CN103597139A

CN103597139A - 用于自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法和系统

Info

Publication number: CN103597139A
Application number: CN201280015164.0A
Authority: CN
Inventors: S·L·凯斯瓦尼; A·潘达; J·费勒吉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: WO2012147094A1; WO2012147094A8; CN103597139B

Abstract

本发明公开了一种用于自横管式连续蒸煮器（8、9）提取黑液的方法。所述方法包括使得纸浆和黑液的混合物自横管式连续蒸煮器（8、9）通过螺杆压榨机（11），所述螺杆压榨机的压力与横管式连续蒸煮器（8、9）的压力基本相同。所述螺杆压榨机（11）设置为将纸浆与黑液，包括滞于间隙的黑液分离。所述方法还包括将自螺杆压榨机（11）获得的黑液存储于储液箱（14），所述储液箱维持在与横管式连续蒸煮器（8、9）和螺杆压榨机（11）的压力基本相同的压力。

Description

用于自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法和系统

本发明提供了一种用于自蒸煮器机械提取黑液的方法，具体地，为一种用于在利于有效热回收的高温高压条件下自横管式连续蒸煮器(horizontal tubecontinuous digester)提取黑液的方法。

背景技术

化学制浆厂设计为使用各类化学试剂，例如氢氧化钠、氢氧化钠和硫化钠、或亚硫酸钠等将如木、竹、农业剩余物(如麦秆或甘蔗渣)、棉杆等原料转化为纸浆。许多化学制浆厂基于硫酸盐制浆法或亚硫酸盐法的原理将原料转化为纸浆。今年来，全世界范围的制浆产业大量使用非木原料。最近二十年来，此类纸浆的产量较木纸浆的产量增长得更快，尤其是在中国、印度、墨西哥和拉丁美洲等地。

一般来说，化学制浆厂包含各类部件，包括：将原料送入蒸煮器的螺旋输送机；分批或连续蒸煮器(横向或竖向)以便借助含有化学试剂的称作“白液”或“蒸煮液(cooking liquid)”的蒸解液(digesting liquid)蒸煮原料；导出装置，在此处自蒸煮器获得的纸浆和黑液与稀释液相混合。

现有技术中已报道过各种热量和蒸汽的回收方法。其中一种方法包括，通过将蒸煮器的闪蒸蒸气(flash vapour)自7巴释放至1巴来降低蒸煮器中的温度和压力。如此获得的闪蒸蒸气处于大气压下，呈低热势(heat potential)。因此，此方法所回收的总热量及蒸汽较其消耗的热量及蒸汽而言非常之低。人们为此做了诸多尝试，通过最大程度提高热量及蒸汽回收并减小该工艺的总需热，试图解决此问题。蒸煮木材和竹材期间，化学试剂溶液的一部分渗入木片或竹片，但其一大部分为片与片之间的游离液体。在蒸解末阶段的游离热液体称作废液(spent liquor)，其为冷液所置换，并自置换的热液回收热量。然而，这些方法均无法用于蒸煮农业剩余物(例如麦秆或甘蔗渣)，因为这些物质形成具有间隙的结构，而几乎所有液体会因毛细管力作用而滞留在其中。滞留在间隙的液体无法自蒸煮器中排出或被另一液体置换。因此，在如麦秆或甘蔗渣等农业剩余物的蒸煮过程中，这些方法无法有效地解决以下两个问题：1）降低蒸汽总消耗量，以及2）增加自系统回收的热量。由此，仍需要开发一种有效的系统和方法以便自制浆厂提取炙热的黑(废)液，尤其是在横管式连续蒸煮器内蒸煮农业剩余物之时，以及自热的黑液中回收热量同时保持高性价比。

附图说明

图1和图2显示了根据某实施例，在横管式连续蒸煮器内蒸煮纤维性原料的制浆厂的各个部件。

图3a显示了根据某实施例，从提取的炙热黑液中回收热的系统，该系统包括多个快速旋流分离器(flash cyclone)的组合。

图3b显示了根据某实施例，从提取的炙热黑液中回收热的系统，该系统包括热交换器和快速旋流分离器的组合。

图3c显示了根据某实施例，从提取的炙热黑液中回收热的系统，该系统包括多个热交换器的组合。

发明简介

本发明公开了自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法。所述方法包括使得来自横管式连续蒸煮器的纸浆和黑液的混合物通过螺杆压榨机，所述螺杆压榨机的压力与横管式连续蒸煮器的压力基本相同。所述螺杆压榨机设置为将纸浆与黑液，包括滞于间隙的黑液分离。该方法还包括将取自螺杆压榨机的黑液储存在储液箱内，所述储液箱维持在与横管式连续蒸煮器和螺杆压榨机的压力基本相同的压力。

本发明还公开了自横管式连续蒸煮器提取黑液的系统。该系统包括能与横管式连续蒸煮器的出口整合的螺杆压榨机，以便自横管式连续蒸煮器接收纸浆和黑液的混合物。所述螺杆压榨机设置为将纸浆与黑液，包括滞于间隙的黑液分离。该系统还包括与螺杆压榨机的出口流体连通的储液箱，并设置为自螺杆压榨机接收黑液，其中，所述螺杆压榨机和储液箱的压力与横管式连续蒸煮器的压力基本相同。

详述

为了提高对本发明技术原理的认识，将参考实施例并利用具体语言对其进行描述。然而，须知此举并不旨限制本发明的范围，所公开的工艺里的改动和进一步改进以及本发明原理的进一步应用均应认为是本发明所属领域技术人员一般可以想得到的。

本领域技术人员可以理解，以上概述和以下详述对本发明是示范性和解释性的，并非对其限制性的。

本说明书通篇引用的“一实施例”、“实施例”或类似的语言是指，联系该实施例一起描述的某具体特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在一实施例中”、“在某实施例中”以及类似的语言可以(但不一定)均指代同一实施例。

本发明提供了自蒸煮器中提取黑液的方法。尤其是揭示了为有效的热回收从横管式连续蒸煮器提取黑液的方法。所述方法包括使得来自横管式连续蒸煮器的纸浆和黑液的混合物通过螺杆压榨机，所述螺杆压榨机的压力与横管式连续蒸煮器的压力基本相同，并将自螺杆压榨机获得的黑液储存在储液箱内，所述储液箱维持在与横管式连续蒸煮器和螺杆压榨机的压力基本相同的压力。

图1显示了根据某实施例的制浆厂，包括一对串联的横管式连续蒸煮器(8,9)。一台螺杆压榨机(11)连接至横管式连续蒸煮器(9)的末端。本发明的教导可同样适用于单根的横管式连续蒸煮器或一组串联的横管式连续蒸煮器。原料自料箱(1)中排出并计量加入螺旋进料机(2)。所述螺旋进料机(2)将原料送入横管式连续蒸煮器(8)的进液腔(4)。所述原料被压缩至一个管塞以承受横管式连续蒸煮器内的压力，从而在管塞过松的情况下由反吹阀门(5，blow back valve)关闭螺旋进料机(2)。蒸汽和蒸煮液分别经管道(6)和(7)注入。来自横管式连续蒸煮器(8)的加工原料被传入横管式连续蒸煮器(9)作进一步加工。在横管式连续蒸煮器(9)的末端，所述原料转换为纤维(纸浆)并经斜槽(10)落入由马达(12)驱动的螺杆压榨机(11)中。所述螺杆压榨机(11)维持于与横管式连续蒸煮器(8,9)基本相同的压力。储液箱(14)与螺杆压榨机(11)相连用于接收黑液。该储液箱(14)基本保持与横管式连续蒸煮器(8,9)相同的压力值。螺杆压榨机(11)将压力与横管式连续蒸煮器(8,9)中液体的压力基本相同的炙热黑液压出。离开螺杆压榨机(11)的纸浆由流经管道(13)的冷液体冷却并落入设有搅拌器(20)的排液装置(17)中，以这样的方式，纸浆被自排液装置(17)的进液口(19)进入的洗液稀释并由泵(22)经管道(23)泵入纸浆匣。所述排液装置(17)包括安全阀门(18)和废料出口法兰(21)。

根据一实施例，横管式连续蒸煮器包括至少一个有孔的沥液板，所述沥液板的位置接近所述横管式连续蒸煮器的底部用于提取游离黑液。作为具体的实施例，如图2所示，所述横管式连续蒸煮器(9)包括具有流量控制阀(25)的沥液板(24)以便将来自横管式连续蒸煮器(9)的游离黑液沥入加压存储容器(27)。所述加压存储容器的压力与横管式连续蒸煮器(8,9)的压力基本相同。或者，来自沥液板(24)的游离黑液直接转移至储液箱(14)进行存储。

根据一实施例，如图2所示，获自沥液板(24)和储液箱(14)的炙热黑液由泵(15)泵入加压存储容器(27)进行存储，由此，容器维持在与横管式连续蒸煮器(8,9)和螺杆压榨机(11)基本相同的压力。

根据一实施例，所述方法还包括，通过将黑液自加压存储容器(27)经管道(16)传入热回收系统(图3a、3b和3c)，从而自黑液回收热量。或者，如图1所示，存储于储液箱(14)的黑液由泵(15)经管道(16)传送入热回收系统(图3a、3b和3c)以回收热量。

根据一实施例，如图2所示，自加压存储容器(27)提取的炙热黑液由泵(28)泵至热回收系统(图3a、3b和3c)。作为具体的实施例，如图3a所示，所述热回收系统包括一个快速旋流分离器(29,30)的组合。所述炙热黑液经管道(31)注入快速旋流分离器(29)，经管道(32)释放低压蒸汽。自快速旋流分离器(29)离开的所述黑液流经另一快速旋流分离器(30)，经管道(33)释放常压蒸汽。所述黑液继而由泵(34)经管道(35)泵出，进行过滤和蒸发。

作为另一具体的实施例，如图3b所示，所述热回收系统包括热交换器(36)和快速旋流分离器(37)的组合。经管道(31)进入热交换器(36)的炙热黑液用于加热经管道(38)进入的白(蒸煮)液，由此，加热的白液经管道(39)离开热交换器(36)。离开热交换器(36)的所述黑液流经快速旋流分离器(37)。然后，常压下的闪蒸蒸汽经管道(40)释放，而黑液由泵(41)经管道(42)泵出，进行过滤和蒸发。

作为另一具体的实施例，如图3c所示，所述热回收系统包括热交换器(43和44)的组合。经管道(31)流入热交换器(43)的炙热黑液用于加热经管道(45)流入的白(蒸煮)液，由此，加热的白液经管道(46)离开热交换器(43)。离开热交换器(43)的黑液流过另一热交换器(44)。所述热交换器(44)包括进液口(47)，用于冷洗液，以及排液口(48)，用于加热的冷洗液。所述黑液然后由泵(49)经管道(50)泵出，进行过滤和蒸发。

一方面看来，本发明中原料在横管式连续蒸煮器(8,9)中制浆时的蒸汽消耗量较传统制浆有所减少。作为一具体的实施例，比较了传统制浆和依照本发明的制浆方式中热量和蒸汽消耗量，其描述如下：

传统方式：

根据在横管式连续蒸煮器中制浆的传统方法(采用麦杆为原料)，热量和液体平衡如下:

参数:

-蒸煮温度:175℃

-进入螺旋进料机的经漂洗的麦秆含水量:63%

-进入螺旋进料机的麦秆含水体积:1,702升/吨干草

-于螺旋进料机沥干的麦秆含水体积:87.5升/吨干草

-进入蒸煮器的麦秆含水体积:1614.5升/吨干草

-进入蒸煮器的麦秆含水体积:3228/吨未漂白制浆

-经漂洗的麦秆温度:35℃

-白液温度:79℃

-白液浓度:100g/l

-麦秆用碱:13%NaOH

-白液体积:2600升/吨未漂白纸浆

-蒸煮初期的总液量:5828升/吨纸浆

-蒸煮初期原料(麦秆)与液体比例:1:2.91

-未漂白的纸浆产出率:50%

-蒸汽消耗量1710kg/吨未漂白纸浆

每吨未漂白纸浆的蒸汽消耗量的计算：

(对螺旋进料机内轻微沥水的经漂洗麦秆计入，含热损失)

麦秆需热量:

-蒸煮温度和已洗麦秆温度的温度差:140℃

-2吨(干)麦秆需热量:20001.53x140=428.4MJ

-麦秆中3229升水的需热量:3229x4.19x140=1894.1MJ

因此，湿麦秆的总需热量为:2322.5MJ

白液的需热量:(温度差:96℃)

-2600x1.1x3.77x96=1035.1MJ

总的需热量:3357.6MJ/吨未漂白纸浆

因此，所需蒸汽量:1689kg/吨

假设的蒸汽热损耗:41kg/吨

因此，所需蒸汽总量:1740kg/吨

蒸煮末期每吨未漂白纸浆的废液量(黑液)：

-麦秆含水量:3229升

-白液:2600升

-蒸汽冷凝物:1740升

蒸煮器内的废液总体积:7569升/吨未漂洗纸浆(7.569m³/吨)

新方法：

作为一具体的实施例，本发明中热量和液体比例说明如下(用麦秆作为原料)：

热液平衡：

炙热废液(黑液)用于在一热交换器中预热白液至160℃，而后注入横管式连续蒸煮器。预热白液后，闪蒸炙热黑液得来的热水用于漂洗麦秆并将其温度升高至90℃。漂洗的温热含水麦秆由闪蒸废液得来的膨胀蒸汽预热至95℃，而后送入横管式连续蒸煮器。

白液和麦秆的预热：

1.在热交换器中，以炙热提取废液将白液从79℃加热至160℃(温度差:81℃)

-耗热量:2600x1.1x3.77x81=873MJ

2.以膨胀蒸汽将漂洗后的麦秆自35℃加热至95℃(温度差:60℃)

-(干)麦秆2吨:2000x1.53x60=184MJ

-经漂洗麦秆中的含水量3229升:3229x4.19x60=812MJ

因此，用于预热的总回收热量为:1869MJ

加热蒸煮器所需的热量和中压蒸汽量:

-将白液自160℃加热至175℃(温度差:15℃)

于是，热消耗量:2600x1.1x3.77x15=161MJ

1.经漂洗的麦秆自95℃加热至175℃(温度差:80℃)

-(干)麦秆2吨:2000x1.53x80=245MJ

-经漂洗麦秆中的含水量3229升:3229x4.19x80=1082MJ

2.热损耗:81MJ

于是，总的需热量:1569MJ

3.所需中压蒸汽量:每吨未漂洗纸浆789kg

本发明中，相对传统制浆方法，于横管式连续蒸煮器内进行麦秆制浆的蒸汽消耗量为45%.

每吨未漂洗纸浆的废液量:

-麦秆含水量: 3229

-白液: 2600

-蒸汽冷凝物: 789

废液总体积:6618升/吨未漂洗纸浆(6.62m³/t)

作为具体的实施例，本发明通过于蒸煮温度和压力下将纸浆经螺杆压榨机压出得到的炙热废液的提取量如表1所列。

表1.压出提取前后的废液分布

具体实施例描述如下

一种用于自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，包括使得纸浆和黑液的混合物自横管式连续蒸煮器通过螺杆压榨机，所述螺杆压榨机的压力与横管式连续蒸煮器的压力基本相同；所述螺杆压榨机设置为将纸浆与黑液，包括滞于间隙的黑液分离，以及将自螺杆压榨机获得的黑液储存于储液箱，所述储液箱维持在与横管式连续蒸煮器和螺杆压榨机的压力基本相同的压力。

此类方法还包括将游离黑液以基本相同的压力，自横管式连续蒸煮器排入加压存储容器。

此类方法还包括将游离黑液自横管式连续蒸煮器排入储液箱。

此类方法还包括将存储于储液箱的黑液传递至加压存储容器，以便与加压存储容器内所含的游离黑液相混合。

此类方法还包括通过使来自储液箱的黑液通过热回收系统，从而自黑液回收热量。

此类方法中送至热回收系统的所述黑液处于高温和高压下。

此类方法中所述热回收系统选自下组：快速旋流分离器、热交换器或它们的组合。

此类方法中所述热回收系统用于加热冷的蒸煮液。

更多具体实施例如下所述

一种用于自横管式连续蒸煮器提取黑液的系统，包括能与横管式连续蒸煮器的出口整合的螺杆压榨机，以便自横管式连续蒸煮器接收纸浆和黑液的混合物，所述螺杆压榨机设置为将纸浆与黑液，包括滞于间隙的黑液分离，以及和螺杆压榨机的出口流体连通的储液箱，并设置为自螺杆压榨机获得黑液，其中，所述螺杆压榨机和储液箱的压力与横管式连续蒸煮器的压力基本相同。

此类系统中的横管式连续蒸煮器包括至少一个打孔的沥液板，所述沥液板的位置接近横管式连续蒸煮器的底部，用于提取游离黑液。

此类系统还包括用于自储液箱中的黑液回收热量的热回收系统。

此类系统中的所述热回收系统选自下组：快速旋流分离器、热交换器或它们的组合。

工业应用性

上述的用于自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法操作简易、节能环保。本文所述黑液提取系统和方法可用于多种不同的原料，优选农业剩余物。尤其是黑液提取系统的使用，使制浆的整体工艺更为经济，因总的热量和蒸汽量需求较传统的制浆和热回收方法降低了50-70%。

Claims

1.一种用于自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，包括：

－使得纸浆和黑液的混合物自横管式连续蒸煮器通过螺杆压榨机，所述螺杆压榨机的压力与横管式连续蒸煮器的压力基本相同；所述螺杆压榨机设置为将所述纸浆与黑液，包括滞于间隙的黑液分离；和

－将自螺杆压榨机获得的黑液存储于储液箱，其中所述储液箱维持在与横管式连续蒸煮器和螺杆压榨机的压力基本相同的压力。

2.如权利要求1所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，还包括，在同基本相同的压力下，自横管式连续蒸煮器将游离黑液排入增压存储容器。

3.如权利要求1所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，还包括，自横管式连续蒸煮器将游离黑液排入储液箱。

4.如权利要求2所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，还包括将存储于储液箱的黑液传入加压存储容器，以便与加压存储容器内所含的游离黑液相混合。

5.如前述任一权利要求所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，还包括通过使来自储液箱的黑液通过热回收系统传递，从而自黑液回收热量。

6.如权利要求5所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，其中，送至热回收系统的所述黑液处于高温和高压下。

7.如权利要求5所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，其中所述热回收系统选自下组：快速旋流分离器、热交换器或它们的组合。

8.如权利要求5所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的方法，其中所述热回收系统用于对冷蒸煮液进行加热。

9.一种自横管式连续蒸煮器提取黑液的系统，包括：

能与横管式连续蒸煮器的出口整合的螺杆压榨机，以便自横管式连续蒸煮器接收纸浆和黑液的混合物；所述螺杆压榨机设置为将纸浆与黑液，包括滞于间隙的黑液分离；以及与螺杆压榨机的出口流体连通的储液箱，并设置为自螺杆压榨机接收黑液，其中，所述螺杆压榨机和储液箱的压力与横管式连续蒸煮器的压力基本相同。

10.如权利要求9所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的系统，其中所述横管式连续蒸煮器包括至少一个打孔的沥液板，所述沥液板的位置接近所述横管式连续蒸煮器的底部，用于提取游离黑液。

11.如权利要求9所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的系统，还包括用于自储液箱内的黑液回收热量的热回收系统。

12.如权利要求9所述的自横管式连续蒸煮器提取黑液的系统，其中所述热回收系统选自下组：快速旋流分离器、热交换器或它们的组合。