專利名稱:分批浸煮器多階段制紙漿方法
本發(fā)明系屬于化學(xué)熬煮木片而產(chǎn)生適于制紙之紙漿之范圍，并包含在同一浸煮器中順序使用不同熬煮液經(jīng)各預(yù)定熬煮時(shí)間而增加制程之效率及節(jié)省能源。
制紙業(yè)有無(wú)數(shù)種分批浸煮木片方法。浸煮一般系在特別為此一目的所建造之浸煮器中進(jìn)行，木片裝入浸煮器內(nèi)及通常壓實(shí)在其中。然后將單獨(dú)氫氧化納或與硫化納之混合物之熱溶液注入浸煮器。浸煮器之溫度可藉導(dǎo)入蒸氣而加以控制，及保持木片與熬煮液接觸經(jīng)預(yù)定期間后，浸煮器之一送風(fēng)活門可被開(kāi)啟而將內(nèi)盛物傾倒至一吹風(fēng)池內(nèi)。
實(shí)施分批浸煮法有相當(dāng)大量之熱損失，雖經(jīng)提出減小此次熱損失之甚多系統(tǒng)，但均無(wú)特殊效果。有些制紙業(yè)者采用連續(xù)浸煮法，以增進(jìn)熬煮作業(yè)之效率，但連續(xù)浸煮系統(tǒng)之設(shè)備成本極高。
近年來(lái)，經(jīng)設(shè)計(jì)克服此等困難之改良之分批方法。在此種新方法中，木片在浸煮器中被熬煮及所產(chǎn)生之黑色液用來(lái)自清洗部分之濾液排換而被取除。此次濾液被加至浸煮器之底部并向上推送熱已使用液通過(guò)木片柱，二種液體實(shí)質(zhì)上不互相混合。被排換之熱黑色液隨即被導(dǎo)入一加壓蓄積器。然后添加蒸氣至浸煮器底部，迫使紙漿經(jīng)一送風(fēng)活門至一送風(fēng)池內(nèi)而卸空浸煮器。紙漿被吹送脫離浸煮器后，其中均勻散布有木片。
熱黑色液自蓄積器被原送至浸煮器之底部?jī)?nèi)將木片加熱。在此階段中，采用大于浸煮器容量之過(guò)量黑色液，故過(guò)量黑色液自浸煮器頂部排出并被送至一弱黑色液池。然后用新鮮白色液自浸煮器底部排換黑色液及所產(chǎn)生之用過(guò)液被送至一弱黑色液貯存空間。然后用蒸氣將浸煮器之內(nèi)盛物加熱至所需熬煮溫度并保持此一溫度經(jīng)所需之熬煮時(shí)間。當(dāng)浸煮器之內(nèi)盛物已到達(dá)熬煮溫度時(shí)，停止導(dǎo)入蒸氣。
熬煮后，如前述步驟將熱液取出，然后再度開(kāi)始作業(yè)周期。此種方法揭示于Fagerlund于1982年10月18日提出并讓與本發(fā)明之受讓人之第434，758號(hào)申請(qǐng)案。
本發(fā)明提供利用單獨(dú)一浸煮器之多階段木片熬煮方法，其中將木片裝入浸煮器內(nèi)并用溫黑色液浸漬而自浸煮器及木片除去大部分空氣。經(jīng)適宜浸漬期后，用第一熱黑色液與熱白色液之混合物排換浸煮器中之溫黑色液，其中白色液具有較高比例量。將浸煮器內(nèi)盛物之溫度升高至一熬煮溫度，一般系使內(nèi)盛物通過(guò)其中加入蒸氣之一熱交換器行之。經(jīng)多階段方法之最長(zhǎng)之一適宜熬煮期間后，用第二熱黑色液與熱白色液之混合物排換浸煮器中之液。此一混合物具有較第一液中為低之熱白色液比例量。將浸煮器之溫度升高至一浸煮溫度，及在木片到達(dá)預(yù)定之熬煮程度后，用獲自紙漿清洗之濾液排換浸煮器中之液。最后，施加氣體壓力至浸煮器內(nèi)部而卸空浸煮器之內(nèi)盛物。
概括言之，本發(fā)明涉及多階段木片熬煮方法，其中木片在一浸煮器中就一系列熬煮次數(shù)C1、C2、C3……Cn而被順序熬煮。熬煮C1用具有較高比例量之白色液體L1進(jìn)行一較長(zhǎng)熬煮時(shí)間T1。熬煮C2用具有小于L1之比例量之白色液之液體L2進(jìn)行較T1為短之一時(shí)間。至Cn之后繼各次熬煮均用逐次降低之白色液比例量之液體及逐次減短之時(shí)間進(jìn)行?？刹捎眯≈炼A段之熬煮，但三個(gè)階段為較佳者。必要或需要時(shí)，可采用三個(gè)以上之階段。
在使用牛皮紙制法之制漿軟木片三階段方法之情況，可應(yīng)用下述條件。總白色液量一般可占浸煮器之液體容量減浸煮器中木片體積之約25%。第一次熬煮用占白色液總量之50-75%之白色液量進(jìn)行25至40分鐘之時(shí)間，第二次熬煮用占白色液總量之10-30%之白色液量進(jìn)行10至20分鐘，及第三次熬煮用占總量之5-20%之白色液量進(jìn)行5至15分鐘之時(shí)間。
附圖之簡(jiǎn)單說(shuō)明唯一之附圖概略顯示進(jìn)行本發(fā)明之多階段木片熬煮方法之設(shè)備。較佳具體實(shí)例之說(shuō)明附圖中，參考編號(hào)10概括指示包含可取除蓋11之一傳統(tǒng)式浸煮器。浸煮器之內(nèi)盛物可藉經(jīng)泵12及閥13泵送通過(guò)熱交換器14而被加熱，熱交換器具有蒸氣入口管15及蒸氣凝結(jié)凝出口管16。
溫液蓄積器17貯存較低溫度之黑色液。溫度實(shí)質(zhì)上低于熬煮所需之此一溫黑色液被泵18開(kāi)始泵送經(jīng)閥20所控制之管路19并通過(guò)入口閥21進(jìn)入浸煮器10之底部。
系統(tǒng)亦包括第一熱蓄積器22，其中包容供第一階段熬煮之液。較高溫度之此一黑色液被泵23泵出通過(guò)閥24及閥21進(jìn)入浸煮器之底部。熱白色液蓄積器25用作新鮮白色液之貯存容器，白色液被泵26泵離蓄積器25通過(guò)流量調(diào)節(jié)器27，然后與來(lái)自第一熱黑色液蓄積器22之泵23之排出量合併。流量調(diào)節(jié)器可用于調(diào)定第一熬煮階段之熱白色液與熱黑色液之相對(duì)比例。
熱白色液在經(jīng)入口管路導(dǎo)入后，在進(jìn)入熱白色液蓄積器25之前通過(guò)熱交換器29而被預(yù)熱。熱交換系藉經(jīng)泵30及管路31自蓄積器22抽出一部分熱黑色液而達(dá)成。此熱黑色液亦用作下文將予說(shuō)明之第二熱交換器32之熱交換液體。通過(guò)之熱交換器29及33之熱黑色液成為溫而非熱液體經(jīng)管路33取出，然后送至溫液蓄積器17。蓄積器17之溫黑色液定期經(jīng)管路66排出并送至一黑色液蒸發(fā)器。
第二熱液蓄積器34用于貯存供第二次熬煮之黑色液。泵35送出溫度較蓄積器22中之熱黑色液為低之一股熱黑色液與來(lái)自蓄積器25之熱白色液合併。熱白色液被泵36送出通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥37與泵35之排出量合併，然后合併之排出量通過(guò)閥38并通過(guò)閥21進(jìn)入浸煮器之底部。此次熬煮熱白色液之相對(duì)比例之少于用在第一次熬煮之比例，及熬煮溫度將較低。蒸氣被選用性經(jīng)蒸氣管路39導(dǎo)入第二熱蓄積器34內(nèi)。
包容供第三次熬煮之第三熱蓄積器40設(shè)有排出其盛物之泵41。與熱白色液蓄積器25相連之泵42泵送經(jīng)量計(jì)量之熱白色液通過(guò)管路43及流量調(diào)節(jié)器44而與經(jīng)泵41所泵送之熱黑色液混合。合併之液流通過(guò)閥45及閥21至浸煮器10之底部?jī)?nèi)。供第三次熬煮之合併液流具有較前一熬煮液為小之白色液濃度及較低溫度。
自制紙廠之另一部分(未示)回收之紙漿清洗器濾液經(jīng)管路47導(dǎo)入蓄積器46。設(shè)有泵48，以泵送濾液通過(guò)閥49及閥21至浸煮器之底部?jī)?nèi)。蓄積器46中之一部分濾液可被泵50泵送通過(guò)管路51，然后通過(guò)熱交換器32而與來(lái)自第一熱液蓄積器22之熱黑色液成熱交換關(guān)系。然后經(jīng)預(yù)熱之濾液被導(dǎo)至熱濾蓄積器52。泵53泵送經(jīng)加熱之濾液通過(guò)閥49并進(jìn)入浸煮器10。
最后，設(shè)有卸空浸煮器10之內(nèi)盛物之排出閥54。為達(dá)成此一目的，在完成熬煮時(shí)，將空氣或其他流體經(jīng)入口管路55導(dǎo)入，此時(shí)閥54被開(kāi)路及浸煮器之內(nèi)盛物經(jīng)排出管路56送至一送風(fēng)池或另一容器。
完成各單獨(dú)熬煮階段時(shí)，各不同熬煮液即被送回各蓄積器。管路57及閥58用于送回弱熬煮液至溫液蓄積器17。管路59及閥60用于輸送熱黑色液至第一熱液蓄積器22。同樣管路61及閥62自浸煮器10送回液體至第二熱液蓄積器34。物料被管路63及閥64再循環(huán)至第三熱液蓄積器40。
本發(fā)明之方法可用于變體牛皮紙及堿紙漿制程。多階段系統(tǒng)宜如附圖所示由三個(gè)階段構(gòu)成，但可采用兩個(gè)階段或三個(gè)以上之階段。多階段熬煮自木片除去非纖維素物料而改善紙漿產(chǎn)量，改善以平均分子大小量度之紙漿面質(zhì)，及改良紙漿亮度。另外，此種新方法容許所產(chǎn)生之供進(jìn)一步漂白處理之紙漿被更完全除木纖維化，因此需要使用減少量之漂白化學(xué)劑之較緩和漂白作用。本發(fā)明之另一優(yōu)點(diǎn)為除去用過(guò)之熬煮化學(xué)劑與溶解之有機(jī)物之大部分紙漿清洗作用系在浸煮器中進(jìn)行。
時(shí)間、溫度及活性熬煮化學(xué)劑濃度之條件可在各熬煮階段之間就合理范圍加以調(diào)整，以自所用之木片獲致最適宜之所需紙漿特性。此次特點(diǎn)提供制紙漿作業(yè)之較大彈性。
下文之說(shuō)明顯示全部方法順序。
將空浸煮器之蓋11取除并裝填木片。此等木片可被壓實(shí)。以增加填裝之木片量及提供較均勻之木片密度。較佳者過(guò)厚木片(大約6公厘)應(yīng)自木片供應(yīng)量中取除。
關(guān)閉浸煮器10后，溫黑色液被泵18自蓄積器17泵送通過(guò)管路19至閥21而進(jìn)入其中實(shí)質(zhì)上填滿木片之浸煮器之底部。浸煮器被完全注滿此溫黑色液，并供若干多余量。多余量藉位于浸煮器10之圓頂中之一萃取網(wǎng)(未示)脫離浸煮器。多余液體經(jīng)管路57送回溫液蓄積器17。用溫度遠(yuǎn)低于熬煮溫度之溫液之此項(xiàng)初步浸漬作用系用于自浸煮器及木片除去大部分空氣，使木片溫?zé)幔爸泻团c木片相關(guān)連之某些有機(jī)酸類。在制紙漿及清洗系統(tǒng)中產(chǎn)生之多余弱黑色液被定期經(jīng)排出管路66排至黑色液蒸發(fā)器。
第一熱黑色液蓄積器22之熱黑色液及熱白色液蓄積器25之熱白色液分別由泵23及26泵送在一起，經(jīng)閥24進(jìn)入其中充滿溫黑色液之浸煮器之底部。被排換之溫液經(jīng)浸煮器之圓頂中之萃取網(wǎng)脫離浸煮器，并經(jīng)管路57送回溫黑色液蓄積器17。
第一熱黑色液蓄積器22之液體不僅用于充注浸煮器10，且亦預(yù)熱在熱交換器29中之新鮮白色液及亦預(yù)熱在熱交換器32中之清洗器濾液之第一部分。脫離二熱交換器之黑色液由管路33送至溫液蓄積器17。
經(jīng)管路28進(jìn)入之熱白色液在到達(dá)熱白色液蓄積器25之前被熱交換器29加熱。
充滿來(lái)自第一熱液蓄積器22之熱黑色液與來(lái)自熱白色液蓄積器225之熱白色液之混合物之浸煮器10中內(nèi)盛物之溫度藉在泵12之作用下循環(huán)通過(guò)閥13及熱交換器14而被升高至所需之熬煮溫度。浸煮器中之液體強(qiáng)迫循環(huán)作用為較佳者，以確保溫度及化學(xué)劑均勻分配在浸煮器10中。在三階段順序之牛皮紙制程熬煮情況中，第一次熬煮可用含有所用之白色劑總量之50-75%之溫及熬煮時(shí)間為25至40分鐘。此種多階段方法之熬煮作業(yè)均無(wú)需長(zhǎng)達(dá)60分鐘之熬煮。
在所需之第一階段熬煮時(shí)間結(jié)束時(shí)，來(lái)自第二熱液蓄積器34之熱黑色液及來(lái)自蓄積器25之熱白色液分別被泵35及36泵送至浸煮器10之底部?jī)?nèi)。二液之相對(duì)量之比例由流量控制器37達(dá)成。此第二熬煮液含有較低比例量之白色液及較第一次熬煮為短之熬煮時(shí)間。一般言之，第二次熬煮用占總量之10-30%之白色液進(jìn)行10至20分鐘之期間。
浸煮器藉使液體通過(guò)熱交換器14而被升高至熬煮溫度。
另一種方式，可將蒸氣經(jīng)蒸氣管路39加至第二熱液蓄積器34。
所需之第二階段熬煮時(shí)間結(jié)束時(shí)，來(lái)自第三熱黑色液蓄積器40之熱黑色液及通過(guò)泵42與流量調(diào)節(jié)器44之熱白色液被合併及經(jīng)閥45進(jìn)入浸煮器10之底部。被排換黑色液脫離浸煮器10并通過(guò)管路61及閥62至第二黑色液蓄積器34內(nèi)。注滿熱黑色液及白色液之浸煮器內(nèi)盛物之溫度然后藉循環(huán)通過(guò)熱交換器14而被升高至所需熬煮溫度。另一種方式，熱交換器可予省除及蒸氣可被直接注入一循環(huán)管路，以使浸煮器之內(nèi)盛物被泵12自頂部抽出并送入底部。再另一種方式，蒸氣可被加至第三黑色液蓄積器40。
第三熬煮周期之一般條件包括總量之5-20%之白色液部分及5至15分鐘之熬煮時(shí)間。
在所需之第三階段熬煮時(shí)間結(jié)束時(shí)，來(lái)自紙漿清洗作業(yè)之濾液被泵送至浸煮器之底部?jī)?nèi)。被排換之黑色液自頂部脫離浸煮器并經(jīng)管路63及閥64至第三熱黑液蓄積器40。
濾液之第一部分被泵50自蓄積器46泵送而與循環(huán)通過(guò)熱交換器32之熱黑色液成熱交換關(guān)系。第一部分濾液之預(yù)熱作用減低制紙漿系統(tǒng)中所需之總蒸氣量，容許加至液體系統(tǒng)之清洗水藉逆向流動(dòng)而被有效利用，及保持在最后熬煮階段之低黑色液濃度。及保持在最后熬煮階段之低黑色液濃度。
熱黑色液被清洗器濾液排換出第三階段熬煮后，將壓縮空氣經(jīng)管路55導(dǎo)入浸煮器之頂部，故浸煮器中之紙漿及清洗器濾液被迫離浸煮器底部經(jīng)閥56及管路54至一適宜貯存柜或送風(fēng)槽。藉一空氣簾自浸煮器排出木片之方法經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明于本人1982年7月28日提出審查中之第402，606號(hào)申請(qǐng)案中。
采用牛皮紙制成之三階段軟木片制紙漿方法之典型熬煮條件示于下表
白色液 總熬煮 最大熬 最后紙 最后黑階段 總量之 時(shí)間 煮溫度 漿之 色液固% (分) °F Kappa Nr %第一 69 50 340 100 25第二 22 30 338 40 12第三 9 25 335 25 4本發(fā)明容許使用較短總周期時(shí)間，故因而改善紙漿生產(chǎn)速率。根據(jù)本發(fā)明的三階段方法之各項(xiàng)功能之典型時(shí)間如下功能 時(shí)間，分裝填木片 15充注溫液 220充注第一熱液 15第一階段熬煮 35充注第二液 15第二階段熬煮 15充注第三熱液 15第三階段熬煮 10排換熱液 20送風(fēng) 15預(yù)留時(shí)間務(wù)度 5總浸煮器周期時(shí)間 180雖然附圖顯示三階段系統(tǒng)及為較佳之具體實(shí)例，但本發(fā)明不限于此一具體實(shí)例。基本上，本發(fā)明包含多階段木片熬煮方法，其中木片在一浸煮器中就一系列熬煮次數(shù)C1、C2、C3……Cn而被順序熬煮。熬煮C1用具有較高比例量之白色液之液體L1進(jìn)行一較長(zhǎng)熬煮時(shí)間T1。熬煮C2用具有小于L1之比例量之白色液之液體L2進(jìn)行較T1為短之一時(shí)間。至Cn之后繼各次熬煮均用逐次降低之白色液比例量之液體及逐次減短之時(shí)間進(jìn)行。
用于熬煮器之白色液總量之決定因數(shù)為(1)所需之制漿程度或除木纖維化程度，(2)所裝填之爐干燥基礎(chǔ)之木片量，及(3)在白色液中之活性熬煮化學(xué)劑氫氧化納及硫化納之濃度。例如，經(jīng)發(fā)現(xiàn)如氧化納之活性熬煮化學(xué)劑之達(dá)成適當(dāng)除木纖維化紙漿所需之量為爐干燥木片之15%。在包容60，000磅干透木片之60，000立方尺浸煮器中，需要60，000磅之15%或9，000磅活性堿。填充料所需之由試驗(yàn)確定每立方尺含有6.0磅活性堿之白色液之體積經(jīng)計(jì)算為1，500立方尺。
在上例中，白色液之全部量在傳統(tǒng)式分批制紙漿系統(tǒng)中系在初次裝填作業(yè)中加至裝填料。在新多階段方法中，假定相同之總白色液用量，可如下述加至三階段系統(tǒng)中階段 白色液裝填量 總裝填量之百分?jǐn)?shù)第一 1，000立方次 66.7%第二 300立方次 20.0%第三 200立方次 13.3%總計(jì) 1，500立方次 100.0%
顯然可對(duì)所說(shuō)明之具體實(shí)例加以各種變體而不脫離本發(fā)明之范圍。
六、圖式之簡(jiǎn)單說(shuō)明(詳發(fā)明之詳細(xì)說(shuō)明內(nèi))
權(quán)利要求
1.多階段木片熬煮方法包括下述各步驟將需加熬煮之木片裝入一浸煮器；用溫黑色液浸漬浸煮器中之木片，以自浸煮器及木片除去大部分空氣；用第一熱黑色液與熱白色液之混合物排換浸煮器中之溫黑色液；升高浸煮器內(nèi)盛物之溫度至一熬煮溫度；用第二熱黑色液與白色液之混合物排換浸煮器中之液體；升高浸煮器之程度至一熬煮溫度；木片獲得預(yù)定熬煮溫度后，用獲自清洗紙漿之濾液排換浸煮器中之液體，及施加氣體壓力至浸煮器內(nèi)部而卸空浸煮器之內(nèi)盛物。
2.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第一項(xiàng)之方法，其中包括使浸煮器中之內(nèi)盛物在第二次熬煮后接受用第三熱黑色液與熱白色液之混合物之第三次熬煮。
3.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第一項(xiàng)之方法，其中包括下述步驟藉與第一熱黑色液成熱交換而預(yù)熱白色液。
4.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第一項(xiàng)之方法，其中包括下述步驟藉與第一熱黑色液成熱交換而預(yù)熱濾液。
5.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第一項(xiàng)之方法，在其中升高浸煮器之溫度至一熬煮溫度系循環(huán)浸煮器之內(nèi)盛物與蒸氣成熱交換關(guān)系而達(dá)成。
6.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第一項(xiàng)之方法，在其中第一熬煮周期均在少于60分鐘之時(shí)間完成。
7.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第二項(xiàng)之方法，在其中第一次熬煮經(jīng)25至40分鐘之期間，第二次熬煮經(jīng)10至20分鐘之期間，及第三次熬煮經(jīng)5至15分鐘之期間。
8.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第二項(xiàng)之方法，在其中第一次熬煮所用之白色液為白色液總量50-75%之范圍，第二次熬煮為10-30%之范圍，及第三次熬煮為50-20%之范圍。
9.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第二項(xiàng)之方法，在其中第一次熬煮使用白色液總量50-75%之白色液量進(jìn)行25至40分鐘之期間，第二次熬煮使用總量之10-30%之白色液量進(jìn)行10至20分鐘之期間，及第三次熬煮使用總量之5-20%之白色液量進(jìn)行5-15分鐘之期間。
10.多階段木片熬煮方法，其中木片在一浸煮器中就一系列熬煮次數(shù)C1、C2、C3……Cn而被順序熬煮，其中之創(chuàng)新包括用具有所循環(huán)之白色液總量之一較高比例量之液體L1進(jìn)行熬煮C1經(jīng)一較長(zhǎng)熬煮時(shí)間T1;用具有少于L1之比例量之白色液之液體L2進(jìn)行熬煮C2經(jīng)短于T1之一時(shí)間，及以逐次較低比例量之白色液及逐次較短時(shí)間進(jìn)行至Cn之后繼之各次熬煮。
11.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第10項(xiàng)之方法，其中之過(guò)程系就三個(gè)熬煮階段而進(jìn)行。
12.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部分第11項(xiàng)之方法，在其中熬煮C1用白色液總量之50-75%之白色液量進(jìn)行25至40分鐘之期間，熬煮C2用總量之10-30%之白色液量進(jìn)行10至20分鐘之期間，及熬煮C3用總量之5-20%之白色液量進(jìn)行5-15分鐘之期間。
專利摘要
本發(fā)明系在分批式作業(yè)之單獨(dú)浸煮器中進(jìn)行，多階段木片熬煮方法。將需熬煮木片放入浸煮器用溫黑色液浸漬，自浸漬器及木片中除去大部分空氣。然后，用第一階段熱黑色與熱白色液混合物從浸煮器排除此溫黑色液，熱白色液比例較高。隨后將浸煮器內(nèi)盛物溫度升高至熬煮溫度經(jīng)一預(yù)定時(shí)間。原熬煮液用第二黑色與熱白色混合物排換，此第二熬煮液之熱白色液比例少于第一熬煮液。將浸煮器溫度再升高至熬煮溫度，并進(jìn)行熬煮較第一熬煮階段為短之時(shí)間。經(jīng)所需熬煮次數(shù)，用自清洗紙漿的濾液從浸煮器排換出熬煮液。最后，施加加壓氣至浸煮器內(nèi)而卸空浸煮器內(nèi)盛物。
文檔編號(hào)D21C3/00GK85102726SQ85102726
公開(kāi)日1987年1月21日 申請(qǐng)日期1985年4月15日
發(fā)明者瑞夫·史密·格蘭特 申請(qǐng)人:美商貝洛特公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan