专利名称：用于生产纸浆、木质素和糖的方法的设备以及使用该设备的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生产纸浆、木质素和糖的方法的设备或系统。
背景技术：
特别地，本发明涉及一种用于在欧洲专利EP-B1-1.180.171中公
开的方法的设备。
发明内容
特别地，本发明旨在提出一种设备，其允许优化地、经济地实施 允许尤其是对诸如木质素和糖进行选择性提取的这种方法。
为此目的，本发明提出了一种用于实施生产纸浆、木质素和糖的 方法的设备，在所述方法中
*全部或部分使用的、构成最初的木质纤维素原材料(MP)的一 年生或多年生植物，在浸渍步骤期间中与有机酸混合物混合在一起；
*在分离步骤中，构成纸浆的固相组分从有机相中分离出来，有 机相特别地包括处于溶解状态的原始有机酸、从最初的植物原材料 中获得的溶解的糖单体和聚合物以及木质素；
*在大气压下进行浸渍和分离；
其特征在于，该设备包括
-装置，其用于从上游到下游、连续地将原材料传递到用于原材 料的第一处理工位和至少一个第二处理工位，所述工位从上游到下 游连续地设置，由此构成第一对连续处理工位，各处理工位包括
-装置，公知为用于在第 一工位上将原材料与大量第 一有机酸混
合物(公知为浸渍混合物)短暂混合和在第二工位上将原材料与大
量第二浸渍有机酸混合物短暂混合的浸渍装置；以及
-装置，在浸渍后用于至少部分回收浸渍后的所述大量第二混合 物和用于使第二回收混合物的至少一部分再循环以至少部分形成在 第一工位上使用的所述第一浸渍混合物。
根据本发明的进一步特征
-各工位包括在浸渍后用于移走所述大量第二混合物的一部分 以从中提取(特别地)从最初的植物原材料中获得的溶解的糖单体 或聚合物以及木质素的装置；
-用于将原材料与大量有机酸混合物短暂混合的浸渍装置包括 用于对原材料进行喷洒以让浸渍混合物穿过原材料的装置；
-用于将原材料从上游传递到下游的装置包括输送机，特别地是 皮带型输送机，原材料在笫一工位的上游堆积在输送机上且被连续 地传送；
-在已经穿过原材料后，浸渍混合物在重力作用下从输送机上排
出；
-各处理工位包括在输送机下方的收集那些已经通过原材料的 有机酸混合物的装置；
-收集装置包括至少一个槽，该槽在重力作用下接收穿过原材料 的有机酸混合物；
-各处理工位包括至少一个泵，泵的入口或吸口连接到工位的收 集装置，且泵的出口或排出口可选择性地连接到再循环回路和/或提 取回路；
-在各工位上，设备包括用于加热和用于控制所述大量浸渍混合 物的温度的装置；
-设备包括用于连续地向所述第一工位供应原材料的装置；
-设备包括用于在将原材料引入第一工位之前用有机酸混合物 对原材料进行预浸渍或在先浸渍的装置；
-设备包括用于向至少一个下游工位供应用于浸渍的有机酸混
合物的装置；
-设备包括用于向位于最远下游的工位供应用于浸渍的有机酸 混合物的装置；
-设备包括用于加热和用于控制所述混合物温度的装置； -设备包括室，在该室内为大气压，所述装置被设置在该室内用 于将原材料连续地传递到各连续处理工位，该室包括用于将原材料 引入室中以供应所述第一工位的入口 ，和用于在传递到最后工位后 将原材料排出的出口，且所述浸渍装置和所述回收装置至少部分设 置在该室内；
-设备从上游到下游连续地包括n个处理工位，原材料连续地 传送到这些工位上，各对连续工位以与所述第一对连续工位相同的 方式设计或生产。
通过阅读下面的详细描述，本发明的进一步特征和优点将显而易 见，为了便于理解，参见附图，其中
图l是根据本发明教导的设备的实施例的示意图，该设备包括， 为非限制性示例的方式，七个连续的用于加工原材料的处理工位；
图2是较大比例图，其中以简化的方式示出了有机酸的各种混合 物在三个连续处理工位Ti-l, Ti和Ti+1之间的循环；
图3是皮带输送机的皮带的一部分的示意图；以及
图4是示出了收集槽的特定结构的示意图。
具体实施例方式
在下面的描述中，所有相同、类似或可比拟的元件或零件将以相
同的参考数字来代表。
术语"纵向、竖直和横向，，参见图中标出的三面体L， V， T。 上游-下游的定向也将用于沿轴线L看图1时，原材料从右到
左的纵向循环。图1中示意性示出的设备10包括处理室12，可以看到处理室12 整体形状为纵向和大体水平取向的、例如具有如图1中所示的从下 游到上游的轻微倾斜的矩形平行六面体。
处理室12是不可渗透的，以避免酸蒸汽耗散在空气中，且其包 括用于供应原材料的上游入口 14和用于排出处理过的原材料的下游 出口 16。
处理室12内为大气压力。
机动化输送机18设置在室12内，输送机的皮带20其上部从上 游行进到下游、从右边行进到左边的，且在上游的端部附近接收通 过入口 14进入处理室12的待处理的原材料MP。
输送机18的皮带20由此允许原材料以恒速，或在驱动和控制装 置以及用于控制原材料MP的运送速度的装置(未示出)的控制下， 在室12中从上游循环到下游。
从图3的图中可以看出，皮带20在一定的横向宽度上延伸，且 由例如由耐酸性混合物的材料制成的波形金属片构成。
因此，原材料MP通过装置(未示出)以尽可能均匀的方式分布 在输送机18的皮带20的整个宽度上。
皮带20设置在处理室12中，以使到达上皮带20的上表面的液 体能够在这种情况下在皮带的纵向边缘22的两侧上侧向地排掉，和/ 或作为一种变型(未示出)通过为了此目的而打有穿孔的皮带20〃 排掉。
设备10包括向处理室12供应原材料MP的料斗24。
料斗24通过用于将原材料推入与入口 14连接的导管28的螺旋
输送机26连接到入口 14。
如图1所示，料斗24可以通过管道30连接到容纳有机酸混合物
的罐32，以通过对原材料进行预浸渍来对料斗24中的原材料MP进
行初步力口工。
可以通过电磁阀34来控制用于预浸渍的酸性混合物到料斗24 的供应流动速度。
当原材料MP离开输送机18的上皮带20时，它会在重力作用下 掉入出口16，然后通过排出导管36排出。
使用的原材料类型(诸如麦秆)以及有机酸混合物的组分和它们 的温度取决于由设备10实施的生产纸浆、木质素和糖的方法。
以举例的方式，特别地参考欧洲专利EP-B1-1， 180, 171的内 容来理解这些物理化学参数。
根据本发明的教导，除了处理室12及其用于供应原材料MP的 装置外，设备10从上游到下游还连续地包括一系列n个处理工位 PTi，其中i在1到n之间。
在图l所示的实例中，处理工位的数目是7。
因此，第一个上游处理工位是工位PT1，而最后的下游工位是工 位PT7。
工位PTi的所有零件都会用由"i"索引的相同的参考数字来代表。
各处理工位PTi都是"独立的"工位，用来确保原材料MP和液态 有机酸混合物的混合或短暂接触，从而确保原材料MP在各处理工 位PTi上的"浸渍"。
在图中，不同的连续处理工位用竖直点线来划界。
在输送原材料MP的上皮带20上方竖直设置的各处理工位PTi 包括通过重力作用将有机酸混合物喷洒在原材料上的装置。
以非限制性举例的方式，在这种情况下，在各工位上，原材料 MP的喷洒装置由妒斗Gi构成，图中铲斗在静止和装满状态下得到 图解说明，它能够绕其下部水平轴Xi摆动，从而竖直地、大体在皮 带20的整个横向长度上将其内容物排出到大体在铲斗Gi的右边位 于上皮带20上的原材料MP上。
作为一种变型(未示出)，在各工位上用于喷洒原材料的装置可 以由一个或多个用于通过重力作用喷洒或喷淋原材料的喷杆构成， 以保证有机酸混合物尽可能地均匀分布。
各工位PTi还包括用于在有机酸混合物穿过原材料MP、然后在
皮带输送机20的两侧上侧向地排出和/或穿过皮带(在为达此目的， 用足够小尺寸的穿孔对所述皮带进行穿孔或开口 ，从而仅允许待回 收液体通过的情况下)之后，回收用于原材料MP浸渍的有机酸混 合物的装置。
在这种情况下，用于收集已经穿过原材料MP的有机酸混合物的 这些装置在各工位上由收集槽Ai构成，该收集槽横向地在处理室12 的整个宽度、且大体纵向地在处理工位PTi的整个长度上延伸。
就本发明而言，在各工位上填满铲斗Gi的有机酸混合物公知为 "新鲜"的有机酸混合物，该有机酸混合物在相应工位上短暂接触原 材料MP，以通过穿过原材料来对所述原材料进行浸渍。
由此在工位PTi上，通过让新鲜的有机酸混合物在重力作用下穿 过原材料MP，来实施对原材料MP的短暂"沉浸"。
根据本发明的原理，还值得注意的是，决不会将原材料容纳在有 机酸混合物池中，而是用所述有机酸混合物简单地浸渍原材料或短 暂地穿过原材料。
通过供应导管CFi向各铲斗Gi供应新鲜混合物，且在所述导管 中设置有电磁阀以控制新鲜混合物EVFi的流动速度。
配有用于控制温度的装置Ti的热交换器Ei或其它等效加热装 置，允许精确地确定向铲斗Gi供应的新鲜混合物的温度。
在有机酸混合物被回收在收集槽Ai中之后，在这种情况下，通 过泵Pi将有机酸混合物吸出，其中泵的吸入口通过回收导管CRi连 接到收集槽Ai，在回收导管中设置有电磁阀EVRi以控制导管CRi 中的流动速度。
如图中所示意性示出的，泵Pi的输送出口首先连接到提取导管 CEi，提取导管中设置有电磁阀EVEi以控制提取流动速度。
泵Pi的输送出口还连接到用于使回收的有机酸混合物的至少一 部分再循环的导管CRUi，其中在导管CRUi中设置有电磁阀EVRUi 以控制流动速度。
与加热装置Ei和热量控制装置Ti 一样，设备中的所有电磁阀都
连接到中央控制单元(未示出)。
在这种情况下，处理工位PTi的再循环导管CRUi通过热交换器 Ei-l连接到导管CFi-l，导管CFi-l供应此时位于工位PTi直接上游 的处理工位PTi-l的伊斗Gi-l。
因此，根据本发明的教导，在"第二"处理工位Pi，原材料MP 由"第二"新鲜有机酸混合物浸渍，在浸渍材料MP之后，第二混合
物的一部分被回收，从而使所述第二有机酸混合物进行再循环，以 至少部分形成用于在"笫一"处理工位PTi-l上浸渍位于工位PTi直接 上游的原材料MP的"第一，，新鲜有机酸混合物。
自然地，在最后的下游工位PTn，即在这种情况下，在工位PT7 上配备有用来向铲斗G7供应新鲜有机酸混合物的装置E7、 T7和 EVF7。
为此目的，例如，热交换器E7自身也通过带有用于控制流动速 度的电磁阀38的导管36连接到有机酸混合物罐32。
因此，容纳在供应最后下游工位PTn的罐32中的有机酸的最初 混合物至少部分地从一个工位循环到另一个工位直至达到笫一工位 PT1。
在第一上游工位PT1上，导管CRU1 (在这种情况下)是用于 由泵P1吸入的、不再循环的有机酸混合物的排出导管。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以想象得到，各工位PTi， 即各铲斗Gi,除了在位于直接下游的工位上回收的有机酸混合物外， 还被部分供应了源自另一个源的有机酸混合物，例如源自有机酸的 最初混合物罐32。
各处理工位PTi的提取导管CEi允许将在该工位上已经穿过原 材料MP的有机酸混合物的一部分移走，以提取特别是从最初的植 物原材料MP中获得的溶解的糖的单体和聚合物和木质素。
能够将混合物移走以实现在各工位PTi上进行提取的目的的这 种可能性提供了很多优点。
特别地，这使得能够对特定的、已知分子量的木质素进行提取，
这些木质素能够以公知的方式尤其是通过质i普技术来辨别。 这些也能用于糖和尤其是水解半纤维素。
值得注意的是，在从一个工位到另一个工位中对有机酸混合物的 回收和再循环逐渐地将所述混合物变为木质素和糖，同时还观察到 有机酸的浓度也发生变化。
能够在各工位上、特别是在第一工位PTi上进行提取的这种能 力，还允许调整含水量，特别地，允许确定原材料MP的含水率或 含水量，其取决于原材料的特定种类、以及例如在送到该设备进行 处理之前的储存条件。
本发明不限于以上描述的实施例。
皮带输送机还可以替换为任何类似的装置，诸如螺旋输送机。 所有的处理工位可以被分为分别处于其单独室中的连续组，其中
原材料和酸的混合物从一个室传送到另一个室。
在图中，收集槽示出为离散零件的形式，即各工位PTi都有其各
自的槽Ai。
如图4中示意性示出的那样，槽Ai可以为允许通过大体靠着各 处理工位PTi的右边的收集槽来收集已穿过原材料MP并已从皮带 输送机18上排出的所有混合物的组件中的一个。
特别地，在各收集槽Ai的纵向方向L和在连续地带之间的尺寸 允许对在各工位上提取的木质素的分子量组或分子量进行"控制"。
本发明还涉及一种利用根据本发明的设备生产纸浆的方法，该设 备的特征在于，所述大量第二混合物的一部分被移走以从中提取特 定分子量的糖单体和聚合物。本发明还涉及根据该方法获得特定分 子量的糖单体和聚合物。
权利要求
1.一种用于实施生产纸浆、木质素和糖的方法的设备(10)，在所述方法中*全部或部分使用的、构成最初的木质纤维素原材料(MP)的一年生或多年生植物，在浸渍步骤期间中与有机酸混合物混合在一起；*在分离步骤期间，构成纸浆的固相组分被从有机相中分离出来，具体而言，有机相包括处于溶解状态的原始有机酸、从最初的植物原材料中获得的溶解的糖单体和聚合物以及木质素；*在大气压下进行浸渍和分离；其特征在于，所述设备包括-装置(18，20)，其用于从上游到下游、连续地将原材料(MP)传递到用于原材料的第一处理工位(PTi-1)和至少一个第二处理工位(PTi)，所述工位从上游到下游连续地设置，由此构成第一对连续处理工位，各处理工位(Pi)包括-装置(Gi)，公知为用于在第一工位(PTi-1)上将原材料(MP)与大量的公知为浸渍混合物的第一有机酸混合物短暂混合和在第二工位(PTi)上将原材料(MP)与大量第二有机酸浸渍混合物短暂混合的浸渍装置；以及-装置，在浸渍后用于至少部分地回收浸渍后的所述大量第二混合物和用于使第二回收混合物的至少一部分再循环以至少部分地形成在第一工位(PTi-1)上使用的所述第一浸渍混合物。
2. 如前述权利要求所述的设备，其特征在于各工位(PTi)包 括在浸渍后用于移走所述大量第二混合物的一部分以特别地从中提 取从最初的植物原材料中获得的溶解的糖单体或聚合物以及木质素 的装置(Pi)。
3. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于用于将 原材料(MP)与大量有机酸混合物短暂混合的所述浸渍装置(Gi) 包括用于对原材料(MP)进行喷洒以让浸渍混合物通过原材料的装 置。
4. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于用于将 原材料从上游传递到下游的所述装置包括输送机(18)，尤其是皮 带型输送机(20)，原材料(MP)在第一工位(PTi)的上游(14) 堆积在输送机上且被连续地传送。
5. 如结合权利要求3的权利要求4所述的设备，其特征在于 在通过原材料(MP )后，所述浸渍混合物在重力作用下从输送机(18 ) 上排出。
6. 如权利要求4或5所述的设备，其特征在于各工位(PTi) 包括在输送机(18)下方的装置(Ai)，该装置收集那些已经通过原 材料(MP)的有机酸混合物。
7. 如前述权利要求所述的设备，其特征在于收集装置包括至 少一个槽(Ai)，该槽在重力作用下接收穿过原材料(MP)的有机 酸混合物。
8. 如权利要求6或7所述的设备，其特征在于各工位(PTi) 包括至少一个泵(Pi)，泵的入口或吸口连接到工位(PTi)的收集 装置(Ai)，且泵的出口或排出口可选择性地连接到再循环回路 (CRUi)和/或提取回路(CEi)。
9. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于在各工 位(PTi)上，该设备包括用于加热的装置(Ei)和用于控制所述大 量浸渍混合物的温度的装置(Ti)。
10. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于该设备 包括用于连续地向所述第一工位(PT1)供应原材料(MP)的装置 (24， 26)。
11. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于该设备 包括用于在将原材料(MP)引入第一工位(PT1)之前用有机酸混 合物对原材料(MP)进行预浸渍或在先浸渍的装置(30， 32， 34)。
12. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于该设备 包括用于向至少一个下游工位(PT7)供应用于浸渍的有机酸混合物 的装置(32， E7)。
13. 如权利要求12所述的设备，其特征在于该设备包括用于 向位于最远下游的工位(PT7)供应用于浸渍的有机酸混合物的装置 (32， E7)。
14. 如权利要求12或13所述的设备，其特征在于该设备包括 用于加热的装置(E7)和用于控制所述混合物温度的装置(T7)。
15. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于该设备 包括内部为大气压的室(12),所述装置(18， 20)被设置在该室中 用于将原材料(MP)连续地传递到各连续处理工位(PTi)，并且 室(12)包括用于将原材料(MP)引入室(12)中以供应所述第一 工位(PT1)的入口 (14)，和用于在传递到最后工位(PT7)后将 原材料排出的出口 (16)，所述浸溃装置(Gi)和所述回收装置(Ai) 至少部分设置在该室内部。
16. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于该设备 从上游到下游连续地包括n个处理工位(PT1到PTn)，原材料(MP) 连续地传送到这些工位上，各对连续工位(PTi-l， PTi)以与所述第 一对连续工位(PTi-l， PTi)相同的方式形成。
17. 利用如权利要求2所述的设备生产纸浆的方法，其特征在于 将所述大量第二混合物的一部分移走，以从中提取特定分子量的糖 单体和聚合物。
全文摘要
本发明提出了一种设备(10)，其中原材料(MP)的浸渍和分离都是在大气压下进行，其特征在于其包括用于将原材料(MP)连续地输送到第一处理工位(PT1)和第二处理工位(PT2)的装置(18，20)，各工位包括用于在第一工位(PT1)上将原材料(MP)与大量第一有机酸混合物短暂混合和在第二工位(PT2)上将原材料与(MP)与大量第二浸渍有机酸混合物短暂混合的装置(G1，G2)；以及装置，在浸渍后用于至少部分回收浸渍后的一定量的第二混合物和用于使第二回收混合物的至少一部分再循环以至少部分地形成在第一工位(PT1)上使用的所述第一浸渍混合物。
文档编号D21C3/20GK101171387SQ200680015079
公开日2008年4月30日 申请日期2006年4月20日 优先权日2005年5月3日
发明者B·邦热隆姆莱阿, G·阿维尼翁, M·戴尔马 申请人:植物材料工业公司