CN1036728C - 连续蒸煮纸浆的蒸煮器和蒸煮方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在立式蒸煮器(1)中，在高压高温下连续蒸煮纤维材料的设备及方法，其中，纤维材料和蒸煮液的投放是在蒸煮器的顶部进行的，废蒸煮液的排放是由位于蒸煮器顶部和底部之间的至少一个蒸煮器滤带(1D)完成的，纤维材料由蒸煮器的底部(1C)处排出，其特征在于在现有蒸煮器(1)上，在最下面的滤带(1B)的上方额外加装一个蒸煮器滤带(2)，这样，在蒸煮器的所有蒸煮区里的温度可保持基本处于同一范围。

Description

连续蒸煮纸浆的蒸煮器和蒸煮方法

本发明涉及一种连续蒸煮纸浆的方法，该方法可改善纸浆的质量，这样，接下来就可以采用不含氯的漂白方法，并使得具有理想的强度和质量特性的纸浆达到充分的亮度。

环保机构正在为制浆工业制定越来越严格的要求，以期减少对会破坏环境的化学物质的使用，例如氯。因此，在蒸煮处理之后从漂白工厂排放出来的废水中有机氯化合物的允许排放量正被逐渐减少，至今已达到这样低的水准：即制浆厂在很多情况下都已停止将有机氯化合物用作漂白剂。此外，市场上也倾向于逐渐增加对不是用氯或含氯漂白剂漂白的纸制品的需求。

因此，制浆工业正寻找可以不用这些化学物质漂白纸浆的方法。Lignox方法(参见SE-A8902058)可视为这样一种方法的典范，其中，特别是漂白，是由过氧化氢完成的。臭氧是另一种越来越被广泛使用的有趣的漂白化学物质。这样，就有可能不使用含氯的漂白剂而仅使用这类性质的漂白化学品就可以取得市售纸浆所需的亮度，即达到89ISO或更高。

然而，在现有的漂白工艺中采用这种不含氯的漂白化学制品存在一个问题，那就是它们会在较大的程度上降低纸浆纤维的质量。

欧洲专利EP476230中公开了一种在高压、高温条件下在垂直的蒸煮器中连续蒸煮纤维材料的方法，其中，纤维材料和蒸煮液的投放是在蒸煮器的顶部进行的，废蒸煮液是由位于该蒸煮器顶部和底部之间的至少一个蒸煮器滤带排放的，纤维材料则是从蒸煮器的底部排出，清洗液从蒸煮器的底部注入，由最下面的滤带排出，因此，该蒸煮器在上述最下面的滤带和排放废液的滤带之间还有一个蒸煮器滤带，该中间滤带与一个加热装置相连。该已知方法证实，如果蒸煮液是从蒸煮器的下部加入洗涤循环并提高温度，在经过连续蒸煮之后纸浆纤维的质量会有所改善。在不使用含氯漂白剂的情况下，这种已知方法并非总是能够把纸浆漂白到足够的亮度。

本发明的第一目的是关于一种连续等温蒸煮纸浆的方法。

本发明的第二目的是关于进行该方法专门采用和安装的蒸煮器。

按照本发明的连续等温蒸煮方法，纤维材料和蒸煮液从顶部投入蒸煮器，废蒸煮液从蒸煮器顶部和底部之间的至少一个第一蒸煮器滤带排放，纤维材料从蒸煮器底部排出，而洗涤液从最下面的第二滤带排出。在该方法中，第一蒸煮器滤带位于紧靠第二滤带的上方是关键的。此外，从第一滤带排放的废液与蒸煮液混合、加热并从接近第二滤带的高度排放，以使紧靠该第一蒸煮器滤带上面的蒸煮区中的温度与蒸煮器的其余蒸煮区或诸蒸煮区的温度基本上保持一致。

本发明的蒸煮器是，在高压、高温条件下连续蒸煮纤维材料的蒸煮器，其中纤维材料和蒸煮液的投放是在蒸煮器的顶部进行的，废蒸煮液的排放是由位于蒸煮器顶部和底部之间的至少一个蒸煮器滤带完成的，纤维材料是由蒸煮器的底部排出，洗涤液从蒸煮器的底部加入，该洗涤液由最下面的滤带排放，因此，该蒸煮器包括一个位于上述最下面的滤带和用于排放废液的滤带之间的滤带，该中间滤带同一个加热装置相连，其特征在于该中间滤带是这样安装的，其最下部位于紧靠该最下面滤带的上部5米以内，蒸煮液被送到其温度由加热装置控制的液体流中，该液体流由中央管在接近该最下面的滤带的高度上排放，和蒸煮液优选被送到其温度由该加热装置控制的液体流中，该液体流于接近该中间滤带的高度上排放，这样位于中间滤带上面的蒸煮区的温度与该蒸煮器其余蒸煮区或诸蒸煮区的温度基本上保持一致。

通过在Kamyr股份公司(Kamyr AB)的赞助下，进行的实验我们惊奇地发现，如果纸浆在整个蒸煮器中是以相同的温度蒸煮，即，如果在整个蒸煮区域内维持基本上相同的温度，而且，如果将一定量的碱也加入蒸煮器的最下部(该部分通常被用于逆流洗涤)，从去木质作用和强度性能来看可以取得极佳的结果。由于在基本上是整个蒸煮器中维持大体上相同的温度，所以在较低温度下即可实现非常彻底的去木质作用。除此之外，还发现对其强度性能有极为有利的影响，即可以获得较高产率的粗纤维制品，而废料量减少。这些优点在图1和2所示的曲线中表现的最为明显，图1和2表示采用常规的、改进的蒸煮技术蒸煮过的纸浆(软木)与采用本发明的方法蒸煮过的纸浆(在类似的蒸煮器中，即有一个顺流的上蒸煮区，一个中部逆流蒸煮区和一个底部逆流洗涤区)之间的比较值，其中，在整个蒸煮器中保持大约+155℃的恒温。

本发明主要涉及到一种按照这种新工艺进行蒸煮的方法，还涉及按照本发明进行蒸煮的优选布置，特别涉及按照旧原理建造的蒸煮器，该蒸煮器由上部顺流蒸煮区和下部逆流洗涤区组成。因为在等温蒸煮工艺中出现了一些实际问题，这种布置是必要的。第一个问题是有效实现并维持蒸煮器底部，即通常被用于洗涤的部分，的温度的难度。这一问题可以通过产生更有效的循环而加以解决，由此可使温度在蒸煮器的下部(高热或洗涤区)分配。这一结果是通过在用于排放废液的滤带和最下面的滤带之间某处，靠近最下面的滤带的上面设置一个滤带而实现的，该中间滤带是这样布置的：其最下部距离最下面的滤带的上部不到5米，蒸煮液被供给温度受一加热装置控制的液体流中，该液流通过中央管在接近最下面的滤带的平面排放，这样，位于上述附设蒸煮器滤带上面的蒸煮区的温度可以保持大体上与蒸煮器的其余蒸煮区或蒸煮区的温度一致。

在本文中，我们发现采用椭圆形或圆形的滤带，尤其是由所谓的人孔筛子构成的蒸煮器滤带与现有改进型和老型的转化蒸煮器相结合根据本发明的新方法操作比较有利。

在图1中，用三个曲线图对等温蒸煮和所谓改进的常规蒸煮(MCC)进行了比较。图2是表示脱木质作用的程度和粘度(该粘度常被视为指出纸浆的强度性能)的曲线，图3表示如何以优选形式采用人孔筛将现有蒸煮器加以转变，以使能按照该新方法进行操作。

图1示出了等温蒸煮和改进的常规蒸煮(MCC)进行比较得到的三个不同结果的曲线。这些令人惊奇的可靠结果表明，根据最上面一个曲线，添加一定量的碱，采用等温蒸煮就可以获得明显降低的卡伯值。另外，第二个曲线表明，当蒸煮到同样的卡伯值时可获得明显改进的强度特性。此外，第三个曲线表明具有这样一个优点：废木材(碎屑)的量减少了。当温度保持恒定时会明显节省总体能量，如果将这一事实考虑在内的话，很显然可将上述结果视为是极为有利的。此外，图2还表明，采用本发明的方法可达到很低的卡伯值，与此同时，在氧法去木质作用之后能保持良好的纸浆强度(粘度大约为1000)。因此，当采用本发明的方法时，所谓对环境无害的漂白化学制品，象过氧化物和臭氧可以在随后的漂白步骤中使用，而没有因为漂白至所需亮度去冒强度太低的危险，而且还具有市售所要求的纯度。

图3表示蒸煮器1的下部，它是用来表示一个现有蒸煮器外壳(它一定要高于20米，通常高于30米，一般大约为40米或更高一些，其直径为高度的 )，在其上面设置有新型蒸煮器滤带2，以便能提高逆流区的温度。该蒸煮器有一个最下面的滤带(1B)和一个用于排放废液的滤带(1D)，而且是那种具有一个顺流的上部和逆流的下部类型的。在这种蒸煮器中通常在顺流区维持最高的蒸煮温度即：硬木约为162℃，软木约为168℃，而在逆流部分，主要是洗涤区，在下部滤带高度上的温度约为135℃。

在下文中，又装了另一个滤带的蒸煮器的逆流区将被视为蒸煮区，虽然按照常规操作来说会把它当做洗涤区。

新的蒸煮器滤带2由若干个用于在蒸煮器下部排放蒸煮液的所谓人孔筛子2A组成，它正好被安装在下部滤带1B的上面，从下部滤带的上边到新装上去的蒸煮器滤带的下边的距离最多为5米，1.5米较好，不超过1米更好。洗涤液由装在蒸煮器的底部区域1A内的进水装置4送至蒸煮器的下部，而蒸煮液(加碱的)则通过中央管5A、5B加入蒸煮器。蒸煮过的纸浆通过导管1E从蒸煮器的底部排出。两个中央管之一5A，属于蒸煮器的原始系统，向下进入蒸煮器的下部滤带1B，此后，经过第一热交换器6A加热的液体由上述管道在最后一个蒸煮器滤带的高度上排放。随后，一部分液体流沿逆流方向向上流向新安装的蒸煮器滤带2。液体迈过上述导管装置3排出该系统，并在排放之前由一个热交换器6B加热至要求的温度，然后由新装上去的、正好位于新装的蒸煮器滤带2上方的第二个中央管5B排放。一部分由这种方式供应的蒸煮液，由此达到了理想的温度、化学强度并在蒸煮器的整个横截面上分布(扩散)，在蒸煮器中连续向上流动。为了实现均匀的分布，在每个蒸煮循环里的流动通常应超过1m³/h。在中央蒸煮器滤带处，废蒸煮液连同未溶解的木材一起被抽出去做进一步的处理。每个筛子元件2A的面都做的较小，最好小于0.3m²。小面积的筛子元件的优点之一是可以实现有效的逆返冲洗，通常这对于循环流的有效工作非常重要。新的滤带最好由环形管2C安装，每个筛子元件2A都有一个导管与之相通。采用这种结构和一个属于它的阀装置，一次可有效地逆返冲洗有限数目(例如4个)的筛子元件2A。由于在这种环境下被逆返冲洗的筛子的总表面积较小(例如1m²)，有效的逆返冲洗可以实现筛子的清洗，从而确保循环高度有效。

本发明并不受以上说明的局限，而是可以在后面的权利要求的范围内加以改变。因此，现有的MCC型蒸煮器也可以按照本发明安装，这样，该蒸煮器就应当具有一个上部顺流部分，一个中部的主要是逆流的部分和一个下部逆流部分，其中，部分蒸煮液的添加是在该下部逆流部分，所谓高热区，进行的。一种在其上部(浸渍区)温度较低的所谓液压型蒸煮器，安装一个本发明的滤带按照本发明方法蒸煮(即所谓等温蒸煮)也是很有利的。另外，该方法还可以与所有类型的蒸煮液一起使用，即使该方法主要是用于生产硫酸盐化纸浆。此外，对本领域人员显而易见的是，本发明并不局限于上述举例温度范围。然而，就此而言，重要的是蒸煮器内的平均温度最好超过+150℃但又低于+165℃，对于硬木材而言在150℃～155℃之间较好，对于软木材而言在160～165℃之间较好，更进一步讲，当木材是硬木时蒸煮区/诸区的平均温度最好约为+151℃±1℃，当木材是软木时蒸煮器内的平均温度约为159℃±1℃。此外，我们应当了解，与圆形筛不一样的筛子，如椭圆形筛或者甚至是矩形的筛，出于结构上的技术原因都可以采用，弯曲部分的最小半径最好不低于0.2m。

最后，要指出的是新的蒸煮器理所当然地可以装配滤带，和按照本发明操作。此外，还应指出的是在排放废蒸煮液的滤带与最下面的滤带之间可以安装一个以上的滤带。对于熟练人员显而易见的是，还可以不止是安装一个滤带排放废液。最下面的滤带常被安装在其下部边缘在连接球形底部与圆形蒸煮器外壳的焊接接缝上方1～2m的地方，但在极端的设计中，这一距离可以短至0.5m，也可以长达5m。

Claims (10)

1.一种在立式蒸煮器中，在高压、高温条件下连续蒸煮纤维材料的方法，其中，纤维材料和蒸煮液的投放是在蒸煮器的顶部进行的，废蒸煮液的排放是由位于蒸煮器顶部和底部之间的至少一个蒸煮器滤带完成的，纤维材料是由蒸煮器的底部排出，洗涤液从蒸煮器的底部加入，该洗涤液部分由最下面的滤带排放，其特征在于另一蒸煮器滤带位于紧靠该最下面滤带的上方，和废液从该另一蒸煮器滤带排放，优选与新鲜蒸煮液混合、加热并从接近该另一滤带的高度排放，和废液或洗涤液从该最下面的滤带排放、与新鲜蒸煮液混合、加热并从接近该最下面的滤带的高度排放，这样，位于紧靠该第一滤带上面的蒸煮区的温度与该蒸煮器其余诸蒸煮区的温度基本上保持一致。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维材料和位于紧靠中间蒸煮器滤带上边的向上流动的液体的温度与其余蒸煮区或诸蒸煮区的温度最多相差4℃。

3.一种在立式蒸煮器(1)中，在高压、高温条件下连续蒸煮纤维材料的蒸煮器，其中，纤维材料和蒸煮液的投放是在蒸煮器的顶部进行的，废蒸煮液的排放是由位于蒸煮器顶部和底部之间的至少一个蒸煮器滤带(1D)完成的，纤维材料是由蒸煮器的底部(1C)排出，洗涤液从蒸煮器的底部(1A)加入，该洗涤液由最下面的滤带(1B)排放，因此，该蒸煮器包括一个位于上述最下面的滤带(1B)和用于排放废液的滤带(1D)之间的滤带(2)，该中间滤带(2)同一个加热装置(6B)相连，其特征在于该中间滤带(2)是这样安装的，其最下部位于紧靠该最下面滤带(1B)的上部5米以内，蒸煮液(1G)被送到其温度由加热装置(6A)控制的液体流中，该液体流由中央管(5A)在接近该最下面的滤带的高度上排放，和蒸煮液(1F)优选被送到其温度由该加热装置(6B)控制的液体流(3)中，该液体流于接近该中间滤带(2)的高度上排放，这样，位于中间滤带(2)上面的蒸煮区的温度与该蒸煮器其余蒸煮区或诸蒸煮区的温度基本上保持一致。

4.如权利要求3所述的蒸煮器，其特征在于所述蒸煮器滤带(2)由若干个设计成圆形或椭圆形的、用于将置换的液体排放到中央管(5B)的筛子(2A)组成。

5.如权利要求3所述的蒸煮器，其特征在于最下面的滤带(1B)的上边与蒸煮器的中间滤带(2)的下边之间的距离不到2m。

6.如权利要求3所述的蒸煮器，其特征在于该蒸煮器至少包括一个用于添加蒸煮液的导管装置(1F或1G)，该导管与所述最下面的滤带(1B或2)之一相连。

7.如权利要求3所述的蒸煮器，其特征在于该蒸煮器包括至少两个用于添加蒸煮液的导管装置(1F，1G)，该导管与所述最下面的滤带(1B或2)中的至少一个相连，最好向所述的两个最下面的滤带(1B和2)同时添加蒸煮液。

8.如权利要求3所述的蒸煮器，其特征在于所述中间滤带(2)是新加装到现有蒸煮器外壳上的。

9.如权利要求4所述的蒸煮器，其特征在于所述中央管(5B)正好在中间蒸煮器滤带(2)的上方排放。

10.如权利要求4或8所述的蒸煮器，其特征在于所述中央管(5B)是新加装到现有蒸煮器外壳上去的。

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