专利名称：禾草类纸浆大液比循环加热置换蒸煮工艺及其蒸煮设备的制作方法
技术领域：
本发明属于纸浆制造工艺技术领域，尤其是一种禾草类纸浆大液比循环加热置换蒸煮工艺及其蒸煮设备。
背景技术：
目前，社会上用禾草类作为原料制造纸浆仍然采用传统的碱法或硫酸盐法常规蒸煮工艺，其主要方法是将稻、麦草等禾草类原料和碱性或硫酸盐蒸煮液一起加入间歇蒸煮蒸球中后，通入蒸气、升温、放气、再升温、保温进行脱木素反应，从而制成草浆。这种方法虽能实现制浆的任务，但由于在蒸煮过程中不能对蒸煮液循环加热且液比较低，在蒸煮过程中蒸煮反应剧烈，蒸煮成的草浆强度低、滤水性差，尤其是用碱法制成的草浆的蒸煮黑液硅含量大、粘度高，致使黑液提取困难，碱回收率低且回收成本高，严重的影响禾草类草浆碱回收技术的应用和实施。这种传统的禾草类纸浆蒸煮工艺所产生的黑液是目前造纸工业废水主要污染源之一。
发明内容
本发明的任务在于为克服上述现有技术中存在的缺陷而提供一种禾草类纸浆大液比循环加热置换蒸煮工艺及为实现该工艺条件而设计的蒸煮设备，利用该工艺和蒸煮设备可实现在缓和的反应条件下，分层次地脱出木素，可制成浆色浅、滤水性好、得率高、强度好的禾草类纸浆。
本发明的任务是采取如下技术方案实现的禾草类纸浆大液比循环加热置换蒸煮工艺，包括一级置换蒸煮和二级置换蒸煮，即禾草类原料经过干湿法备料处理后，通过脱水进入蒸煮设备内，由事先加温后的其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的60％-70％的一级蒸煮液将洗涤水置换出来，同时对一级蒸煮液在蒸煮设备内循环加热，并将其保温，再由事先加温后的其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的30％——40％的二级蒸煮液将一级蒸煮液置换出来，同时对二级蒸煮液在蒸煮设备内循环加热，并将其保温，再用置换液将二级蒸煮液置换出来，其特征是(1)所述的一级蒸煮液的液比为1∶7.1-8.5；一级蒸煮液事先加温的温度为140-145℃；对一级蒸煮液在蒸煮设备内循环加温的温度为125-135℃；(2)所述的二级蒸煮液的液比为1∶7.1-8.5；二级蒸煮液的事先加温的温度为155-160℃；对二级蒸煮液在蒸煮设备内循环加温的温度为145-150℃。
为实现上述工艺条件而设计的蒸煮设备是由在其上端设置有进料口，在其下端设置有下端口的锅体、上篦子、中间抽液篦子、四通管和列管加热器及循环加热泵所组成，其特征是在锅体的上锥体内腔中设置有上篦子，在锅体的中下部内腔中设置有中间抽液篦子，在锅体下锥体的端部设置有与其内腔相连通的四通管。
所述的上篦子为一圆锥形滤网，该圆锥形滤网定位在滤网架上，并通过设置在滤网架上的筋板定位在锅体的上锥体内壁上。该圆锥形滤网通过滤网架将其隔离为置换滤网和循环滤网的上下两段。在对应于置换滤网和循环滤网的锅体上分别设置有置换口和上循环口。
所述的中间抽液篦子为一圆筒形滤网，该圆筒形滤网定位在滤网架上并通过设置在滤网架上的筋板定位在锅体内腔的中下部，在对应于圆筒形滤网的锅体上设置有中间循环口。
在所述的置换滤网、循环滤网上分别布满有开孔孔径为2.5-3mm的不同方向的锥孔，且使液体流送断面与开孔总面积之比为21.6-36.9，该置换滤网上的锥孔的大口端位于滤网的外侧、循环滤网上的锥孔的大口端位于滤网的内侧。所述的圆筒形滤网上布满有开孔孔径为3mm的不同方向的锥孔，且使液体流送断面与开孔总面积之比为95.5-190.4，该圆筒形滤网的锥孔的大口端位于滤网的内侧。
所述的列管加热器的出口端通过管路分别与所述的锅体上的上循环口和四通管相连通，列管加热器的进口端通过管路与循环加热泵的出口相连通，循环加热泵的进口端与锅体上的中间循环口相连通。
由于采用了上述蒸煮设备，当原料经过干湿法备料后进入蒸煮设备中蒸煮时，一级蒸煮液通过四通管进入蒸煮设备内，将蒸煮设备内的洗草水通过置换滤网并经置换口排出，从而实现置换的任务，一级蒸煮液在蒸煮设备内循环过程中，通过中下部循环滤网在加热泵的作用下进入列管加热器加热，加热后的蒸煮液通过锅体上部的上循环口和锅体下部的四通管进入蒸煮设备内进行上、下二层的循环加热和脱木素反应。二级蒸煮液通过四通管接头进入蒸煮设备内将一级蒸煮液置换出来，其循环加热过程与一级蒸煮液相同，之后再用换液将二级蒸煮液置换出来，最后通过四通管进行冷喷放。从而实现一级蒸煮液置换出洗草水和对一级蒸煮液循环加热、二级蒸煮液置换出一级蒸煮液和对二级蒸煮液循环加热和冷喷放的任务。
在上述过程中，由于实现了对蒸煮液循环加热和采用锥孔滤网的技术方案，所以具有在蒸煮过程中滤网不易堵塞，蒸煮后的纸浆强度好、浆色浅、滤水性好、得率高、强度好的特点。另外由于在其锅体内仅设置了上中篦子，所以具有装锅量大的特点。
由于采用了上述工艺及蒸煮设备，本发明的优点是除了浆色浅、滤水性好、得率高，强度好的优点外，可获得80℃的温度、残碱达到2-5g/l的黑液，此黑液经过多次重复置换后，黑液的浓度(固形物含量)的积累达到一个比较稳定的数值(浓度为10-12％)，而黑液清淡，无沉淀。黑液粘度在浓度为34.68＇Be(20℃)时，黑液温度是30℃时粘度为265厘泊，黑液温度是60℃时粘度为65.0厘泊，黑液温度是90℃时粘度为47.0厘泊。黑液中的COD量有明显降低，而且黑液排出时残碱可以控制在3-5g/l之内，因此本发明黑液是完全可以重复回用于蒸煮制浆的，当黑液浓度达到一定值时即饱和值则可以排放，有效的控制污染源，有利于黑液综合治理和碱回收。是保护环境的清洁生产的工艺。本发明制成的纸浆当实际消耗碱比是18-24.2％时，当蒸煮温度在145-155℃时，细浆硬度(高锰酸钾值)是8-6.1，细浆得率在50％以上。
综上所述，可有效的实现本发明的任务。
附图1给出了本发明的工艺流程图；附图2给出了本发明的蒸煮设备的结构示意图；附图3给出了附图2中的上篦子和中间抽液篦子在锅体内的结构示意图；附图4给出了附图2中上篦子的结构示意图；附图5给出了附图4中上篦子上的滤网架和筋板的结构示意图；附图6给出了附图4中的置换滤网和循环滤网的结构示意图；附图7给出了附图6中的置换滤网的局部放大示意图；附图8给出了附图7中的A-A向剖视结构示意图；附图9给出了附图6中的循环滤网的局部放大示意图；附图10给出了附图9中的B-B向剖视结构示意图；附图11给出了附图2中的抽液篦子的结构示意图；附图12给出附图11中的滤网架的结构示意图；附图13给出了附图11中的圆筒式滤网的局部放大示意图；附图14给出了附图13中的C-C向剖视结构示意图。
在附图2-14中，1 为锅体、2 为列管加热器、 3 为循环加热泵、4 为上篦子、5 为中间抽液篦子、6 为置换口、7 为上循环口、8 为四通管、9 为中间循环口、10 为进料口、11 为置换滤网、12 为循环滤网、13 为上滤网架、14 为上筋板、15 为置换滤网锥孔、16 为循环滤网锥孔、17 为圆筒式滤网架、18 为支杆柱、19 为支杆圈、20为下筋板、21 为圆筒式滤网锥孔。
具体实施例方式
以下将根据附图1对发明工艺的具体实施方式
作如下描述具体实施方式
1麦草原料经过常规的干法备料后，通过湿法洗涤搓草处理，使其具备置换蒸煮的基本条件，即一级置换蒸煮、二级置换蒸煮和成浆后的洗涤、冷喷放。原料经过脱水进入蒸煮设备内，由事先加温至140℃、液比为1∶7.5、其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的60％的一级蒸煮液将洗涤水置换出来，同时对一级蒸煮液在蒸煮设备中循环加热，使其在125℃下保温二十分钟，再用事先加温至155℃、液比为1∶7.5、其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的40％的二级蒸煮液将一级蒸煮液置换出来，同时对二级蒸煮液在蒸煮设备中循环加热，使其在145℃下保温二十分钟，接着用置换液将二级蒸煮液置换出来。再用温度为80℃的洗涤液在蒸煮设备内进行洗浆，当蒸煮设备内的温度降至100℃时用喷放泵将浆喷至喷放锅。在上述过程中置换出的一、二级蒸煮液注入新鲜碱液再加热升温为下一轮置换做好准备，可多次重复使用。
具体实施方式
2稻草原料经过常规的干法备料后，通过湿法洗涤搓草处理，使其具备置换蒸煮的基本条件，即一级置换蒸煮、二级置换蒸煮和成浆后的洗涤、冷喷放。原料经过脱水进入蒸煮设备内，由事先加温至145℃、液比为1∶8、其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的65％的一级蒸煮液将洗涤水置换出来，同时对一级蒸煮液在蒸煮设备中循环加热，使其在130℃下保温二十分钟，再用事先加温至160℃、液比为1∶8、其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的35％的二级蒸煮液将一级蒸煮液置换出来，同时对二级蒸煮液在蒸煮设备中循环加热，使其在150℃下保温二十分钟，接着用置换液将二级蒸煮液置换出来。再用温度为80℃的洗涤液在蒸煮设备内进行洗浆，当蒸煮设备内的温度降至100℃时用喷放泵将浆喷至喷放锅。在上述过程中置换出的一、二级蒸煮液注入新鲜碱液再加热升温为下一轮置换做好准备，可多次重复使用。
具体实施方式
3其它禾草类原料经过常规的干法备料后，通过湿法洗涤搓草处理，使其具备置换蒸煮的基本条件，即一级置换蒸煮、二级置换蒸煮和成浆后的洗涤、冷喷放。原料经过脱水进入蒸煮设备内，由事先加温至145℃、液比为1∶8.5、其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的70％的一级蒸煮液将洗涤水置换出来，同时对一级蒸煮液在蒸煮设备中循环加热，使其在135℃下保温二十分钟，再用事先加温至160℃、液比为1∶8.5、其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的30％的二级蒸煮液将一级蒸煮液置换出来，同时对二级蒸煮液在蒸煮设备中循环加热，使其在150℃下保温二十分钟，接着用置换液将二级蒸煮液置换出来。再用温度为80℃的洗涤液在蒸煮设备内进行洗浆，当蒸煮设备内的温度降至100℃时用喷放泵将浆喷至喷放锅。在上述过程中置换出的一、二级蒸煮液注入新鲜碱液再加热升温为下一轮置换做好准备，可多次重复使用。
以下将根据附图2-14对本发明所述的蒸煮设备进一步描述如下根据附图，在其上端设置有进料口10在其下端设置下端口的锅体1的上锥体内腔中设置有上篦子4，在锅体1的中下部内腔中设置有中间抽液篦子5，在锅体1的下锥体的端部设置有与其内腔相连通的四通管8。
所述的上篦子为一圆锥形滤网，该圆锥形滤网定位在上滤网架13上，并通过设置在滤网架13上的上筋板14定位在锅体1的上锥体内壁上，该圆锥形滤网通过上滤网架将其隔离为置换滤网11和循环滤网12的上下两段，在对应于置换滤网11和循环滤网12的锅体1上分别设置有置换口6和上循环口7。
所述的中间抽液篦子5为一圆筒形滤网，该圆筒形滤网定位在圆筒式滤网架17上，在该滤网架17的架体内沿其环面设置有支杆圈19，且在支杆圈19的外端面上设置有支杆柱18，通过设置在圆管式滤网架17上的下筋板20将其定位在锅体1内腔的中下部，在对应于圆筒式滤网的锅体1上设置有中间循环口9。
在所述的置换滤网11和循环滤网12上分别布满有开孔直径为2.5-3mm的不同方向的锥孔15和16，该置换滤网11上的锥孔的大端口位于滤网的外侧，循环滤网上的锥孔的大端口位于滤网的内侧。所述的圆筒式滤网上布满有开孔孔径为3mm的不同方向的锥孔，该锥孔的大口端位于滤网的内侧。
所述的列管加热器的出口端通过管路分别与锅体上的上循环口和四通管相连通，列管加热器2的进口端通过管路与循环加热泵3的出口相连通，循环加热泵3的进口端与锅体1上的中间循环口9相连通。
权利要求
1.禾草类纸浆大液比循环加热置换蒸煮工艺及其蒸煮设备，包括一级置换蒸煮和二级置换蒸煮，即禾草类原料经过于湿法备料处理后，通过脱水进入蒸煮设备内，由事先加温后的其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的50％-70％的一级蒸煮液将洗涤水置换出来，同时对一级蒸煮液在蒸煮设备内循环加热，并将其保温，再由事先加温后的其用碱量是整个蒸煮过程总碱量的30％-50％的二级蒸煮液将一级蒸煮液置换出来，同时对二级蒸煮液在蒸煮设备内循环加热，并将其保温，再用置换液将二级蒸煮液置换出来，其特征是(1)一级蒸煮液的液比为1∶7.1-8.5；(2)一级蒸煮液事先加温的温度为140-145℃；(3)对一级蒸煮液在蒸煮设备内循环加温的温度为125-135℃；(4)二级蒸煮液的液比为1∶7.1-8.5；(5)二级蒸煮液的事先加温的温度为155-160℃；(6)对二级蒸煮液在蒸煮设备内循环加温的温度为145-150℃。
2.一种用于实现权利要求1所述工艺的蒸煮设备，是由在其上端设置有进料口，在其下端设置有下端口的锅体、上篦子、中间抽液篦子、四通管和列管加热器及循环加热泵所组成，其特征是在锅体的上锥体内腔中设置有上篦子，在锅体的中下部内腔中设置有中间抽液篦子，在锅体下锥体的端部设置有与其内腔相连通的四通管。
3.根据权利要求2所述的蒸煮设备，其特征在于上篦子为一圆锥形滤网，该圆锥形滤网定位在滤网架上，并通过设置在滤网架上的筋板定位在锅体的上锥体内壁上，该圆锥形滤网通过滤网架将其隔离为置换滤网和循环滤网的上下两段，在对应于置换滤网和循环滤网的锅体上分别设置有置换口和上循环口。
4.根据权利要求2所述的蒸煮设备，其特征在于中间抽液篦子为一圆筒形滤网，该圆筒形滤网定位在滤网架上并通过设置在滤网架上的筋板定位在锅体内腔的中下部，在对应于圆筒形滤网的锅体上设置有中间循环口。
5.根据权利要求2或3所述的蒸煮设备，其特征在于置换滤网、循环滤网上分别布满有开孔孔径为2.5-3mm的不同方向的锥孔，且使液体流送断面与开孔总面积之比为21.6-36.9，该置换滤网上的锥孔的大口端位于滤网的外侧、循环滤网上的锥孔的大口端位于滤网的内侧。
6.根据权利要求2或4所述的蒸煮设备，其特征在于圆筒形滤网上布满有开孔孔径为3mm的不同方向的锥孔，且使液体流送断面与开孔总面积之比为95.5-190.4，该圆筒形滤网的锥孔的大口端位于滤网的外侧。
7.根据权利要求2或3所述的蒸煮设备，其特征在于列管加热器的出口端通过管路分别与锅体上的上循环口和四通管相连通，列管加热器的进口端通过管路与循环加热泵的出口相连通，循环加热泵的进口端与锅体上的中间循环口相连通。
全文摘要
本发明公开了一种禾草类纸浆大液比循环加热置换蒸煮工艺及其蒸煮设备,其工艺为:原料进入蒸煮设备后由对其循环加热的其液比为1∶7.1－8.5的一级蒸煮液将洗涤水置换出来,再用对其循环加热的其液比为1∶7.1－8.5的二级蒸煮液将一级蒸煮液置换出来,再用置换液将二级蒸煮液置换出来。为实现该工艺条件的蒸煮设备是在锅体的上锥体内设置有上箅子,在锅体中下部设有中间抽液箅子,在锅体下锥体的端部设有四通管。利用该工艺和设备可实现在缓和的反应条件下,分层次地脱出木素,可制成浆色浅、滤水性好、得率高、强度好的禾草类纸浆。
文档编号D21C3/00GK1333403SQ0112736
公开日2002年1月30日 申请日期2001年8月30日 优先权日2001年8月30日
发明者陈松涛, 陈君华 申请人:山东泉林纸业有限责任公司, 天津轻工业机械厂, 天津市泰通专业泵厂