Аппарат для отбелки целлюлозы под избыточным давлением

 

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, в частности к аппаратам для отбелки целлюлозы под избыточным давлением, и позволяет повысить качество обрабатываемого материала и улучшить производительность. Клапан 5 приподнимается над торцом патрубка 3 и через образующуюся при этом кольцеобразную щель газовая фаза постепенно под давлением нагнетаемой снизу целлюлозы вытесняется наружу из корпуса 1 аппарата. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 0 21 С 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752396/12 (22) 23.10.89 (46) 23.09.91. Бюл. tk 35 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проектированию оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности (72) 6,М.Астамбовский, А.В.Белов, Л.И.Каганер, И.Q.Ïîíîìàðåâ и Л.Д.Шохор (53) 676,1.023.1(088.8) (56) Новые системы для перемещения волокна и выгрузки массы в ЦБП. — Paperi Ja Puu, 1988, гв 8, р.689-692.

5U, 1678936 А1 (54) АППАРАТ ДЛЯ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ПОД ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, в частности к аппаратам для отбелки целлюлозы под избыточным давлением; и позволяет повысить качество обрабатываемого материала и улучшить производительность. Клапан 5 приподнимается над торцом патрубка 3 и через образующуюся при этом кольцеобразную щель газовая фаза постепенно под давлением нагнетаемой снизу целлюлозы вытесняется наружу иэ корпуса 1 аппарата, 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

1678936

30

40

50

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, в частности к аппаратам для отбелки целлюлозы под избыточным давлением.

Цель изобретения — повышение качества обрабатываемого материала и улучшение производительности.

На фиг.1 показан аппарат, разрез; на фиг,2 — пример выполнения клапана с возможностью вращения; на фиг.3 — другой пример выполнения аппарата; на фиг.4— верхняя часть аппарата; на фиг,5-7 — примеры выполнения клапана разной формы; на фиг.8-10 — примеры компоновки аппарата с башней для щелочной экстракции массы.

Аппарат имеет корпус 1 с внутренним диаметром О» с патрубком загрузки 2 для загрузки обрабатываемого материала и патрубком 3 для выгрузки обрабатываемого материала, имеющим диаметр выходного отверстия 4, равный Ов, а также средство для выгрузки целлюлозы, которое выполнено в виде клапана 5 в форме тела вращения (на фиг,1 в форме диска), снабженного механизмом прижима, например силовым пневмоцилиндром 6, который жестко связан с корпусом 1 посредством, например, ребер 7, а с клапаном 5 соединен штоком

8. Клапан 5 соосен с патрубком 3 и имеет возможность осевого перемещения (вместе со штоком 8). Патрубок 3 для выгрузки обрабатываемого материала (целлюлозы) имеет диаметр выходного отверстия Ово=(0,3-1,0) 0», а клапан 5 имеет диаметр

0о не менее 0,75 внутреннего диаметра выходного отверстия патрубка 3, т.е. Оп

Ы),75 Ово (на фиг.1 Dn > Dao)

Клапан 5 может быть смонтирован с возможностью вращения относительно продольной оси патрубка 3 для выгрузки материала, например на штоке 8 (фиг.2), т,е. может быть снабжен радиальным 9 и упорным 10 подшипниками, а также дополнительно может быть оснащен выступами-лопастями 11.

Другие примеры выполнения аппарата, когда Ово - D», показаны на фиг.3 и 4.

Клапан 5, кроме формы диска, может быть выполнен, например, в форме конуса (фиг.5), конусно-цилиндрической формы (фиг,б), каплевидной формы (фиг.7) и пр. При этом диаметр клапана 5 может быть меньше, равен или больше диаметра выходного отверстия патрубка для выгрузки материала, т.е. Оп < Ово (фиг,2,4,6 и 7), Оп-Ово (не показано) или Do> Deo (фиг.1, 3 и 5). Корпус

1 аппарата может быть вертикальным (фиг.8 и 9) или горизонтальным (фиг,10), при этом ось корпуса 1 аппарата может совпадать с осью патрубка 3 для выгрузки материала (фиг.8 и 10) или может быть перпендикулярна оси патрубка 3, т,е. оси корпуса 1 и патрубка 3 могут быть расположены под любым углом одна к другой, Аппарат может соединяться с другим аппаратом (для последующей обработки материала под атмосферным давлением), например с башней для щелочной экстракции массы (целлюлозы концентрацией 8-16ф>), либо непосредственно (например, корпус 1 аппарата может быть встроен в корпус 12 башни (фиг.8), либо через промежуточную камеру 13 (фиг.9 и 10).

Выполнение аппарата с Ово < О» предпочтительней, так как при этом для достижения заданного избыточного давления в корпусе 1 требуется меньшее усилие прижима на штоке 8, что позволяет применить более компактный механизм 6 прижима, и, соответственно, более облегченные связи (ребра, штанги) 7. Однако с увеличением Ово повышается равномерность обработки материала в аппарате за счет исключения каналообразования в потоке, поэтому при относительно малом времени обработки, например 5-10 мин, и соответствующем этому времени сравнительно небольшом диаметре корпуса 1 О, порядка 0,5-0,8 м диаметр выходного отверстия предпочтительнее выполнять равным диаметру корпуса. т.е. Ово - О».

Клапан 5, смонтированный с воэможностью вращения, обеспечивает более равномерную по окружности выгрузку материала из корпуса 1, что имеет особое значение при соединении корпуса 1 с другим аппаратом (фиг.8). Однако при компоновке аппаратов по фиг.9 или 10 может быть применен клапан без возможности вращения. Форма клапана 5 в виде диска проще и легче, поэтому предпочтительней при относительно небольшом диаметре 0«, при этом Do может быть больше Ово. При относительно большом

Ово предпочтительней клапан 5 с конусом (фиг.б) с Do< Ово, что позволяет уменьшить усилие прижима на штоке 8.

Поэтому выбор конкретных соотношений Ово/О» в указанных пределах, выбор

0о (больше или меньше Ово) и формы клапана зависят от таких факторов, как производительность аппарата, величина избыточного давления в корпусе 1, необходимая для ведения химической обработки материала, и время обработки материала в annaðàòå.

Присоединение аппарата к другому аппарату по фиг.8 предпочтительнее для вновь проектируемого оборудования, а по

1678936

20

50

55 фиг.9 и 10 — для модерниэации уже эксплуатирующегося на комбинатах оборудования.

Аппарат работает следующим образом.

В начальный момент, когда корпус 1 еще не заполнен целлюлозой, клапан 5 находится в крайнем нижнем положении и прижат к торцевой поверхности патрубка

3 для выгрузки целлюлозы под действием силы от штока 8 механизма 6 прижима (сжатый воздух постоянного заданного давления в цилиндре всегда находится над поршнем, а полость цилиндра под поршнем сообщается с атмосферой). 8ыходное отверстие диаметром Оао при этом полностью перекрыто клапаном, так как его диаметр Ол больше, чем диаметр выгрузочного отверстия патрубка 3 D», т,е.

Ово< 0л (фиг.1). По мере нагнетания целл юлоз ы, например, кон центра цией 10;, насосом средней концентрации типа МС через загрузочный патрубок 2 в корпус 1 уровень столба целлюлозы в корпусе 1 растет, при этом начинает возрастать избыточное давление газовой фазы, объем которой уменьшается, поскольку в корпусе 1 увеличивается объем, занимаемый нагнетаемой целлюлозой. При достижении избыточным давлением газовой фазы и. целлюлозы некоторой величины, при которой давление газовой фазы в корпусе 1 на клапан 5, направленное вверх, становится несколько больше давления штока 8, направленного вниз на клапан 5, последний приподнимается над торцом патрубка 3 и через образующуюся при этом кольцеобраэную щель газовая фаза постепенно под давлением нагнетаемой снизу целлюлозы вытесняется наружу из корпуса 1 аппарата. С начала вытеснения газовой фазы из корпуса 1 обрабатываемый материал— целлюлоза оказывается под действием избыточного давления заданной величины, т.е. начинается обработка целлюлозы химическим реагентом в установившемся режиме избыточного давления.

После того, как вся газовая фаза, находившаяся в начальный момент в корпусе 1, вытеснена наружу, на клапан 5 начинает действовать усилие от столба поднимающейся в корпусе 2 целлюлозы, под действием которой клапан 5 еще больше отжимается от торца патрубка 3 (за счет того, что целлюлоза является более плотным материалом, чем газ, и вязкость ее больше, а соответственно, и скорость истечения меньше), при этом кольцеобразный щелевой канал увеличивается и целлюлоза .через него выгружается иэ корпуса 1 по патрубку 3, Поскольку целлюлоза через патрубок 2 нагнетается в корпус 1 непрерывно, то и выгружается эта целлюлоза после обработки через кольцеобразный щелевой канал, образованный клапаном 5 и торцом патрубка 3, также непрерывно, а поскольку усилие от механизма 6 прижима на клапан

5 постоянно (постоянство давления сжатого воздуха в пневмоцилиндре механизма 6 прижима обеспечивается за счет известного воздушного редуктора), то обрабатываемая в корпусе 1 целлюлоза находится под постоянным избыточным давлением, например, 0,3 МПа независимо от изменения производительности (пропускной способности) аппарата в большую или меньшую сторону, например, даже в 2 раза (ограничение по работоспособности аппарата имеется лишь в сторону уменьшения производительности по целлюлозе на порядок по сравнению с расчетной величиной, когда скорость истечения целлюлозы через кольцевой канал становится меньше скорости фильтрации жидкости сквозь слой целлюлозы, s этом случае целлюлоза начинает отекать в зоне выгрузки и сгущаться, однако при эксплуатации оборудования режим работь аппарата с производительностью в 10 раз меньшей, чем расчетная, п,зэктически исключен), При остановах (при выключении нагнетающего насоса МС, загружающего целлюлозу в аппарат) клапан 5 автоматически опускается в исходное положение (как до начала работы) а при новом включении насоса МС под действием столба целлюлозы вновь приподнимается, и работа возобновляется. Таким образом перерывы в работе (кратковременные остановы) не нарушают работоспособность аппарата.

Если клапан 5 смонтирован на штоке 8 с возможностью вращения и снабжен лопастями 11 (фиг.2), то под воздействием на эти лопасти реакции струи целлюлозы, выходящей в кольцевой щелевой зазор между клапаном 5 и торцом патрубка 3, клапан 5 во время работы аппарата медленно вращается, и при этом более равномерно выгружает целлюлозу из корпуса 12 и распределяет ее по окружности (например, по поперечному сечению последующего аппарата 12 — башни щелочной экстракции, фиг.8).

Работа аппарата на фиг.3 и 5 не огличается от работы аппарата по фиг.1.

Работа аппарата пс фиг,4, 6 и 7 аналогична работе аппарата по фиг.1, однако в начальный момент работы аппарата (во время заполнения его целлюлозой), когда клапан 5 находится в крайнем нижнем положении, он не перекрывает полностью выходное отверстие патрубка 3 для вьп.рузки

1678936 материала, так как в этом случае диаметр клапана 5 меньше диаметра выходного отверстия Dn < Dao, поэтому газовая фаза (воздух) при заполнении корпуса 1 целлюлозой практически свободно вытесняется в атмосферу (бкз избыточного давления в корпусе

1) через остающийся кольцеобразный зазор между внутренней стенкой патрубка 3 и поверхностью клапана 5. Целлюлоза в таком аппарате оказывается в установившемся рабочем режиме избыточного давления несколько позже, чем в аппарате по фиг.1, т.г-.. с момента начала выгрузки через кольцеобразный зазор (при этом клапан 5 также в большей или меньшей степени отжимается вверх под напором столба целлюлозы).

Расположение аппарата в пространстве (вертикально, горизонтально) практически не влияет на обработку целлюлозы химическими реагентами, поэтому работа аппарата по фиг,9 и 10 не отличается or работы аппарата по фиг.1. Разница имеется лишь в направлении движения потока целлюлозы в корпусе 1 но время обработки; в аппарате по фиг.9 поток целлюлозы в корпусе 1 изменяет направление движения на 90 (сначала он вертикальный восходящий, а затем горизонтальный), в аппарате по фиг.10 лоток движется в горизонтальном направлении (в последнем случае избыточное давление в корпусе 1 аппарата практически определяется только усилием прижима клапана 5, так как гидростатическое давление столба отс /тот вует), Экспериментально установлено, что предлагаемый аппарат сохраняет работоспособность при диаметре выходного отверстия

Doo патрубка 3 для выгрузки обрабатываемо-,î материала не менее 0,3 внутреннего диаметра корпуса Dg. npN Dao< 0,3 Ок нарушается равномерность потока целлю" лози по поперечному сечению корпуса и появляется каналообразование в потоке, что ухудшает равномерность обработки целлюлозы химикатами, Увеличение Dao более 0» нецелесообразно по конструктивным

5 и зкономическим соображениям, так как увеличение D» вызывает усложнение конструкции в целом.

Уменьшать диаметр клапана Оп менее

0,75 внутреннего диаметра выходного от10 верстия D» патрубка для выгрузки материала недопустимо, так как при этом кольцевой зазор между этим патрубком и клапаном становится, слишком большим, что не позволяет создавать необходимое

15 избыточное давление целлюлозы в корпусе 1.

Формула изобретения

1, Аппарат дия отбелки целлюлозы под избыточным давлением, включающий кор20 пус с патрубками для загрузки и выгрузки обрабатываемого материала и средство для выгрузки целлюлозы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обрабатываемого материала и увеличения про25 изводительности, средство для выгрузки целлюлозы выполнено в виде клапана в форме тела вращения, снабженного механизмом прижима, жестко связанным с корпусом; и смонтированного соосно с патрубком

30 для выгрузки материала с возможностью осевого перемещения, при этом патрубок для выгрузки материала имеет диаметр выходного отверстия от 0,3 до 1,0 внутреннего диаметра корпуса, а клапан имеет диаметр

35 не менее 0,75 внутреннего диаметра выходного отверстия патрубка для выгрузки Материала.

2. Аппарат по и. f, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерно40 сти распределения выгружаемого материала, клапан смонтирован с возможностью вращения относительно продольной оси патрубка для выгрузки материала.

1678936

1678936

1678936

1678936

Фиг.У

1678936

Составитель И. Карандеева

Редактор И. Шмакова Техред М,Моргентал Корректор О. Ципле

Заказ 3188 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5, Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101