CN1051404A - 从蒸煮器的两端置换液的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种在间歇式蒸煮方法中在压力下借助在蒸煮 器的上端泵入置换液的第一体积和在蒸煮器的下端 泵入置换液的第二体积来定量的置换蒸煮器内的液 体。被置换液是从靠近蒸煮器的顶部和底部之间的 中间部位从蒸煮器中排出去并收集起来。

Description

本发明涉及对例如木片等纤维素质材料进行间歇式蒸煮的方法和设备的改进，更准确地说是涉及用于在蒸煮过程结束时，保存含有黑废液中显热的方法和设备。

在蒸煮木片的常规的间歇蒸煮过程中，在蒸煮器内先填充以木片，然后注入蒸煮剂，在苏打法中这种蒸煮剂主要包括一种氢氧化钠溶液，而在硫酸盐法中包括一种还包含其他硫化物的氢氧化钠溶液。然后将蒸煮器进行密封，并通入蒸汽使蒸煮器内的温度升高到蒸煮温度，并在该温度下保持一段时间。在蒸煮过程结束时，将蒸煮器内的喷放阀打开，借助蒸煮器内的热的液体闪蒸成蒸汽而将蒸煮器内已脱除木质素的纸浆压出使其排放到喷放锅中。

在蒸煮过程中，蒸煮器内纸浆所得到的热能大部分随着排出蒸汽而由喷放锅中逸出。为了回收这种热能，曾经尝试让这种蒸汽通过各种形式的热回收系统。许多这种回收系统并不能有效地回收热能，而且为节约能量费用，某些纸浆制造厂选择了采用连续式蒸煮法。连续式蒸煮法与间歇式蒸煮法是截然不同的。而通常对于热能的利用要比常规的间歇式蒸煮法更为有效。但是，连续式蒸煮法所需要的设备成本通常比间歇式蒸煮法所需设备成本要昂贵得多，而且所得到的纸浆的特性可能不同。

已经推荐能够有效地节约热能的间歇式蒸煮法的各种设计方案中，例如有本发明人的美国专利4，578，149号和4，601，787号。在改进的间歇式蒸煮法中，在蒸煮过程结束时，蒸煮器是保持在压力条件下，利用置换液置换在该压力条件下及基本上处于蒸煮温度条件下的热蒸煮液。在三个储存槽系统中采用二个或三个储存槽来储存置换下来的冷的、热的和温的液体。在随后的蒸煮器装料过程中，将储存槽中的液体泵入蒸煮而中用以置换空气并预热和预处理木片。所有液体装料都通过进行置换即完成。在前面已知的置换技术中，将置换液泵入蒸煮器的底部而让被置换液从蒸煮器的顶部流出。

本发明的一个目的是提供一种利用间歇式蒸煮法的各种优点而能实现比常规的间歇式蒸煮法更有效地节约更多热能的改进的方法和设备。

本发明的另一个目的是提供一种改进的间歇式蒸煮器蒸煮系统，该系统利用在蒸煮过程结束时将黑废液排空的置换原理，并在蒸煮过程结束时能实现有效地缩短排除液体的时间。

本发明的又再一个目的是提供这样一种蒸煮法，该法是利用间歇式蒸煮，且在蒸煮过程结束时借助一种置换液排除黑液，而其中使置换液体与热黑液的混合减小以便保持废液的高温。

按照本发明的原理，利用这样一种设备和方法，其中在蒸煮器内填充以木片并通入蒸煮液，并在蒸煮过程结束时，将黑废液排除并在高温和在高于大气压力条件下储存在一储存器中，此后用以加热和预处理第二蒸煮器内的木片以便保持黑液中的显热和残余的蒸煮剂。通过在蒸煮器的底部和顶部同时泵入低温的置换液，以便在压力下将黑液排出并输送到储存器中。利用来自蒸煮器的顶部和底部的两股低温液体柱推进蒸煮器中部的高温黑液并将之排出去。在对随后的蒸煮器装料过程中的置换以同样的方式处理。

利用这种设计方案，置换过程是在最短时间内完成的。在接近置换液的前沿即推进该被置换液前进的部位出现某种程度的混合。这种界面的深度或者混合的量是很小的，因为沿着界面前进的距离比常规的置换方法缩短了，而通过从两个方向上推动被置换液，则置换所需总时间也缩短了。还有，由于在被置换液与置换液之间存在两个界面，故其界面的深度都减小了。

双向置换的设计方案归因于缩短循环时间所带来的另一特征是存在脱除木质过程的一个最佳蒸煮时间。当蒸煮时间已经完成就要求尽快地终止蒸煮作用，以便不致过度蒸煮木片。由于采用的较冷的液体而导致进行置换时间的缩短还具有这样一个优点，即在一个工厂内整个蒸煮过程中所实现的任何时间上的缩短都会增加该系统的总生产能力。

喷放过程可以通过将所有的黑液排除并通过例如来自顶部的蒸汽压力的常规方法将蒸煮器内的含物排放、通过利用进到蒸煮器顶部的空气将处于底部的已脱除木质素的纸浆喷放出去或者最好通过利用泵将蒸煮器内的含物排出来实现。

利用从两端施加置换液使处于蒸煮器内的上部和下部的纸浆基本上受到相同的洗涤程度，且就整个蒸煮器而言，使蒸煮器内发生更加均匀的洗涤作用。

结合本说明书中的各最佳实施例、权利要求和附图的公开对本发明的原理进行阐述以后，将会更清楚地理解本发明的其它目的、优点和特征，其中：

图1是按照本发明的原理设计和工作的蒸煮器系统的示意图。

在间歇式蒸煮法中，通常是在蒸煮器中装填以木片，然后导入一种含有化学反应剂的反应液。在采用苏打法时，称为白色溶液的反应液主要是一种含有硫化物的水溶液。蒸煮器的内含物在高温和高压下发生蒸煮作用，蒸煮器内的温度通常是在330至350°F（165至177℃）范围内。在蒸煮过程结束时，反应液称之为黑液或废液，该黑液或废液处在蒸煮器温度下并仍含残余的活性化学反应剂。

根据本发明，在蒸煮过程结束时，并在保持蒸煮器内压力的同时，将一种最好是来自纸浆冲洗过程的滤液的置换液泵入蒸煮器的两端。将这种低温液体的第一体积泵入蒸煮器的顶部而将这种低温液体的第二体积泵入蒸煮器的底部以便置换热的黑液。热黑液通过一个位于蒸煮器中心部位的出口排出，并在蒸煮器的温度和压力条件下通入一储存器中。附加的置换过程可以用来进一步蒸煮和洗涤木片。每种置换液的总体积不需要等于黑液体积。例如，分别泵入蒸煮器的顶部和底部的第三和第四体积可以导致更多的热废液从蒸煮器中置换出去。

当其后对蒸煮器进行装料时，将经适当的压实的木片加到蒸煮器中，例如采用蒸汽或空气喷嘴对进入蒸煮器的木片喷射压力流体以将木片压实。当装料完成后，蒸煮器内采用流体压力泵满以低温洗浆机滤液，这种洗浆机滤液通常在前一次蒸煮过程中用作置换液。这种装料压逼来自蒸煮器内的空气，并开始将该木片处理和稍微加温。在三级置换加热方法中，这种装料过程将由来自冷的黑液储存器的液体来完成。该冷的黑液是利用来自另一储存器的温的黑液从蒸煮器中置换出去，利用热的黑液和随后的蒸煮液进行以下的置换。在每次置换过程中，无论是在蒸煮过程的开始或者其终了时，都是将置换液泵入蒸煮器的顶部和底部，而被置换液则从蒸煮器雁端的中间部位排出去。通常，从顶部和底部两端分别进行的置换基本上在同一水解内完成;但是，在某些情况下，有可能要求使一端或另一端的置换延迟进行。

在用以实施本发明的方法的一种具体设备中，即图中所示的蒸煮器10。在蒸煮过程的初始阶段，经过预处理的木片在位置11处装入蒸煮器中，并利用蒸汽或空气将之压实以便装入最大体积的木片。在蒸煮器的下端设有一个带有阀12a的开口12，该阀是在蒸煮过程完成和置换过程中被进行打开以便将纸浆喷放出去或泵入喷放室13内。

为开始蒸煮过程，利用来自储存箱站16的冷的，温的和热的黑液来实现初始加热。储存箱站16包括多个储存器。正如熟悉本专业的人员所熟知的，并在前面所提到的本发明人的美国专利中所介绍的，合适的储存器将被用于储存冷的和热的黑液以及可能为另外的温的黑液。设有合适的阀控制装置17和18，以便使所有的置换液都可控地供给到蒸煮器的顶部和底部。该控制装置可以是标准的流量控制阀，从而可在每一端分别控制置换的开始，终止和流率。在置换完成以后，对木片进行预热和预处理，使木片在密封的蒸煮器内并在预定的时间内保持在预定的蒸煮温度下进行蒸煮处理。也可以设置外加的加热装置，例如熟悉本专业技术的人员所理解的热交换器。

在蒸煮过程完成后，保持蒸煮器内的压力和温度，并将冷的置换液泵入蒸煮器的顶部和底部，该置换液是采用来自低温箱19的低温液体并借助泵20通过带有阀21和22的控制管路泵入的。当将最好是采用洗浆机的低温液体泵入蒸煮器时，该液体从蒸煮器10的底部向上和从顶部向下推进，由此将热的废黑液通过一管路和一阀23压入储存箱站16中的一高温储存器中。该高温黑液随后用来预热另一蒸煮器27内的木片。熟悉本专业技术的人员应当理解到，通常蒸煮器27与蒸煮器10的尺寸大小和工作过程是一样的。尽管图中所示在蒸煮器的每个顶部和底部设有用于来自低温箱19和存储箱站16的液体的各种进入口，应当理解到，对于来自每个带有阀的分立的管路的液体可以在蒸煮器上设置一个公共进入口，从而可以在蒸煮器的顶部和底部各设置一个单一的液体进入口。

在蒸煮器10的顶部和底部间的中间部位具有一个箱25。在蒸煮器内的热的黑液或其它被置换的液体通过筛25排出去，该筛用以防止纸浆的逃逸。随着置换液在蒸煮器内分别由蒸煮器的底部向上及由蒸煮器的顶部向下朝着筛25向前推进则将被置换液排出去，在置换液的两个前进的前沿之间将形成一个可能分别由热的废黑液所接收的界面。

在蒸煮过程完成时对蒸煮器的内含物的喷放可以通过在一顶部进口31处通入压力蒸汽、压缩空气或其它流体来实现。流体的进入将继续进行一直到所有的纸浆被压入喷放池13中为止。或者可以利用带有阀12a的泵和喷放池13排空蒸煮器。在喷放池中的纤维将被输送到一个洗涤机29，该洗涤机具有一洗涤用水进入口30。将从热纤维中吸收一定热量的洗涤用液输送到一个低温箱19中，以便用作下一次顺次进行的间歇式蒸煮过程中的置换液。该低温箱19可以是储存箱站16的一部分。通常是采用多个蒸煮器按顺序地进行间歇式蒸煮过程操作，使得来自一个蒸煮器的洗涤用液可被用于顺次的蒸煮器中，如同在使用来自储存箱站16中的储存器的热黑液那样用于顺次的蒸煮器27中。

这样，可以看出，本发明人已提供了一种改进的简化的工作过程较快的蒸煮方法，该方法能够减少热能的损耗，并通过在喷放纸浆之前从纸浆中清除黑液来减少空气污染。在不违背本发明范围的条件下人们可以作出各种改变型。

Claims (12)

1、一种间歇式蒸煮方法，其中在蒸煮器中装填以大量的纤维素质材料和蒸煮液，然后在一高温和超大气压力条件下进行蒸煮以便在蒸煮器内得到一已脱除木质素的纸浆柱和热的废液，该方法包括：

蒸煮上述纤维素质材料之后，在保持上述已脱除木质素纸浆柱基本上原封不动的同时，在压力下借助泵入到该蒸煮器内上述蒸煮纸浆柱顶部的低温液体的第一体积部分和泵入到上述蒸煮器的底部的上述低温液体的第二体积部分定量置换热废液，从而在该蒸煮器两端之间的一中间部位将该热废液推挤排出蒸煮器外，而同时将该热废液保持在高温和超大气压力条件下；并在压力下将上述被置换下来的热废液输送至第二大量纤维素质材料中，由此保存并利用该热废液的显热以便预热上述第二大量纤维素质材料。

2、按照权利要求1所述的在一间歇式蒸煮方法中，其中将蒸煮器装填以大量的纤维素质材料和蒸煮液，然后在高温和超大气压力条件下蒸煮该装料，以便在该蒸煮器内获得一已脱除木质素的纸浆柱和热废液，其特征在于：在所述方法中，所述第一和第二体积要小于蒸煮器内的热废液的总体积。

3、按照权利要求1所述的在一间歇式蒸煮方法中，其中将蒸煮器装填以大量的纤维素质材料和蒸煮液，然后在高温和超大量压力条件下蒸煮该装料，以便在该蒸煮器内获得一已脱除木质素的纸浆柱和热废液，其中特征在于：在所述的方法中，将所述置换液的第三和第四体积分别泵入蒸煮器的顶部和底部，而且上述第一、第二、第三和第四体积的总和基本上等于蒸煮器内热废液的体积，从而使基本上所有热废液都通过置换而被排除出去。

4、按照权利要求1所述的在一间歇式蒸煮方法中，其中将蒸煮器装填以大量的纤维素质材料和蒸煮液，然后在高温和超大气压力条件下蒸煮该装料，以便在该蒸煮器内获得一已脱除木质素的纸浆柱和热废液，其特征在于：在所述的方法中，将低温液体的第一体积部分和该低温液体的第二体积部分同时分别泵入该蒸煮器的顶部和底部。

5、按照权利要求1所述的在一分批式蒸煮方法中，其中将蒸煮器装填以大量的纤维素质材料和蒸煮液，然后在高温和超大气压力条件下蒸煮该装料，以便在该蒸煮器内获得一已脱除木质素的纸浆柱和热废液，其特征在于：在所述方法中，所述在压力下向着第二大量的纤维素质材料输送所述被置换的热废液是借助将上述被置换的热废液以分离的体积部分泵入装在一间歇式蒸煮器内的大量未经蒸煮的木片的顶部和底部。

6、在一间歇式蒸煮方法中用以蒸煮加有蒸煮液的大量纤维素质浆液的设备中，该设备包括成组合形式的：

一个用以在高温和高压下容纳一批纤维素质材料以便在一预定的蒸煮时间内脱除其中的纤维素质材料的木质素的蒸煮器，该蒸煮器具有一上端和下端;

在该蒸煮器的上端和下端各设有一个流体进口;

一种连接到每个上述进口的置换液箱装置;

一种用以在压力下将置换液导向上述进口以便置换蒸煮器内的液体的泵装置和控制阀装置;

一个位于上述蒸煮器的中间部位用以接受通过上述置换液置换下来的液体的被置换液出口;和

一个用以容纳来自上述蒸煮器内并由上述被置换液出口排出的被置换液的储存器装置。

7、按照权利要求6所述而构成的一种以间歇式蒸煮方法蒸煮加有蒸煮液的大量纤维素质浆液的设备，其特征在于：该设备包括一个第二蒸煮器和一个将储存器装置连接到该第二蒸煮器上的装置，从而使被置换液可以通入第二置换器内的纤维素质木片以便利用被置换液的显热和残余化学反应剂来提高木片的温度并预处理该木片。

8、按照权利要求7所述而构成的一种以间歇式蒸煮方法蒸煮加有蒸煮液的大量纤维素质浆液的设备，其特征在于：该设备包括在上述第二蒸煮器的顶部和底部处连接到上述第二蒸煮器上的多个独立的液体流通管路，并在上述第二蒸煮器的中部设有用以接受在该第二蒸煮器内被置换液出口装置。

9、按照权利要求6所述而构成的一种以间歇式蒸煮方法蒸煮加有蒸煮液的大量纤维素质浆液的设备，其特征只有：该设备在其蒸煮器的中间部位设有一个筛，从而使经过上述出口排出的被置换液在离开蒸煮器时要流经该筛。

10、在一种用以从纤维素质材料中脱除木质素的间歇式蒸煮方法中，利用定量的置换液将液体从蒸煮器中排出去，其改进部分包括：

将置换液体泵入蒸煮器的顶部和底部;和

在基本上位于蒸煮器的上端和下端之间的中间部位收集和排出来自蒸煮器中的被置换液体。

11、按照权利要求10所述改进的方法中，其特征在于：该方法还包括将置换液体基本上同时地泵入蒸煮器的顶部和底部内。

12、在用于蒸煮纤维素质材料的设备中，包括一个用于在高温和超大气压力条件下容纳和蒸煮纤维素质材料的蒸煮器，该蒸煮器设有用以实现在蒸煮器内进行液体的定量置换的置换液进口装置和被置换液出口装置，其特征在于其改进部分包括：

一种设置在靠近蒸煮器的顶部和靠近蒸煮器的底部的用于独立接受置换液体积的置换液进口装置;和

一个设置在靠近蒸煮器顶部的上述置换液进口装置和靠近蒸煮器底部的上述置换液进口装置之间的中间部位的被置换液出口装置，上述被置换液出口装置适宜于接受由蒸煮器的顶部向下的被置换液和由蒸煮器的底部向上的被置换液。

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