[發明專利]包括壓力吸收柔性結構的氣化反應器

無效

• 申請號: 201280029901.2
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103827618A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: R·泰格曼;I·蘭達爾夫
• 申請（專利權）人: 坎雷克股份公司
• 主分類號: F27D1/00
• 分類號: F27D1/00;D21C11/12;F23G7/04;F23M5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張平元

技術領域

本發明涉及一種用于對氣化原料進行氣化的反應器，其適用于處理包括有機和無機化合物的氣化原料，其中無機化合物組分的溫度至少低于氣化溫度100℃，其中所述化合物在氧氣和／或空氣存在的氣化過程中在氣化溫度下，被轉化成高于950℃但低于1300℃并且包括CO、CO₂、H₂和H₂O(g)的熱還原氣，以及鹽熔體，其中所述反應器包括外部反應器殼體和內部耐火襯里，其中柔性結構件被設置在所述外部反應器殼體和所述內部耐火襯里之間的環形同軸膨脹空間中。

本發明還涉及一種制造柔性結構并且將其設置在氣化反應器中的反應器殼體和內部耐火襯里之間的方法。

技術現狀

黑液是大型造紙廠在木材原料生產紙漿的過程中產生的有價值的產品。在由Chemrec?AB開發的熱化學反應器中，來自紙漿廠的黑液能夠與氧氣或空氣-氧氣混合物一道被氣化，用于回收黑液的能量和化學物質。在氣化反應中，腐蝕鹽熔化并且產生富能氣體。熔化的鹽被噴射到反應器下部的水冷卻，接著在這里被溶解并且形成綠液。綠液接著用于生產造紙廠中新的蒸煮化學物質。氣化反應能夠在環境壓力下進行，或者在反應器系統中升高后相對較高的氣壓下進行。氣化反應產生富能且熱的氣體，以及熱的鹽熔體。氣化反應適宜在大約1000℃的溫度下在內襯有陶瓷材料的鋼反應器中進行。

在黑液的氣化過程中產生的化學物質主要由Na₂CO₃，Na₂S和NaOH組成，在大約740℃熔化并且形成低粘性鹽熔體，其對于陶瓷磚具有良好的濕潤性。在反應器中產生的熔體使反應器的溫度維持在大約1000℃。因此，熔體能夠在磚結構較冷的外部凝固之前深入滲透到熱的爐磚結構中。滲透的熔體緩慢地與爐磚結構的熱部分進行反應并且在那里形成新的陶瓷相態，使得運行中爐磚結構的體積和尺寸緩慢但不可避免的增加。為此，在反應器運行時在反應器壁內部和爐磚結構外部之間需要具有足夠的膨脹空間以避免在反應器壁中產生危險的高機械載荷。通常，陶瓷材料具有非常高的壓縮強度，因此如果膨脹持續進行了很長的時間，盡管膨脹的陶瓷襯里具有非常高的機械強度，還是能夠使反應器殼體超負載。

在紙漿廠中用于回收能量和化學物質的氣化裝置預計能夠連續地運行很長的時間。在現代的紙漿和造紙廠中定期維護停機僅僅是每12-18個月進行一次并且僅隨后進行1-2周。因此，氣化裝置的非定期停機能夠導致工廠的能量和化學物質回收系統受到嚴重的干擾。修理氣化裝置或者回收系統造成的較長的生產停機使紙漿和造紙生產遭受巨大的損失。為此，對這種氣化裝置的運行可用性具有非常高的要求。由于氣化裝置產生大量熱的腐蝕性鹽熔體，其隨后在水中溶解并且形成用在化學物質回收工藝中的堿性綠液，以及大量的包含有毒物質的富能和可燃氣體，因此需要氣化裝置具有良好的系統安全性。

來自紙漿廠的黑液的氣化反應能夠通過一個化學反應方程式概括地示出，參見下面的方程式，進來的黑液BL(aq)，和氧氣O₂(g)混合并且反應，或者在氣化器中部分燃燒，其中產生鹽熔體Me₂A(l)，以及富能氣體G_x(g)，同時通過部分燃燒產生熱量。下面的方程式還標明了在該反應中在大約1000℃的溫度下進行轉換的大概的摩爾質量。通過該方程式，顯而易見的是當1摩爾的BL(aq)與13摩爾的氧氣進行氣化，產生2,7摩爾典型化合物為Me₂A(l)的鹽熔體，以及77摩爾的在這里被命名為G_x(g)的各種氣體物質，同時產生熱量。

1BL(aq)+13O₂(g)→2,7Me2A(l)+77Gx(g)+heat

黑液的組成元素的含量可以通過化學分析確定。來自Swedish?Kraft造紙廠的黑液BL(aq)，也被稱作稠液的構成，可以通過一個簡單的包含水含量的典型黑液的化學方程式描述，參見下面的方程式。除了別的之外，來自亞硫酸鹽工廠的稠液具有本質上不同的構成，在黑液中具有相對高很多的硫含量。紙漿廠從接近海的區域收集木材原料，使得黑液中氯化物含量升高。

BL(aq)=Na_8,5K_0,5C_31,5H_35，5O_22,3S_1,5N_0,1C_10,1·19，5H₂O