УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ И ЖИДКОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК B02C13/26 

Изобретение относится к аппаратам для рыхления и химической обработки жидкими реагентами волокнистых материалов и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Устройство предназначено, в частности для непрерывного рыхления кип хлопковой целлюлозы и обработки ее раствором едкого натра в процессе получении вискозы.

Известны устройства для химической обработки волокнистых материалов целлюлозы как в виде кип, так и в листах. Это так называемые установки непрерывной мерсеризации целлюлозы. Они предназначены для химической обработки целлюлозы раствором едкого натра при модуле 1:18, т.е. на 1 часть целлюлозы 18 частей раствора едкого натра, отжима полученной щелочной целлюлозы от избытка едкого натра и рыхления полученной массы.

Для проведения всех операций установка непрерывной мерсеризации (УНМ) состоит из бака-мерсеризатора, массонасоса, машины для отжима щелочной целлюлозы и машины для ее рыхления [1] что усложняет аппаратурное оформление процесса непрерывной мерсеризации целлюлозы.

Известны также устройства для химической обработки волокнистых материалов, в том числе и хлопковой целлюлозы, содержащие горизонтальный ω-образный корпус, в котором размещены два Z-образный ротора [2]
Переработке хлопковой мелковолокнистой целлюлозы в кипах в производстве вискозной сосисочной оболочки и обработке ее раствором едкого натра в упомянутых аппаратах периодического действия должна предшествовать операция разрыхления кип целлюлозы до состояния, при котором будет возможно равномерное орошение ее раствором едкого натра в условиях интенсивного перемешивания массы Z-образными роторами. Это обстоятельство обуславливает усложнение аппаратурного оформления технологического процесса, т.е. необходимость применения, как устройства для разрыхления кип целлюлозы, так и аппаратов с Z-образными роторами, что весьма металло- и энергоемко и, как следствие, удорожает производство вискозы.

Известно также устройство для измельчения [3] применяемое в химической промышленности для рыхления листовой целлюлозы в установках ацетилирования целлюлозы.

Это устройство содержит корпус с загрузочной горловиной и колковый барабан, закрепленный на валу, установленном на подшипниковых опорах и соединенном с приводом. Однако, это устройство не предназначено для химической обработки разрыхленной целлюлозы жидкими компонентами, что обуславливает необходимость применения для ее химической обработки дополнительного смесительного оборудования по аналогии с аппаратами с Z-образными роторами, описанными ранее. Причем, при передаче разрыхленной сухой целлюлозы от рыхлителя в смеситель, например, пневмотранспортом имеют место потери (около 2%) целлюлозы, а также возникают дополнительные эксплуатационные трудности, обусловленные пожаро- и взрывоопасностью пыли целлюлозы, что в особенности проявилось при попытке рыхления на описанном устройстве кип хлопковой целлюлозы.

Тем не менее, описанное устройство по конструкции наиболее близко к предлагаемому устройству и на этом основании оно принято в качестве прототипа.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и снижение потерь сырья при переходе с обработки листовой целлюлозы на обработку хлопковой целлюлозы в кипах.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем корпус, снабженный загрузочной горловиной, и размещенный внутри корпуса колковый барабан, обечайка которого согласно изобретению снабжена расположенными по образующим рядами перфорации, над которыми закреплены Г-образные пленки, установленные их радиальными полками в сторону вращения барабана, а во внутренней полости барабана размещены форсунки для подачи жидких компонентов. В устройстве параллельно основному колковому барабану установлен дополнительный барабан аналогичной конструкции и с межцентровым расстоянием, меньшим суммы радиусов обоих барабанов по концам колков.

Совокупность перфорированного колкового барабана с установленными в его полости форсунками обеспечивает подачу щелочи (жидких компонентов) с внутренней стороны слоя целлюлозы, т.е. в направлении действия центробежных сил, непрерывно смачивая слой целлюлозы по всей его толщине.

Установка над каждым рядом перфорации Г-образной планки, расположенной радиальной кромкой в сторону вращения барабана, предотвращает забивание отверстий перфорации частицами целлюлозы, обеспечивает принудительное (под действием центробежных сил) стекание щелочи с тангенциальных полок этих планок в виде тонкого слоя по их длине. Это обуславливает равномерное по всей ширине барабана пленочное орошение слоя целлюлозы. Наличие же нескольких рядов перфорации, оснащенных Г-образными планками на барабане обеспечивает многократное пленочное орошение целлюлозы. Это позволяет обеспечить равномерную обработку целлюлозы щелочью во всем объеме, размещенном в полости между барабаном и корпусом.

Кроме того, в зоне перехода целлюлозы с основного барабана на дополнительный происходит как бы "обращение" слоя, т.е. та часть целлюлозы, которая была периферийной в кольцевой полости первой ступени оказывается ближе к поверхности дополнительного барабана и наоборот. Одновременно в этой зоне происходит и перемешивание в радиальном направлении целлюлозы, смоченной щелочью в первой ступени устройства.

Сопоставительный анализ предложенного устройства и прототипа показывает, что предлагаемое устройство отличается тем, что обечайка колкового барабана снабжена расположенными по образующим рядами перфорации, над которыми закреплены Г-образные планки, установленные их радиальными полками в сторону вращения барабана, а во внутренней полости барабана размещены форсунки для подачи жидких компонентов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет утверждать, что ни отдельные отличительные признаки предлагаемого технического решения, ни их совокупность неизвестны, неочевидны и явным образом не вытекают из настоящего уровня техники, что позволяет признать предлагаемое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен вариант выполнения предлагаемого устройства в поперечном разрезе; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Устройство для рыхления и химической обработки волокнистых материалов содержит корпус 1 с загрузочной горловиной 2 и патрубком вывода готового продукта 3. В корпусе 1 на валах 4 с подшипниковыми опорами 5 параллельно установлены основной 6 и дополнительный 7 колковые барабаны. Барабаны 6 и 7 могут быть выполнены как одинакового диаметра, так и разного. Расстояние между их осями выбирается несколько меньше суммы радиусов обоих барабанов по концам колков. В результате такого размещения траектории ометания колков обоих барабанов при вращении пересекаются, а колки дополнительного барабана 7 расположены между колками основного барабана 6. Обечайка каждого колкового барабана снабжена рядами перфорации 8, выполненными по образующим обечайки. Над каждым рядом перфорации, соосно отверстиям и эквидистантно по отношению к наружной поверхности барабанов размещены Г-образные планки 9 с тангенциальными 10 и радиальными 11 полками.

Для предотвращения забивания отверстий волокнистым материалом планки 9 установлены радиальными полками 11 в сторону вращения барабана. В полости барабанов 6 и 7 размещены форсунки 12 для подачи жидких компонентов. При этом оси отверстий форсунок расположены в направлении вращения барабанов и в непосредственной близости от их внутренней поверхности, т.е. направление струй щелочи совпадает с направлением вращения барабанов. Форсунки расположены в основном барабане 6 перед загрузочной горловиной 2, чтобы подача щелочи на целлюлозу осуществлялась непосредственно на разрыхляемую кипу, а в дополнительном барабане в месте передачи целлюлозы с колков одного барабана на колки другого.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. Кипа хлопковой целлюлозы подается с транспортера-накопителя в загрузочную горловину 2 и, попадая под воздействие колков основного барабана 6 (первой ступени), подвергается измельчению (рыхлению). Разрыхленная целлюлоза проходит в кольцевой полости между барабаном первой ступени и корпусом и, отбрасываясь центробежной силой на периферию, попадает в зону дополнительного колкового барабана 7 (второй ступени). Одновременно через форсунки 12, на внутренние поверхности барабанов подается раствор едкого натра (щелочи) в заданном количестве. Щелочь под действием центробежных сил проходит через перфорацию барабанов и в виде струй попадает на тангенциальные полки 10 Г-образных планок 9. При этом струи разбиваются об эти планки и щелочь в виде пленки сходит с каждой планки в массу рыхлой целлюлозы, находящейся в кольцевой полости между барабанами 6 и 7 и корпусом устройства 1. Живое сечение перфорации основного барабана 6 (первой ступени) выбирается таким образом, чтобы все количество щелочи, подаваемой в месте расположения верхнего угла измельчаемой кипы целлюлозы, прошла через перфорацию к моменту перехода целлюлозы на дополнительный барабан 7 (вторую ступень).

В месте перехода из первой ступени во вторую целлюлоза, находящаяся на периферии слоя, оказывается с внутренней стороны слоя и наоборот. При этом в месте перехода целлюлозы из первой ступени во вторую происходит дополнительное перемешивание ее колками барабанов, обеспечивается равномерное распределение щелочи в массе разрыхленной целлюлозы, что обуславливает заданный технологический режим обработки целлюлозы щелочью. Живое сечение перфорации барабана второй ступени выбрано таким образом, чтобы количество щелочи, подаваемой на внутреннюю поверхность этого барабана в месте входа целлюлозы во вторую ступень прошло через эту перфорацию к моменту выхода целлюлозы из второй ступени. Как в первой, так и во второй ступени скорость целлюлозы в кольцевой полости между барабанами и корпусом за счет трения ее о внутреннюю поверхность корпуса значительно меньше окружной скорости колков барабанов.

За счет этого слой целлюлозы подвергается многократному воздействию колков барабанов, что обуславливает более тонкое разрыхление целлюлозы, а также многократному пленочному орошению ее щелочью, сходящей с кромкой Г-образных планок 9, что обуславливает равномерную обработку щелочью всего объема целлюлозы, находящейся в зоне первой и второй ступени устройства. Разрыхленную и смоченную щелочью целлюлозу отводят из устройства через патрубок 3.

Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для рыхления и химической обработки волокнистых материалов позволяет расширить функциональные возможности известного устройства, т. е. совместить операцию измельчения (рыхления) целлюлозы с обработкой ее жидкими компонентами, что в свою очередь позволяет перейти с переработки листовой целлюлозы на переработку хлопковой целлюлозы в кипах, так как снимается проблема передачи разрыхленной и смоченной щелочью хлопковой целлюлозы (по условиям взрыво- и пожароопасности) на дальнейшую переработку. Увлажнение измельченной целлюлозы (включая целлюлозную пыль) щелочью связывает целлюлозную пыль с основной массой целлюлозы, значительно снижая ее потери.

Кроме того, совмещение операций разрыхления целлюлозы с обработкой ее жидкими компонентами исключает необходимость применения для второй операции дополнительного технологического оборудования, что значительно упрощает аппаратурное оформление процесса, получения вискозы и, следовательно, его удешевление.

Изобретение предназначено для непрерывного рыхления кип хлопковой целлюлозы и обработки ее раствором едкого натра при получении высоковязкой вискозы в производстве вискозной сосисочной оболочки. Устройство включает корпус 1с загрузочной горловиной 2, в котором параллельно установлена пара колковых барабанов. В полости этих барабанов размещены форсунки 12 для подачи жидких компонентов. Обечайки колковых барабанов снабжены рядами перфораций, над которыми размещены Г-образные планки 9, радиальные полки которых установлены по направлению вращения барабанов. Хлопковая целлюлоза, разрыхляемая колками вращающихся барабанов, одновременно смачивается жидким компонентом, щелочью, которая в виде жидкостных пленок поступает с упомянутых Г-образных планок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ И ЖИДКОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, преимущественно хлопковой целлюлозы, содержащее корпус с загрузочной и разгрузочной горловинами, в котором размещен рабочий орган в виде колкового барабана, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительным колковым барабаном аналогичной конструкции, установленным параллельно основному, и форсунками для подачи жидких компонентов, установленными в полостях барабанов, при этом по образующим последних выполнены ряды перфораций, над которыми смонтированы Г-образные планки, обращенные радиальными полками по направлению вращения барабанов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между осями колковых барабанов меньше суммы радиусов обоих барабанов по концам колков.