專利名稱：從蒸煮器的兩端置換液的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)例如木片等纖維素質(zhì)材料進(jìn)行間歇式蒸煮的方法和設(shè)備的改進(jìn)，更準(zhǔn)確地說(shuō)是涉及用于在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)，保存含有黑廢液中顯熱的方法和設(shè)備。
在蒸煮木片的常規(guī)的間歇蒸煮過(guò)程中，在蒸煮器內(nèi)先填充以木片，然后注入蒸煮劑，在蘇打法中這種蒸煮劑主要包括一種氫氧化鈉溶液，而在硫酸鹽法中包括一種還包含其他硫化物的氫氧化鈉溶液。然后將蒸煮器進(jìn)行密封，并通入蒸汽使蒸煮器內(nèi)的溫度升高到蒸煮溫度，并在該溫度下保持一段時(shí)間。在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)，將蒸煮器內(nèi)的噴放閥打開(kāi)，借助蒸煮器內(nèi)的熱的液體閃蒸成蒸汽而將蒸煮器內(nèi)已脫除木質(zhì)素的紙漿壓出使其排放到噴放鍋中。
在蒸煮過(guò)程中，蒸煮器內(nèi)紙漿所得到的熱能大部分隨著排出蒸汽而由噴放鍋中逸出。為了回收這種熱能，曾經(jīng)嘗試讓這種蒸汽通過(guò)各種形式的熱回收系統(tǒng)。許多這種回收系統(tǒng)并不能有效地回收熱能，而且為節(jié)約能量費(fèi)用，某些紙漿制造廠選擇了采用連續(xù)式蒸煮法。連續(xù)式蒸煮法與間歇式蒸煮法是截然不同的。而通常對(duì)于熱能的利用要比常規(guī)的間歇式蒸煮法更為有效。但是，連續(xù)式蒸煮法所需要的設(shè)備成本通常比間歇式蒸煮法所需設(shè)備成本要昂貴得多，而且所得到的紙漿的特性可能不同。
已經(jīng)推薦能夠有效地節(jié)約熱能的間歇式蒸煮法的各種設(shè)計(jì)方案中，例如有本發(fā)明人的美國(guó)專利4，578，149號(hào)和4，601，787號(hào)。在改進(jìn)的間歇式蒸煮法中，在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)，蒸煮器是保持在壓力條件下，利用置換液置換在該壓力條件下及基本上處于蒸煮溫度條件下的熱蒸煮液。在三個(gè)儲(chǔ)存槽系統(tǒng)中采用二個(gè)或三個(gè)儲(chǔ)存槽來(lái)儲(chǔ)存置換下來(lái)的冷的、熱的和溫的液體。在隨后的蒸煮器裝料過(guò)程中，將儲(chǔ)存槽中的液體泵入蒸煮而中用以置換空氣并預(yù)熱和預(yù)處理木片。所有液體裝料都通過(guò)進(jìn)行置換即完成。在前面已知的置換技術(shù)中，將置換液泵入蒸煮器的底部而讓被置換液從蒸煮器的頂部流出。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種利用間歇式蒸煮法的各種優(yōu)點(diǎn)而能實(shí)現(xiàn)比常規(guī)的間歇式蒸煮法更有效地節(jié)約更多熱能的改進(jìn)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的間歇式蒸煮器蒸煮系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)將黑廢液排空的置換原理，并在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)能實(shí)現(xiàn)有效地縮短排除液體的時(shí)間。
本發(fā)明的又再一個(gè)目的是提供這樣一種蒸煮法，該法是利用間歇式蒸煮，且在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)借助一種置換液排除黑液，而其中使置換液體與熱黑液的混合減小以便保持廢液的高溫。
按照本發(fā)明的原理，利用這樣一種設(shè)備和方法，其中在蒸煮器內(nèi)填充以木片并通入蒸煮液，并在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)，將黑廢液排除并在高溫和在高于大氣壓力條件下儲(chǔ)存在一儲(chǔ)存器中，此后用以加熱和預(yù)處理第二蒸煮器內(nèi)的木片以便保持黑液中的顯熱和殘余的蒸煮劑。通過(guò)在蒸煮器的底部和頂部同時(shí)泵入低溫的置換液，以便在壓力下將黑液排出并輸送到儲(chǔ)存器中。利用來(lái)自蒸煮器的頂部和底部的兩股低溫液體柱推進(jìn)蒸煮器中部的高溫黑液并將之排出去。在對(duì)隨后的蒸煮器裝料過(guò)程中的置換以同樣的方式處理。
利用這種設(shè)計(jì)方案，置換過(guò)程是在最短時(shí)間內(nèi)完成的。在接近置換液的前沿即推進(jìn)該被置換液前進(jìn)的部位出現(xiàn)某種程度的混合。這種界面的深度或者混合的量是很小的，因?yàn)檠刂缑媲斑M(jìn)的距離比常規(guī)的置換方法縮短了，而通過(guò)從兩個(gè)方向上推動(dòng)被置換液，則置換所需總時(shí)間也縮短了。還有，由于在被置換液與置換液之間存在兩個(gè)界面，故其界面的深度都減小了。
雙向置換的設(shè)計(jì)方案歸因于縮短循環(huán)時(shí)間所帶來(lái)的另一特征是存在脫除木質(zhì)過(guò)程的一個(gè)最佳蒸煮時(shí)間。當(dāng)蒸煮時(shí)間已經(jīng)完成就要求盡快地終止蒸煮作用，以便不致過(guò)度蒸煮木片。由于采用的較冷的液體而導(dǎo)致進(jìn)行置換時(shí)間的縮短還具有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即在一個(gè)工廠內(nèi)整個(gè)蒸煮過(guò)程中所實(shí)現(xiàn)的任何時(shí)間上的縮短都會(huì)增加該系統(tǒng)的總生產(chǎn)能力。
噴放過(guò)程可以通過(guò)將所有的黑液排除并通過(guò)例如來(lái)自頂部的蒸汽壓力的常規(guī)方法將蒸煮器內(nèi)的含物排放、通過(guò)利用進(jìn)到蒸煮器頂部的空氣將處于底部的已脫除木質(zhì)素的紙漿噴放出去或者最好通過(guò)利用泵將蒸煮器內(nèi)的含物排出來(lái)實(shí)現(xiàn)。
利用從兩端施加置換液使處于蒸煮器內(nèi)的上部和下部的紙漿基本上受到相同的洗滌程度，且就整個(gè)蒸煮器而言，使蒸煮器內(nèi)發(fā)生更加均勻的洗滌作用。
結(jié)合本說(shuō)明書(shū)中的各最佳實(shí)施例、權(quán)利要求和附圖的公開(kāi)對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行闡述以后，將會(huì)更清楚地理解本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征，其中

圖1是按照本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)和工作的蒸煮器系統(tǒng)的示意圖。
在間歇式蒸煮法中，通常是在蒸煮器中裝填以木片，然后導(dǎo)入一種含有化學(xué)反應(yīng)劑的反應(yīng)液。在采用蘇打法時(shí)，稱為白色溶液的反應(yīng)液主要是一種含有硫化物的水溶液。蒸煮器的內(nèi)含物在高溫和高壓下發(fā)生蒸煮作用，蒸煮器內(nèi)的溫度通常是在330至350°F(165至177℃)范圍內(nèi)。在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)，反應(yīng)液稱之為黑液或廢液，該黑液或廢液處在蒸煮器溫度下并仍含殘余的活性化學(xué)反應(yīng)劑。
根據(jù)本發(fā)明，在蒸煮過(guò)程結(jié)束時(shí)，并在保持蒸煮器內(nèi)壓力的同時(shí)，將一種最好是來(lái)自紙漿沖洗過(guò)程的濾液的置換液泵入蒸煮器的兩端。將這種低溫液體的第一體積泵入蒸煮器的頂部而將這種低溫液體的第二體積泵入蒸煮器的底部以便置換熱的黑液。熱黑液通過(guò)一個(gè)位于蒸煮器中心部位的出口排出，并在蒸煮器的溫度和壓力條件下通入一儲(chǔ)存器中。附加的置換過(guò)程可以用來(lái)進(jìn)一步蒸煮和洗滌木片。每種置換液的總體積不需要等于黑液體積。例如，分別泵入蒸煮器的頂部和底部的第三和第四體積可以導(dǎo)致更多的熱廢液從蒸煮器中置換出去。
當(dāng)其后對(duì)蒸煮器進(jìn)行裝料時(shí)，將經(jīng)適當(dāng)?shù)膲簩?shí)的木片加到蒸煮器中，例如采用蒸汽或空氣噴嘴對(duì)進(jìn)入蒸煮器的木片噴射壓力流體以將木片壓實(shí)。當(dāng)裝料完成后，蒸煮器內(nèi)采用流體壓力泵滿以低溫洗漿機(jī)濾液，這種洗漿機(jī)濾液通常在前一次蒸煮過(guò)程中用作置換液。這種裝料壓逼來(lái)自蒸煮器內(nèi)的空氣，并開(kāi)始將該木片處理和稍微加溫。在三級(jí)置換加熱方法中，這種裝料過(guò)程將由來(lái)自冷的黑液儲(chǔ)存器的液體來(lái)完成。該冷的黑液是利用來(lái)自另一儲(chǔ)存器的溫的黑液從蒸煮器中置換出去，利用熱的黑液和隨后的蒸煮液進(jìn)行以下的置換。在每次置換過(guò)程中，無(wú)論是在蒸煮過(guò)程的開(kāi)始或者其終了時(shí)，都是將置換液泵入蒸煮器的頂部和底部，而被置換液則從蒸煮器雁端的中間部位排出去。通常，從頂部和底部?jī)啥朔謩e進(jìn)行的置換基本上在同一水解內(nèi)完成;但是，在某些情況下，有可能要求使一端或另一端的置換延遲進(jìn)行。
在用以實(shí)施本發(fā)明的方法的一種具體設(shè)備中，即圖中所示的蒸煮器10。在蒸煮過(guò)程的初始階段，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的木片在位置11處裝入蒸煮器中，并利用蒸汽或空氣將之壓實(shí)以便裝入最大體積的木片。在蒸煮器的下端設(shè)有一個(gè)帶有閥12a的開(kāi)口12，該閥是在蒸煮過(guò)程完成和置換過(guò)程中被進(jìn)行打開(kāi)以便將紙漿噴放出去或泵入噴放室13內(nèi)。
為開(kāi)始蒸煮過(guò)程，利用來(lái)自儲(chǔ)存箱站16的冷的，溫的和熱的黑液來(lái)實(shí)現(xiàn)初始加熱。儲(chǔ)存箱站16包括多個(gè)儲(chǔ)存器。正如熟悉本專業(yè)的人員所熟知的，并在前面所提到的本發(fā)明人的美國(guó)專利中所介紹的，合適的儲(chǔ)存器將被用于儲(chǔ)存冷的和熱的黑液以及可能為另外的溫的黑液。設(shè)有合適的閥控制裝置17和18，以便使所有的置換液都可控地供給到蒸煮器的頂部和底部。該控制裝置可以是標(biāo)準(zhǔn)的流量控制閥，從而可在每一端分別控制置換的開(kāi)始，終止和流率。在置換完成以后，對(duì)木片進(jìn)行預(yù)熱和預(yù)處理，使木片在密封的蒸煮器內(nèi)并在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)保持在預(yù)定的蒸煮溫度下進(jìn)行蒸煮處理。也可以設(shè)置外加的加熱裝置，例如熟悉本專業(yè)技術(shù)的人員所理解的熱交換器。
在蒸煮過(guò)程完成后，保持蒸煮器內(nèi)的壓力和溫度，并將冷的置換液泵入蒸煮器的頂部和底部，該置換液是采用來(lái)自低溫箱19的低溫液體并借助泵20通過(guò)帶有閥21和22的控制管路泵入的。當(dāng)將最好是采用洗漿機(jī)的低溫液體泵入蒸煮器時(shí)，該液體從蒸煮器10的底部向上和從頂部向下推進(jìn)，由此將熱的廢黑液通過(guò)一管路和一閥23壓入儲(chǔ)存箱站16中的一高溫儲(chǔ)存器中。該高溫黑液隨后用來(lái)預(yù)熱另一蒸煮器27內(nèi)的木片。熟悉本專業(yè)技術(shù)的人員應(yīng)當(dāng)理解到，通常蒸煮器27與蒸煮器10的尺寸大小和工作過(guò)程是一樣的。盡管圖中所示在蒸煮器的每個(gè)頂部和底部設(shè)有用于來(lái)自低溫箱19和存儲(chǔ)箱站16的液體的各種進(jìn)入口，應(yīng)當(dāng)理解到，對(duì)于來(lái)自每個(gè)帶有閥的分立的管路的液體可以在蒸煮器上設(shè)置一個(gè)公共進(jìn)入口，從而可以在蒸煮器的頂部和底部各設(shè)置一個(gè)單一的液體進(jìn)入口。
在蒸煮器10的頂部和底部間的中間部位具有一個(gè)箱25。在蒸煮器內(nèi)的熱的黑液或其它被置換的液體通過(guò)篩25排出去，該篩用以防止紙漿的逃逸。隨著置換液在蒸煮器內(nèi)分別由蒸煮器的底部向上及由蒸煮器的頂部向下朝著篩25向前推進(jìn)則將被置換液排出去，在置換液的兩個(gè)前進(jìn)的前沿之間將形成一個(gè)可能分別由熱的廢黑液所接收的界面。
在蒸煮過(guò)程完成時(shí)對(duì)蒸煮器的內(nèi)含物的噴放可以通過(guò)在一頂部進(jìn)口31處通入壓力蒸汽、壓縮空氣或其它流體來(lái)實(shí)現(xiàn)。流體的進(jìn)入將繼續(xù)進(jìn)行一直到所有的紙漿被壓入噴放池13中為止。或者可以利用帶有閥12a的泵和噴放池13排空蒸煮器。在噴放池中的纖維將被輸送到一個(gè)洗滌機(jī)29，該洗滌機(jī)具有一洗滌用水進(jìn)入口30。將從熱纖維中吸收一定熱量的洗滌用液輸送到一個(gè)低溫箱19中，以便用作下一次順次進(jìn)行的間歇式蒸煮過(guò)程中的置換液。該低溫箱19可以是儲(chǔ)存箱站16的一部分。通常是采用多個(gè)蒸煮器按順序地進(jìn)行間歇式蒸煮過(guò)程操作，使得來(lái)自一個(gè)蒸煮器的洗滌用液可被用于順次的蒸煮器中，如同在使用來(lái)自儲(chǔ)存箱站16中的儲(chǔ)存器的熱黑液那樣用于順次的蒸煮器27中。
這樣，可以看出，本發(fā)明人已提供了一種改進(jìn)的簡(jiǎn)化的工作過(guò)程較快的蒸煮方法，該方法能夠減少熱能的損耗，并通過(guò)在噴放紙漿之前從紙漿中清除黑液來(lái)減少空氣污染。在不違背本發(fā)明范圍的條件下人們可以作出各種改變型。
權(quán)利要求
1.一種間歇式蒸煮方法，其中在蒸煮器中裝填以大量的纖維素質(zhì)材料和蒸煮液，然后在一高溫和超大氣壓力條件下進(jìn)行蒸煮以便在蒸煮器內(nèi)得到一已脫除木質(zhì)素的紙漿柱和熱的廢液，該方法包括蒸煮上述纖維素質(zhì)材料之后，在保持上述已脫除木質(zhì)素紙漿柱基本上原封不動(dòng)的同時(shí)，在壓力下借助泵入到該蒸煮器內(nèi)上述蒸煮紙漿柱頂部的低溫液體的第一體積部分和泵入到上述蒸煮器的底部的上述低溫液體的第二體積部分定量置換熱廢液，從而在該蒸煮器兩端之間的一中間部位將該熱廢液推擠排出蒸煮器外，而同時(shí)將該熱廢液保持在高溫和超大氣壓力條件下；并在壓力下將上述被置換下來(lái)的熱廢液輸送至第二大量纖維素質(zhì)材料中，由此保存并利用該熱廢液的顯熱以便預(yù)熱上述第二大量纖維素質(zhì)材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的在一間歇式蒸煮方法中，其中將蒸煮器裝填以大量的纖維素質(zhì)材料和蒸煮液，然后在高溫和超大氣壓力條件下蒸煮該裝料，以便在該蒸煮器內(nèi)獲得一已脫除木質(zhì)素的紙漿柱和熱廢液，其特征在于在所述方法中，所述第一和第二體積要小于蒸煮器內(nèi)的熱廢液的總體積。
3.按照權(quán)利要求1所述的在一間歇式蒸煮方法中，其中將蒸煮器裝填以大量的纖維素質(zhì)材料和蒸煮液，然后在高溫和超大量壓力條件下蒸煮該裝料，以便在該蒸煮器內(nèi)獲得一已脫除木質(zhì)素的紙漿柱和熱廢液，其中特征在于在所述的方法中，將所述置換液的第三和第四體積分別泵入蒸煮器的頂部和底部，而且上述第一、第二、第三和第四體積的總和基本上等于蒸煮器內(nèi)熱廢液的體積，從而使基本上所有熱廢液都通過(guò)置換而被排除出去。
4.按照權(quán)利要求1所述的在一間歇式蒸煮方法中，其中將蒸煮器裝填以大量的纖維素質(zhì)材料和蒸煮液，然后在高溫和超大氣壓力條件下蒸煮該裝料，以便在該蒸煮器內(nèi)獲得一已脫除木質(zhì)素的紙漿柱和熱廢液，其特征在于在所述的方法中，將低溫液體的第一體積部分和該低溫液體的第二體積部分同時(shí)分別泵入該蒸煮器的頂部和底部。
5.按照權(quán)利要求1所述的在一分批式蒸煮方法中，其中將蒸煮器裝填以大量的纖維素質(zhì)材料和蒸煮液，然后在高溫和超大氣壓力條件下蒸煮該裝料，以便在該蒸煮器內(nèi)獲得一已脫除木質(zhì)素的紙漿柱和熱廢液，其特征在于在所述方法中，所述在壓力下向著第二大量的纖維素質(zhì)材料輸送所述被置換的熱廢液是借助將上述被置換的熱廢液以分離的體積部分泵入裝在一間歇式蒸煮器內(nèi)的大量未經(jīng)蒸煮的木片的頂部和底部。
6.在一間歇式蒸煮方法中用以蒸煮加有蒸煮液的大量纖維素質(zhì)漿液的設(shè)備中，該設(shè)備包括成組合形式的一個(gè)用以在高溫和高壓下容納一批纖維素質(zhì)材料以便在一預(yù)定的蒸煮時(shí)間內(nèi)脫除其中的纖維素質(zhì)材料的木質(zhì)素的蒸煮器，該蒸煮器具有一上端和下端;在該蒸煮器的上端和下端各設(shè)有一個(gè)流體進(jìn)口;一種連接到每個(gè)上述進(jìn)口的置換液箱裝置;一種用以在壓力下將置換液導(dǎo)向上述進(jìn)口以便置換蒸煮器內(nèi)的液體的泵裝置和控制閥裝置;一個(gè)位于上述蒸煮器的中間部位用以接受通過(guò)上述置換液置換下來(lái)的液體的被置換液出口;和一個(gè)用以容納來(lái)自上述蒸煮器內(nèi)并由上述被置換液出口排出的被置換液的儲(chǔ)存器裝置。
7.按照權(quán)利要求6所述而構(gòu)成的一種以間歇式蒸煮方法蒸煮加有蒸煮液的大量纖維素質(zhì)漿液的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括一個(gè)第二蒸煮器和一個(gè)將儲(chǔ)存器裝置連接到該第二蒸煮器上的裝置，從而使被置換液可以通入第二置換器內(nèi)的纖維素質(zhì)木片以便利用被置換液的顯熱和殘余化學(xué)反應(yīng)劑來(lái)提高木片的溫度并預(yù)處理該木片。
8.按照權(quán)利要求7所述而構(gòu)成的一種以間歇式蒸煮方法蒸煮加有蒸煮液的大量纖維素質(zhì)漿液的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括在上述第二蒸煮器的頂部和底部處連接到上述第二蒸煮器上的多個(gè)獨(dú)立的液體流通管路，并在上述第二蒸煮器的中部設(shè)有用以接受在該第二蒸煮器內(nèi)被置換液出口裝置。
9.按照權(quán)利要求6所述而構(gòu)成的一種以間歇式蒸煮方法蒸煮加有蒸煮液的大量纖維素質(zhì)漿液的設(shè)備，其特征只有該設(shè)備在其蒸煮器的中間部位設(shè)有一個(gè)篩，從而使經(jīng)過(guò)上述出口排出的被置換液在離開(kāi)蒸煮器時(shí)要流經(jīng)該篩。
10.在一種用以從纖維素質(zhì)材料中脫除木質(zhì)素的間歇式蒸煮方法中，利用定量的置換液將液體從蒸煮器中排出去，其改進(jìn)部分包括將置換液體泵入蒸煮器的頂部和底部;和在基本上位于蒸煮器的上端和下端之間的中間部位收集和排出來(lái)自蒸煮器中的被置換液體。
11.按照權(quán)利要求10所述改進(jìn)的方法中，其特征在于該方法還包括將置換液體基本上同時(shí)地泵入蒸煮器的頂部和底部?jī)?nèi)。
12.在用于蒸煮纖維素質(zhì)材料的設(shè)備中，包括一個(gè)用于在高溫和超大氣壓力條件下容納和蒸煮纖維素質(zhì)材料的蒸煮器，該蒸煮器設(shè)有用以實(shí)現(xiàn)在蒸煮器內(nèi)進(jìn)行液體的定量置換的置換液進(jìn)口裝置和被置換液出口裝置，其特征在于其改進(jìn)部分包括一種設(shè)置在靠近蒸煮器的頂部和靠近蒸煮器的底部的用于獨(dú)立接受置換液體積的置換液進(jìn)口裝置;和一個(gè)設(shè)置在靠近蒸煮器頂部的上述置換液進(jìn)口裝置和靠近蒸煮器底部的上述置換液進(jìn)口裝置之間的中間部位的被置換液出口裝置，上述被置換液出口裝置適宜于接受由蒸煮器的頂部向下的被置換液和由蒸煮器的底部向上的被置換液。
全文摘要
一種在間歇式蒸煮方法中在壓力下借助在蒸煮器的上端泵入置換液的第一體積和在蒸煮器的下端泵入置換液的第二體積來(lái)定量的置換蒸煮器內(nèi)的液體。被置換液是從靠近蒸煮器的頂部和底部之間的中間部位從蒸煮器中排出去并收集起來(lái)。
文檔編號(hào)D21C7/10GK1051404SQ9010826
公開(kāi)日1991年5月15日 申請(qǐng)日期1990年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月30日
發(fā)明者卡爾-艾力克·貝蒂爾·法格隆德 申請(qǐng)人:美商貝洛特公司