與預熱器數(shù)量相同的閃蒸器，以及其內設置有加熱盤管的中溫熱裂解反應器構成，各級預熱器的出液管與相應級的預熱器進液管連通，第一級預熱器的進液管與黑液管連通，末級預熱器的出液管與黑液泵的進液口連通，黑液泵的液體輸出口與裂解反應器的進液管連通，裂解反應器出液管與第一級閃蒸器的進液管連通，各級閃蒸器的出液管與下級閃蒸器的進液管相連通，末級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熱器的蒸汽入口連通。
文檔編號C02F103/28GK101580285SQ20091012838
公開日2009年11月18日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權日2009年4月1日
發(fā)明者兵 張, 舒 張, 張培洲, 勇 王, 蓋美萍, 琿 邵 申請人:蘭州節(jié)能環(huán)保工程有限責任公司;九江九洲節(jié)能環(huán)保工程有限公司