專利名稱：黑液超臨界水氧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種造紙制漿黑液處理裝置，特別是涉及一種黑液超臨界水氧化裝置；屬于造紙制漿廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
二、技術(shù)背景傳統(tǒng)的化學(xué)制漿黑液處理工藝中，對蒸煮黑液的處理主要是采用蒸發(fā)濃縮、燃燒后獲取熱能，并通過苛化進(jìn)行堿回收。該方法需要將黑液蒸發(fā)濃縮到45％(固含量)以上，才能送往堿回收爐繼續(xù)增濃并進(jìn)行燃燒；隨著黑液濃度提高，蒸發(fā)濃縮過程變得越來越困難；堿回收爐內(nèi)燃燒過程以及隨后的苛化工序中都存在堿損耗；濃黑液在堿回收爐內(nèi)燃燒時(shí)還會(huì)產(chǎn)生粉塵、氮氧化物等污染物質(zhì)，黑液蒸發(fā)濃縮時(shí)產(chǎn)生大量的污水，對環(huán)境帶來危害。特別是堿回收工藝對非木材纖維原料蒸煮黑液的處理效果還不夠理想。
超臨界水氧化法處理黑液技術(shù)是利用超臨界狀態(tài)時(shí)，水和氧完全互溶的性能，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物在短時(shí)間內(nèi)高效氧化，產(chǎn)生二氧化碳、水以及大量的熱能，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。但是，無機(jī)鹽在超臨界水中的溶解度微小，結(jié)晶后容易造成管道堵塞；超臨界介質(zhì)對設(shè)備的應(yīng)力腐蝕很嚴(yán)重，影響了設(shè)備的可靠性；超臨界介質(zhì)的導(dǎo)熱性較差，影響了反應(yīng)熱能的回收。
應(yīng)力腐蝕主要發(fā)生在盛裝腐蝕性介質(zhì)并受拉應(yīng)力的容器金屬殼體中，如果容器殼體承受的是壓縮應(yīng)力，將不發(fā)生應(yīng)力腐蝕；超臨界介質(zhì)對透平機(jī)做工后，內(nèi)能降低，將處于亞臨界或氣液共存狀態(tài)，其導(dǎo)熱性良好，熱能回收技術(shù)與裝備已經(jīng)很成熟。
三
發(fā)明內(nèi)容
為了解決造紙制漿蒸煮黑液超臨界水氧化技術(shù)中存在的無機(jī)鹽結(jié)晶引起的管道堵塞、超臨界介質(zhì)導(dǎo)熱性能差引起的熱回收問題、應(yīng)力腐蝕問題等，本實(shí)用新型提出一套黑液超臨界水氧化裝置，使造紙制漿黑液的清潔化處理更易實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是將有機(jī)固含量濃度大于10％的黑液經(jīng)過間壁式換熱器加熱至超臨界溫度以上后，由加壓泵將其壓力升高，成為超臨界流體，在通過管道和閥門送至設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)部的噴射混合器中，黑液在此處與另一管道送來的過量氧化介質(zhì)(超臨界氧或空氣)充分混合，并由噴射混合器的噴嘴噴出，黑液與氧化介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，有機(jī)物被氧化成水和二氧化碳，其中有機(jī)鹽等也被氧化成無機(jī)碳酸鹽，同時(shí)從超臨界流體中結(jié)晶，沿導(dǎo)流筒向下移動(dòng)，沉積于反應(yīng)器的底部，通過卸料閥門排出；超臨界流體繞過導(dǎo)流筒壁的下端，進(jìn)入導(dǎo)流筒與反應(yīng)器內(nèi)壁形成的環(huán)狀空間，通過管道進(jìn)入緩沖罐中；超臨界流體再由緩沖罐中經(jīng)過管道進(jìn)入透平機(jī)中，對透平機(jī)做軸功，從透平機(jī)排出的流體將是非超臨界流體，可用于制漿過程中；透平機(jī)所獲得的軸功通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，輸入電網(wǎng)；反應(yīng)器是由外殼和內(nèi)殼組成的夾套式結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼通過支撐柱固定在外殼內(nèi)側(cè)；反應(yīng)器的夾套中充液體，并通過管道與增壓缸的高壓缸相聯(lián)，增壓缸的低壓缸通過管道與緩沖罐相聯(lián)，保證反應(yīng)器的內(nèi)殼處于壓應(yīng)力狀態(tài)，以免應(yīng)力腐蝕發(fā)生。
本實(shí)用新型的有益效果是解決了黑液超臨界水氧化技術(shù)中無機(jī)鹽結(jié)晶造成的管路堵塞問題，減緩或消除了應(yīng)力腐蝕對反應(yīng)器的危害；通過超臨界流體對透平機(jī)做軸功，不但獲得了品位很高的電能，而且使黑液處理熱能的回收率提高。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，投資小，運(yùn)行維護(hù)成本低；排出反應(yīng)器的超臨界流體經(jīng)過能量回收利用后，可分離出純度很高的二氧化碳?xì)怏w和清潔水。
四以下結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖一是本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖。
圖中1.換熱器，2.加壓泵，3.閥門，4.管道，5.導(dǎo)流筒，6.噴射混合器，7.支撐桿，8.管道，9.增壓缸，10.管道，11.排放管，12.緩沖罐，13.透平機(jī)，14.發(fā)電機(jī)，15.卸料閥，16.反應(yīng)器；五、具體實(shí)施例在圖一中，間壁式換熱器(1)經(jīng)過管道和閥門，與加壓泵(2)的進(jìn)液口連接；加壓泵(2)的排液口通過管道和閥門(3)與反應(yīng)器(16)內(nèi)的噴射混合器(6)相聯(lián)；噴射混合器(6)上部設(shè)有向上的噴嘴，噴射混合器(6)通過支撐桿(7)固定在導(dǎo)流筒(5)的內(nèi)部，氧化介質(zhì)輸送管道(4)與噴射混合器(6)的吸液口相聯(lián)；導(dǎo)流筒(5)的上端固定在反應(yīng)器(16)的內(nèi)殼頂部；反應(yīng)器(16)是密閉的，由外殼和內(nèi)殼組成夾套式結(jié)構(gòu)，其殼體包括下部的錐殼封頭、中部的圓筒體、上部由錐殼過渡為球殼的封頭；反應(yīng)器(16)的內(nèi)殼通過支撐柱(圖中未畫)固定在外殼內(nèi)側(cè)；反應(yīng)器(16)的夾套中充液體，并通過管道(8)與增壓缸(9)的高壓缸相聯(lián)，增壓缸(9)的低壓缸通過管道(10)與緩沖罐(12)相聯(lián)，以保證反應(yīng)器(16)的內(nèi)殼處于壓應(yīng)力狀態(tài)，以免應(yīng)力腐蝕發(fā)生。反應(yīng)器(16)的底部裝有卸料閥門(15)；在反應(yīng)器(16)的圓筒壁高于導(dǎo)流筒(5)下端的部位上設(shè)置超臨界流體排放管(11)，排放管(11)與緩沖罐(12)相聯(lián)；緩沖罐(12)經(jīng)過管道和閥門與透平機(jī)(13)相聯(lián)，透平機(jī)(13)通過連軸器與發(fā)電機(jī)(14)相聯(lián)。
權(quán)利要求1.一種黑液超臨界水氧化裝置。由換熱器、加壓泵、反應(yīng)器經(jīng)過閥門和管道順序連接構(gòu)成該裝置的柱體，其特征是反應(yīng)器是由內(nèi)殼與外殼組成的密閉的夾套式結(jié)構(gòu)，夾套中充液體，并通過管道與增壓缸的高壓缸相聯(lián)，增壓缸的低壓缸通過管道與緩沖罐相聯(lián)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述黑液超臨界水氧化裝置，其特征是在反應(yīng)器內(nèi)接近頂部處設(shè)有導(dǎo)流筒，噴射混合器通過支撐桿固定于導(dǎo)流筒的內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述黑液超臨界水氧化裝置，其特征是反應(yīng)器通過超臨界介質(zhì)排放管與緩沖罐相聯(lián)，緩沖罐通過管道與透平機(jī)相聯(lián)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述黑液超臨界水氧化裝置，其特征是在反應(yīng)器的底部設(shè)有結(jié)晶無機(jī)鹽卸料閥。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種黑液超臨界水氧化裝置。它是由換熱器、加壓泵、反應(yīng)器、增壓缸、緩沖罐、透平機(jī)組成。該裝置解決了無機(jī)鹽在超臨界介質(zhì)中結(jié)晶引起的管道堵塞問題；增壓缸在反應(yīng)器內(nèi)部與夾套之間產(chǎn)生的壓力差使反應(yīng)器內(nèi)殼一直處于壓應(yīng)力狀態(tài)，減緩了或消除了應(yīng)力腐蝕對反應(yīng)器的危害；透平機(jī)的應(yīng)用使超臨界介質(zhì)熱能回收率大幅度提高。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、反應(yīng)速率高，黑液處理能力高的特點(diǎn)。
文檔編號C02F1/72GK2685327SQ20032010994
公開日2005年3月16日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者陳海峰, 張美云, 楊軍, 李新平, 王建梅, 喬麗潔 申請人:陜西科技大學(xué)