CN2685327Y - 黑液超临界水氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种黑液超临界水氧化装置。它是由换热器、加压泵、反应器、增压缸、缓冲罐、透平机组成。该装置解决了无机盐在超临界介质中结晶引起的管道堵塞问题；增压缸在反应器内部与夹套之间产生的压力差使反应器内壳一直处于压应力状态，减缓了或消除了应力腐蚀对反应器的危害；透平机的应用使超临界介质热能回收率大幅度提高。该装置具有结构简单、体积小、反应速率高，黑液处理能力高的特点。

Description

黑液超临界水氧化装置

一、所属技术领域

本实用新型涉及一种造纸制浆黑液处理装置，特别是涉及一种黑液超临界水氧化装置；属于造纸制浆废水处理技术领域。

二、技术背景

传统的化学制浆黑液处理工艺中，对蒸煮黑液的处理主要是采用蒸发浓缩、燃烧后获取热能，并通过苛化进行碱回收。该方法需要将黑液蒸发浓缩到45％(固含量)以上，才能送往碱回收炉继续增浓并进行燃烧；随着黑液浓度提高，蒸发浓缩过程变得越来越困难；碱回收炉内燃烧过程以及随后的苛化工序中都存在碱损耗；浓黑液在碱回收炉内燃烧时还会产生粉尘、氮氧化物等污染物质，黑液蒸发浓缩时产生大量的污水，对环境带来危害。特别是碱回收工艺对非木材纤维原料蒸煮黑液的处理效果还不够理想。

超临界水氧化法处理黑液技术是利用超临界状态时，水和氧完全互溶的性能，实现有机物在短时间内高效氧化，产生二氧化碳、水以及大量的热能，实现清洁生产。但是，无机盐在超临界水中的溶解度微小，结晶后容易造成管道堵塞；超临界介质对设备的应力腐蚀很严重，影响了设备的可靠性；超临界介质的导热性较差，影响了反应热能的回收。

应力腐蚀主要发生在盛装腐蚀性介质并受拉应力的容器金属壳体中，如果容器壳体承受的是压缩应力，将不发生应力腐蚀；超临界介质对透平机做工后，内能降低，将处于亚临界或气液共存状态，其导热性良好，热能回收技术与装备已经很成熟。

三、发明内容

为了解决造纸制浆蒸煮黑液超临界水氧化技术中存在的无机盐结晶引起的管道堵塞、超临界介质导热性能差引起的热回收问题、应力腐蚀问题等，本实用新型提出一套黑液超临界水氧化装置，使造纸制浆黑液的清洁化处理更易实现。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：将有机固含量浓度大于10％的黑液经过间壁式换热器加热至超临界温度以上后，由加压泵将其压力升高，成为超临界流体，在通过管道和阀门送至设置在反应器内部的喷射混合器中，黑液在此处与另一管道送来的过量氧化介质(超临界氧或空气)充分混合，并由喷射混合器的喷嘴喷出，黑液与氧化介质发生反应，有机物被氧化成水和二氧化碳，其中有机盐等也被氧化成无机碳酸盐，同时从超临界流体中结晶，沿导流筒向下移动，沉积于反应器的底部，通过卸料阀门排出；超临界流体绕过导流筒壁的下端，进入导流筒与反应器内壁形成的环状空间，通过管道进入缓冲罐中；超临界流体再由缓冲罐中经过管道进入透平机中，对透平机做轴功，从透平机排出的流体将是非超临界流体，可用于制浆过程中；透平机所获得的轴功通过发电机转变为电能，输入电网；反应器是由外壳和内壳组成的夹套式结构，内壳通过支撑柱固定在外壳内侧；反应器的夹套中充液体，并通过管道与增压缸的高压缸相联，增压缸的低压缸通过管道与缓冲罐相联，保证反应器的内壳处于压应力状态，以免应力腐蚀发生。

本实用新型的有益效果是：解决了黑液超临界水氧化技术中无机盐结晶造成的管路堵塞问题，减缓或消除了应力腐蚀对反应器的危害；通过超临界流体对透平机做轴功，不但获得了品位很高的电能，而且使黑液处理热能的回收率提高。该装置结构简单，投资小，运行维护成本低；排出反应器的超临界流体经过能量回收利用后，可分离出纯度很高的二氧化碳气体和清洁水。

四、附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图一是本实用新型实施例示意图。

图中1.换热器，2.加压泵，3.阀门，4.管道，5.导流筒，6.喷射混合器，7.支撑杆，8.管道，9.增压缸，10.管道，11.排放管，12.缓冲罐，13.透平机，14.发电机，15.卸料阀，16.反应器；

五、具体实施例

在图一中，间壁式换热器(1)经过管道和阀门，与加压泵(2)的进液口连接；加压泵(2)的排液口通过管道和阀门(3)与反应器(16)内的喷射混合器(6)相联；喷射混合器(6)上部设有向上的喷嘴，喷射混合器(6)通过支撑杆(7)固定在导流筒(5)的内部，氧化介质输送管道(4)与喷射混合器(6)的吸液口相联；导流筒(5)的上端固定在反应器(16)的内壳顶部；反应器(16)是密闭的，由外壳和内壳组成夹套式结构，其壳体包括下部的锥壳封头、中部的圆筒体、上部由锥壳过渡为球壳的封头；反应器(16)的内壳通过支撑柱(图中未画)固定在外壳内侧；反应器(16)的夹套中充液体，并通过管道(8)与增压缸(9)的高压缸相联，增压缸(9)的低压缸通过管道(10)与缓冲罐(12)相联，以保证反应器(16)的内壳处于压应力状态，以免应力腐蚀发生。反应器(16)的底部装有卸料阀门(15)；在反应器(16)的圆筒壁高于导流筒(5)下端的部位上设置超临界流体排放管(11)，排放管(11)与缓冲罐(12)相联；缓冲罐(12)经过管道和阀门与透平机(13)相联，透平机(13)通过连轴器与发电机(14)相联。

Claims (4)

1.一种黑液超临界水氧化装置。由换热器、加压泵、反应器经过阀门和管道顺序连接构成该装置的柱体，其特征是：反应器是由内壳与外壳组成的密闭的夹套式结构，夹套中充液体，并通过管道与增压缸的高压缸相联，增压缸的低压缸通过管道与缓冲罐相联；

2.根据权利要求1所述黑液超临界水氧化装置，其特征是：在反应器内接近顶部处设有导流筒，喷射混合器通过支撑杆固定于导流筒的内部。

3.根据权利要求1所述黑液超临界水氧化装置，其特征是：反应器通过超临界介质排放管与缓冲罐相联，缓冲罐通过管道与透平机相联；

4.根据权利要求1所述黑液超临界水氧化装置，其特征是：在反应器的底部设有结晶无机盐卸料阀。

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