[发明专利]处理纸浆厂黑液的方法和设备

说明书

发明背景

本发明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。本发明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91290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。

发明概述

本发明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。

本发明方法的特征在于：

-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。

本发明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。

本发明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。本发明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。根据本发明的实施方式，还将惰性的气体或气体混合物装入该热解反应器内。根据本发明的又一个实施方式，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。根据本发明的再一个实施方式，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。

本发明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发明，其中：

图1是应用本发明方法的设备的示意图，和