Способ непрерывной сульфатной варки измельченного целлюлозного волокнистого материала и устройство для его осуществления
Изобретение относится к способу непрерывной сульфатной варки измельченного целлюлозного волокнистого материала и устройства для его осуществления и предназначено к использованию в целлюлозно-бумажной промышленности. Сущность изобретения состоит в том, что способ включает подачу измельченного целлюлозного волокнистого материала в сульфатном белом щелоке в верхнюю секцию варочного потока, экстрагирование черного щелока из по меньшей мере одного пояса между верхней и центральной секциями варочного котла, отвод и рециркуляцию жидкости в контуре рециркуляции в центральной секции котла, добавление промывочной жидкости в нижней секции котла и отвод крафт-целлюлозы из нижней секции. При этом жидкость отводят из нижней секции и рециркулируют ее в промывочном контуре рециркуляции с добавлением сульфатного белого щелока. Осуществляют поднятие рециркулированного щелока в котле противотоком относительно потоку материала приводится количество добавляемого сульфатного щелока и температурный режим в промывочном контуре. Предлагается конструкция устройства для осуществления способа. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
///2 Изобретение относится к непрерывному процессу сульфатной варки измельченного целлюлозного волокнистого материала, например, древесной стружки для образования крафт-целлюлозы. В обычных системах непрерывной варки белый щелок добавляли только в рециркуляционный контур между самим варочным котлом и прочими компонентами системы и/или непосредственно в резервуар для пропитки. Было признано, что если сульфатный белый щелок добавлять в нескольких точках технологического процесса, например (что наиболее важно) в центральный контур рециркуляции в пределах вертикального котла для непрерывной варки, то в этом случае можно значительно увеличить потенциальные возможности отбеливающего вещества (в плане придания конечному изделию большой белизны) и добиться большой экономики самих отбеливающих веществ. По этой технологии черный щелок удаляли из пояса в интервале между верхней и центральной секциями варочного котла, имея в виду, что для какой-то части варочной зоны сульфатный белый щелок будет течь навстречу потоку целлюлозного материала. ///2 Хотя кратко упомянутые улучшенные способ и система, которые продавали на рынках мира фирмы "Камир" инк. "из Глинс Фоллс, штат Нью-Йорк и "Камир АБ" из Карлстада, Швеция, дали толчок коренному улучшению многих промышленных установок, однако все еще оставалась острая необходимость в дальнейшем усовершенствовании процессов непрерывной сульфатной варки. ///2 Цель изобретения по процессу непрерывной сульфатной варки добиться за счет добавления какой-то части сульфатного белого щелока в контур промывочной рециркуляции в нижней части варочного котла, чтобы сульфатный белый щелок протекал навстречу потоку материала на протяжении более длинной части варочного котла. Как правило, температура в зоне промывки поддерживается на уровне примерно 140-165oC. По изобретению имеется возможность не только улучшить вязкость волокнистой массы для какого-то конкретного перманганатного числа (в данном случае это улучшение составляет как минимум примерно 20% а обычно оно составляет как примерно минимум 30%), но и становится значительно легче регулировать режимы работы варочного котла (например, легче регулировать уровни древесной стружки и жидкости, а весь технологический процесс протекает более плавно и равномерно). Хотя желаемые результаты по изобретению достигаются только за счет добавления сульфатного щелока в систему рециркуляции промывочной жидкости, однако значительно большие результаты можно получить за счет добавления сульфатного щелока в контур рециркуляции центральной секции и в другие обычные топки технологического процесса). ///2 По одному аспекту изобретения предлагается способ непрерывной сульфатной варки измельченных целлюлозных волокнистых материалов с помощью вертикального варочного котла, состоящего из верхней, центральной и нижней секций. Известный способ содержит следующие этапы: (а) подачу измельченного целлюлозного волокнистого материала, находящегося в сульфатном белом щелоке, в верхнюю секцию варочного котла; (б) экстрагирование черного щелока из по меньшей мере одного пояса между верхний и нижней секциями варочного котла; (в) извлечение жидкости в первой секции варочного котла и ее повторное использование в первом контуре рециркуляции; (г) добавление промывочной жидкости в нижнюю секцию варочного котла, (д) удаление жидкости около нижней секции варочного котла и повторное ее использование во втором контуре промывки рециркуляции; (е) добавление сульфатного белого щелока во второй контур рециркуляции, а повторно используемый в варочном котле щелок будет частично проходить в этом котле вертикально вверх и навстречу потоку материала, при этом количества добавляемого в этот второй контур рециркуляции белого щелока будет вполне достаточно для повышения вязкости и прочности образуемой при этом волокнистой массы по сравнению с практикой идентичного способа с одинаковым материалом и перманентным числом и для улучшения других параметров, но без этапа "а", и (ж) удаление крафт-целлюлозы из нижней секции варочного котла. Рекомендуется выполнять этап (б) в промежутке между верхней и центральной секции (Щитов Ф.А. Технология целлюлозно-бумажного производства, М. Лесная промышленность, 1974, с. 105-107 ближайший аналог). Способ по изобретению включает в себя также этап (а), т.е. добавление сульфатного белого щелока в первый контур циркуляции. Количество добавляемого во второй контур рециркуляции сульфатного белого щелока составляет по меньшей мере примерно 5% а лучше примерно 10-20% (например 15%) от общего количества сульфатного белого щелока, необходимого для осуществления сульфатной варки. Является предпочтительным, чтобы количество добавляемого на этапе (з) сульфатного белого щелока было равно как минимум примерно 10% от общего количества сульфатного белого щелока, необходимого для осуществления сульфатной варки, а лучше в пределах примерно 10-20% ///2 По другому аспекту изобретения предлагается устройство для непрерывной сульфатной варки измельченного целлюлозного волокнистого материала. Это устройство содержит: вертикальный резервуар варочного котла, имеющий верхнюю, центральную и нижнюю секции; средство для введения измельченного целлюлозного волокнистого материала, находящегося в белом щелоке, в верхнюю секцию варочного котла; средство для экстрагирования черного щелока из по меньшей мере одного пояса между верхней секцией варочного котла и центральной секцией этого же котла, средство для удаления отвода и повторного использования жидкости в первом контуре циркуляции, которое устанавливается в центральной секции варочного котла; средство для добавления промывочного щелока в нижнюю секцию варочного котла; средство для отвода и повторного использования жидкости во втором промывочном контуре варочного котла; средство для отвода крафт-целлюлозы из нижней секции варочного котла и средство для введения белого щелока во второй контур рециркуляции. Рекомендуется также устанавливать и использовать средства для введения белого щелока в первый контур рециркуляции. Каждый контур рециркуляции содержит отводной трубопровод, насос, нагреватель и трубопровод повторного ввода. Средство для введения белого щелока в каждый контур рециркуляции содержит средства для введения щелочного раствора в отводной трубопровод перед насосом и нагревателем. ///2 В соответствии с еще одним изобретением предлагается способ непрерывной крафт сульфатной варки целлюлозного материала. Этот способ содержит следующие этапы: (а) подача измельченного волокнистого материала, находящегося в сульфатном белом щелоке, в верхнюю секцию варочного котла; (б) отвод черного щелока из по меньшей мере одного пояса между верхней и центральной секциями варочного котла; (в) отвод и повторное использование щелочного раствора в первом контуре циркуляции в пределах центральной секции варочного котла; (г) добавление сульфатного белого щелока в щелочной раствор в первом контуре рециркуляции, (д) добавление промывочной жидкости в нижней секции варочного котла; (е) отвод и повторное использование около нижней секции варочного котла жидкости во втором промывочном контуре рециркуляции, (ж) отвод крафт-целлюлозы из нижней секции варочного котла; (з) повышение вязкости образованной крафт-целлюлозы при каком-то конкретном перманганатном числе по меньшей мере на 20% по сравнению с крафт-целлюлозной, образуемой только в результате выполнения (а) (ж) включительно, причем это происходит за счет добавления сульфатного белого щелока во второй контур рециркуляции. ///2 Таким образом, главной задачей изобретения является дальнейшее улучшение и совершенствование обычных процессов непрерывной сульфатной варки. ///2 На фиг. 1 изображен вид сбоку, иллюстрирующий устройство для сульфатной варки по настоящему изобретению; на фиг. 2 графическое представление зависимости вязкости от перманганатного числа для лучшего сравнения способов непрерывной сульфатной варки по изобретению и по уже известной технологии; на фиг. 3 графическое представление, идентичное, показанному на фиг. 2, иллюстрирующее зависимость отношения вязкости /перманганатное число от перманганатного числа. ///2 На фиг. 1 показано в качестве примера устройство для сульфатной варки по изобретению. К полностью стандартным компонентам этого устройства относится бункер для стружки 10, который принимает и хранит измельченный целлюлозный волокнистый материал, например, в виде стружки 11. Из бункера для стружки 10 материал подается в горизонтальную пропарочную камеру 12 и в вертикальный трубопровод 13. В находящийся в трубопроводе 13 материал вводится сульфатный белый щелок из источника 14, чтобы превратить материал в жидкую массу по мере его продвижения к находящемуся под высоким давлением питателю 15. Из питателя 15 находящийся в сульфатном белом щелоке материал подается в резервуар для пропитки 16, а затем в линию 17 и в верхнюю секцию 18 варочного котла 19 непрерывного действия. В верхней секции варочнго котла 19 расположено устройство разделения жидкость/материал 20, которое предпочтительно должно содержать множество поясов грубой сортировки с приспособлением для удаления сортируемого материала с поясов или другое подобное же приспособление. Варочный котел 19 имеет также центральную секцию 21 и нижнюю секцию 22. ///2 В расположенный между верхней секцией 18 и центральной секцией 21 части варочного котла 19 устанавливаются один или несколько поясов 23 и трубопровод 24, которые используются в качестве средств удаления черного щелока из варочного котла 19. Как правило, черный щелок проходит по трубопроводу 24 к серии расширительных циклонов 25. В центральной секции 21 варочного котла 19 также установлены отводные пояса 27, которые через отводной трубопровод соединены с насосом 28 и нагревателем 29 для повторного введения удаленной жидкости в точке 30 трубопровода, причем и точка 30 обычно располагается чуть выше поясов 27. В нижней секции 22 варочного котла 19 крафт-целлюлоза отводится в трубопровод 33 (здесь можно использовать также скребки или другие подобные же обычные приспособления), а промывочный щелок из источника 34 поступает непосредственно в трубопровод 35, через который осуществляется введение промывочного щелока. ///2 Около нижней секции варочного котла 109 установлен промывочный пояс 37 (в один или несколько рядов), через который жидкость отводится в отводной трубопровод под воздействием насоса 38, затем жидкость проходит через нагреватель 39 и попадает в трубопровод для повторного введения, из которого она вводится в варочный котел в точке 40 как раз над поясом 37. От точки 40 вверх и до поясов 23 жидкость течет навстречу обрабатываемому материалу (что на фиг. 1 показано стрелками 42), а над поясами 23 она течет в одном направлении с материалом. ///2 Все, что описано было до сих пор, а также главный трубопровод 44 для добавления сульфатного белого щелока в трубопровод 45 и дальше в первый контур рециркуляции в центральной секции 21 варочного котла является типичным для системы Камир ММС (фирменное название системы). По изобретению трубопровод 46 используется для соединения главного трубопровода 44 с отводным трубопроводом во втором промывочном контуре рециркуляции, который образуется с помощью элементов 37-40 включительно. ///2 При практической реализации изобретения достаточное количество сульфатного белого щелока подается в трубопровод 46, чтобы получить значительно более высокие вязкость и прочность образуемой при этом волокнистой массы по сравнению с массой, полученной тем же способом, но без этапа дополнительного введения сульфатного белого щелока в трубопровод 46. Например, количество добавляемого в трубопровод 46 сульфатного белого щелока равно как минимум приблизительно 5% от общего количества сульфатного щелока, используемого для выполнения процесса сульфатной варки, а обычно оно равно 10-20% (например, примерно 15%). Рекомендуется также добавлять сульфатный белый щелок, что известно само по себе и не является новым, в трубопровод 45, а не только в трубопровод 46, причем количество добавляемого в трубопровод 45 щелока будет равно как минимум приблизительно 10% а лучше примерно 10-20% ///2 Показанное на фиг. 1 устройство содержит также дополнительный контур рециркуляции, который расположен в центральной секции резервуара для пропитки 16 и который включает в себя пояс 48, отводной трубопровод 49, насос 50 и трубопровод /точку 51 для повторного введения. Рекомендуется также добавлять сульфатный белый щелок от источника 14 по указанным линиям или точкам 52, 53, и 54 непосредственно в контур рециркуляции в резервуаре для пропитки 16 и в трубопроводы рециркуляции от варочного котла до резервуара для пропитки 16 и от резервуара 16 до питателя высокого давления 15. ///2 Как правило, большая часть используемого в обычном процессе непрерывной сульфатной варки белого щелока добавляется в систему в точках или через трубопровод 52-54. ///2 На фиг. 2 и 3 показаны графические представления некоторых более положительных результатов, полученных по изобретению. На фиг. 2 показаны кривые зависимости вязкости от перманганатного числа для трех различных основных процессов. Первая процедура, она показана линией 55, относится к обычному процессу непрерывной сульфатной варки. Вторая процедура, она показана линией 56, относится к системе и процессу Камир ММС. Информационные точки 57 указывают на результаты, полученные в ходе реализации изобретения. В ходе практического осуществления процедур, конечным результатом которых были представлены на фиг. 2, данные, поддерживались по существу одинаковыми все параметры за исключением добавления сульфатного белого щелока, а температуру в зоне промывки по изобретению повышали до примерно 140-175oC по сравнению с примерно 125-130oC для обычного процесса сульфатной варки и процесса по Камир ММС. Условия получения показанных на фиг. 2 и 3 результатов суммированы в таблице. ///2 Условия для всех были направлены на достижение суммарного добавления белого щелока EA (L) в виде 18% NaOH на основе древесины. ///2 По реализации изобретения добавление белого щелока в точке 53 обычно составляет примерно 50-60% от общего количества вводимого белого щелока, а в точке 54 это количество составляет примерно 10-20% (примерно 10-20% в трубопроводе 45 и примерно 5-20% в трубопровод) 46. ///2 По изобретению достигается не только повышение вязкости конечной продукции (бумажной массы), но и более высокая прочность для какого-то конкретного перманганатного (имеется в виду прочность на раздирание, растяжение и на продавливание). Более того, что было неожиданно, в данном случае значительно облегчаются условия использования и управления всей системы варки бумаги. Лишь одно это является залогом широкого использования изобретения. ///2 Достижение положительных результатов по изобретению не зависит от включения в систему резервуара для пропитки 16, а также от того факта, будет или нет добавляться белый щелок в трубопровод 45. Однако следует иметь в виду, что оптимальные результаты достигаются и в том случае, когда используется резервуар для пропитки 16 и когда белый щелок дополнительно вводится в трубопровод 45. ///2 Следовательно, можно видеть, что изобретение предлагает улучшенный способ и устройство для непрерывной сульфатной варки целлюлозного материала. Хотя изобретение описано и проиллюстрировано применительно к наиболее предпочтительному варианту, однако те же принципы вполне приемлемы к гидравлическому варочному котлу с одиночным варочным сосудом и к варочным котлам паровой/жидкостной фазы с одним или двумя варочными сосудами. Для всех специалистов в данной области ясно, что изобретение допускает многочисленные модификации в пределах объема изобретения, а сам объем изобретения изложен в прилагаемых пунктах формулы изобретения и включает в себя все эквивалентные конструкции и процедуры.
Формула изобретения
1. Способ непрерывной сульфатной варки измельченного целлюлозного волокнистого материала с помощью вертикального варочного котла, имеющего верхнюю, нижнюю и центральную секции, в котором подают измельченный целлюлозный волокнистый материал, находящийся в сульфатном белом щелоке, в верхнюю секцию варочного котла, экстрагируют черный щелок из по меньшей мере одного пояса между верхней и центральной секциями варочного котла, в центральной секции варочного котла отводят и рециркулируют жидкость в контуре рециркуляции, добавляют промывочную жидкость в нижней секции варочного котла, отводят крафт-целлюлозу из нижней секции варочного котла, отличающийся тем, что жидкость отводят из нижней секции варочного котла и рециркулируют ее в промывочном контуре рециркуляции, во время рециркуляции добавляют сульфатный белый щелок в промывочный контур рециркуляции, причем осуществляют поднятие рециркулированного щелока в варочном котле противотоком относительно потока материала, количество добавляемого в промывочный контур рециркуляции белого щелока составляет по меньшей мере 5% от массы всего сульфатного щелока, а температуру поддерживают в диапазоне 140 175oС для получения волокнистой массы с повышенной вязкостью, во время рециркуляции жидкости добавляют белый щелок в контуре рециркуляции, причем осуществляют поднятие рециркулированного щелока в варочном котле противотоком относительно потока материала. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что 5 20% от массы всего сульфатного щелока добавляют во время добавления сульфатного белого щелока в промывочный контур рециркуляции. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу измельченного целлюлозного волокнистого материала в верхнюю секцию варочного котла, эстракцию черного щелока, отвод и рециркуляцию жидкости в контуре рециркуляции в центральной секции варочного котла, добавку промывочной жидкости в нижней секции варочного котла, отвод крафт-целлюлозы из нижней секции варочного котла, отвод жидкости из нижней секции варочного котла и ее рециркуляцию в промывочном контуре рециркуляции осуществляют с добавлением более 50% всего сульфатного белого щелока при подаче измельченного целлюлозного волокнистого материала в верхнюю секцию варочного котла, а температуру при добавлении сульфатного белого щелока в промывочный контур рециркуляции поддерживают в диапазоне 160 175oС. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют резервуар для пропитки и трубопровод, соединяющий между собой резервуар для пропитки и варочный котел, при подаче измельченного целлюлозного волокнистого материала в верхнюю секцию варочного котла добавляют более 50% ст массы всего сульфатного белого щелока в трубопровод и в резервуар для пропитки, 5 20% от массы всего сульфатного белого щелока добавляют при добавлении сульфатного белого щелока в промывочный контур рециркуляции и 10 20% от массы всего сульфатного белого щелока добавляют при добавлении белого щелока в контуре рециркуляции. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в контуре рециркуляции и промывочном контуре рециркуляции жидкости перед ее повторным вводом в варочный котел перекачивают и нагревают, причем добавление белого щелока в промывочный контур рециркуляции и контур рециркуляции осуществляют перед перекачиванием рециркулируемой жидкости и ее нагреванием. 6. Устройство для непрерывной сульфатной варки измельченного целлюлозного волокнистого материала, содержащее вертикальный варочный котел, имеющий верхнюю, нижнюю и центральную секции, средства для введения измельченного целлюлозного волокнистого материала, находящегося в белом щелоке, в верхнюю секцию варочного котла, средства для экстрагирования черного щелока из по меньшей мере одного пояса, расположенного между верхней секцией варочного котла и его центральной секцией, средства для отвода и рециркуляции жидкости в контуре рециркуляции, средства для добавления промывочной жидкости в нижнюю секцию варочного котла, средства для отвода крафт-целлюлозы из нижней секции варочного котла, отличающееся тем, что оно имеет средства, прилегающие к нижней секции варочного котла, для отвода и рециркуляции жидкости в промывочном контруре рециркуляции и средства для введения белого щелока в промывочный контур рециркуляции. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что оно имеет средства для введения белого щелока в контур рециркуляции. 8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что контур рециркуляции и промывочный контур рециркуляции каждый содержит отводной трубопровод, насос, нагреватель и трубопровод для повторного введения, причем средства для введения белого щелока в контур рециркуляции и промывочный контур рециркуляции содержат средства для введения щелока в отводной трубопровод перед насосом и нагревателем. 9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что оно имеет вертикальный резервуар для пропитки, имеющий верхнюю и нижнюю секции, и трубопровод для соединения между собой нижней секции резервуара для пропитки и верхней секции варочного котла, причем имеется контур рециркуляции для рециркуляции жидкости из верхней секции варочного котла в нижнюю секцию резервуара для пропитки, а в центральной секции резервуара для пропитки расположены средства для отвода и рециркуляции жидкости в дополнительный контур рециркуляции и средства для введения белого щелока в дополнительный контур рециркуляции.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
