草漿黑液處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種草漿黑液能源化利用裝置。
【背景技術】
[0002]傳統草漿黑液處理方式是采用堿回收爐燃燒，使草漿黑液中有機物的化學能轉變為熱能，將草漿黑液中鈉轉化為燒堿，該方法存在運行安全問題(燃燒過程中產生的硫和熔融堿鹽)且能耗高(草漿黑液燃燒前的多級蒸發濃縮工藝耗費了大量的能量)。
[0003]20世紀80年代中期，美國夏威夷自然能源研究所首先提出了可燃氣制備技術的完整概念。該技術是利用超常規狀態下的水作為反應介質(通常反應溫度在400?650°C，反應壓力低于50MPa)，生物質在超臨界水中經歷熱解、水解、氧化、還原等一系列復雜熱化學轉化過程，主要的氣體產物是出、0)2、0)、014工2<:4烷烴/烯烴等混合氣體，而后氣體產物通過分離和壓縮等工業上成熟的化工過程獲取高純度的可燃氣。在草漿黑液液體原料進行可燃氣制備的研究中發現氫氣產率和氣化轉化效率均較高，且草漿黑液中無機質(鈉鹽等)對有機質(木質素類為主)轉化過程存在顯著的催化促進作用。然而，木質素含量較高的原料在可燃氣制備轉化過程中易生成焦油，焦油對可燃氣制備反應系統的正常運行存在安全隱患;草漿黑液中無機質含量較高(約占40%)，無機質在傳統反應系統中易沉淀、堵塞，危害有機質轉化過程的順利進行。因而可燃氣制備技術的工業應用還不是很多，而且其自身也面臨進一步降低能耗的問題。
[0004]在焦炭快速生成的研究中發現木質纖維素類有機質在高溫、無氧或缺氧條件下熱解轉化為表面活性高、孔隙率及比表面積大的固體生物質焦，以及焦油和可燃氣。生物質焦具有良好的物理吸附特性，被認為是優質的燃料和工業原料。木質纖維素類生物質主要有機組成包括木質素、纖維素和半纖維素，在熱解過程中纖維素和半纖維素主要轉化為揮發性物質，木質素主要轉變為焦炭。木質纖維素類生物質中，木質素一般約占25%，因而木質纖維素類生物質的天然化學組成不
[0005]利于生物質焦高產量的實現。
【實用新型內容】
[0006]為了克服草漿黑液可燃氣制備技術存在的對焦油和無機質含量要求高的缺點，本實用新型提出了一種可燃氣制備耦合焦炭快速生成方法及其使用的裝置。利用本方法和裝置可以一體化處理草漿黑液，即將草漿黑液中多糖、有機酸、醇類等有機質的化學能轉化為氫氣等可燃氣能源的同時獲得高濃度堿液，并且將草漿黑液中木質素及其衍生物轉變為生物質焦，從而實現草漿黑液資源安全、低能耗、高效的綜合利用。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0008]—種草漿黑液的處理裝置，包括固-液兩相分離器、液體原料集合池、第一熱交換器、可燃氣制備爐、堿回收裝置、濃堿液集合池、氣液分離器、可燃氣高壓罐、液體產物集合池、焦炭生成爐、第二熱交換器;固-液兩相分離器用于將草漿原料分篩成固體和液體，液體原料集合池的入口與固-液兩相分離器的液體出口相連，液體原料集合池出口、第一熱交換器、可燃氣制備爐、堿回收裝置入口依次相連，所述堿回收裝置設有位于上部的氣液混合出口和位于底部的堿液出口，堿回收裝置的堿液出口與濃堿液集合池連接，從堿回收裝置的氣液混合出口排出的氣液混合物依次對焦炭生成爐、第二熱交換器進行加熱后進入氣液分離器的入口，氣液分離器的氣體出口與可燃氣高壓罐連接，氣液分離器的液體出口連接到液體產物集合池，固-液兩相分離器的固體出口依次與第二熱交換器、焦炭生成爐連接。
[0009]進一步的，還包括第三熱交換器，所述第三熱交換器用于從第二熱交換器流出的氣液混合物與液體原料集合池內的液體交換熱量。
[0010]進一步的，還包括隔膜式計量栗，草漿原料先流經隔膜式計量栗再進入固-液兩相分離器。
[0011]進一步的，所述焦炭生成爐包括鏈條爐排，鏈條爐排用于將固-液兩相分離器固體出口排出的固體送入焦炭生成爐中。
[0012]進一步的，所述固-液兩相分離器通過濾芯來實現固液分離，所述濾芯為燒結式金屬粉末濾芯，其孔隙大小為20?30μπι。
[0013]進一步的，還包括背壓閥和氣體增壓栗，背壓閥設置于第二熱交換器與氣液分離器之間，氣體增壓栗設置于氣液分離器與可燃氣高壓罐之間。
[0014]進一步的，還包括背壓閥和氣體增壓栗，背壓閥設置于第三熱交換器與氣液分離器之間，氣體增壓栗設置于氣液分離器與可燃氣高壓罐之間。
[0015]本實用新型還公開了一種草漿黑液的處理方法，包括以下步驟:
[0016](I)固液分離:將收集的草漿黑液原料通過固-液兩相分離器分篩處理，草漿黑液中以木質素及其衍生物為主的固體原料和以多糖、有機酸、醇類等為主的液體原料被分離，液體原料經固-液兩相分離器液體出口流入液體原料集合池中，固體原料在重力作用下由固-液兩相分離器固體出口進入第二熱交換器中；
[0017]( 2)草漿黑液液體原料可燃氣制備:液體原料集合池中的液體原料先經過熱交換器進行預熱，加熱到60?80°C;預熱后的液體原料進入可燃氣制備爐進行可燃氣制備，反應產物由可燃氣制備爐下部排入堿回收裝置；
[0018](3)草漿黑液固體原料干燥:可燃氣反應產物進入堿回收裝置中，可燃氣攜帶部分液體從氣液混合出口排出，高濃度的堿液聚集在底部，從底部的堿液出口通往濃堿液集合池;從堿回收裝置氣液混合出口排出的氣液混合物溫度為500?550°C，壓力為28?30MPa，依次送往焦炭生成爐和第二熱交換器，用于干燥預處理經固-液兩相分離器獲得的固體原料，并提供焦炭生成爐運行所需的部分能量；
[0019](4)氣液分離:從第二熱交換器流出的氣液混合物送入氣液分離器中進行氣液分離，氣體由增壓栗送入可燃氣高壓罐，液體送入液體產物集合池；
[0020](5)草漿黑液固體原料制焦:由草漿黑液固-液兩相分離器獲得的固體原料經第二熱交換器干燥后直接送入焦炭生成爐進行制焦處理。
[0021]進一步的，所述的步驟(2)中可燃氣制備爐的工作條件為:草漿黑液液體原料進料量I t/h，反應溫度550?650 °C，反應壓力28?30MPa，反應時間I?2min。
[0022]進一步的，所述的步驟(5)中焦炭生成爐的工作條件為:反應爐內為缺氧條件，反應溫度800?900°C，熱解時間10?15min。
[0023]進一步的，所述的步驟(4)中從第二熱交換器流出的氣液混合物經過第三熱交換器冷卻后再進行氣液分離，冷卻液為液體原料集合池內的液體原料。
[0024]其中步驟(3)中固體原料干燥所需要的熱量來自可燃氣制備反應時產生的余熱；步驟(4)中熱交換器的冷卻液采用草漿黑液液體原料;步驟(5)中焦炭生成爐所需要的熱量部分來自于可燃氣制備技術處理時產生的余熱，即氣液混合物通過焦炭生成爐帶來的熱能。焦炭生成爐燃燒所用的燃料可以直接使用本實用新型制備的可燃氣，也可采用其他燃料。
[0025]液體原料集合池中的液體原料用于循環冷卻可燃氣制備產物的同時預熱其本身；第一熱交換器中的預熱介質可以采用造紙工業余熱，進一步降低了可燃氣制備技術的能耗;堿回收裝置可實現草漿黑液中堿液的回收；可燃氣制備反應后產物溫度很高(550?650°C)，其所含熱量依次提供給焦炭生成爐、第二熱交換器、第三熱交換器。
[0026]有益效果
[0027]與現有技術相比，本實用新型具有如下顯著優點:
[0028]1.本實用新型利用可燃氣制備耦合焦炭快速生成技術實現了草漿黑液資源的高效綜合利用，整個轉化過程中將低品位能量轉變為高品位可燃氣和焦炭燃料，可獲得較高氫氣產量和焦產率(分別達10mol/kg、0.3kg/kg)，同時還可回收高濃度堿液。裝置中除栗、儀表等消耗少量電能外，整體耗電量很低；
[0029]2.利用草漿黑液固-液兩相分離器將草漿黑液