专利名称：一种氧脱木素和漂白一体化制浆的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种氧脱木素和漂白一体化制浆的装置及电化学领域。
背景技术：
众所周知，当今世界制浆造纸行业面临的严重问题是设备工艺落后、污染严重、原料紧缺。这三个问题并非某一个国家而是全球所有制浆造纸行业，如不尽快解决，制浆造纸业将会被生态环保的绿色壁垒所掩没。由于该行业污染严重，造成农林业中巨大的资源优势不能发挥。近年来，科学家和该行业中的有志之士“力精图志，竭尽全力，不断创新”，一批制浆造纸专家为探索非木材制浆工艺，在“草堆”里艰苦奋斗30个春秋，但是迄今为止，仍然没有从根本上治理污染，在一些地区生产商仍然大肆使用强酸、强碱、强氯，甚至发展到使用蒽醌。蒽醌系稠环芳烃早已被世界环保组织列入致癌物，美国环保署公告含蒽的纸制品一律不准用于食品包装。
经检索截止2003年8月各国专利资料中显示，芬兰、中国、法国、美国、澳大利亚、英国、日本、加拿大等国先后实用新型了氧脱木素、O3漂白、O2/H2O2漂白、生物漂白、氧碱漂白等专利，但很少工业化报导。经发明人详细检索这些专利，在原料的预处理和软化原料、蒸煮、漂白工段中，始终没有从根本上摆脱酸、碱、氯的污染工艺，氧只是作为一种辅助性助剂使用，设备依旧是传统老工艺中一些普通设备，耗电耗水、BOD5、CODCr仍然高高在上。一些国家主张碱回收，但又面临投资大、成本高、回收率低，制造商无法接受，再说碱回收也只是一种治表不治本的下下之策，制浆造纸业究竟如何解决面临的这三大问题已成了该行业20多年来的一大难题。针对上述问题，本发明人提出一种全新的制浆造纸思路——从根本上解决污染、彻底改变制浆造纸工艺。1996年至2002年10月经六年反复研究，终于试验成功氧化法制浆和生物/氧化法制浆的二种全新工艺，并于2002年10月申报国家专利和美国、欧共体专利，专利申请号02146538·X和02146539·8。
本实用新型人为加快上述专利产业化进程，继续上述两个专利工艺，试验成功一种可实施该专利的氧化法制浆的专用设备——一种氧脱木素漂白为一体化的多功能氧化反应釜(以下简称氧化反应釜)。经资料检索，该氧化反应釜能将氧脱木素漂白为一体，属世界首创。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种氧脱木素和漂白一体化制浆的装置，尤其是提供实现氧脱木素和漂白一体化所用的多功能氧化反应釜，填补了氧脱木素和漂白为一体化制浆行业所用设备中的一项空白。
本实用新型是根据有机电化学反应理论设计试产成功的，该装置是以氧脱木素和漂白一体化的氧化反应釜为主体，通过釜内旋转电子加速器传递电子在有机溶液中为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基 中的HOO·直接穿透植物细胞间层，软化植物使苯环和侧链上的大π键断裂，木素降解溶出，进一步氧化成无色的一元羧酸或二元羧酸。
本实用新型将传统工艺中的蒸煮、漂白两个最大的污染源头合为一体，在氧化反应釜中，即能脱木素又能漂白，中间不洗涤，节能节水50％，整个反应在氮气排出空气后高温中完成。
本实用新型将氧脱木素和漂白一体化，是在O2、O3和超氧阴离子自由基 中的HOO·和H2O2在pH值为2～4.8范围中，能将氧脱木素和漂白一次性完成，克服了目前必须在不同步骤、不同设备中三次处理才能完成的缺点。所述的多功能氧化反应釜，是指该设备即具有氧脱木素前预处理时去除金属离子的功能，又有复合氧脱木素的特征，还有漂白功能。由传统老工艺三次完成的工段，改为一次性完成的多功能氧化反应釜。
所述超氧阴离子自由基 能在反应釜中由旋转电子加速器传递电子，为基态氧的电子供体，其方法是由一种汞电极在氧饱和的有机溶液中，用-1V～-12V电压电解中得到寿命长达15～20min的超氧阴离子自由基。所述电子供体是将基态氧0.1～0.2MPa的压力输入有机溶剂里，再混合好的有机溶液用0.4MPa的压力一并输入氧化反应釜，在pH值2～4.8中产生超氧阴离子自由基 其寿命均可长达15min以上，用其它方法得来的超氧阴离子自由基(HOO·)在水中最长寿命只有0.001～0.01秒，不能满足制浆工艺需求，只有延长超氧阴离子自由基(HOO·)在水中的寿命，才能达到不用酸、碱、氯无污染清洁制浆的目的。
所述有机溶剂指二甲基亚砜和草酸类；复合氧指O2、O3、 自由基和分子氧的化合物(H2O2)；加杂多金属盐的氧化物，指金属盐和H2O2的化合物如Mg2+、Fe2+、Ca2+、Mn2+、Si2+与H2O2化合生成的衍生物；所述氧稳定剂如乙二胺四乙酸、二甲基亚砜、多聚磷酸钠；所述氧活化剂指过氧化碳酸钠、过氧化十二酰、甲脒亚磺酸、二甲基二环氧乙烷类。
本实用新型原料均可市购，选用优质原料为木材、非木材纤维。
本实用新型提供了一种氧脱木素和漂白一体化的氧化反应装置，该装置包括氧脱木素和漂白一体化的氧化反应釜，该氧化反应釜的上部或顶部设有进料口，该进料口设为一密封阀门，还包括处理后的原料通过与输送进料器、进料口连接的输料管道送入氧化反应釜内；所述输送进料器为螺旋输送进料器；所述进料口和所述进料器之间还有加料量，电子计量器。
所述氧化反应釜内还设有搅拌器，该搅拌器通过该氧化反应釜顶部与外置电机连接并由其带动；由于氧化反应釜的体积和高度的要求，该搅拌器的搅拌叶至少为三层；所述氧化反应釜内的上部或顶部还设有带正电极的线圈，该线圈通过导线连接的常规旋转电子加速器带以正电极；所述氧化反应釜的上部或顶部壁上还设有通入氮气和排气的管口；所述氧化反应釜的下部壁上还设有通入复合压力氧和蒸气的管口，目的是使复合压力氧在一定压力下使釜内水中产生负离子；所述氧化反应釜的壁上还可包括按常规方法设置的pH自动显示器观察窗口、釜内温度自动显示器观察窗口。该反应釜还可设有操作平台。
所述氧化反应釜的下部或底部还设有出料口；所述出料口设有减压封闭阀门。
该装置还可包括与该氧化反应釜的出料口通过喷管连接的浆气分离器；所述浆气分离器的作用是使浆料与排出的气体分离；该装置还可包括通过排气管与所述浆气分离器连通的水箱，打开所述浆气分离器排气口设置的排气阀将热气排入循环水箱，再供下一工段使用。
该装置还可包括通过管道与所述浆气分离器连通的并使浆料脱水的压力脱水机或挤浆机。
本实用新型装置可适用于木材和非木材各种植物纤维原料的制浆。
本实用新型与现有技术相比具有以下特征1、本实用新型氧脱木素漂白为一体化，是在O2、O3和超氧阴离子自由基(HOO·)和H2O2在pH值为2～4.8范围中，能将氧脱木素和漂白一次性完成的一种方法和专用装置。
2、本实用新型提供了一种多功能氧化反应釜，该氧化反应釜暨具有氧脱木素前预处理时去除金属离子的功能，又有复合氧脱木素的特征，还有漂白功能。由传统老工艺三次完成的工段，改为一次性完成的多功能氧化反应釜，中间不洗涤，具有显著的节能节水清洁制浆的特征，可节能节水达50％，整个反应在氮气排出空气后高温中完成。从根本上解决制浆造纸行业污染，可拉动农林资源再利用，保护生态环境。
3、本实用新型所述的氧脱木素漂白一次性完成的多功能氧化反应釜，可适用于木材和非木材各种植物纤维原料。
具体实施方式
实施例1如
图1所示的氧脱木素和漂白一体化的氧化反应装置，其特征是包括复合型不锈钢氧脱木素和漂白一体化的氧化反应釜1，该氧化反应釜为底部呈圆弧形，在使用时置于高于底面的平台上。
该氧化反应釜的上部或顶部设有进料口2，该进料口设为一密封阀门3，预处理的粗纤维通过与旋转输送进料器4、进料口连接的输料管道送入氧化反应釜1内，并加入浓度为0.01-0.5％的二甲基亚砜；该进料口和进料器之间设有加料量电子计量器24。
该氧化反应釜内设有电动搅拌器5，通过该氧化反应釜顶部与外置电机连接并由其驱动；该搅拌器的搅拌叶为三至五层，搅拌转速为0.5-0.8m/s，软化物料稳定温度在100-120℃；该氧化反应釜内的上部或顶部还设有带正电极的线圈6，该线圈由与其连接的外置常规旋转电子加速器带正电极；该氧化反应釜的上部或顶部壁上还设有通入氮气和排气的管口7；下部壁上还设有通入复合压力氧和蒸气的管口8、9，目的是使复合压力氧在一定压力下使釜内水中产生负离子，所述复合压力氧通过常规活性氧A发生器9获得。操作时，打开氮气1-3min后；将预先制备好的复合氧压力阀打开，0.35-0.6MPa氧压下加浓度为0.01-0.5％的硫酸镁和浓度为0.01-0.5％过氧化氢(H2O2)纤维素保护剂、浓度为0.01-0.5％的乙二胺四乙酸氧稳定剂，反应12-60min，pH值为2.5-3.8。
该氧化反应釜的壁上还可包括按常规方法设置的pH自动显示器观察窗口10、釜内温度自动显示器观察窗口11。该反应釜还可设有操作平台21。
该氧化反应釜的下部或底部设有出料口12；该出料口设有减压封闭阀门13。操作时，打开减压封闭13即得浆率为78-86％、白度为81.2-87％ISO的浆料。
该氧脱木素和漂白一体化的氧化反应装置的反应釜包括以下规格，详见附表氧脱木素和漂白一体化的氧化反应釡型号表 样机设计生产单位北京华一国力高分子公司、某油田压力设备厂。
实施例2如
图1所示的氧脱木素和漂白一体化的氧化反应装置，同实施例1，不同在于该装置还包括与该氧化反应釜的出料口通过喷管14连接的浆气分离器15；该浆气分离器的作用是使浆料与排出的气体分离；该装置还包括通过排气管16与该浆气分离器连通的水箱17，打开该浆气分离器排气口设置的排气阀18将热气排入循环水箱，供循环再使用。
该装置还包括通过管道19与该浆气分离器连通的并使浆料脱水的压力脱水机或挤浆机20。
操作时，打开出料闸阀；进入喷放浆气分离器；开排气阀将热气排入循环水箱；经水处理器循环处理后，再供循环使用；挤浆机或压力脱水机挤干；用洗浆机在60-80℃无离子水中反复洗浆三次，脱水静置，在含有0.01％N，N-二卡基羟胺无离子水中保存，即得浆率为78-86％、白度为81.2-87％ISO的浆料。
本实用新型装置适用于木材和非木材各种植物纤维原料的制浆。
本实用新型使用的氧脱木素和漂白一体化的氧化反应装置制取浆料，与目前亚硫酸盐制浆对比，有以下性能优点，详见对比表氧化法和化学法得浆参数对比表 测试单位天津科技大学 中国制浆造纸研究院2003.81权利要求1.一种氧脱木素和漂白一体化制浆的装置，其特征是包括氧脱木素和漂白一体化的氧化反应釜(1)，该氧化反应釜的上部或顶部设有进料口(2)，该进料口设有一密封阀门(3)，还包括处理后的原料通过与输送进料器(4)、该氧化反应釜进料口连通的输料管道(22)；该氧化反应釜内还设有搅拌器(5)；该搅拌器的搅拌叶至少为三层；该氧化反应釜内的上部或顶部还设有通过旋转电子加速器带正电极的线圈(6)；该氧化反应釜的上部或顶部壁上还设有通入氮气和排气的管口(7)；该氧化反应釜的下部壁上还设有通入在釜内水中产生负离子随压力氧和蒸气通入管口(8、9)。
2.根据权利要求1的氧脱木素和漂白一体化的氧化反应装置，其特征是该氧化反应釜中部还设置有釜内pH自动显示器观察窗口(10)、釜内温度自动显示器观察窗口(11)；该氧化反应釜的下部或底部还设有一减压封闭阀门(13)和出料口(12)；该装置还可包括与该氧化反应釜的出料口(12)通过喷放器(14)连接的使釜内浆料和气体分离的浆气分离器(15)；该装置还可包括通过排气管(16)与该浆气分离器连通的水箱(17)；所述输送进料器(4)为螺旋输送进料器；所述进料口(2)和进料器(4)之间还设加料电子计量器(24)。
3.根据权利要求1或2的氧脱木素和漂白一体化的氧化反应装置，其特征是该装置还可包括通过管道(19)与该浆气分离器连接并使浆料进入压力脱水机或挤浆机(20)。
专利摘要本实用新型公开了一种氧脱木素和漂白一体化制浆的装置。该装备以复合型不锈钢反应釜为主体，通过旋转电子加速器传递电子在釜内有机溶液中，为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基(O
文档编号B01J10/00GK2661301SQ20032010437
公开日2004年12月8日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者梅秀泉, 谢来苏 申请人:梅秀泉