专利名称：非木质原料造纸黑液热裂解装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种与处理造纸黑液设备配套使用的装置，确切讲是一种 用非木质原料造纸时，配套进行碱回收工艺的黑液裂解装置。
背景技术：
在我国，森林资源相对匮乏，木质原料远远不能满足造纸工业的需要，为 解决不断增长的纸张社会需求和资源紧缺两者之间的矛盾，将会更多地利用非
木质纤维原料。据统计，非木质纤维原料占我国纸浆总产量的74%左右，而且 在相当长的一段时间内，非木质纤维原料仍然是我国造纸工业的主要原料，所 占比重不会发生大的变化。
蒸煮黑液是造成造纸工业环境污染的主要根源，如不加治理就直接排放， 对社会环境造成的危害十分严重。目前，比较有效的治理方法还是采用碱回收 系统。为此，国家环保总局明令规定，所有造纸纸浆工业都必须配套碱回收系 统。但非木质原料造纸的碱回收有着更多的困难，这主要是由于非木质原料黑 液中含硅量大、粘度高，使进一步蒸发浓縮困难加大。实验数据表明，当非木 质原料黑液浓度超过35%时，粘度迅速上升，浓度到45%时，在90。C下，粘度 可达200m"pas以上，已接近离心泵所不能输送的粘度范围，无法再继续蒸发。 因此，目前非木质原料黑液蒸发浓度最高设计值都不超过45%，进入碱炉的浓 度不超过50%。由于非木质原料造纸黑液粘度过高，造成碱炉操作困难，甚至 需要用重油助燃，使得碱回收经济性大大降低，碱回收率不高。现有技术是通 过增设圆盘蒸发器的方式解决前述的问题，但其效果仍不理想。 . 发明内容
本实用新型提供一种可解决非木质原料造纸存在的黑液粘度过高的黑液热 裂解装置。
本实用新型的非木质原料造纸黑液热裂解装置由至少两个相互串联的预热 器、相互串联且数量与预热器数量相同的闪蒸器，以及其内设置有如热盘管的 中温热裂解反应器构成，其中第一级预热器的进液管与黑液管连通，其出液管 与第二级预热器的进液管连通，末级预热器的出液管与黑液泵的进液口连通， 黑液泵的液体输出口与裂解反应器的进液管连通，裂解反应器出液管与第一级 闪蒸器的进液管连通，第一级闪蒸器的出液管与第二级闪蒸器的进液管相连通， 末级闪蒸器的出液管与黑液蒸发器连通，闪蒸器的蒸汽出口与预热器的蒸汽入 口连通。
本实用新型装置的最佳实施例是在装置中设置有三级预热器和三级闪蒸器。本实用新型装置的最佳实施中，第m级闪蒸器的蒸汽出口与第n级预热器 的蒸汽入口相连通，其中m=l， 2， 3; n=3， 2， 1。
本实用新型中通过数组预热器对黑液进行逐级加热，使被处理黑液逐渐被 加温至较高的温度后进入中温热裂解反应器中，在中温热裂解反应器中利用盘 管继续对黑液进行加热，使其达到裂解反应温度，在中温中压环境下将黑液的 高分子链打断，使之形成小分子物质，大大降低了黑液的粘度，增加了其流动 性，使其具备在高浓度下继续蒸发和输送的条件。
进入中温热裂解反应器的黑液的粘度很大，在中温热裂解反应器中被加热 时基本上会是以传导方式进行传热，其传热效率极低。为解决这一问题，可采 用下述的任一种技术措施
1、 在中温热裂解反应器内设置由电机驱动的搅拌桨叶，或者
2、 在中温热裂解反应器的底部另外设置有环形的蒸汽管，环形蒸汽管上开 设有喷孔，各喷孔轴线与中温热裂解反应器的轴线夹角为45度，使所有的喷孔 都指向裂解反应器的轴线，形成蒸汽反吹装置，当蒸汽沿各小孔吹出时，在起 到对黑液加热作用的同时能带动裂解反应器内黑液产生翻滚。
本实用新型的上述两种结构在工作时可在桨叶搅动下，或者在蒸汽喷射的 作用下，使黑液发生翻滚，形成湍流，这样可以提高黑液的加热速度，强化热 交换效率，使得黑液与盘管内蒸汽的传热系数成倍增加，既可大大縮短黑液加 热时间，还可减小蒸汽盘管的换热面积，降低设备投资成本，并可减少蒸汽用 量；试验还发现，由于黑液处于湍流运动状态，使得黑液分子链之间产生相互
摩擦牵扯，可提高黑液裂解的效率，减少黑液在中温热裂解反应器内的停留时 间，使黑液能在较短时间段内完成裂解，有效提高设备的产率。
本实用新型中非木质原料造纸黑液热裂解装置可以作为传统蒸发系统的一 个阶段，完成由于随浓度升高粘度增加而无法完成的工作。本实用新型利用非 木质原料造纸黑液热裂解装置在中温中压环境下将高分子链打断，使之形成小 分子物质，能大大降低黑液粘度，增加流动性，使其具备在高浓度下继续蒸发
和输送的条件，最终蒸发浓度可达60%。采用本实用新型后可以省去传统工艺
中的圆盘蒸发器，经本实用新型处理后的黑液再经从蒸发器处理后的高浓黑液 可以直接进入到碱炉燃烧，这样现有技术中的碱炉重油助燃系统完全可以弃之 不用。
附图1为本实用新型的黑液热裂解装置示意图。
附图2为预热器内部结构示意图。
附图3为带有搅拌装置的裂解反应器结构示意图。 '附图4为带有蒸汽反吹装置的裂解反应器结构示意图。 附图5为蒸汽反吹装置盘管放大图。
其中l为黑液裂解前蒸发器，2为预热器蒸汽入口管，3为一级预热器，4
为二级预热器，5为三级预热器，6为反应器黑液出口， 7为中温热裂解反应器， 8为中温蒸汽入口管，9为黑液泵，IO为一级闪蒸器，11为二级闪蒸器，12为 三级闪蒸器，13为黑液裂解后蒸发器，14为设置于中温热裂解反应器内的搅拌 叶桨，15为环形蒸汽管上的喷汽口 ， 16为环形蒸汽管。
具体实施方式
本实用新型的非木质原料造纸黑液热裂解装置的最佳实施例的基本结构见 附图。在本实用新型的装置中有由三个相互串联的预热器3、 4和5，本实用新 型的预热器为换热器，参见附图2。本实用新型的装置中还有数量与预热器数量 相同的三个闪蒸器10、 11和12，以及其内设置有加热管8的裂解反应器7。其 中第一级预热器3的进液管与黑液管连通，其出液管与第二级预热器4的进液 管连通，第二级预热器4的出液管与第三级预热器5的进液管连通，第三级预 热器5的出液管与黑液泵9的进液口连通，黑液泵9的液体输出口与裂解反应 器7的进液管连通，裂解反应器7的出液管与第一级闪蒸器10的进液管连通， 第一级闪蒸器10的出液管与第二级闪蒸器11的进液管相连通，第二级闪蒸器 11的出液管与第三级闪蒸器12的进液管相连通，第三级闪蒸器12的出液管与 碱回收装置的黑液蒸发器连通，第一级闪蒸器10的蒸汽出口与第三级预热器5 的蒸汽入口相连通，第二级闪蒸器11的蒸汽出口与第二级预热器4的蒸汽入口 相连通，第三级闪蒸器12的蒸汽出口与第一级预热器3的蒸汽入口相连通。
本实用新型在工作时利用传统蒸发系统与非木质原料造纸黑液热裂解装置 相结合，提取来的稀黑液经过调配达到一定浓度后进入IV效蒸发器闪蒸室闪蒸， 然后进入V效蒸发器闪蒸室，二次闪蒸后进入VI效蒸发器，由VI效蒸发器开始
进行vi、 v、 w、 in、 n典型的全逆流蒸发流程，将非木质原料造缚黑液逐级
提浓，至II效蒸发器，得到浓度为35% 40%之间、温度大约在95。C的黑液。将
这一黑液引入本实用新型的装置，利用其具有的温度和初步裂解条件，采用逐 级加热方式将黑液预热到一定的温度，经三级预热后将黑液从95。C加热至16(TC 以上；再用泵送入到中温热裂解反应器，经蒸汽再次加热，在中温中压(1.2MPa， 180 190°C)和一定时间内发生裂解变化，使其粘度大大降低，且不可逆转。被 裂解黑液再进入闪蒸器进行闪蒸除温，本实用新型的装置中设置有三级闪蒸器。 经三级闪蒸后黑液温度从18(TC以上降至ll(TC左右，同时经闪蒸器回收的热量 重新回输到预热器中，使热量被充分利用。经热裂解装置后再回到碱回收系统 的I效蒸发器继续蒸浓，至浓度达到60~65%，直接进入到碱炉燃烧。
权利要求1、非木质原料造纸黑液热裂解装置，其特征是由至少两个相互串联的预热器、相互串联且数量与预热器数量相同的闪蒸器，以及其内设置有加热盘管的中温热裂解反应器构成，其中第一级预热器的进液管与黑液管连通，其出液管与第二级预热器的进液管连通，末级预热器的出液管与黑液泵的进液口连通，黑液泵的液体输出口与裂解反应器的进液管连通，裂解反应器出液管与第一级闪蒸器的进液管连通，第一级闪蒸器的出液管与第二级闪蒸器的进液管相连通，末级闪蒸器的出液管与黑液蒸发器连通，闪蒸器的蒸汽出口与预热器的蒸汽入口连通。
2、 根据权利要求l所述的非木质原料造纸黑液热裂解装置，其特征是装置 中设置有三级预热器和三级闪蒸器。
3、 根据权利要求2所述的非木质原料造纸黑液热裂解装置，其特征是第m 级闪蒸器的蒸汽出口与第n级预热器的蒸汽入口相连通，其中m=l， 2， 3; n=3， 2， 1。
4、 根据权利要求1或2或3所述的非木质原料造纸黑液热裂解装置，其特 征是中温热裂解反应器内设置有搅拌桨叶。
5、 根据权利要求1或2或3所述的非木质原料造纸黑液热裂解装置，其特 征是中温热裂解反应器的底部另外设置有环形的蒸汽管，环形蒸汽管上开设有 喷孔，各喷孔轴线与中温热裂解反应器的轴线夹角为45度。
专利摘要本实用新型公开一种用非木质原料造纸时，配套进行碱回收工艺的照液裂解装置。本实用新型的装置由至少两个相互串联的预热器、相互串联且数量与预热器数量相同的闪蒸器，以及其内设置有加热盘管的中温热裂解反应器构成，各级预热器的出液管与相应级的预热器进液管连通，第一级预热器的进液管与黑液管连通，末级预热器的出液管与黑液泵的进液口连通，黑液泵的液体输出口与裂解反应器的进液管连通，裂解反应器出液管与第一级闪蒸器的进液管连通，各级闪蒸器的出液管与下级闪蒸器的进液管相连通，末级闪蒸器的出液管与黑液蒸发器连通，闪蒸器的蒸汽出口与预热器的蒸汽入口连通。
文档编号D21C11/04GK201386232SQ200920008059
公开日2010年1月20日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者兵 张, 舒 张, 张培洲, 勇 王, 盖美萍, 珲 邵 申请人:兰州节能环保工程有限责任公司;九江九洲节能环保工程有限公司