造紙廠—用纖維素纖維原料生產紙漿和從紙漿液中回收化學品和能量的方法和裝置的製作方法
2023-05-08 21:28:01
專利名稱：造紙廠—用纖維素纖維原料生產紙漿和從紙漿液中回收化學品和能量的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一個小的造紙廠，它有一套小規模的工藝方法，通過該方法，纖維素原料被轉化成紙漿，製漿過程中產生的黑液也被加以處理，從而回收有機和無機化學品以及能量。不難理解，當這種聯合工藝被設計用於造紙廠時，所用的獨立的工藝步驟和裝置也可以在其他合適的工藝過程中單獨使用，不一定非得涉及紙和紙漿的生產。
農業殘餘物(例如稻麥草)含有纖維素，因此可以做優質的造紙原料。但是，由於這些原料比較鬆散，因此運輸成本較高，這就意味著它們最好能在當地製漿，這樣，紙漿產量就相對較小，大約為每天10-100噸。
漿廠產生的黑液如果排放到河流中就會造成嚴重的汙染。根據當地的經濟條件，紙漿產量只有在不低於60000噸/年時，當前用於處理黑液的技術才是經濟可行的。現代木漿廠一般每年的紙漿產量要超過360000噸。
漿產量低於60000噸/年時，缺乏經濟可行的黑液處理技術，這就意味著為了不再汙染河流，許多已存在的小漿廠已經被迫關閉。缺乏合適的技術也阻滯了新的小漿廠、尤其是可能會使用農業殘餘物的新漿廠的建設。
小漿廠之所以缺乏需求，表明對小漿廠技術所做的研究和開發較少。結果，小漿廠技術、尤其是稻麥草製漿在20世紀後半葉未能像大規模的木材製漿技術一樣取得大的進展。因此，當前小漿廠技術的資源利用率相對較低。另外，作為原料稻麥草有獨特的性質，這會在工藝上和成漿的質量上出現問題，而當前的技術未能涉及這些問題。這些包括部分成漿的莖節、這會使成紙出現缺陷，以及過量處理稻麥草纖維而引起的紙機上的濾水問題。另外，當前所用的稻麥草製漿工藝將存在於稻麥草中的矽留在了黑液中，當對黑液進行濃縮處理時，黑液中的矽會形成玻璃狀沉澱，從而導致效率低下，並且要停機清洗。
本發明尋求減少或避免這些問題中的一個或多個。
根據本發明的第一方面，提供了一種適合造紙廠使用的纖維素纖維原料的處理裝置，包括從原料中抽提出雜質的抽提裝置、將原料粉碎以從中除去莖節的粉碎裝置以及使粉碎後的原料縱向裂解的裂解裝置。
抽提裝置可以包括傳送帶，傳送帶帶有能除去雜質的裝置。
粉碎裝置可以包括一對反向旋轉的溝紋輥，原料從這兩個輥子之間通過。
裂解裝置可以包括一對反向旋轉的釘輥，粉碎後的物料從這兩個輥子之間通過。
粉碎裝置和裂解裝置之間可以安排使粉碎後的物料中的雜質進一步除去的裝置。
根據本發明的第二方面，提供了一種適合造紙廠使用的纖維素纖維原料的處理方法，包括從原料中抽提出雜質、將已除去雜質的原料粉碎以從中除去莖節、以及使粉碎後的原料縱向裂解。
雜質的抽提可以發生在傳送帶上，傳送帶帶有能除去雜質的裝置。
原料的粉碎可以發生在一對反向旋轉的溝紋輥之間，原料從這兩個輥子之間通過。
粉碎後的物料的裂解可以發生在一對反向旋轉的釘輥之間，粉碎後的物料從這兩個輥子之間通過。
原料的粉碎步驟和粉碎後的物料的裂解步驟之間還可以進一步除去粉碎後的物料中的雜質。
根據本發明的第三方面，提供了一種纖維素纖維原料的製漿裝置，包括一個共旋的雙螺杆輸送器，所述螺杆同向旋轉，所述輸送器被分成多個區域；將處理物料(例如對製漿有幫助的氫氧化鈉之類的化學品)引入到至少一個區域中的裝置；以及控制至少一個所述區域中的溫度和/或壓力的裝置。
輸送器可以包括至少三個區域，即進料區、處理區和壓力區，處理物料添加到處理區中，壓力區的壓力保持高於大氣壓。
輸送器可以包括五個區域，即進料區、處理區、第一壓力區、第二壓力區和第三壓力區，處理物料添加到處理區中，第一壓力區的壓力高於大氣壓，且處理物料也添加到第一壓力區中，第二壓力區的壓力高於第一壓力區，第三壓力區的壓力低於第二壓力區。
與其他區域相比，進料區可以較大，能讓原料自如地輸送到其中，從而增加輸送器的輸送能力。當原料前進到處理區和第一、第二壓力區時，共旋的雙螺杆輸送器內的面積會不斷下降，從而使所述區域內的壓力不斷增加。
第一和第三壓力區內的壓力和溫度可以相同。
蒸汽可以引入到處理區中，且製漿助劑可以引入到第一壓力區中。
進料區和處理區可以保持在大氣壓。
原料可以通過包括進料區、處理區、第一壓力區、第二壓力區和第三壓力區在內的五個區域，處理物料添加到處理區中，第一壓力區的壓力高於大氣壓，且處理物料也添加到第一壓力區中，第二壓力區的壓力高於第一壓力區，第三壓力區的壓力低於第二壓力區。
熱量、蒸汽或任何其他處理物料的添加可以發生在共旋雙螺杆輸送器的任何點上。
任何液體或揮發物的抽提可以發生在共旋雙螺杆輸送器的任何點上。
在共旋雙螺杆輸送器內的任何點上壓力都可以上升或下降。
根據本發明的第四方面，提供了一種預處理或未處理的原料的製漿的方法，包括使原料通過多個區域；將處理物料引入到至少一個區域中；控制至少一個所述區域內的溫度和/或壓力。
原料可以通過至少三個區域，即進料區、處理區和壓力區，處理物料添加到處理區中，壓力區的壓力保持高於大氣壓。
原料可以通過五個區域，即進料區、處理區、第一壓力區、第二壓力區和第三壓力區，處理物料添加到處理區中，第一壓力區的壓力高於大氣壓，且處理物料也添加到第一壓力區中，第二壓力區的壓力高於第一壓力區，第三壓力區的壓力低於第二壓力區。
所述方法可以包括控制第一和第三壓力區的壓力和溫度相同。
所述方法可以包括將蒸汽引入到處理區中，並將製漿助劑引入到第一壓力區中。
所述方法可以包括保持進料區和處理區的壓力為大氣壓。
所述方法可以包括在共旋雙螺杆輸送器的任何點上添加熱量、蒸汽或任何其他處理物料。
所述方法可以包括在共旋雙螺杆輸送器的任何點上抽提任何液體或揮發物。
所述方法可以包括使共旋雙螺杆輸送器內任何點上的壓力上升或下降。
根據本發明的第五個方面，提供了一種處理紙漿廠產生的黑液的裝置，包括一個處理容器，用於在溫度為300-650℃時處理固含量為10-70％的黑液；和一個封閉式輸送器，用於將來自蒸發器的濃縮黑液輸送到處理容器。
所述裝置可以包括一個蒸發器，用於將黑液濃縮到固含量為30-70％。
所述裝置還可以包括溶解反應容器內生成產物的槽；過濾溶解的反應產物內未溶解固體的裝置；乾燥未溶解的反應產物的乾燥器，和從熱氣體中回收能量的鍋爐。
從共旋的雙螺杆輸送器出來的黑液的固含量可以高於30％，這可能意味著如果所述裝置和來自共旋雙螺杆輸送器的紙漿結合在一起，所述裝置無需使用蒸發器。
如果需要，處理容器也可以處理固含量為10-30％的黑液。
處理容器可以包括螺旋管流化床的腔室，濃縮黑液被噴灑到所述腔室內，流化床內有泥質氧化物，泥質氧化物與黑液的乾燥固體之比在0.2∶1和1.3∶1之間，流化床在化學計量或亞化學計量條件下操作。
封閉的輸送器可以是帶有泥質氧化物的雙螺杆輸送器，泥質氧化物與黑液的乾燥固體之比在0.2∶1和1.3∶1之間，從而使其成為易碎的粒狀物料。
所述裝置可以包括用於將流化床內的物料用化學方法轉化成氫氧化鈉和/或碳酸鈉以及帶有易燃組分的氣體或液體的裝置，這些氣體和液體可用於產生能量。
根據本發明的第六方面，提供一種造紙廠產生的黑液的處理方法，包括將固含量為10-70％的黑液輸送到處理容器，並在300-650℃的溫度條件下，在處理容器中對濃縮黑液進行處理。
所述方法可以包括在將黑液輸送到處理容器之前，將其濃縮至固含量為30-70％。
濃縮黑液可以噴灑到含有泥質氧化物的螺旋管流化床的腔室內，泥質氧化物與黑液的乾燥固體之比在0.2∶1和1.3∶1之間，並且在化學計量條件或亞化學計量條件下進行設置。
濃縮黑液可以和泥質氧化物一起被輸送到雙螺杆輸送器內，從而使其成為易碎的粒狀物料，泥質氧化物與黑液的乾燥固體之比之比在0.2∶1和1.3∶1之間。
雙螺杆輸送器的輸出物可以被輸送到螺旋管流化床反應器內，操作在化學計量條件或亞化學計量條件下進行。
所述方法可以包括用化學方法將流化床內的物料轉化成氫氧化鈉和/或碳酸鈉以及含有易燃組分的氣體和液體，這些氣體和液體可用於能量生產。
下面將參照附圖用例子詳細介紹本發明，其中
圖1是整個工藝的流程2是原料預處理工藝中所用的輥設備的示意3是自清洗釘輥的結構示意圖，該輥用在圖2的輥設備中圖4是共旋雙螺杆輸送器的可能實施例的示意5是黑液處理裝置優選實施例的流程圖。
麥草在製漿之前通常要進行切割。麥草莖稈上有莖節，在製漿之前切割麥草時，這些莖節通常保持原封不動。這對紙漿的質量有嚴重影響，從而會使紙的質量變差。
根據本發明，採用了一種新方法，在一個確定的、計量好的連續過程中，這種方法將莖節粉碎，以柔和的方式沿縱向破開麥杆，並將原料輸送到碎漿機。
下面將參照附圖1概括介紹整個過程首先，待處理的原料被輸送到傳送帶9，傳送帶9內包括用於從原料中抽提雜質的裝置。傳送帶將抽提後的原料輸送到一系列成對的輥10。第一對輥將原料粉碎以除去莖節，第二對輥使原料沿縱向裂解。第三對輥位於第一和第二對輥之間，除去裂解操作中產生的任何雜質。
接下來，經過預處理的原料被輸送到共旋的雙螺杆輸送器12，輸送器12分為五個區域，包括進料區、處理區、第一壓力區、第二壓力區和第三壓力區在內的五個區域，處理物料添加到處理區中，第一壓力區的壓力高於大氣壓，且其他的處理物料添加到第一壓力區中，第二壓力區的壓力高於第一壓力區，第三壓力區的壓力低於第二壓力區。
根據要生產的紙的質量，所述輸送器輸出的漿狀物料可以做進一步的處理。
造紙廠所產生的黑液在處理車間14進行處理，處理車間14包括一臺蒸發器，用於將黑液濃縮至含30-70％的固體，或者如果它已經達到這一濃度，直接使用來自共旋雙螺杆輸送器的黑液，然後黑液在溫度高於90℃的條件下被封閉輸送器輸送到一個處理容器，在此在300-650℃之間進行處理。
所述處理容器是螺旋管流化床反應器，濃縮黑液被噴灑到該反應器中，流化床含有泥質氧化物，泥質氧化物與黑液乾燥固體之比在0.2∶1和1.3∶1之間。這一工藝將所述物料轉化成氫氧化鈉和/或碳酸鈉以及含有易燃組分的氣體和液體，這些氣體和液體可用於產生能量。這些能量可以用標準鍋爐回收。
下面介紹這一工藝的各個部分下面看圖2，在成捆的稻麥草開包之後，稻麥草沿傳送帶101輸送，在傳送帶上，重的組分(例如石頭和塑料繩之類的其他雜質)被除去。然後稻麥草被輸送到料鬥103中，料鬥103將稻麥草輸送到由溝紋輥105、107和釘輥構成的裝置中，溝紋輥105和107粉碎麥杆中的莖節，釘輥以柔和的方式沿縱向破開麥杆。這樣，稻麥草被輸送到第一和第二反向旋轉的溝紋輥105和107之間，從而粉碎稻麥草的莖節。粉碎後的物料然後通過兩個反向旋轉的中間輥109和111之間，中間輥109和111防止任何雜質損壞下面的輥。
稻麥草然後通過另外兩個輥113和115，這兩個輥沿相同的方向旋轉。後面的這些輥帶有釘子，釘子沿縱向破開並切碎稻麥草，並且釘子與進料靴一起起作用。
這一系統的作用將稻麥草變成短而且被破開/被切碎的物料，而且沒有莖節。這將有利於化學品和蒸汽較快地滲透，並且滲透得越快，成漿就越均勻，但對纖維的處理要柔和，以保證其長度。這樣就生產出質量改進的紙漿，包括紙頁中可見的「亮斑」大大減少——這是由於薄壁組織細胞被分散，濾水性能改善，抗張強度和撕裂強度更高，紙漿得率更高且對製漿化學品的需求減少。
處理後的稻麥草然後從釘輥113和115掉進料鬥117，料鬥117通向輸送器或鼓風機系統(未示)，料鬥117將處理後的稻麥草輸送到一個活底箱內，活底箱在製漿之前暫時貯存備好的物料。
上述的帶有釘輥和溝紋輥或槽紋輥的裂解和進料系統是為稻麥草特別設計的，但是稍做改進即可用於任何其他合適的原料，包括亞麻、大麻、蔗渣和木材。
當和纖維較長的纖維素原料(例如大麻和亞麻)一起使用時，釘輥在結構上也可以設計成自清洗型的。這是為了避免原料纏繞在輥子上並堵塞裝置。釘輥功能部分的示意圖見圖3。
釘輥20有一個外表面，外表面上有大量徑向延伸的釘子22。釘輥20和配套的帶孔的或帆布皮帶24一起使用，物料26在皮帶24上進行處理。釘子22撿起物料26，當皮帶24離開釘子時，釘子放下物料，從而保持釘輥20上沒有纏繞的纖維。
上述過程已經用稻麥草、亞麻和大麻進行了試驗和研究，並且通過了實驗室中試。
來自暫時貯存的原料然後進行製漿。為此，原料(稻麥草、亞麻、大麻、蔗渣、木片或任何其他的纖維素原料)被輸送到一個特別設計的共旋的雙螺杆擠壓單元31中(圖4)。在此單元中，螺杆的形狀是特別設計的。兩個外端部33和34上都有沿第一方向前進的螺旋片，而在中部35，螺旋片的方向與第一方向相反。螺杆的螺旋片用帶有深刻螺旋片的硬化鋼製造，並且這些螺旋片是特別設計的，因此對纖維的破壞最小。特別設計的螺旋片造成能量需求減小，這就意味著可以使用較小的驅動軸和齒輪箱，這也減少了成本。螺杆形狀的設計和減小的驅動軸尺寸也可以提高原料的處理量，估計比傳統的共旋雙螺杆擠壓裝置高400％。
如圖4所示，所述輸送器的一個實施例有第一區37和第二區41，原料通過料鬥39被輸送到第一區37中，蒸煮液通過進口43可以被添加到第二區41中，且蒸汽可以在45處被添加到輸送器內。第三區47由反向的螺旋片區35構成，在該區中，一些液體通過有孔的外壁49被擠壓出來。第五區51由輸送器的剩餘區域(即部分34)構成，紙漿通過出口53從這一區域出來。不難理解，在所示的螺旋輸送器由四個區域構成的同時，可採用三個以上的任何數量的區域來進行各種需要的處理。
所述單元最好是模塊結構，這便於改變螺杆和圓筒的結構。利用一個標準的雙螺杆單元可以處理許多不同類型的纖維素原料和/或生產不同種類的紙漿，這僅需改變螺杆和圓筒的結構，這可能是非常好的節省成本的方法。機器的轉速可以在50-500rpm之間。實際中使用的轉速在50-250rpm之間。轉速需要根據所用的原料和對紙漿質量的要求進行調整。
雙螺杆擠壓機可以以這樣一種方式製造，它能使化學品和液體可以被注入，且液體或蒸汽可以從每一個區域中被排出或除去。這是雙螺杆擠壓機的標準特點。
還發現，雙螺杆擠壓機中傳統上使用的複雜的齒輪箱和傳動部件不一定適合於紙漿纖維。可以使用簡單的齒輪箱和傳動部件，從而減少成本和能量消耗。可以預料，所述紙漿系統所消耗的能量會比用於這一目的的傳統的雙螺杆擠壓機少一半。
纖維素原料(例如稻麥草)採用新系統製漿的一種方法如下。使用圓筒尺寸為100mm的共旋雙螺杆擠壓機，共旋且相互嚙合的雙螺杆擠壓機由下述五個區域構成區域1 2 3 4 5蒸汽區 壓力區引入NaOH和其區域作用進料區 壓力區壓力區引入蒸汽他製漿助劑溫度，℃65100 130 150 130壓力，巴0 0 2-3 4-5 2-3纖維素原料(例如稻麥草)用螺旋進料器向前輸送到區域1中。
為了接收進入該單元的物料，區域1被設計為儘可能敞開。區域1內的溫度是65℃。
飽和蒸汽被引入到區域2中，為製漿進行備料。溫度增加到100℃。
區域3內的溫度和壓力增加到130℃、2-3巴。氫氧化鈉按幹原料的12-14％添加，使用15％的溶液。其他的物料也可以在這兒添加，這將在下面談及。
區域4內的溫度和壓力增加到150℃和4-5巴。
區域5內的溫度和壓力下降到130℃和2-3巴，為物料離開雙螺杆系統做準備。物料在2-3分鐘之內通過雙螺杆單元。螺杆轉速約為200rpm。
在輸送器(未示)的另一個實施例中，與其他區域相比，進料區較大，這能讓原料自如地輸送到其中，從而增加了輸送器的輸送能力。當原料向前移動到處理區及第一和第二壓力區時，共旋的雙螺杆輸送器內的面積會連續下降，從而使所述區域內的壓力持續增加。
從雙螺杆輸送器排出的紙漿的含水量約為50％，Kappa值有望達到50。這是一種適於生產例如瓦楞包裝紙的半化學紙漿。這一結果是轉速和螺旋片的設計或花在雙螺杆擠壓機內的時間以及壓力、溫度和所用的製漿化學品的量的函數。
為了繼續和生產純化學紙漿，那麼就有必要讓紙漿在單螺杆碎漿機內用壓力為1-2巴的蒸汽(120℃)進一步蒸煮20-40分鐘。進一步處理之後，Kappa值可達14-20。然後準備用傳統的方法漂白紙漿。
在用稻麥草製漿以生產紙時，本發明還提供了一種使稻麥草內存在的矽沉澱在纖維素纖維上的方法，這避免了矽進入黑液內，也避免了蒸發器或化學品回收系統結垢。
在按上述方法用稻麥草製漿時，氫氧化鈣可以添加到雙螺杆擠壓機的區域3中，添加量按具有8％氫氧化鈣幹原料(稻麥草)的4％。這一方法可以用在任何的鹼法製漿系統中，它能使矽酸鈉生成矽酸鈣沉澱在纖維素纖維上，從而避免矽進入黑液中，也避免了蒸發器或化學品回收系統結垢。
與所有傳統的化學製漿方法相同，上述系統也產生廢液——通常稱為黑液，如果要避免破壞環境和健康，就必須對這些廢液進行處理。通常黑液被蒸發，並被輸送到單獨的處理級以回收蒸煮化學品和能量。最常見的處理黑液的方法是在一個稱為Tomlinson回收爐的裝置內高溫燃燒。Tomlinson法的缺點包括需要使用大而複雜的燃燒爐，因此在處理量小(每年小於60000噸)時不經濟；回收的提取產物有腐蝕性；且在提取產物和水之間有爆炸的危險。到目前為止，還沒有經濟可行的小規模的黑液處理方法可以利用。
本發明提供了一種從纖維素原料製漿造紙而產生的黑液中回收有機和無機化學品以及能量的處理方法。這是為了和上述的製漿方法一起使用而特別設計的，但也可以單獨用來處理由其他任何製漿方法產生的黑液。在處理量小時，這是一種經濟可行的方法。
參照圖5，下面說明黑液處理方法的最佳實施例。
製漿過程中產生的黑液被收集在蒸煮液貯存槽301內，並用設計用來濃縮的標準蒸發器將其濃縮到固含量為30-70％。如果黑液來自共旋的雙螺杆輸送器，固含量大於等於30％，也可以不要蒸發步驟，而直接在處理容器中進行處理。在溫度大於90℃的條件下用封閉的雙螺杆輸送系統303將濃縮黑液輸送到反應容器內。封閉的輸送系統可以將蒸發過程中有機組分的損失減至最小。為了降低黑液的粘度，溫度需要高於90℃，從而黑液可以無阻力地輸送。黑液用兩種方法中的一種在反應容器304中進行處理。
在第一種方法中，將濃縮黑液噴灑到螺旋管流化床反應器304的腔室內，從而將黑液引入到反應器內，流態化物料的床層被支承在反應器內。所述物料可以是泥質氧化物(例如石灰)，石灰與黑液的乾燥固體之比為0.3∶1。泥質氧化物的平均顆粒尺寸可以在1-4mm之間。反應器可以在化學計量或亞化學計量條件下操作。
在第二種方法中，黑液在雙螺杆輸送器303內用泥質氧化物例如石灰(CaO)進行處理，從而生成易碎的粒狀物質，石灰與黑液的乾燥固體之比為0.3∶1。然後，易碎的粒狀物質被螺旋輸送到螺旋管流化床反應器304內。反應器可以在化學計量或亞化學計量條件下操作。
在這兩種方法的改進方法中，泥質氧化物(例如石灰)與黑液的乾燥固體之比可以在0.2-1.3∶1之間。泥質氧化物可以由標準煅燒爐308提供。
在兩種情況下，螺旋管流化床反應器304的腔室內的溫度保持在300-650℃之間，在所述腔室內，必要的化學反應在幾秒種之內發生。
在該工藝的另一個可能的實施例中，螺旋管流化床反應器304內的一部分固體可以由螺旋進料器303回收並返送到反應器304內。
所述物料由化學反應轉化成下列物質1.氫氧化鈉和碳酸鈉以及流化床反應器304內的石灰。所述床層通過中部出口會發生溢流，然後溶解在溶解槽305內，從而以傳統的方法——輔助苛化反應法——回收以綠液形式存在的氫氧化鈉。然後用標準過濾器306過濾綠液，得到碳酸鈣沉澱和白液，白液在製漿過程中可以重新使用。
然而，在該工藝的改進方法中，如果嚴格控制溫度，在反應器內就可以發生輔助苛化反應。在這種情況下，不會形成碳酸鈉，無需使用溶解槽306就可以回收氫氧化鈉。
2.含易燃組分的氣體和液體，二者可用來生產能量。氣體被收集起來為鍋爐309提供能量，鍋爐309會產生製漿過程中使用的能量和蒸汽。在該工藝的另一個可能的實施例中，含有易燃組分的氣體可以被回收到流化床反應器內，為化學再生反應提供熱量。
碳酸鈣沉澱可以被乾燥以除去水分，並被送到第二煅燒爐308內。第二煅燒爐308可以是螺旋管流化床反應器。這個反應器可以在約1100℃的溫度下操作，在這裡，碳酸鈣CaCO3被轉化為氧化鈣CaO，氧化鈣用在黑液的化學回收工藝中。
為了防止重金屬和其他物料積聚在所述過程中，產生的流化床物料大約有10％可能需要從該過程中連續除去。
如果需要，固含量低於30％的黑液也可以用這種方法進行處理(已經過試驗)。但是，能量消耗較大，因此這不是優選的方法。
不難理解，只要不超出本發明的保護範圍，上述過程中的各個部分可以用合適的作用相同的部分來替換。各個過程和裝置中的任何一個也可以單獨用在其他合適的過程中，不一定是與造紙有關的過程。
權利要求
1.一種適於用在造紙廠中的長原料的處理裝置，包括從原料中抽提出雜質的抽提裝置、將原料粉碎以從中除去莖節的粉碎裝置以及使粉碎後的原料縱向裂解的裂解裝置。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述抽提裝置包括一條傳送帶，傳送帶帶有能除去雜質的裝置。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於所述粉碎裝置包括一對反向旋轉的溝紋輥，原料從這兩個輥子之間通過。
4.如權利要求1、2或3所述的裝置，其特徵在於所述裂解裝置包括一對反向旋轉的釘輥，粉碎後的物料從這兩個輥子之間通過。
5.如上述權利要求中的任意一項所述的裝置，其特徵在於粉碎裝置和裂解裝置之間安排有進一步除去粉碎後的物料中存在的雜質的裝置。
6.一種適於用在造紙廠中的長原料的處理方法，包括從原料中抽提出雜質、將已除去雜質的原料粉碎以從中除去莖節、以及使粉碎後的原料縱向裂解。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於雜質的抽提發生在傳送帶上，傳送帶帶有能除去雜質的裝置。
8.如權利要求6或7所述的方法，其特徵在於原料的粉碎發生在一對反向旋轉的溝紋輥之間，原料從這兩個輥子之間通過。
9.如權利要求6、7或8所述的方法，其特徵在於粉碎後的物料的裂解發生在一對反向旋轉的釘輥之間，粉碎後的物料從這兩個輥子之間通過。
10.如權利要求6-9中的任意一項所述的方法，其特徵在於原料的粉碎步驟和粉碎後的物料的裂解步驟之間還要進一步除去粉碎後的物料中存在的雜質。
11.一種將纖維素纖維原料製成紙漿的裝置，包括一個共旋的雙螺杆輸送器，所述輸送器被分成多個區域；將處理物料引入到至少一個區域中的裝置；以及控制至少一個所述區域中的溫度和/或壓力的裝置。
12.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於所述輸送器包括至少三個區域，即進料區、處理區和壓力區，處理物料添加到處理區中，壓力區的壓力保持高於大氣壓。
13.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於所述輸送器包括五個區域，即進料區、處理區、第一壓力區、第二壓力區和第三壓力區，處理物料添加到處理區中，第一壓力區的壓力高於大氣壓，且處理物料也添加到第一壓力區中，第二壓力區的壓力高於第一壓力區，第三壓力區的壓力低於第二壓力區。
14.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於與其他區域相比，進料區較大，能讓原料自如地輸送到其中，從而增加輸送器的輸送能力。
15.如權利要求13或14所述的裝置，其特徵在於輸送器的面積沿物料的流動方向逐漸下降，從而使其中的壓力逐漸增加。
16.如權利要求13或14所述的裝置，其特徵在於第一和第三壓力區內的壓力和溫度相同。
17.如權利要求13-16中的任意一項所述的裝置，其特徵在於蒸汽被引入到處理區中，且製漿助劑被引入到第一壓力區中。
18.如權利要求13-17中的任意一項所述的裝置，其特徵在於進料區和處理區保持在大氣壓。
19.如權利要求13-18中的任意一項所述的裝置，其特徵在於氫氧化鈣被引入到第一壓力區中。
20.一種將預處理的原料製成紙漿的方法，包括使原料通過共旋雙螺杆輸送器內的多個區域；將處理物料引入到至少一個區域中；控制至少一個所述區域內的溫度和/或壓力。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於所述方法包括在共旋雙螺杆輸送器的任何點上添加熱量、蒸汽或任何其他處理物料。
22.如權利要求20或21所述的方法，其特徵在於所述方法包括在共旋雙螺杆輸送器的任何點上抽提出任何的液體或揮發物。
23.如權利要求20、21或22所述的方法，其特徵在於所述方法包括共旋雙螺杆輸送器內任何點上壓力的上升或下降。
24.如權利要求20所述的方法，其特徵在於原料通過至少三個區域，即進料區、處理區和壓力區，處理物料添加到處理區中，壓力區的壓力保持高於大氣壓。
25.如權利要求20所述的方法，其特徵在於原料通過包括進料區、處理區、第一壓力區、第二壓力區和第三壓力區在內的五個區域，處理物料添加到處理區中，第一壓力區的壓力高於大氣壓，且處理物料也添加到第一壓力區中，第二壓力區的壓力高於第一壓力區，第三壓力區的壓力低於第二壓力區。
26.如權利要求25所述的方法，還包括控制第一和第三壓力區的壓力和溫度相同。
27.如權利要求25或26所述的方法，還包括將蒸汽引入到處理區中，並將製漿助劑引入到第一壓力區中。
28.如權利要求25、26或27所述的方法，還包括保持進料區和處理區的壓力為大氣壓。
29.如權利要求25-28中任意一項所述的方法，其特徵在於氫氧化鈣被添加到第一壓力區中。
30.一種用於處理紙漿廠產生的黑液的裝置，包括在300-650℃之間處理固含量為10-70％的黑液的處理容器；以及封閉式輸送器，用於將蒸發器內的濃縮黑液在超過90℃的條件下輸送到處理容器。
31.如權利要求30所述的裝置還包括蒸發器，用於將黑液濃縮到固含量為30-70％。
32.如權利要求30或31所述的裝置，其特徵在於所述處理容器包括螺旋管流化床反應器的腔室，濃縮黑液被噴灑到所述腔室內，流化床內有泥質氧化物，泥質氧化物與黑液的乾燥固體之比在0.2∶1和1.3∶1之間，在化學計量或亞化學計量條件下進行設置。
33.如權利要求32所述的裝置，其特徵在於封閉的輸送器是帶有泥質氧化物的雙螺杆輸送器，泥質氧化物與黑液之比在0.2∶1和1.3∶1之間，從而使其成為易碎的粒狀物料。
34.如權利要求33所述的裝置，其特徵在於所述裝置還包括螺旋管流化床，雙螺杆輸送器的輸出物在化學計量條件或亞化學計量條件下被輸送到所述流化床。
35.如權利要求30、31或32所述的裝置，包括用於將流化床反應器內的物料用化學方法轉化成氫氧化鈉和/或碳酸鈉以及帶有易燃組分的氣體或液體的裝置，這些氣體和液體可用於產生能量。
36.如權利要求30-36中的任意一項所述的裝置，其特徵在於所述裝置還包括一個槽，用於溶解反應容器內生成的產物，過濾溶解的反應產物內未溶解固體的裝置，乾燥未溶解的反應產物的乾燥器，以及從熱氣體中回收能量的鍋爐。
37.一種造紙廠產生的黑液的處理方法，包括將固含量為10-70％的黑液輸送到處理容器，並在300-650℃的溫度條件下，對其中的濃縮黑液進行處理。
38.如權利要求37所述的方法，還包括在將黑液輸送到處理容器之前，將其濃縮至固含量為30-70％。
39.一種造紙廠產生的黑液的處理方法，包括接收來自共旋雙螺杆輸送器且固含量大於30％的黑液，將濃縮黑液輸送到處理容器，並在300-650℃的溫度條件下，對其中的濃縮黑液進行處理。
40.如權利要求37、38或39所述的方法，包括將濃縮黑液噴灑到含有泥質氧化物的螺旋管流化床的腔室內，泥質氧化物與黑液的乾燥固體之比在0.2∶1和1.3∶1之間，在化學計量條件或亞化學計量條件下進行設置。
41.如權利要求37、38或39所述的方法，其特徵在於濃縮黑液被輸送到帶有泥質氧化物的雙螺杆輸送器內，從而使它成為易碎的粒狀物料，泥質氧化物與黑液的乾燥固體之比在0.2∶1和1.3∶1之間。
42.如權利要求37、38或39所述的方法，還包括用於將流化床內的物料用化學方法轉化成氫氧化鈉和/或碳酸鈉以及含有易燃組分的氣體和液體，這些氣體和液體可用於能量生產。
全文摘要
本發明包括一套用於處理適用於造紙廠的纖維素纖維原料的處理裝置(10)，包括從原料中抽提出雜質的抽提裝置、將原料粉碎以從中除去莖節的粉碎裝置以及使粉碎後的原料縱向裂解的裂解裝置。使用旋的雙螺杆輸送器(12)將粉碎後的物料製成製漿，所述輸送器被分成多個區域、用於將處理物料引入到至少一個區域內的裝置和用於控制所有區域內的溫度和/或壓力的裝置。製漿過程中產生的黑液在裝置(14)中進行處理，裝置(14)包括蒸發器，用於將黑液濃縮至固含量為30－70％；處理容器，在300－650℃的溫度範圍內用於處理濃縮黑液，以及封閉的輸送器，在高於90℃的溫度下用於將來自蒸發器的濃縮黑液輸送到處理容器。本發明還包括使用上述裝置時所涉及的方法。
文檔編號D21C11/00GK1636091SQ02817466
公開日2005年7月6日 申請日期2002年8月7日 優先權日2001年8月7日
發明者特雷弗·迪安 申請人:生態地方化小鋼鐵(英國)有限公司