[发明专利]黑液气化器

说明书

本发明总的来说涉及流化床气化系统，尤其涉及一种用于气化残留废液(例如黑液)的新型的及有用的独立系统。

在纸浆和纸的制造工业中，常用回收处理过程来产生蒸汽并回收某些用于纸浆加工的化学物质。

一种普通的用于“牛皮纸浆加工”的化学物质回收方法是从浓缩所谓的黑液开始的。黑液是用蒸煮液煮解木材后洗涤纸浆产生的液流。该液流富含有用的化学物质，这些化学物质可回收产生一些碱性蒸煮液用在蒸煮器中。这些液体也含有在蒸煮处理制成的木材中回收的有机物质。在一台化学物质回收炉中黑液(浓缩至约含百分之60-80重量的固体)被喷射或导入至炉子的底部，在该处生成熔融物。该沉积在炉子底部的熔融物可能是危险的。如果在水管中出现渗漏，由于水和熔融物的接触导致爆炸的可能性是很大的。通常将流动的熔融物排出并经处理使之重新成为用于蒸煮处理的蒸煮液。

气化黑液的其它方法包括高温(＞T熔融)传输床气化器和低温流化床气化器。一些气化器直接将热输入至床体材料本身，而其它的气化器间接供热。低温气化器典型的供热方法是通过使用位于床体材料中的传热表面例如热交换管将热供给流化床。

含硫燃料的气化(尤其是黑液的气化)的完整过程为热的回收和从燃料(产品)气体中去除硫。

黑液的气化是通过将低于化学计量的氧和黑液固体一起加热而进行的。气化产物为富含氢气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢的产物气流以及钠盐流。这些钠盐主要为带有少量钠-硫化合物和钾化合物的碳酸钠。在低温气化器中黑液中的大部分硫以硫化氢的形式释放至气相。

用一台废热锅炉或其它的热收集器进行调温后，气化器产生的气体典型温度为149-204℃(300F-400F)。典型的产物气体洗涤的温度范围为38-82℃(100F-180F)。这样，大量的显热仍然存在于产物气体中。而且，产物气体流会含有大量的水蒸汽。当冷却至所需的洗涤温度时，会有大量的潜热释放出来。

必须从气化器产生的气体中除去硫化氢(H₂S)以得到清洁的燃料气体，该燃料气体适宜于在一个辅助锅炉或一台燃气轮机中燃烧。H₂S可吸收在碳酸钠溶液中，该溶液是通过溶解来自气化器的固体产物而生成的。在洗涤处理中产生的溶液为“绿液”，类似于常规的牛皮纸回收处理的绿液，该绿液能重复用于纸浆处理中。

人们相信纸浆厂现有的化学溶液可用作H₂S吸收液。含有H₂S和CO₂的气体将与钠盐溶液反应。CO₂吸收是不希望发生的，因为会生成碳酸氢钠，那样会增加苛性化学物质的用量和石灰窑的容量。反应速率数据只限于H₂S/CO₂/钠盐溶液洗涤系统。在1984年2月14日授权的美国专利4,431,617和1969年10月7日授权的美国专利3,471,249中讨论了限制CO₂吸收的问题。H₂S优先于CO₂的选择吸收是气体速率，洗涤温度，传质装置，溶液保留时间和洗涤溶液化学性质的函数。

目前，人们需要一个系统及方法用于气化残余废液以产生具有低的至中等的热值的气体产物，并得到高的碳转化率和使用少量的外热输入。另外也需要一种装置及方法用于从气体产物中去除显热和潜热以及控制吸收过程以便选择性地吸收H₂S。该装置和方法应在一定的温度下进行操作使之不产生熔融物。较好的情况下，该系统应是独立的并作为一个独立系统用于处理残余废液及产生产物气体用于锅炉，窑，柴油发电机或燃气轮机。另外，它应该是有利于环境保护的。

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题和其它的问题以及针对纸浆和造纸工业中残余废液的气化问题。

本发明的一个目的是提供一种黑液气化器，它使用一个流化床，黑液喷射在流化床的顶上。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法用于从产物气体中去除显热和潜热并控制吸收过程使之选择性地吸收H₂S。

本发明的另一个目的是提供一种产生产物气体的黑液气化器。

本发明的另一个目的是提供一种黑液气化器，它具有高的碳转化率和只需要很少量的外热输入(如果有任何外热输入的话)。

本发明的另一个目的是提供一种可以带有二个流化床的黑液气化器，它在空气/蒸汽加热的流化床中燃烧未气化的碳以补充间接的热输入并提高反应器的总的热效率。

本发明的另一个目的是提供一种黑液气化器以处理造纸厂产生的废液。