CN105088846A - 一种强化草类原料脱木素的水力空化装置 - Google Patents

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袁金霞
宋雪萍
王汉成
杜莹莹
黄显南
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    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
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Abstract

一种强化草类原料脱木素的水力空化装置，包括基座、电机、联轴器、圆筒定子、转子、物料进口以及物料出口，具体结构和连接关系为：所述电机和圆筒定子固定在基座上，转子安装在圆筒定子中，电机的轴通过联轴器与转子的轴连接，圆筒定子上设有物料进口和物料出口，转子为圆柱形，转子表面布设有多个凹坑。还包括贮存槽、输送泵以及热交换器，所述贮存槽出口与输送泵入口连接，所述输送泵出口与物料进口连接，所述物料出口经过热交换器连接至贮存槽。本发明实现了草类原料在常温常压下制浆的目的，具有低能耗、低化学品消耗，低污染的优点，浆料成纸强度高，适合生产具有良好强度性能的包装纸级浆料。

Description

一种强化草类原料脱木素的水力空化装置
技术领域
本发明涉及一种强化草类原料脱木素的水力空化装置，属于制浆造纸技术领域。
背景技术
随着市场竞争的加剧和能源成本的日益提高，制浆造纸行业面临的原材料和能耗问题也越来越突出。寻找一种能耗低、原材料消耗少的制浆方法显得尤为重要。我国拥有丰富的非木质资源(如麦草、蔗渣、芦苇、稻草、玉米秸秆等)，目前化学法制浆是草类原料制浆的主要方法，这种传统的制浆方法能耗高，污染大无法使草类原料制浆得到广泛应用。有研究发现，利用空化效应能提高溶剂法从植物中抽提有机化合物的效率。而基于空化方法的草类原料制浆在室温下即可进行，避免了高温高压的蒸煮。从根本上降低了制浆能耗，也减少了对环境的污染。
空化作用指的是在液体介质中气泡的形成、增大以及骤然破裂的过程，也称为气穴现象。气泡破裂时会产生瞬时温度约为10000K以及压力约100MPa的局部“热点”，这会引发化学和物理反应。水力空化则是指采用水力空化装置在液体介质中产生气穴的过程，其主要优点之一就是能够在常温常压下进行处理。目前常见的水力空化装置有孔板、文丘里管，这些装置产生的空化作用均不能有效脱除草类原料中木素并使之成浆。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明提供一种强化草类原料脱木素的水力空化装置。该设备能够使草类原料在常温常压下成浆，该制浆过程能耗低，污染小，化学品的用量少。
本发明采用的技术方案是：
一种强化草类原料脱木素的水力空化装置，包括基座、电机、联轴器、圆筒定子、转子、物料进口以及物料出口，具体结构和连接关系为：
所述电机和圆筒定子固定在基座上，转子同轴安装在圆筒定子中，电机的轴通过联轴器与转子的轴连接，圆筒定子上设有物料进口和物料出口，转子为圆柱形，转子表面布设有多个凹坑。
还包括贮存槽、输送泵以及热交换器，所述贮存槽出口与输送泵入口连接，所述输送泵出口与物料进口连接，所述物料出口经过热交换器连接至贮存槽。
所述输送泵出口与物料进口之间的管道上安装有第一压力表，所述物料出口与热交换器之间的管道上安装有第二压力表。
所述圆筒定子与转子之间的间隔为10～20mm。
所述凹坑的直径为5～20mm，深度为10～20mm。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明实现了草类原料在常温常压下制浆的目的，具有低能耗、低化学品消耗(仅用到KOH)，低污染的优点。
(2)本发明的浆料得率高于75％，浆料成纸强度高，适合生产具有良好强度性能的包装纸级浆料。根据纸张要求可以通过控制调节转子的转速、进料浆浓、进出口压力等来调节成浆的质量。
(3)本发明操作简单，适合工厂大规模生产。
附图说明
图1一种强化草类原料脱木素的水力空化装置结构图。
图2水力空化装置完成草类原料制浆的流程示意图。
图中，贮存槽1，输送泵2，第一压力表3，空化装置4，第二压力表5，热交换器6。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
一种强化草类原料脱木素的水力空化装置，包括基座14、电机7、联轴器8、圆筒定子9、转子10、物料进口11以及物料出口13，具体结构和连接关系为：
所述电机7和圆筒定子9固定在基座14上，转子10同轴安装在圆筒定子9中，电机7的轴通过联轴器8与转子10的轴连接，圆筒定子9上设有物料进口11和物料出口13，转子10为圆柱形，转子10表面布设有多个凹坑12。
还包括贮存槽1、输送泵2以及热交换器6，所述贮存槽1出口与输送泵2入口连接，所述输送泵2出口与物料进口11连接，所述物料出口13经过热交换器6连接至贮存槽1。
所述输送泵2与物料进口11之间的管道上安装有第一压力表3，所述物料出口13与热交换器6之间的管道上安装有第二压力表5。
所述圆筒定子与转子之间的间隔为10～20mm。
所述凹坑的直径为5～20mm，深度为10～20mm。
实施例2
本实施所述水力空化装置的具体结构和连接关系与实施例1一致，各零部件的尺寸如下：
所述圆筒定子为直径20cm、高12cm的空心圆柱体，所述转子为直径18cm、高10cm的圆柱体，转子同轴安装在圆筒定子中，圆筒定子与转子柱面之间的形成宽度为10mm的环形间隔，圆筒定子与转子底面之间形成10mm的柱形间隔。转子的表面有188个凹坑，凹坑的直径为10mm，深度为20mm。物料进口位于圆筒定子中间，物料出口位于圆筒左下方，物料进口和物料出口的直径均为30mm。
将草类原料预先放在0.3mol/L的KOH溶液中浸渍48小时，以软化木素-纤维素复合体，期间每隔12h疏解一次以便充分混合。从疏解机从取出的浸渍浆料放入储存槽中并调整到所需要的浆浓。用输送泵将液体送到水力空化装置，调整流量为5～20L/min，压力在0.5Mpa，调整转子转速使之在2000～3000r/min。经过化学预浸渍处理过的原料从物料进口进入，从物料出口出去。通过调节物料进口和物料出口处的阀门来控制流量和控制原料在水力空化装置里的停留时间。
由于转子转速较高，故在圆筒表面会产生非常高的表面速度，如此高的表面速度会产生较高强度的湍流，从而破坏木素、纤维素和半纤维素的复合体。浆料进入圆筒后同样以高速度进入转子表面的缺口，当浆料从缺口处流出时，在缺口表面附近产生低压或真空从而形成空化效应。空化过程形成的OH－会使木素分子水解或离子化，使木素亲水性增强而易于从浆料中去除。

Claims (5)

1.一种强化草类原料脱木素的水力空化装置，其特征在于，包括基座、电机、联轴器、圆筒定子、转子、物料进口以及物料出口，具体结构和连接关系为：
所述电机和圆筒定子固定在基座上，转子同轴安装在圆筒定子中，电机的轴通过联轴器与转子的轴连接，圆筒定子上设有物料进口和物料出口，转子为圆柱形，转子表面布设有多个凹坑。
2.如权利要求1所述的强化草类原料脱木素的水力空化装置，其特征在于，还包括贮存槽、输送泵以及热交换器，所述贮存槽出口与输送泵入口连接，所述输送泵出口与物料进口连接，所述物料出口经过热交换器连接至贮存槽。
3.如权利要求2所述的强化草类原料脱木素的水力空化装置，其特征在于，所述输送泵出口与物料进口之间的管道上安装有第一压力表，所述物料出口与热交换器之间的管道上安装有第二压力表。
4.如权利要求1～3任意一项所述的强化草类原料脱木素的水力空化装置，其特征在于，所述圆筒定子与转子之间的间隔为10～20mm。
5.如权利要求1～3任意一项所述的强化草类原料脱木素的水力空化装置，其特征在于，所述凹坑的直径为5～20mm，深度为10～20mm。
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