SE513637C2 - Anordning vid förgasning av avlut - Google Patents

Description

lO 20 25 513 637 k) av kylring, vilken är anordnad att spruta in vatten eller grönlut i flödet av fast/ smält material och gas från reaktorn. Det fasta/smälta materialet i flödet från reaktom löses därvid i vattnet eller grönluten.

Från WO95/3 5410 är det känt att utnyttja återförd grönlut för att skapa en tunn vätande film på insidan av ett störtrör vid utloppet från reaktom.

Det har visat sig att tidigare kända konstruktioner av separeringsdelen, med dess kylring, och av övergången mellan reaktorn och separeringsdelen medför ett flertal mer eller mindre allvarliga problem. Således uppkommer t.ex. terrniska spänningar i såväl kylring som i keramisk infodring. Den kraftiga strypningen mellan reaktor och separeringsdel leder också till ett turbulent flöde där smältadroppar återcirkulerar mot infodring och kylring. Ett relaterat problem är att kylringen är mycket utsatt för korrosion på grund av påverkan av het smälta, vilket kan leda till sprickor och läckage i kylringen som i sin tur kan ge mycket svåra skador på den keramiska infodringen. Ett annat problem är att undvika absorption av den bildade gasfasen, speciellt dess innehåll av koldioxid, i bildad grönlut. Vid sådan absorption bildas nämligen oönskad förhöjd karbonathalt samt även vätekarbonat. Av denna anledning är det ofördelaktigt att väta störtrörets insida med grönlut.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning har till syfte att minska eller eliminera ovan nämnda problem, varvid det presenteras en anordning för understökiometrisk förgasning av avlut från kemisk massaframställning med förbättrad design av övergången mellan reaktor och separeringsdel. Enligt uppfinningen kan kylringen undvaras, samtidigt som separeringsdelen kyles på ett effektivt och korrosionshärnmande sätt, varvid det ändock i möjligaste mån undvikes absorption av koldioxid i bildad grönlut. Enligt en aspekt av uppfinningen utformas övergången väsentligen utan strypning, varvid skapas förutsättningar for ett larninärt utloppsflöde från reaktom.

Anordningen enligt uppfinningen definieras i patentkrav 1.

Enligt uppfinningen innefattar anordningen för förgasning av avlut medel för att skapa en kylande och skyddande vätskefrlm utmed åtminstone en sida, företrädesvis insidan, av en vägg för separeringdelen, varvid sagda medel innefattar en tilltörselledning för kylvätska, vilken tillförselledning, i dess inloppsände, är ansluten till ett kylvätskebad. 9936SE2.d0c 10 20 25 30 35 513 63.7 2 Kylvätskebadet utgöres företrädesvis av ett kondensatbad och är skilt från ett produktvätskebad, dvs skilt från vanligtvis ett grönlutsbad.

Den keramiskt infodrade övre reaktordelen är ansluten mot en efterföljande nedre vätskefilmskyld separeringsdel, i vilken separeringsdel smälta och bränngas separeras. I separeringsdelen sker dock ävenen betydande del av reaktionerna, vilket ger ett förlängt reaktionsutrymme. Fortsättningsvis benämnes dock denna nedre del enbart för separeringssteg.

Enligt en aspekt av uppfinningen ingår kylvätskefilmen, tillförselledningen och kylvätskebadet i en cirkulation, varvid kylvätskebadet företrädesvis utgöres av ett kondensatbad genom vilket den vid förgasningen producerade gasfasen bringas att bubbla.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen är alla eller huvudsakligen alla stålytor i separeringsdelen utformade med vätskekontakt, i form av vätskefilm eller i förrn av intilliggande vätskebad.

Enligt ännu en aspekt av uppfinningen är övergången mellan reaktordel och separeringsdel utfonnad så att strypningen däremellan har en öppen area av minst 40% av reaktordelens största invändiga area i horisontalplanet. Reaktordelen, och dess infodring, är ansluten mot separeringsdelens övre ände, vilken är direkt eller indirekt kyld av sagda kylvätskefilm. Därigenom kan den konventionella bottenkonan i reaktom i stort sett undvikas, samtidigt som den konventionella kylringen undvikes.

Enligt ännu en aspekt av uppfinningen utformas infodringens nedre del med en sj älvbärande konstruktion av termoclrockstabilt keramiskt material.

Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen arbetar reaktom vid ett tryck av 1,5 - 150 bar (abs), företrädesvis 1,5 - 50 bar, men även atmosfärstryck är tänkbart. Temperaturen i reaktom kan vara 500 - 1600°C, företrädesvis 700 - 1300 °C.

FIGURBESKRIVNING s . , Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas utifrån en föredragen uttöringsforrn, med referens till Fig. l som visar en anordning enligt sagda utföringsforrn. 9936SE2.doc 10 15 20 25 30 513 637 4 I fig. l visas ett tryckkärl 1, tillverkat i tryckkärlsstål och anpassat för ett tryck av 35 bar vid en temperatur om maximalt ca 280°C. Utanpå tryckkärlet 1 ligger en isolering 6.

Inuti tryckkärlet 1 är det anordnat en övre reaktordel 2 som utgöres av en kassett 4 i plåt, med keramisk infodring 3.

En brännare 5 för svartlut är anordnad upptill i reaktordelen l i anslutning till ej visade inlopp för svartlut och syrgas och/eller annan syreinnehållande gas såsom luft.

Reaktordelen uppvisar nedtill en öppning 7, vilken företrädesvis har en öppen area av minst 40% av reaktordelens största invändiga area i horisontalplan. Vid öppningen 7 är separeringsdelen 8 ansluten till reaktordelen. Utanför separeringsdelen 8 är det anordnat ett kylvätskebad 10, fortsättningsvis benämnt kondensatbad. I den visade utföringsforrnen inrymmes kondensatbadet 10 i samma kärl 1 som såväl reaktordelen 2, separeringsdelen 8 och ett produktvätskebad l 1, fortsättningsvis benärnnt grönlutsbad.

Grönlutsbadet 1 1 ligger den visade utföringsformen delvis under kondensatbadet 10, varvid de åtskiljs av en horisontell mellanvägg 12.

Mellan reaktordelens 2 mantel och tryckkärlet 1 föreligger det en spalt 13. I denna spalt 13 råder det i huvudsak samma tryck som i reaktom, 35 bar, och en temperatur av omkring 240°C, vilket motsvarar mättnadstemperaturen vid 35 bar. Till spalten är det anslutet inlopp 14 för ett kylmedium, i den visade utföringsformen en kylvätska som utgörs av kondensat från kondensatbadet 10. Denna kylvätska tillföres spalten 13 via en tillförselledning 15 med en pump, som slutar i en ringledning 16 med ett antal utlopp 14.

Kondensatbadet 10 har en vätskeyta som företrädesvis ligger under reaktordelens 2 nedre del. Kondensat från kondensatbadet 10 utnyttjas enligt uppfinningen också för att kyla separeringsdelen 8, varvid kondensat tillföres separeringsdelen 8, närmare bestämt till mellanmmmet mellan två koncentriska, cylindriska plåtar 17, 18 med uppåt avsmalnande tvärsnitt, via en andra tillförselledning 19 som är i förbindelse med tillförselledningen 15. Lämpligen kan en motströmskondensor (icke visad) vara anordnad i förbindelsen mellan ledningen 15 och 19, tillhörande ett efterföljande driftsteg för gaskylning. Kondensatet fyller härvid utrymmet mellan de tvâ plåtarna 17, 18 och bringas att, via ett bräddavlopp, bilda en vätskefilm på insidan av den inre plåten 18 för att sedan åter rinna ut i kondensatbadet 10. Med S3 anges i figuren en utj ämningstank för kondensatet 10, vilket rinner över bräddavloppet 21. 9936SE2.doc 10 15 20 25 30 35 513 637 f Den keramiska infodringen 3 hos reaktordelen 2 uppbäres i nederkant av ej visade konsoler fästade i tryckkärlet eller till viss del av separeringsdelens 8 övre kant 9.

Separeringsdelens övre kant 9 utgör i den visade utföringsforrnen en inåt vinklad fortsättning på den yttre cylindriska plåten 17, varvid denna plåt 17 sträcker sig ett litet stycke längre upp än plåten 18. Även kanten 9, samt dess nedåtriktade avslutningskrage 9A, kyles av kondensatet som flödar mellan plåtarna 17 och 18 och utmed kanten 9 och kragen 9A över den övre änden av plåten 18, för att sedan fortsätta som en vätskefilm utmed plåtens 18 insida.

Som ett alternativ till den visademntföringsforrnen kan ytterligare en eller flera koncentriska, cylindriska plåtar med uppåt avsmalnande tvärsnitt anordnas i anslutning till de två plåtama 17 och 18. Därvid kan ett bräddavlopp av samma typ som ovan beskrivna anordnas så att en vätskefilm av kondensat även bildas på utsidan av den yttersta plåten. Ännu ett tänkbart altemativ är att den i figuren visade yttersta plåten 17 uppvisar öppningar vid dess övergång till kanten 9, varvid kondensat kan strömma ut ur dessa öppningar för att bilda en vgskefilm på utsidan av plåten 17.

Enligt utföringsformen innefattar separeringsdelen även en nedre del 25 som i avskiljer kondensatbadet 10 från grönlutsbadet 11. Denna nedre del innefattar en cylindrisk vägg 26 som kyles medelst vätska från grönlutsbadet 11, varvid denna vägg är anordnad så att grönluten bringas att rinna över etftbräddavlopp för bildande av en vätskefilm utmed insidan av väggen 26. Den cylindriska väggen 26 är därvid mantlad av en andra cylindrisk vägg 24, varvid grönlut från grönlutsbadet ll tillfores till mellanrummet mellan dessa två cylindriska plåtar för att sedan flöda över den inre plåtens 26 övre kant och utmed dess insida. Den cylindriska väggen 24 sträcker sig ett litet stycke längre upp än väggen 26 och uppvisar upptill en inåt vinklad kant 27 samt en från denna kant nedåtriktad krage 28. Innanför separeringsdelens nedre del 25 inrymmes grönlutsbadet 1 1, eller åtminstone dess övre dêLmed dess yta. Ytan kan eventuellt skyddas med ett skikt av en inert gas, t.ex. kvävgas eller med propan etc. Såsom anges i figuren så tillföres mellanrummet mellan väggarna 24 och 26 med ett flöde från två källor S1 respektive S2. Den ena källan utgöras av grönlutsbadet 1 1 och den andra källan S2 av ett kärl med inert gas, vilken inerta gas inblandas i flödet med grönluten. På detta sätt erfodras inget separat tillföde av inert gas.

Alternativt till den visade utföringsformen av separeringsdelens nedre del 25 kan man tänka sig att det även här tillföres kondensat, istället för eller kompletterande till grönluten, för bildande av den kylande vätskefilmen. Ett annat alternativ är att 9936SE2.doc 20 25 513 637 6 kondensat tillföres mellanrummet mellan väggarna 24 och 26, varvid kanten 27 och kragen 28 anordnas utåt respektive nedåt från den inre väggen 26, så att kondensatet även bringas att bilda en vätskefilm på utsidan av väggen 24.

Ytterligare ett tänkbart alternativ är att en eller fler ytterligare cylindriska, koncentriska väggar anordnas, varvid kondensat bringas att bilda en vätskefilm på utsidan av den yttersta väggen, medan grönlut bringas att bilda en vätskefilm på insidan av den innersta väggen.

Själva förgasningsprocessen är känd i sig och kommer ej att beskrivas i detalj, men principen är att svartlut törgasas i reaktordelen 2, vid ett tryck av 35 bar och en temperatur av omkring 950°C, varvid bildas en fas av fast och/eller smält material och en gasfas av brännbart material. Den fasta/smälta fasen faller av egen tyngd rakt ned i grönlutsbadet 11 och löses upp där, medan gasfasen tvingas ut i en spalt 20 mellan plåtens 18, eller 17, förlängning nedåt och den innanför denna liggande cylindriska väggen 24 som i nederkant är tätande sammanfogad med mellanväggen 12. Innanför den cylindriska väggen 24 och under mellanväggen 12 ligger grönlutsbadet 11. I möjligaste mån undvikes kontakt mellan gasfas och grönlutsbad. Gasfasen fortsätter genom spalten 20 och tvingas sedan att bubbla genom kondensatbadet 10, van/id eventuellt medryckta partiklar i gasen löses i kondensatet och gasen således tvättas och fuktmättas. Den heta, fuktmättade gasen når sedan spalten 13 för att sedan dras av genom ett utlopp 21 i tryckkärlet l. I den visade utföringsforrnen är det anordnat ett gemensamt utlopp 21 för gas och recirkulerande kondensat. I en alternativ utföringsform kan separata utlopp anordnas, varvid eventuellt gasutloppet kan anordnas i eller vid tryckkärlets 1 övre del. Gasen går via en ledning 22 vidare för energiutvinning i forrn av ånga och/eller elektrisk kraft (gas- och ångturbin) och kondensat går vid tillförselledningarna 15, 19 åter till anordningen för kylning.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna utföringsform, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Anordningen kan t.ex. även utnyttjas i samband med understökiometrisk förgasning av andra avlutar än konventionell svartlut, t. ex. sulfitavlutar, blekeriavlutar eller svartlut med kaliurnbas. Vidare kan grönlutsbadet ersättas med ett vitlutsbad, då processen utformas för att undvika kausticering och istället direktproducera en vitlut med hög sulfiditet, t.ex. enligt WO91/08337 eller EP6l7 747. 9936SE2.doc 10 20 25 513 637 v, Principen for kylningen av separeringsdelen kan naturligtvis också utnyttjas i samband med en reaktor som ej är vätskekyld.

Separeringsdelen kan även utformas med spraylansar som är anordnade att spruta in kondensat, för kylande av produktblandningen av smält/fast fas och gasfas. Medelst sådana spraylansar kan en järrm, gynnsam temperaturprofil, utan några plötsliga temperaturövergångar, skapas från reaktom ända ned till grönlutsbadet.

Kondensatbadet 10 behöver inte nödvändigtvis inrymmas i kärlet 1, utan kan anordnas i ett separat kärl, t.ex. enligt WO95/3541O där gasfasen fóres från reaktoms utlopp till en motströms fallfilmskondensor med gçttgkondensatbad i nederdelen, genom vilket kondensatbad gasen tvingas att bubbla. Kylvätskan i vätskefilmen på plåten 18 kan därvid samlas upp i plåtens nederkant for att sedan ledas till kondensatbadet i det separata kärlet. Anordningen enligt uppfinningen kan också utformas så att gasen ej får bubbla genom kondensatbadet.

Uppfinningen kan också utnyttjas i samband med ett system av två eller flera reaktorer, varvid eventuellt kondensatföring/kylvätskeforing kan samordnas på optimalt sätt.

Vidare inses det att utformning av separeringsdel och grönlutsbad kan utformas på andra sätt utan att man avviker från uppfinningstanken.

Enligt sin vidaste aspekt behöver inte heller kylvätskan utgöras av ett kondensat i systemet, så länge som patentkrav uppfylles, varvid problemen enligt ovan definierad problemställning minskas eller elimineras. Kylvätskan kan även utgöras av begagnad koklut, dvs tunnlut/svartlut. 9936SE2.doc

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 513 .637 PATENTKRAV Anordning for understokiometrisk forgasning av avlut från kemisk massa- framställning, innefattande en övre reaktordel (2), vilken övre reaktordel är försedd med en brännare (5) for avluten samt med en invändigt beklädd reaktormantel (4), och en nedre separeringsdel (8), innefattande åtminstone en vägg (18), for separering av en vid forgasningen bildad fas av fast och/eller smält material från en fas av brännban gasforrnigt material, vilken separeringsdel (8) är anordnad att huvud- sakligen leda sagda fas av fast och/eller smält material till ett produktvätskebad (1 1), k ä n n e t e c k n a d a v att sagda reaktordel (2) uppvisar en övergång mot separeringsdelen (8), vilken övergång har en öppen area av minst 40% av reaktordelens största invändiga area i horisontalplanet varvid sagda separeringsdel (8) även innefattar medel for att skapa en kylande och skyddande vätskefilm utmed åtminstone en sida av sagda vägg (18), varvid sagda medel innefattar en tillforselledning (19) for kylvätska, vilken tillforselledning, i dess inloppsände (21), är ansluten till en kylvätskebehâllare ( 10) som är skild från sagda produktvätskebad (11). Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att kylvätskebehàllaren utgöres av kondensatbad for kylvätska anordnat utvändigt om separeringsdelen (8) men innanfor ett yttre kärl (1), företrädesvis ett tryckkärl. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att kylvätskebehållaren utgöres av ackumulatonank for tunnlut/svartlut erhållen från efterfoljande âtervinningssystem eller efter användning av vitlut i kokprocessen vid massaframställning Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v att det från sagda kylvätskebad (10) eller från sagda tillforselledning (19) även är anordnat en andra tillforselledning (15), vilken är anpassad att tillfora samma kylvätska till en spalt (13) mellan sagda övre reaktordel (2) och ett yttre kärl (1), foreträdesvis ett tryckkärl, som omger reaktordelen (2), for kylning av reaktordelen (2). Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e te c k n a d a v att åtminstone en del av kylvätskan i sagda kylvätskefilm är anordnad att ledas fifån väggen (18) åter till kylvätskebadet ( 1 O). 9936SE3.doc 10 15 20 25 30 10. ll. 513 637 “i Anordning enligt krav 5, k ä n n et e c k n a d a v att sagda kylvätskebad (10) åtminstone delvis är anordnat i ett utrymrne mellan sagda separeringsdel (8) och ett yttre kärl (1), företrädesvis ett tryckkärl, varvid väggen (18) är anordnad så att kylvätskan i sagda kylvätskefilrn rinner ned i sagda kylvätskebad (10), och varvid ett utlopp (21) för kylvätskan från kylvätskebadet företrädesvis är anordnat i sagda yttre kärl (1), på en nivå som förerädesvis ligger under reaktordelen (2). Anordning enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda fas av brännbart gasforrnigt material är anordnad att ledas från sagda övre reaktordel (2), via sagda nedre separeringsdel (8), genom sagda kylvätskebad (10), eller genom en sprayridå av kylvätska som samlas upp i sagda kylvätskebad (10). Anordning enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda separeringsdel (8) även innefattar en andra vägg (17), varvid väggen (18) är mantlad av sagda andra vägg (17), så att det bildas ett utrymme mellan väggen (18) och den andra väggen ( 17), vilket utrymme är anordnat att tillföras kylvätska via tillförselledningen (19), och varvid väggarna ( 17, 18) är anordnade så att kylvätskan bringas att rinna över ett bräddavlopp för bildande av sagda kylvätskefilm utmed åtminstone en sida av väggen (18). Anordning enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att _ separeringsdelen (8) även innefattar en nedre del (25) med en tredje vägg (26), vilken tredje vägg kyles medelst vätska i/från sagda produktvätskebad (1 1), varvid sagda tredje vägg (26) företrädesvis är anordnad så att vätskan bringas att rinna över ett bräddavlopp för bildande av en vätskefilm utmed åtminstone en sida av sagda tredje vägg. Anordning enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att en övre ände (9) av separeringsdelen (8) ansluter mot samt åtminstone till viss del uppbär reaktordelen (2), varigenom även en infodring (3) hos reaktordelen ansluter mot sagda övre ände av separeringsdelen. Anordning enligt krav 9, k ä n n et e c k n a d a v att sagda medel för att skapa sagda kylande vätskefilm är anordnat att även kyla den övre, anslutande änden (9) av separeringsdelen (8). 9936SE3.doc