СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО ЗАЩИТНОГО СЛОЯ В РЕАКТОРЕ ГАЗИФИКАЦИИ ЩЕЛОКА НАТРОННОЙ ВАРКИ, ХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР ГАЗИФИКАЦИИ, ЗАЩИТНЫЙ СЛОЙ РЕАКТОРА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУРНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ТАКОГО ЗАЩИТНОГО СЛОЯ

1. Способ организации керамического защитного слоя в реакторе газификации, предназначенном для переработки высокоэнергетических органических отходов типа щелока натронной варки с большим количеством органических или неорганических соединений металлов путем высокотемпературного окисления воздухом или кислородом, посредством чего эти органические отходы превращаются в горячий восстановительный газ, содержащий значительное количество паров воды, а неорганические соединения образуют содержащий щелочь солевой расплав при температуре 750-1150°С; при этом реактор организован так, что он состоит из внешней оболочки (14) со связанными с ней устройствами для ввода и вывода реагентов и продуктов; и этот способ включает организацию футеровки (16, 18), содержащей один или более керамических защитных слоев (16, 18), на внутренней стороне оболочки (14), при такой организации общей толщины и теплопроводности футеровки, что внутренняя поверхность (17) футеровки (16, 18), обращенная к реакционной камере (10), имеет температуру, достаточно высокую для того, чтобы образованный солевой расплав, контактируя с этой поверхностью (17), имел достаточно высокую объемную долю расплава, чтобы свободно стекать по этой поверхности (17), а температура остальной части футеровки (16, 18), которая расположена ближе к внешней оболочке (14), была достаточно низкой, чтобы образованный солевой расплава, который стремится, за счет капиллярных сил или гидростатических сил, проникнуть в полости в виде стыков, трещин или пор в указанных одном или более керамических защитных слоях (16, 18), затвердевал с образованием твердой соли, в местах внутри указанных одного или более керамических защитных слоев (16, 18), и температуру оболочки (14) реактора регулируют для того, чтобы избежать вредного перегрева на оболочке (14) реактора,
2
3
2
2
2
3
2
3
(I)
(II)
(I)
(II)
отличающийся тем, что самый внутренний керамический защитный слой (16) реактора состоит из футеровочного материала, который главным образом содержит следующие соединения: оксид алюминия (AlO) и по меньшей мере один из оксидов щелочных металлов (Ме О) и оксидов щелочноземельных металлов (МеO), образующих соединения типа Ме O·AlO и МеO·AlO.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные соединения вызывают увеличение объема футеровки при реакции с образованным солевым расплавом не более чем на 10%, предпочтительно не более чем на 7% и еще более предпочтительно не более чем на 5%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обогащенные энергией органические отходы сжигают посредством воздуха или воздуха, обогащенного кислородом, при повышенном давлении в реакторе, предпочтительно при давлении 0,2-5 МПа.
4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что обогащенные энергией органические отходы состоят в основном из густого отработанного щелока/щелока натронной варки с целлюлозного завода.
2
3
2
2
2
3
2
3
(I)
(II)
(I)
(II)
5. Химический реактор для переработки высокоэнергетических органических отходов типа щелока натронной варки с большим количеством органических или неорганических соединений щелочных металлов путем частичного высокотемпературного окисления воздухом или кислородом, в результате чего эти органические отходы превращают в горячий восстановительный газ, содержащий значительное количество паров воды, газообразный водород и моноксид углерода, а неорганические соединения образуют содержащий щелочь солевой расплав при температуре примерно 750-1150°С, и этот реактор включает внешнюю оболочку (14) со связанными с нею устройствами для ввода и вывода реагентов и продуктов, а также футеровку (16, 18), организованную на внутренней стороне этой оболочки (14) и включающую один или более керамических защитных слоев (16, 18), при этом общая толщина и теплопроводность футеровки выбраны так, чтобы внутренняя поверхность (17) этой футеровки (16, 18), обращенная к реакционной камере (10), имела температуру, достаточно высокую для того, чтобы полученный солевой расплав в контакте с этой поверхностью (17) имел достаточно высокую объемную долю расплава, чтобы свободно стекать по этой поверхности (17), а температура остальной части футеровки (16, 18), которая расположена ближе к внешней оболочке (14), была достаточно низкой для того, чтобы образованный солевой расплав, который за счет капиллярных сил или гидростатических сил стремится проникнуть в полости в виде стыков, трещин или пор указанных одного или более керамических защитных слоев (16, 18), затвердевал с образованием твердых солей внутри указанных одного или более керамических защитных слоев (16, 18), при этом в реакторе обеспечено регулирование температуры оболочки (14) для того, чтобы избежать вредного перегрева оболочки (14) реактора, отличающийся тем, что самый внутренний керамический защитный слой (16) реактора состоит в основном из следующих соединений: оксида алюминия (AlO) и по меньшей мере одного из оксидов щелочных металлов (Me O) и оксидов щелочноземельных металлов (МеО), образующих соединения типа Ме O·AlO и МеO·AlO.
6. Химический реактор по п.5, отличающийся тем, что указанные соединения при реакции с образованным солевым расплавом вызывают объемное расширение футеровки не более чем на 10%, предпочтительно не более чем на 7% и еще более предпочтительно не более чем на 5%.
2
2
4
2
4
2
2
3
7. Химический реактор по п.5, отличающийся тем, что по меньшей мере внутренний керамический защитный слой (16) состоит из смеси 50-90 мол.% NaAlO, 5-35 мол.% MgAlO и 5-10 мол.% NaO·MgO·5AlO.
2
2
4
8. Химический реактор по п.5, отличающийся тем, что по меньшей мере внутренний керамический защитный слой (16) состоит по меньшей мере на 60% из MeAlO, в котором Me представляет собой Na и K.
2
3
2
3
9. Химический реактор по п.5, отличающийся тем, что предпочтительно 5-20% компонента AlO в керамическом защитном слое (16, 18) заменено на изоструктурно сходный компонент CrO.
10. Химический реактор по любому из пп.5-9, отличающийся тем, что между внешним керамическим защитным слоем (18) и оболочкой (14) реактора организован деформируемый защитный слой (22) из керамических или металлических материалов, и этот деформируемый защитный слой можно сжать по его толщине по меньшей мере на 60% под давлением не более 1 МПа, и он имеет способность к упругому восстановлению по меньшей мере на 10% при сбросе давления до 0,05 МПа.
2
3
2
(I)
(II)
11. Футеровка реактора, предназначенная для использования в реакторе по любому из пп.5-10, отличающаяся тем, что внутренний керамический защитный слой (16) этой футеровки состоит в основном из следующих соединений: оксида алюминия (AlO) и по меньшей мере одного из оксидов щелочных металлов (Me O) и оксидов щелочноземельных металлов (МеО), а также из обычных примесей, полученных при производстве.
12. Футеровка реактора по п.11, отличающаяся тем, что указанные соединения, при реакции с образованным солевым расплавом, вызывают объемное расширение футеровки не более чем 10%, предпочтительно не более чем 7%, а еще более предпочтительно не более чем 5%.
2
2
4
2
4
(I)
(II)
(I)
(II)
13. Футеровка реактора по п.11, отличающаяся тем, что указанный внутренний керамический защитный слой (16) состоит до 55-99%, предпочтительно 55-95%, из Ме AlO или МеAlO, где Ме представляет собой Na, K или смесь Na и K, a Me представляет собой Mg, Са или Sr, или их смесь.
2
2
4
14. Футеровка реактора по п.13, отличающаяся тем, что внутренний керамический защитный слой (16) содержит 55-90 мол.%, предпочтительно 55-95 мол.%, NaAlO.
2
4
2
2
3
15. Футеровка реактора по п.14, отличающаяся тем, что она содержит также по меньшей мере один из компонентов: 1-35 мол.% MgAlO и максимум 20 мол.% MeO·MgO·5AlO.
2
2
4
3
2
3
2
3
2
4
2
3
16. Способ изготовления материала, предназначенного для использования в качестве структурных элементов в футеровке реактора, предназначенной для применения в реакторе по любому из пп.5-9, отличающийся тем, что изготовление компонента NaAlO керамического защитного слоя (16) осуществляют, обеспечивая взаимодействие Al(ОН), AlO(ОН) или тонкоизмельченного α-AlO или их смеси с расплавленным NaCO посредством реакции спекания при температуре 1200-1400°С, предпочтительно приблизительно 1350°С, сухого измельчения прореагировавшей смеси, после ее охлаждения, с образованием сыпучего порошка с мелким размером частиц, совместно с другими керамическими фазами в виде порошка, например, MgAlO, в мельнице, имеющей мелющие тела из AlO, заполнения емкости прессформы этой порошкообразной смесью и прессования ее при высоком давлении с образованием тел, которые затем спекают в замкнутом пространстве печи при высокой температуре с получением плотности, которая обеспечит требуемую остаточную пористость спеченной керамики 10-25%.