[發明專利]在黑液氣化反應器內布置化學阻隔層的方法、化學氣化反應器、反應器的阻隔層和制造這種阻隔層標準砌塊的方法

無效

• 申請號: 200680032879.1
• 申請日: 2006-09-06
• 公開（公告）號: CN101258116A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: R·特格曼
• 申請（專利權）人: 坎雷克股份公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;D21C11/12;F27D1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 呂彩霞;范赤

技術領域

本發明涉及一種在化學反應器內轉化含大量有機和無機堿金屬化合物的黑液型高能有機廢料的方法如下：用空氣或氧進行部分高溫氧化，從而把有機廢料轉化為含大量水蒸汽、氫氣和一氧化碳的熱還原性氣體，而無機化合物在約750～1200℃，優選950～1150℃的溫度下形成含堿鹽熔體，所述反應器包含帶有反應物和產物進、出口相關器件的外殼以及設置在外殼內側上并包含一層或多層陶瓷阻隔層的襯里，襯里的總厚度和熱導率被選擇到使襯里面向反應室的內表面達到的溫度高到足以使所形成的與該表面接觸的鹽熔體占熔體的有足夠大體積分數，以在該表面自由流動，而在襯里位于靠近外殼的其余部分的溫度則低到足以使在毛細力和液體靜壓力驅動下透進所述一層或多層陶瓷阻隔層內接頭、裂紋或孔隙形式的凹坑內的所形成鹽熔體，在所述的一層或多層陶瓷阻隔層內部凝固成固態鹽，而且為防止反應器外殼上有害的過高溫度，要控制反應器外殼的溫度。

本發明還涉及實施該方法的化學反應器，擬用于所述反應器的反應器襯里和制造用于這種反應器襯里的標準砌塊的方法。

現有技術

當在諸如WO2004/051167A1(Chemrec?Aktiebolag)中所公開的那種類型的反應器內在約750～1150℃的溫度下用空氣或氧氣化黑液時，將會產生腐蝕性和高還原性氣相以及腐蝕性鹽熔體。氣相主要含H₂O、H₂、CO₂、CO、H₂S、N₂和CH₄及少量NaOH(g)、Na(g)和KCl(g)。形式上，鹽熔體由帶正電荷和負電荷的離子，主要是Na⁺、CO₃^2-、S^2-和OH^-的均勻混合物組成，且基本上能描述為化合物Na₂CO₃、Na₂S、NaOH的融熔混合物，但在熔體內也包含少量來自Na₂SO₄、NaCl、K₂CO₃和KCl的其它離子。鹽熔體自由流動，直到溫度降到約750℃，在該溫度下它凝固成基本上由Na₂CO₃(ss)和Na₂S(s)組成的固態鹽混合物。鹽熔體對金屬和陶瓷的腐蝕性很強。為使反應器的鋼質外殼不暴露于太高的溫度或不受腐蝕性氣相化合物或鹽熔體的損傷，需要有效的化學阻隔層和熱絕緣良好的反應器外殼。作為反應器內的阻隔材料，可以用較厚的陶瓷襯里或帶陶瓷涂層且易冷卻的金屬網，見，例如，WO01/37984A1(Kvaerner?Chemrec?AB)。反應器外殼的鋼材當然決不能暴露于任何不允許的局部或全面性高機械應力下或暴露于任何不允許的高溫下，而且決不能接觸對鋼有腐蝕性的化合物。

反應器用來回收紙漿廠內的能量和化學品，且必須能連續操作。反應器設備的不定期停車將對工廠化學藥品的回收迅速造成高成本干擾，而在較長時間停車的情況下，將對紙漿廠造成代價高昂的生產損失。因此對這種設備的操作可靠性和操作有效性要求非常高。由于該設備產生大量鹽熔體和大量含毒性和有害氣味化合物的高能可燃氣體，所以把高要求放在系統的安全性和反應器容器上，而且所有其接頭和壁入口總是氣密的。為保持系統的高安全性和避免對化學回收的干擾或對陶瓷襯里或反應器外殼的損傷，很重要的一點是能可靠地測量和控制反應器的溫度。過高的反應器溫度將使鹽熔體腐蝕性很強；而過低的反應器溫度將造成氣化反應的停止，從而使鹽熔體受難燃黑液的污染或在反應器壁上凝固成固體物質。

當反應器的內陶瓷阻隔層從室溫加熱到對應于鹽熔體的熔點，即約750℃時，陶瓷內發生大量熱膨脹，如WO?2004/051167A1和WO01/37984中所述，而其外部的反應器鋼質外殼膨脹較少，因為下述事實：主要因腐蝕和強度原因，它必須保持在較低溫度下。因此，在鋼壁內側與陶瓷阻隔層外側之間總須存在足夠的熱膨脹空間才能避免在反應器加熱和操作時鋼質外殼與陶瓷之間出現危險的高壓縮載荷。圓柱狀反應器要求徑向膨脹空間為圓柱半徑的約1％以及軸向膨脹空間為圓柱軸長度的約1％。