专利名称：非木纤维置换、连续蒸煮方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种造纸工业中碱法、硫酸盐法非木纤维浆的蒸煮方法及其装置，特别是涉及一种非木纤维置换、连续蒸煮方法及其装置。
背景技术：
硫酸盐法是一种最主要的制浆蒸煮方法。20世纪70年代末由瑞典学者Hartler和Teder提出的深度脱木素理论使得该法木片置换技术得到了进一步的改进，并取得了重大进展，如卡米尔立式连续蒸煮中的改良连续蒸煮MCC、延伸改良连续蒸煮EMCC、低固形物蒸煮LSC及蒸锅间歇蒸煮中的快速置换蒸煮RDH、超级蒸煮等。由于非木纤维原料具有木素含量低、装锅量低及滤水性差等特点，因此目前这些草类纤维原料仍然采用蒸球、蒸锅等传统间歇蒸煮方法或横管连续蒸煮器快速蒸煮方法。最近有些学者利用间歇置换中的RDH、超级蒸煮方法对稻、麦草纤维进行了大液比蒸煮的小型试验，虽然该方法具有可以提高纸浆的质量、降低浆的硬度、蒸煮过程中黑液可以多次重复回用，且可节能、降低排污和有益于环保等优点，但由于采用的是大液比间歇蒸煮法，所以存在着设备容积大、数量多且劳动强度大等问题，因而目前仍然无法进行大规模的连续生产。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种将置换蒸煮与横管连续蒸煮技术相结合来大规模生产非木纤维浆的非木纤维置换、连续蒸煮方法。
本发明的另一个目的在于提供一种利用上述方法生产非木纤维浆的装置。
为了达到上述目的，本发明提供的非木纤维置换、连续蒸煮方法包括下列步骤
(1)将非木纤维原料连续加入到螺旋进料器中进行挤压处理，以使其体积减少；(2)将经螺旋进料器挤压的非木纤维原料排至垂直方向设置的T型管上部，同时在T型管的顶部加入热黑液和部分白液，并通入蒸汽和压缩空气；(3)将从T型管底部排出的待蒸煮原料送入水平设置的一段蒸煮管中进行第一段蒸煮；(4)使从一段蒸煮管中蒸煮后的半料浆进入水平或垂直方向设置的置换挤浆螺旋装置入口，利用螺旋挤压作用或气压差从黑液出口排出黑液，同时从白液加液口补加较高温度的白液；(5)使从置换挤浆螺旋装置排出的浆料或直接进入二段蒸煮管，或排入一段卸料器再喷放到二段蒸煮管进行第二段蒸煮；(6)将从二段蒸煮管中蒸煮后的成浆或喷放到喷放仓中，或在置换螺旋卸料器中加入冷黑液使浆料温度降至95℃以下再喷放到喷放仓中，最后经挤压螺旋挤出黑液后送至洗浆工序。
(7)将从挤压螺旋挤压出的黑液收集在黑液槽中，然后送至黑液罐中。
(8)将从置换挤浆螺旋装置挤压出的黑液收集在黑液罐中，并与来自黑液槽的黑液汇总后送至T型管的顶部回用。
用于实现本发明的方法的装置包括一个螺旋进料器，其水平方向设置，内部设有一个由圆锥形外壳封装的挤压螺旋；一个T型管，其垂直方向设置，位于上部的进料口与螺旋进料器侧端的出料口相连，顶部设有分别来自压缩空气系统、蒸汽系统和黑液罐的管路，而底部的出料口则直接与一段蒸煮管端部的进料口相接；一个一段蒸煮管，其水平方向设置，内部设有一个由圆筒形外壳封装的推进螺旋，位于另一端的出料口可直接与置换挤浆螺旋装置端部的进料口相连接；一个置换挤浆螺旋装置，内部设有由圆筒形外壳封装的螺旋，其上设有黑液出口和白液加液口或蒸汽入口，位于其另一端的出料口或直接与二段蒸煮管的进料口相连，或与一段卸料器顶部的入口相接；一个一段卸料器，垂直方向设置，其底部的出料口通过管路与二段蒸煮管的进料口相连通；一个二段蒸煮管，也是水平方向设置，结构与一段蒸煮管相同，其出料口与置换螺旋卸料器顶部的入口相连；一个置换螺旋卸料器，也是垂直方向设置，其下部的出料口通过管路与喷放仓相连通；一个喷放仓，其出口直接与挤压螺旋端部的进料口相连；一个挤压螺旋，内部设有一个由圆筒形外壳封装的螺旋，其上设有通过管路与黑液槽相连的黑液出口，而位于其另一端的出料口则通过管路与洗浆工序相连接；一个黑液槽，其通过管路与黑液罐相连；一个黑液罐，其上部设有与黑液槽相连的管路，顶部设有与置换挤浆螺旋装置相连通的管路，而底部则设有与T型管顶部相连的管路。
本发明提供的非木纤维置换、连续蒸煮方法是一种将置换蒸煮与横管连续蒸煮技术相结合而形成的可进行非木纤维连续蒸煮的工业新方法，其不仅可提高纸浆的质量，改善成浆的硬度及可漂性，而且黑液可重复利用，且黑液的粘度低，因而有利于黑液回收。特别是该方法的能耗低，并且可减少排污量，因而有利于环保；另外，本发明的非木纤维置换、连续蒸煮装置具有结构紧凑、布局合理且易于控制等优点。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的非木纤维置换、连续蒸煮方法及其装置进行详细说明。
图1为本发明的非木纤维置换、连续蒸煮方法第一实施例流程图。
图2为本发明的非木纤维置换、连续蒸煮方法第二实施例流程图。
图3为本发明的非木纤维置换、连续蒸煮方法第三实施例流程图。
图4为本发明的非木纤维置换、连续蒸煮方法第四实施例流程图。
图5为本发明的非木纤维置换、连续蒸煮方法第五实施例流程图。
图6为本发明的非木纤维置换、连续蒸煮方法第六实施例流程图。
图7、图8和图9为图6中的一段蒸煮管局部纵向结构剖视图。
具体实施例方式
从非木纤维的碱法制浆脱木素历程可知，其脱木素速度较木片迅速，60％-70％的木素可在升温至100℃以前溶出，90％的木素升温至160℃以前溶出。蒸煮过程中，碱主要消耗于与原料中的酸性成分的反应，以及前期溶出物的后续反应，这两部分碱耗分别占实际碱耗的52.8％和31％，后期蒸煮的碱耗仅占总碱耗的16.2％。消耗于前期溶出物后续反应的碱耗中，有72％为碳水化合物的后续降解所耗，28％为木素的后续降解所耗。根据非木纤维碱法蒸煮过程中木素的溶出和碱耗规律，为了提高选择性及减少蒸煮过程中的碱消耗，本发明采用的是中间带有置换挤浆螺旋装置的两段横管连续蒸煮工艺，在第一段连续蒸煮过程中加入以前蒸煮过程排出的热黑液和部分白液进行预蒸煮，这样可提高非木纤维化学浆的得率和粘度；然后将进入大量脱木素阶段末期的浆料通入置换挤浆螺旋装置，利用螺旋的挤压作用或气压差来使部分已溶出的木素、半纤维素以及抽出物移出蒸煮系统，同时补加较高温度的白液，这样不仅可使黑液中的热能及化学药品得到回用，而且可使整个蒸煮过程中的碱浓分配均匀，使脱木素速度加快，因而有利于提高纸浆的质量及生产效率；最后在第二段连续蒸煮过程中用较高的温度进行后期蒸煮。而一段蒸煮和二段蒸煮后挤压出的黑液则经过调整残碱浓度后可继续回用，待固形物达到一定浓度后送至碱回收工序。
如图1所示，本发明提供的非木纤维置换、连续蒸煮方法第一实施例是采用卧式置换挤浆螺旋装置的两段双喷蒸煮方法，T型管2顶部加入的是120℃的黑液和部分白液，同时通入0.8MPa的蒸汽和压缩空气，然后在一段蒸煮管3中将非木纤维原料在120℃的温度下预蒸煮约5分钟；蒸煮后的半料浆直接进入卧式置换挤浆螺旋装置4，利用螺旋的挤压作用或通入的蒸汽产生的气压差来排出部分黑液，同时补加165℃以上的白液，然后喷放到二段蒸煮管5中，在165℃的温度和0.6MPa的压力下二次蒸煮20-30分钟；二次蒸煮后的成浆可采用热喷放或冷喷放的方法喷放到喷放仓8中，最后经挤压螺旋9挤出热黑液并稀释后送至洗浆工序；而分别从置换挤浆螺旋装置4和挤压螺旋9挤压出的黑液均收集在黑液罐10中，经过黑液热处理和调整残碱浓度再送到T型管2的顶部循环使用，待黑液固形物达到一定浓度后可送至碱回收工序进行处理。
如图2所示，本发明提供的非木纤维置换、连续蒸煮方法第二实施例是采用立式置换挤浆螺旋装置的两段蒸煮方法，由于一段蒸煮管3和二段蒸煮管5是通过立式置换挤浆螺旋装置4直接相连，因而两段蒸煮的压力相等，均为0.6MPa，其它条件和方法均与第一实施例相同。
如图3所示，本发明提供的非木纤维置换、连续蒸煮方法第三实施例是采用立式置换挤浆螺旋装置及置换螺旋卸料器的两段蒸煮方法，在置换挤浆螺旋装置4内用热白液将热黑液置换出来；并在置换螺旋卸料器7内用冷稀黑液将第二段蒸煮的热黑液置换出来，其它条件和方法均与第二实施例相同。
如图4所示，本发明提供的非木纤维置换、连续蒸煮方法第四实施例是采用倒置立式置换挤浆螺旋装置的两段蒸煮方法，来自一段蒸煮管3的半料浆由一个进料螺旋送至倒置立式置换挤浆螺旋装置4的下侧，然后以升流的方式进入二段蒸煮管5，其它条件和方法均与第二实施例相同。
如图5所示，本发明提供的非木纤维置换、连续蒸煮方法第五实施例是采用卧式置换挤浆螺旋装置、混合蒸煮管及备有两段蒸煮管间直接溜槽的两段蒸煮方法，该方法既适用于两段蒸煮，也用于快速蒸煮。
如图6、图7和图8所示，本发明提供的非木纤维置换、连续蒸煮方法第六实施例是采用一段蒸煮管带有滤网的两段蒸煮方法。一段蒸煮管3壳体中部内周面装有圆筒形滤网，其中图8中的滤网面积比图7中的滤网面积大，该装置是将连续蒸煮管与置换挤浆螺旋装置的结构相结合在一起；而如图9所示，可在一段蒸煮管3壳体中部下侧设置可抽出黑液的抽滤室。而且图8、图9中的滤网便于拆装。这种方法适用于两段蒸煮和快速蒸煮，虽然这一方法的蒸煮效果不如流程中采用置换挤浆螺旋装置4的两段蒸煮方法，但其流程及操作均较为简单。
权利要求
1.一种非木纤维置换、连续蒸煮方法，其特征在于所述的非木纤维置换、连续蒸煮方法包括下列步骤(1)将非木纤维原料连续加入到螺旋进料器(1)中进行挤压处理，以使其体积减少；(2)将经螺旋进料器(1)挤压的非木纤维原料排至垂直方向设置的T型管(2)上部，同时在T型管(2)的顶部加入热黑液和部分白液，并通入蒸汽和压缩空气；(3)将从T型管(2)底部排出的待蒸煮原料送入水平设置的一段蒸煮管(3)中进行第一段蒸煮；(4)使从一段蒸煮管(3)中蒸煮后的半料浆进入水平或垂直方向设置的置换挤浆螺旋装置(4)入口，利用螺旋挤压作用或气压差从黑液出口排出黑液，同时从白液加液口补加较高温度的白液；(5)使从置换挤浆螺旋装置(4)排出的浆料或直接进入二段蒸煮管(5)，或排入一段卸料器(6)再喷放到二段蒸煮管(5)进行第二段蒸煮；(6)将从二段蒸煮管(5)中蒸煮后的成浆或喷放到喷放仓(8)中，或在置换螺旋卸料器(7)中加入冷黑液使浆料温度降至95℃以下再喷放到喷放仓(8)中，最后经挤压螺旋(9)挤出黑液后送至洗浆工序。(7)将从挤压螺旋(9)挤压出的黑液收集在黑液槽(11)中，然后送至黑液罐(10)中。(8)将从置换挤浆螺旋装置(4)挤压出的黑液收集在黑液罐(10)中，并与来自黑液槽(11)的黑液汇总后送至T型管(2)的顶部回用。
2.一种用于实现本发明方法的装置，其特征在于所述的装置包括一个螺旋进料器(1)，其水平方向设置，内部设有一个由圆锥形外壳封装的挤压螺旋；一个T型管(2)，其垂直方向设置，位于上部的进料口与螺旋进料器(1)侧端的出料口相连，顶部设有分别来自压缩空气系统、蒸汽系统和黑液罐的管路，而底部的出料口则直接与一段蒸煮管端部的进料口相接；一个一段蒸煮管(3)，其水平方向设置，内部设有一个由圆筒形外壳封装的推进螺旋，位于另一端的出料口可直接与置换挤浆螺旋装置(4)端部的进料口相连接；一个置换挤浆螺旋装置(4)，内部设有由圆筒形外壳封装的螺旋，其上设有黑液出口和白液加液口或蒸汽入口，位于其另一端的出料口或直接与二段蒸煮管(5)的进料口相连，或与一段卸料器(6)顶部的入口相接；一个一段卸料器(6)，垂直方向设置，其底部的出料口通过管路与二段蒸煮管(5)的进料口相连通；一个二段蒸煮管(5)，也是水平方向设置，结构与一段蒸煮管(3)相同，其出料口与置换螺旋卸料器(7)顶部的入口相连；一个置换螺旋卸料器(7)，也是垂直方向设置，其下部的出料口通过管路与喷放仓(8)相连通；一个喷放仓(8)，其出口直接与挤压螺旋(9)端部的进料口相连；一个挤压螺旋(9)，内部设有一个由圆筒形外壳封装的螺旋，其上设有通过管路与黑液槽(11)相连的黑液出口，而位于其另一端的出料口则通过管路与洗浆工序相连接；一个黑液槽(11)，其通过管路与黑液罐(10)相连；一个黑液罐(10)，其上部设有与黑液槽(10)相连的管路，顶部设有与置换挤浆螺旋装置(4)相连通的管路，而底部则设有与T型管(20)顶部相连的管路。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的置换挤浆螺旋装置(4)内部设有一个或两个可同向转动的螺旋。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的置换挤浆螺旋装置(4)可水平设置，也可垂直方向设置，垂直方向设置时还可采用倒置的方法。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的一段蒸煮管(3)内还可设置可滤除浆料中黑液的滤网或可抽出浆料中黑液的抽滤室。
全文摘要
本发明提供了一种非木纤维置换、连续蒸煮方法及其装置。该方法是一种将置换蒸煮与横管连续蒸煮技术相结合而形成的可进行非木纤维连续蒸煮的工业新方法，其不仅可提高纸浆的质量，改善成浆的硬度及可漂性，而且黑液可重复利用，且黑液的粘度低，因而有利于黑液回收。特别是该方法的能耗低，并且可减少排污量，因而有利于环保；另外，本发明的非木纤维置换、连续蒸煮装置具有结构紧凑、布局合理且易于控制等优点。
文档编号D21H11/00GK1566521SQ03130
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月23日 优先权日2003年6月23日
发明者王广维 申请人:王广维