使用连续型蒸煮器在制备纸等级纸浆的硫酸盐蒸煮法工厂中高效制备溶解纸浆的方法和系统技术方案

与硫酸盐蒸煮法相关使用的纸浆制造的方法和系统包括以间歇模式操作的垂直压力容器，单容器或多容器连续蒸煮器，和用于进一步处理粗浆的其他设备，例如用于洗涤、氧脱木质素、漂白和干燥的设备。给料器和运输系统可以包括高压给料器或直接泵系统，并且当制备较低等级的纸浆产品时选择性地将含纤维的材料提供至连续蒸煮器，而当制备较高等级的纸浆(例如溶解纸浆)时选择性地将含纤维的材料提供至垂直压力容器。所述垂直压力容器用于预水解和中和，在此之后，将所得到的浆料供给至用于蒸煮的连续蒸煮器中。来自同一工厂的白液和黑液可以被用于中和流体。同一连续蒸煮器被选择性地用于与制备不同等级或品质的纸浆产品相关的蒸煮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用连续型蒸煮器在制备纸等级纸浆的硫酸盐蒸煮法工厂中高效制备溶解纸浆的方法和系统相关申请信息本申请要求于2011年4月8日提交的第61/473,712号美国临时申请的权益，通过引用方式并入本文，如同本文对其进行完整阐述。专利
本专利技术的领域通常涉及纸浆加工，更具体而言，涉及用于使用硫酸盐蒸煮法高效制备不同类型的纸浆的方法和系统。专利技术背景由有机材料(例如木片或其他植物)形成的纸浆可以被加工成用作例如纸的相对低级的纤维素产品，或加工成用于制备多种合成织物或产品的相对高级的纤维素产品。例如，高级纸浆可以潜在地用于制备人造丝和其他合成品或纺织品，或者可以用于制备具有多种商业用途的醋酸纤维素或纤维素酯。可以以不同纯度水平获得的这种较高等级的纸浆通常被称作溶解纸浆，并且其通常比纸等级纸浆更贵。存在用于加工有机材料以制备诸如纸的纸浆产品的许多化学或机械方法。一些基本的步骤包括：制备原料(例如去皮和碎裂)，通过机械或化学手段(例如碾磨、精炼或蒸煮)分离木纤维以从木纤维的纤维素分离木质素和提取物，通过漂白除去着色剂，以及使所加工的纸浆形成纸和其他产物。除了纸浆和纸制造之外，与其相关的，纸浆工厂也通常具有制备和回收化学试剂、收集和加工副产物以产生能量、及除去并处理废物以使环境影响最小化的设备。用于制造纸浆的已知方法被称作硫酸盐蒸煮法(kraftprocess)，其已经存在大约几十年。在典型的硫酸盐蒸煮法中，用化学品和热来处理有机材料以释放木质素并纯化有机材料中的纤维素。所述有机材料可以用氢氧化钠和硫酸钠的混合物水溶液处理，称作白液。所述处理破坏了木质素与纤维素之间的连接，并将大部分木质素和一部分半纤维素大分子降解为可溶于强碱溶液的片段。从周围的纤维素释放木质素的这种方法称作去木质素。接着，从纤维素纸浆分离可溶部分。当制备溶解等级纸浆时，目标是实现高的纤维素纯度或品质。纸浆品质可以通过一些参数来评价。例如，α纤维素含量的百分比表达经加工的纸浆的相对纯度。可以基于纸浆溶解性来评估和计算α纤维素含量(例如，S10和S18因子)。分别通过卡伯值("KN")和纸浆粘度来测量去木质素和纤维素降解的程度。更高的纸浆粘度表明更长的纤维素链长度和更少的降解。当制备溶解纸浆时，在蒸煮之前通常对纸浆进行预水解和中和步骤。通常进行预水解以除去半纤维素，达到较少程度的木质素。通常使用热水、蒸汽、酸(通常为硫酸)或它们的组合进行预水解。在预水解之后，使用中和液(通常为碱性介质)(例如苛性碱(caustic)、白液、弱黑液或它们的任何组合)中和有机材料。在中和之后，在蒸煮锅内与多种蒸煮液一起蒸煮所述有机材料，从而进一步溶解半纤维素和木质素。通过下游处理可以收集、洗涤和漂白所得到的经蒸煮的纸浆(被称作粗浆)，从而制备所需特征的纸浆。当制备纸等级纸浆时，无需进行与当制备溶解纸浆时所进行的相同类型的预水解和中和。用于纸等级纸浆的蒸煮级通常类似于用于制备溶解等级纸浆的蒸煮过程。制备纸等级纸浆的方法通常具有比溶解等级纸浆所用的方法更高的产率，因为当没有预水解和中和时，更少量的半纤维素被除去。存在用于纸浆制备的两种基本类型的蒸煮器。第一类被称作间歇蒸煮器，其为一类通常用于对纸浆进行顺序处理步骤的垂直压力容器。当制备溶解纸浆时，相同的蒸煮器或垂直压力容器首先用于预水解和中和，然后用于硫酸盐蒸煮。第二类蒸煮器被称作连续蒸煮器，其通常通过单个容器以不同水平完成蒸煮而包括所有或一些处理级。当在连续蒸煮器中制备溶解纸浆时，在连续蒸煮器的上部分可以进行预水解，并且在连续蒸煮器的下部分可以进行蒸煮。使用单容器连续蒸煮器以制备溶解纸浆可能经历重大的问题。例如，由于水解产物和硫酸盐蒸煮液的混合，最终出现污垢或油腻物。当发生该情况时，必须关闭并清洁系统。此外，更难或不可能的是，分别回收作为副产物的水解产物。在克服这些问题的尝试中，已经开发了双容器连续蒸煮器，如第4,436,586号、第4,174,997号和第4,668,340号美国专利所示例的。这些系统有时被宣称为具有在预水解系统中的酸性液体与在硫酸盐蒸煮系统中的苛性液体之间保持更彻底的分离的能力。连续蒸煮器的两个容器串联工作以提供连续处理，其中将预蒸煮的木片或类似的物质沉积到第一容器的顶部中，当它们在第一容器中向下通过直至它们被最终从该容器的底部排出时暴露于预水解，输送至第二容器的顶部，然后当它们向下通过第二容器直至最终从该容器的底部排出时暴露于蒸煮过程。专注于制备纸等级纸浆的许多纸浆设备采用了单-容器连续蒸煮器。这些设备不完全适合制备溶解纸浆。正如所指出的，使用单-容器连续蒸煮器以制备溶解纸浆将会导致污垢和油腻物，其将最终需要关闭系统以进行清洁。亟需允许更大的适应性、提高的效率和其他优点的纸浆制备系统和方法，并且所述系统和方法通常可以避免对由制造溶解等级纸浆过程中发生的反应所导致的周期性地关闭设备以进行清洁的需要。专利技术详述在一个方面，提供了用于纸浆制造的改进的方法和系统，其中，使用共享的连续硫酸盐蒸煮设备可以选择性制备不同品质的纸浆，并且当制备溶解纸浆时，使用额外的预水解设备。所述方法和系统可以使用额外的以间歇模式操作的压力容器系统连同某些支撑设备而用于经济地翻新改进已有的纸等级纸浆工厂，从而允许所述工厂选择性地以高效方式制备纸等级纸浆或溶解纸浆。根据一个或多个实施方案，与硫酸盐蒸煮法相关使用的用于纸浆制造的方法和系统包括连续蒸煮器和用于处理所得粗浆(brownstock)的下游设备，此外，其可以包括用于洗涤粗浆并通过氧脱木质素对其进行处理、漂白脱木质素的纸浆并干燥纸浆的设备和过程。为了制备纸等级纸浆或通常更低品质的纸浆，将木片或其他含有机纤维的材料可以供给入连续蒸煮器中以进行蒸煮，从而开始所述过程。为了制备溶解等级或通常更高品质的纸浆，可以将木片或其他含有机纤维的材料首先供给入以间歇模式操作的垂直压力容器中以进行预水解，之后将所得到的经水解的片屑供给入连续蒸煮器中以进行蒸煮。在一个方面，共享的设备可以根据是否采用用于间歇模式预水解和中和的垂直压力容器而用于选择性地制备纸等级或溶解等级的纸浆，并经历蒸煮参数和后续下游步骤的任何合适的改进或优化。这可以显著地降低成本并提供有效的生产灵活性。在另一方面，采用连续蒸煮器的纸等级纸浆处理设备可以用以间歇模式操作的上游垂直压力容器系统(若可能需要，连同其他支撑设备)改进或翻新改进，从而使整个组合系统制备溶解纸浆，经历蒸煮参数和后续下游步骤的任何合适的改进或优化。此外，这种方法可以有利地允许已有的纸等级纸浆处理设备被用于制备更高等级的更昂贵的溶解纸浆，可以节省成本并可以提供有效的生产灵活性。当制备溶解纸浆时，可以进一步允许在同一工厂中本地产生的白液和黑液(与例如在诸如再苛化车间或设备中的白液产生过程的操作相关，或与洗涤活动相关)被用作中和液体，潜在地避免了对使用这种液体的外源的需求。根据另一方面，通过使用用于以间歇模式进行预水解或中和的垂直压力容器，接着使用用于进行硫酸盐蒸煮法的连续蒸煮器，从而提供了用于制备溶解纸浆的系统和方法。在蒸煮后，可以对所得到的粗浆进行进一步下游步骤，包括例如，洗涤粗浆并通过氧脱木质素对其进行处理，漂白脱木质素的纸浆，并干燥纸浆。本专利技术的实施方案完本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于选择性地制备不同等级的纸浆的系统，其包括：连续蒸煮器，其可操作地用于选择性地进行纸等级纸浆或溶解纸浆的硫酸盐蒸煮；在所述连续蒸煮器上游的垂直压力容器，当所述系统制备溶解纸浆时，所述垂直压力容器可操作地以间歇模式进行预水解和中和，当制备纸等级纸浆时，则不使用所述垂直压力容器；以及给料器和预处理系统，当制备溶解纸浆时，所述给料器和预处理系统可操作地用于选择性地向所述垂直压力容器供给含有机纤维的材料，当制备纸等级纸浆时，则向连续蒸煮器供给所述含有机纤维的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.08 US 61/473,7121.使用连续蒸煮器制备纸浆的方法，其包括：向垂直压力容器系统提供含有机纤维的材料；在所述垂直压力容器系统中对所述含有机纤维的材料以间歇模式进行预水解和中和；在预水解和中和之后向连续蒸煮器提供所述垂直压力容器系统的内容物；以及使用所述连续蒸煮器进行硫酸盐蒸煮以制备用于溶解纸浆的粗浆；其中(1)所述垂直压力容器系统包括多个容器以用于以间歇模式进行预水解和中和，和/或(2)所述垂直压力容器系统将预水解和中和之后的含有机纤维的材料传输至存储罐以促进向所述连续蒸煮器的所述含有机纤维的材料的稳定流。2.如权利要求1所述的方法，其还包括：当不用于制备溶解纸浆时，使用所述连续蒸煮器进行含有机纤维的材料的硫酸盐蒸煮，以制备用于纸等级纸浆的粗浆。3.如权利要求2所述的方法，其还包括：当制备溶解纸浆时，在预水解和中和之后，并且在被提供至所述连续蒸煮器之前，将来自所述垂直压力容器系统的含有机纤维的材料存储在存储罐中，以促进所述含有机纤维的材料向所述连续蒸煮器的稳定流。4.如权利要求3所述的方法，其还包括：当制备溶解纸浆时，使用高压给料器以将所述含有机纤维的材料从所述存储罐传送至所述连续蒸煮器，而当制备纸等级纸浆时，使用相同的高压给料器以将所述含有机纤维的材料传送至所述连续蒸煮器。5.如权利要求4所述的方法，其中，使用运输系统进行将含有机纤维的材料供给至所述垂直压力容器系统或所述连续蒸煮器的操作，其中，当制备溶解等级纸浆时，所述含有机纤维的材料被选择性地提供至所述垂直压力容器，而当制备纸等级纸浆时，所述含有机纤维的材料被选择性地提供至所述连续蒸煮器。6.如权利要求2所述的方法，其还包括：当在预水解和中和之后，所述连续蒸煮器蒸煮接收自所述垂直压力容器系统的含有机纤维的材料时，在适于制备溶解等级纸浆的时间和温度下选择性地操作所述连续蒸煮器，以及在其他时候则在适于制备纸等级纸浆的时间和温度下选择性地操作所述连续蒸煮器。7.如权利要求2所述的方法，其还包括：在所述连续蒸煮器中完成蒸煮之后洗涤和筛分所述粗浆；漂白所述经洗涤和筛分的粗浆以制备经漂白的纸浆；以及干燥所述经漂白的纸浆以制备纸等级纸浆或溶解纸浆。8.如权利要求2所述的方法，其中所述连续蒸煮器为单容器型连续蒸煮器。9.如权利要求2所述的方法，其中所述连续蒸煮器为双容器型连续蒸煮器。10.如权利要求2所述的方法，其还包括：对于预水解步骤，使用蒸汽加压所述垂直压力容器系统的一个或多个容器；和对于在预水解之后进行的中和步骤，使用白液和黑液的组合填充所述垂直压力容器系统的所述一个或多个容器；其中几乎所有的白液和黑液都是在同一工厂中通过相关的纸浆制造过程而本地产生的。11.如权利要求2所述的方法，其还包括当制备纸等级纸浆和当制备溶解纸浆时，在回收锅炉中产生大致相同量的固体。12.使用连续蒸煮器的选择性制备不同等级的纸浆的方法，其包括：对于制备溶解纸浆，向垂直压力容器系统供给含有机纤维的材料；使用以间歇模式操作的所述垂直压力容器系统进行预水解和中和；在预水解和中和之后将所述含有机纤维的材料从所述垂直压力容器系统提供至连续蒸煮器；当制备纸等级纸浆时，绕过所述垂直压力容器系统，将含有机纤维的材料供给至连续蒸煮器或供给至预处理单元；使用连续蒸煮器选择性地进行硫酸盐蒸煮以制备用于溶解纸浆的粗浆或用于纸等级纸浆的粗浆；以及其中(1)所述垂直压力容器系统包括多个容器以用于以间歇模式进行预水解和中和，和/或(2)所述垂直压力容器系统将预水解和中和之后的含有机纤维的材料传输至存储罐以促进向所述连续蒸煮器的所述含有机纤维的材料的稳定流。13.如权利要求12所述的方法，其还包括：当制备溶解纸浆时，在预水解和中和之后，并且在被提供至所述连续蒸煮器之前，将来自所述垂直压力容器系统的含有机纤维的材料存储在存储罐中，以促进所述含有机纤维的材料向所述连续蒸煮器的稳定流。14.如权利要求13所述的方法，其还包括：当制备纸等级纸浆时，使用高压给料单元将所述含有机纤维的材料供给至所述连续蒸煮器；以及当制备溶解纸浆时，通过所述高压给料单元将所述含有机纤维的材料从所述垂直压力容器系统输送至所述连续蒸煮器。15.如权利要求14所述的方法，其中当制备溶解纸浆时，使用运输系统进行将含有机纤维的材料供给至所述垂直压力容器系统的操作，而当制备纸等级纸浆时，使用所述运输系统进行将所述含有机纤维的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·康斯坦丁·范李，阿拉加拉特奈姆·约瑟夫·德文尼桑，
申请(专利权)人：百达工程建设私人有限公司，
类型：
国别省市：