СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ, КАРТОНА, ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ И ДРУГОЙ ПРОДУКЦИИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ДРЕВЕСНЫЕ И/ИЛИ ДРУГИЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ ВОЛОКНА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 1997 года по МПК D21C9/18 D21C3/00 D21C5/02 

Изобретение относится к непрерывному производству волокнистой массы комбинированным химико-механическим способом превращения древесных и других растительных волокон в волокнистую массу, используемую в качестве сырья для производства бумаги, картона, древесноволокнистых плит и других содержащих изделий. Предлагаемый способ вполне пригоден также для отмывания печатной краски и промывки целлюлозных волокон, делигнификации и (не обязательно) отбелки макулатуры.

Широко известны уже несколько десятилетий сульфитный и сульфатный способы получения целлюлозы. Оба способа требуют на сегодняшний день очень больших заводов для обеспечения экономического их осуществления, и строительство новых целлюлозных заводов для производства целлюлозы этими способами стоит очень дорого. Тем не менее, в недавние годы в развитых странах мира были построены некоторые новые крупные целлюлозные заводы, которые после пуска их в действие понесли тяжелые экономические потери.

Известны способы варки древесных и других растительных волокон и/или делигнификации (не обязательно с предшествующим отмыванием печатной краски и чернил) макулатуры возможно, с последующей отбелкой с получением волокнистой массы, пригодной для использования в качестве сырья для производства бумаги; картона, древесноволокнистых плит и бумажных изделий, содержащих древесные и/или другие растительные волокна [1,2] Волокнистое сырье вводят в зоне варки и варят там в щелочной суспензии при повышенных температурах и давлении, используя щелочные химикаты для варки в сочетании и (не обязательно) незначительными количествами других добавок, как, например, антрахинона. Химикаты для варки выводят из процесса варки в виде черного щелока, который отстаивают или подвергают обработке для регенерации химикатов. Способ в соответствии с упомянутым отличается тем, что волокнистую массу и химические вещества во время варки и необязательной отбелки транспортируют под искусственно повышенным давлением в замкнутую систему трубопроводов непрерывного действия посредством массовых насосов, одновременно используемых в качестве агрегатов для смешивания суспензии и химикатов. При транспортировке волокнистой суспензии через систему трубопроводов суспензия проходит несколько ступеней обезвоживания путем выжимания из нее жидкости, причем перед каждой ступенью обезвоживания массу разбавляют выжатой технологической жидкостью, возвращенной с расположенной ниже по потоку ступени обезвоживания и/или с расположенной ниже по потоку ступени перекачивания. Во время транспортировки через систему трубопроводов массу подвергают воздействию ступенчато повышаемого давления в ступенях перекачивания, причем перед последней ступенью обезвоживания массу разбавляют и (не обязательно) охлаждают свежей водой и/или отбеливающим раствором, подаваемым под давлением. После последней ступени обезвоживания в находящуюся под давлением в системе варки или делигнификации волокнистую массу промывают и (не обязательно) отбеливают в продолжении системы под давлением или в состоянии, когда она не находится под повышенным давлением, после холодной или горячей выдувки из системы.

Целью настоящего изобретения является разработка способа получения волокнистой массы, пригодной для использования в качестве сырья для производства бумаги, картона, древесноволокнистых плит и других изделий, содержащих древесные и/или другие растительные волокна. Предлагаемый способ должен быть осуществлен при ступенчато повышаемом давлении в замкнутой системе трубопроводов с искусственно повышенным давлением, содержащей несколько последовательных ступеней давления, с использованием нескольких циркуляционных контуров для волокнистой суспензии в разных ступенях давления с целью улучшения передачи сгущенной массы из одной ступени давления в следующую (с более высоким давлением) ступень, для того чтобы обеспечить улучшенное течение массы через технологическую систему. Техническим результатом настоящего изобретения является также повышение турбулентности волокнистой суспензии, для того чтобы тем самым повысить скорость реакции между волокнами и технологической жидкостью, т.е. обеспечить повышенный эффект "стиральной машины" по сравнению с эффектом, обеспечиваемым известным способом.

Таким образом, настоящее изобретение касается способа варки и (не обязательно) отбелки древесных и других растительных волокон и/или делигнификации и (не обязательно) облагораживания макулатуры с получением волокнистой массы, пригодной для использования в качестве сырья для производства бумаги, картона, древесноволокнистых плит и другой продукции, содержащей древесные и/или другие растительные волокна, при котором волокнистое сырье вводят в зону варки и варят там в щелочной суспензии при повышенных температуре и давлении, используя щелочные химикаты для варки в сочетании с кислородом и (не обязательно) незначительными количествами других добавок, как например, антрахинона, и при котором химикаты для варки выводят из процесса варки в виде черного щелока, который отстаивают или подвергают обработке для регенерации химикатов, причем волокнистое сырье в виде поддающейся перекачиванию насосом суспензии во время варки и необязательной отбелки транспортируют через работающую под искусственно повышенным давлением замкнутую систему трубопроводов непрерывного действия посредством массовых насосов, которые одновременно используют в качестве агрегатов для смешивания суспензий и химикатов, и при транспортировке через систему трубопроводов массу подвергают многократному обезвоживанию путем выжимания жидкости из волокнистой суспензии, а перед каждым обезвоживанием, кроме последнего, массу разбавляют выжатой технологической жидкостью, возвращенной с расположенной ниже по потоку ступени обезвоживания и/или с расположенной ниже по потоку ступени перекачивания, а также при транспортировке через систему массу подвергают воздействию ступенчато повышаемого давления в трех или более ступенях перекачивания и перед последней в процессе ступенью обезвоживания разбавляют и (не обязательно) охлаждают свежей водой и/или отбеливающим раствором, подаваемым под давлением, а после последней ступени обезвоживают в находящейся под давлением системе волокнистую массу промывают и (не обязательно) отбеливают в продолжении системы под давлением или в состоянии, когда она не находится под повышенным давлением, после холодной или горячей выдувки из системы, и при котором, по крайней мере, на каждой ступени давления между первой и последней обеспечивают два контура циркуляции, проходящих через один и тот же циркуляционный насос, причем по одному контуру осуществляют циркуляцию в основном волокнистой суспензии, а по другому в основном технологической жидкости, выжатой из волокнистой суспензии в расположенном ниже по потоку устройства для обезвоживания, и сгущения массы и рециркулированной из него в сторону всасывания упомянутого циркуляционного насоса, где ее смешивают с волокнистой суспензией, циркулирующей по упомянутому одному контуру циркуляции.

Настоящее изобретение касается также устройства для непрерывного обезвоживания волокнистой суспензии низкой консистенции в системе трубопроводов с искусственно повышенным давлением, используемой для осуществления предлагаемого способа и для дегазации и сгущения волокнистых суспензий при осуществлении предлагаемого способа (устройства), содержащего перфорированную обезвоживающую трубу, выполненную в виде перфорированного центриклинера и имеющую расположенный вокруг нее закрытый кожух, средство для введения волокнистой суспензии в перфорированную обезвоживающую трубу на одном ее конце, меньшую обезвоживающую и газоотводную трубу, расположенную в центре перфорированной обезвоживающей трубы соосно с ней, причем обезвоживающая и газоотводная труба вместе с перфорированной обезвоживающей трубой дают комбинированный эффект, состоящий в одновременно происходящих обезвоживании волокнистой суспензии через отверстия в перфорированной обезвоживающей трубе, в которую вводят волокнистую суспензию, отделении газа и жидкости от волокнистой суспензии в перфорированной обезвоживающей трубе через отверстия в меньшей, центрально и соосно расположенной обезвоживающей и газоотводной трубе с отводом газа из обезвоживающей и газоотводящей трубы и очистке перфорированной наружной поверхности меньшей, обезвоживающей и газоотводящей трубы и отверстий внутренней поверхности наружной перфорированной обезвоживающей трубы путем непрерывной промывки их волокнистой суспензий, и выпускную трубу для сгущения волокнистой суспензии на конце, противоположном впускному концу наружной обезвоживающей трубы.

На фиг. 1 приведен пример механического воплощения системы для осуществления предлагаемого способа, представляющей собой работающую под искусственно повышенным давлением замкнутую систему трубопроводов, которая внутренне разделена на несколько, по существу, одинаковых ступеней давления, в которых уровень давления повышается в направлении (если смотреть на фигуру) слева направо; фиг. 2 обезвоживающее устройство для осуществления предлагаемого способа; фиг. 3 другой вариант для осуществления предлагаемого способа; фиг. 4 внутреннее устройство для сортировки волокон, которое может быть включено в систему для осуществления предлагаемого способа; фиг. 5 три примера выполненных в трубах перфораций (отверстий), используемых для работающего под искусственно повышенным давлением обезвоживающего устройства в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 6 вариант трубопровода, работающего под искусственно повышенным давлением обезвоживающего устройства в соответствии с настоящим изобретением для использования в осуществлении предлагаемого способа; фиг. 7 другой вариант трубчатого обезвоживающего устройства в соответствии с настоящим изобретением; и фиг. 8 другой пример работающей под искусственно повышенным давлением замкнутой трубопроводной системы для осуществления предлагаемого способа, в котором (примере) предложено для практического применения обезвоживающее устройство в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 1 показан пример механического воплощения технологической системы для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением в виде работающей под искусственно повышенным давлением замкнутой трубопроводной системы 1, которая внутренне разделена на несколько, частично одинаковых, ступеней давления, обозначенных на чертеже позициями 2, 3, 4, 5 и 6, с повышением уровня давления в направлении от ступени 2 к ступени 6.

В эту замкнутую систему трубопроводов с искусственно повышенным давлением подают волокнистое сырье из измельчителя (разбивателя) 7 через насос 8, очиститель 9 для волокнистой суспензии и обратный клапан 10. Насос 8 представляет собой массный насос традиционной конструкции и выдает волокнистую суспензию; поступающую из измельчителя 7, под давлением, соответствующим уровню давления в ступени 2 давления.

В переходной части между ступенью 2 и ступенью 3 давления размещено обезвоживающее устройство 11, которое показано более подробно на фиг. 2 и которое принимает волокнистую суспензию через трубу 53, идущую от обратного клапана 10. Обезвоживающее устройство 11 содержит впускную трубу 12, в которую волокнистую суспензию вводят через трубу 53 от обратного клапана 10. Впускная труба 12 продолжена в виде трубчатого перфорированного обезвоживающего элемента 13, окруженного камерой 14, которая посредством непроницаемой перегородки 15 отделена от вымывной камеры 16, снабженной выпускной трубой 17 для волокнистой суспензии. В обезвоживающий элемент 13 подают посредством насоса волокнистую суспензию по трубе 18 (вымывная труба). Обезвоживающее устройство снабжено выпускной трубой 19 для технологической жидкости, выжатой через отверстия в обезвоживающем элементе 13. Вымывная труба 18 имеет меньший диаметр, чем обезвоживающий элемент или труба 17.

Кроме того, каждая отдельная ступень давления, кроме ступеней 2 и 6, содержит, как показано на фиг. 1, резервуар 20 насос 21, перепускные или редукционные клапаны (PIC клапаны) 22 и 23 и обратный клапан 24. На стороне всасывания насоса 21 подводят тепло (пар) и химикаты для варки или процесса делигнификации от питающего средства 26, через обратный клапан 25.

Последняя ступень 6 давления содержит обезвоживающее устройство, которое выдает сгущенную волокнистую массу в виде пробки из массы, выталкиваемой из системы с искусственно повышенным давлением. Конструкция этого обезвоживающего устройства показана на фиг. 3. Она содержит конической формы обезвоживающую трубу 28, которая расположена в камере 29. После закрытия двух клапанов 30 и 31 гидравлический поршень 32, приводимый в движение посредством внешнего приводного элемента 33, будет при движении вправо (если смотреть на фиг. 3) выдавливать технологический раствор через соединительную трубу 34 в камеру 29 и через отверстия (перфорации) в конической трубе 28, вызывая тем самым частичное выталкивание конической пробки из волокнистой массы, образованной в обезвоживающей трубе 28, через трубу 35 и мимо выпускного элемента 36 с управлением от давления посредством регулируемого нажимного устройства 37, например, пневматического сильфона.

Соединительная труба 38 между системой и гидравлическим поршнем 32 облегчает выталкивание пробки из системы. Труба 28 может иметь такой же тип перфорации, какой показан на фиг. 5 для обезвоживающего устройства 11.

Через обратный клапан 39 (фиг. 1) в технологическую систему обработки волокнистой массы нагнетают свежую воду, причем количество свежей воды, вводимой в систему, регулируют посредством регулятора R₂ 40.

Как показано на фиг. 1, в системе трубопроводов с искусственно повышенным давлением, в которой осуществляют предлагаемый способ, предусмотрен стык 41, который при необходимости может содержать простое внутреннее устройство для сортировки волокон. Способ работы необязательного устройства 41 для сортировки волокон очевиден из фиг. 4. Сортировочное устройство 41 содержит перфорированную трубу 42, окруженную камерой 43, которая сообщается с гидравлическим цилиндром 44, вызывающим в ответ на перемещения привода 45 с управлением от давления возвратно-поступательного перемещение волокнистой суспензии через отверстия в трубе 42 при перекачивании волокнистой суспензии посредством насоса 21 в трубу 42. Отверстия (перфорации) в трубе 42 будут задерживать суспензию, содержащую более грубую фракцию волокон, и возвращать ее в основной циркуляционный контур соответственной ступени давления, тогда как суспензия, содержащая более тонкие фракции волокон, будет пропущена из камеры 43 в следующее обезвоживающее устройство 11' (фиг. 1) через отводную трубу 52. В обезвоживающем устройстве 11' жидкость суспензии выжимают и возвращают для циркуляции в ступени 3 давления через обратный клапан 24 к всасывающей стороне насоса 21 через соединительную трубу 54 между обратным клапаном 24 и соединительной трубой 55, которая проходит от резервуара 20 к насосу 21. Таким образом, посредством одного и того же циркуляционного насоса в ступени 3 давления обеспечивают два контура циркуляции, т.е. циркуляцию волокнистой суспензии, поступающей из обезвоживающего устройства 11 и проходящей через резервуар 20, через трубу 55 между резервуаром 20 и насосом 21 и затем в насос 21, а из насоса 21 к стыку, или устройству 41 для сортировки волокна и оттуда через редукционный, или перепускной клапан (PIC клапан) 22 обратно в обезвоживающий элемент 13 (фиг. 2) обезвоживающего устройства 11. Во втором циркуляционном контуре ступени 3 давления волокнистую суспензию отводят от стыка, или устройства 41 для сортировки волокна через трубу 52 в обезвоживающий элемент 13 обезвоживающего устройства 11', и жидкость суспензии, выжатую через отверстия в перфорированном элементе 13 (фиг. 2) обезвоживающего устройства 11', возвращают назад к обратному клапану 24, а от обратного клапана 24 через соединительную трубу 54 в соединительную трубу 55 между резервуаром 20 и насосом 21 на стороне всасывания последнего, в результате чего жидкость суспензии, возвращенная назад из обезвоживающего устройства 11', оказывается смешанной в трубе 55 с волокнистой суспензией, поступившей из резервуара 20. Идентичные контуры циркуляции обеспечивают, как показано на фиг. 1, для ступеней 4 и 5 давления. Таким образом, в каждой из ступеней 3, 4 и 5 давления обеспечивают два контура циркуляции посредством только одного циркуляционного насоса 21 на каждой ступени.

На фиг. 5 показаны три примера перфорации трубы (46, 47 и 48 соответственно) для обезвоживающих элементов 13 (фиг. 2) обезвоживающих устройств 11, 11' и 11''.

К внутренней стенке трубчатого обезвоживающего элемента 13 (фиг. 2) прикреплены один или несколько слоев перфорированного (дырчатого) материала, предпочтительно в виде тонкого перфорированного листового металла или фольги или в виде ткани различной тонкости, изготовленной из пластика или металлической проволоки. На фиг. 5 показан также разрез стенки обезвоживающего трубчатого элемента 13 с вариантом 48 перфорации. Тканая сетка 49 представляет собой относительно грубую (с крупными отверстиями) сетку, изготовленную из проволоки, способной выдерживать чрезмерное давление в обезвоживающем трубчатом элементе 13, а сетка 50 изготовлена из перфорированной металлической фольги, которая имеет значительную фильтрующую способность в отношении задерживания волокон из волокнистой суспензии на фильтровальной сетке. Две сетки 49 и 50 прикреплены к внутренней стенке трубчатого обезвоживающего элемента 13, причем сетка 49 с более крупными отверстиями расположена наиболее близко к внутренней стенке трубчатого обезвоживающего элемента 13.

На фиг. 6 показан другой вариант работающего под искусственно повышенным давлением трубчатого обезвоживающего устройства, используемого для осуществления предлагаемого способа вместо или в сочетании с обезвоживающим устройством 11. Обезвоживающее средство, показанное на фиг. 6, более предпочтительно для осуществления предлагаемого способа, чем обезвоживающее устройство 11. Обезвоживающее устройство в соответствии с фиг. 6 выполнено в основном как гидроциклон (центриклинер), но содержит дополнительные элементы, которые обеспечивают комбинированный эффект в виде выполняемых одновременно обезвоживания и отделения газа от волокнистой суспензии, вводимой в обезвоживающее устройство.

Совместное действие давления перекачивания и конструкции циклона вызывает вращение и/или турбулентность волокнистой суспензии, вводимой в циклон. Обезвоживание происходит радиально наружу через перфорированную часть 66 обезвоживающей трубы 64 (циклонной трубы) и одновременно радиально внутрь через перфорированную часть 68 трубы 67 меньшего, чем у трубы 64, диаметра, расположенной в циклонной трубе 64 по ее оси. Происходит также отделение от суспензии газа, который выходит через перфорированную часть 68 внутренней трубы 67, причем отверстия перфорированных частей 66 и 68 остаются чистыми благодаря непрерывному омыванию внутренней поверхности перфорированной части 66 и наружной поверхности перфорированной части 68 труб новой суспензией.

Через трубу 60 (фиг. 6) накачивают в распределительную камеру 61 волокнистую суспензию, которую вводят через отверстия 62 из распределительной камеры по существу радиально в обезвоживающую трубу 64, которая, как показано на фиг. 6, частично закрыта трубчатым кожухом 73. Труба 64 заканчивается полым корпусом 72, ведущим в выпускную трубу 65 для обезвоженной и частично дегазированной волокнистой суспензии.

Внутри кожуха 73 часть 66 трубы 64 перфорирована таким же образом, как было ранее описано в связи с фиг. 5, и внутренняя поверхность перфорированной части 66 трубы снабжена тонкой металлической фольгой 50 и/или одним или несколькими слоями 49, (фиг. 5) тканых сравнительно грубых сеток, расположенных между металлической фольгой и внутренней поверхностью перфорированной части трубы.

Перфорированная часть 68 трубы 67 меньшего диаметра, расположенной в трубе 64, тоже перфорирована таким же образом, как описано выше в связи с фиг. 5, но перфорированная металлическая фольга 50 и тканная сетка или тканные сетки размещены на наружной поверхности части 68 трубы.

Поскольку волокнистую суспензию, вводимую в обезвоживающее устройство в соответствии с фиг. 6, заставляют вращаться совершать турбулентное движение в обезвоживающей трубе 64, которая вблизи впускного конца для ввода волокнистой суспензии в обезвоживающее устройство имеет гладкую внутреннюю поверхность, подобно наружной поверхности неперфорированной части меньшей трубы 67, более тяжелые компоненты волокнистой суспензии, т.е. волокна и фрагменты волокон собираются преимущественно у внутренней поверхности перфорированной части 66.

Газ (например, кислород), добавляемый к волокнистой суспензии, предпочтительно в конце или вблизи конца работающей под давлением системы трубопроводов, будет в результате действия центробежных сил, создаваемых в обезвоживающем устройстве в соответствии с фиг. 6, преимущественно собираться вокруг наружной поверхности внутренней трубы 67 и затем будет вместе с жидкостью суспензии проходить через перфорации в части 68 в трубу 67. Эта смесь жидкости и газа проходит по трубе 67 в трубу 71, которая является продолжением трубы 67 от ее конца, противоположного концу 69, причем в трубе 71 жидкость из суспензии и газ, поступившие из трубы 67, смешиваются с жидкостью из суспензии, которая (жидкость) поступает из пространства между трубой 64, 66 и окружающим кожухом 73, и объединенные жидкости текут по трубе 71 в направлении к началу процесса варки волокнистой массы.

Обезвоживающее устройство, описанное выше в связи с фиг. 6 будет автоматически возвращать газ (содержащий в основном кислород, добавляемый к волокнистой суспензии) через весь процесс навстречу потоку волокнистой массы. Газ добавляют при высоком уровне давления ближе к концу процесса и, следовательно, он будет автоматически переносится в направлении к ступеням со все более низким давлением с равномерным расширением, что является отличительным признаком, обеспечивающим также оптимальное воздействие со стороны газа и оптимальное использование газа в течение процесса.

Сгущенная, обезвоженная волокнистая масса выходит из обезвоживающего устройства, показанного на фиг. 6, через трубу 65 и поступает на вход циркуляционного насоса 21, используемого для циркуляции волокнистой суспензии обратно в упомянутое обезвоживающее устройство.

Степень перфорации частей 66 и 68 труб 64 и 67 соответственно может быть изменена независимо одна от другой от полного отсутствия перфорации до перфорации всей поверхности трубы, в зависимости от эффекта обезвоживания и эффекта разделения, необходимых для конкретного производства волокнистой массы. Однако одна из труб 64, 67 всегда должна иметь перфорированную часть 66, 68 соответственно.

Если внутренняя труба 67 не имеет перфорированной части, ее конец 69 будет открыт. При этом газ из суспензии будет проходить во внутреннюю трубу 67 через ее открытый конец 69, а основная часть обезвоживания волокнистой массы будет осуществлена путем удаления жидкости из волокнистой суспензии через перфорации части 66 трубы. С другой стороны, если перфорирована (поз. 68) только внутренняя труба 67, т.е. наружная труба 64 не перфорирована, то наружный кожух 73 становится ненужным и может быть аннулирован, при этом наружная труба 64 будет действовать как кожух, окружающий внутреннюю трубу 67, а газ и жидкость будут удалены из волокнистой суспензии только через отверстия в перфорированной части 68 внутренней трубы 67, конец 69 которой в этом случае закрыт. Газ и жидкость из волокнистой суспензии отводят из внутренней трубы 67 вблизи ее открытого конца, противоположного закрытому концу 69, и по трубе 71 газ и жидкость, удаленные из суспензии, направляют в ступень процесса, расположенную выше по потоку (т.е. в ступень более низкого давления). Этот вариант обезвоживающего устройства показан на фиг. 7, на которой видно, что кожух 73, показанный на фиг.6, аннулирован и заменен наружной трубой 64, которая в этом случае неперфорирована. По существу, вся внутренняя труба 67 перфорирована (поз. 68) и конец 69 внутренней трубы 67 закрыт.

Металлическую фольгу 50, используемую в качестве перфорированной сетки для обезвоживающих труб 64 и/или 67 их получают электролитическим способом, причем состоит она из чистого металла, предпочтительно никеля. Когда в процессе используют химикаты (например, аммиак), которые образуют с никелем комплексные соединения, тогда используют более благородные металлы.

Толщина фольги может колебаться в пределах от 70 до 150 мкм, а распределение перфораций предпочтительно в пределах от 120 до 200 меш. В случае высоких требований к эффективности сортирования может быть использован диапазон с более высокими значениями числа меш.

Диаметр отверстий предпочтительно колеблется в пределах от 30 до 120 мкм, в зависимости от типа обрабатываемого волокна и от производственных требований.

Таким образом, живое сечение перфорированной металлической фольги предпочтительно колеблется в пределах от 7 до 30% общей поверхности сетки.

В качестве подложки для перфорированной металлической фольги может быть использована плетеная из кислотоупорных проволок сетка 49 (фиг. 5) с числом меш от 10 до 20. Сеточную ткань тоже натягивают на перфорированную трубу из предпочтительно кислотоупорного материала (например, SJS 2343), в которой были просверлены отверстия диаметром от 7 до 20 мм и которая была затем подвергнута электролитической полировке.

Кожух 73 вокруг перфорированной трубы предпочтительно изготавливают из того же самого кислотоупорного материала.

Другие поверхности в работающей под искусственно повышенным давлением системе, которые входят в контакт с жидкостями, например, в насосах, резервуарах, винтовых или поршневых прессах и трубах, выполняют из известных традиционных материалов, выбранных в соответствии с используемыми химикатами, с имеющим место износом и с требованиями к чистоте готового волокнистого продукта.

На фиг. 8 показан другой вариант работающей под искусственно повышенным давлением системы трубопроводов для осуществления предлагаемого способа. Как показано на фиг. 8, вместо обезвоживающих устройств 11, 11' и 11'', показанных на фиг. 1, в каждой ступени 3,4,5 и 6 давления использовано обезвоживающее устройство 63 типа, показанного на фиг. 6 или фиг. 7. Здесь тоже волокнистую суспензию из измельчителя 7 вводят посредством массного насоса 8 в ступень 2 через очистительное устройство 9 и из ступени 2 в ступень 3 и циркуляционный насос (массный насос) 21. Из массного насоса 21 (ступень 3 давления) волокнистую массу перекачивают в резервуар 20 и из резервуара 20 в обезвоживающее устройство 63. Жидкость и газ, отделенные от волокнистой суспензии в обезвоживающем устройстве 63, возвращают через редукционный, или перепускной клапан 23 (PIC клапан) в ступень 2, а обезвоженную и сгущенную волокнистую суспензию отводят из обезвоживающего устройства 63 через обратный клапан и вводят в трубу для волокнистой суспензии, ведущую к ступени 2 в циркуляционный насос 21 ступени 3. От соединительной трубы между циркуляционным насосом 21 и резервуаром 20 ответвлена труба, подающая волокнистую суспензию в обезвоживающее устройство 81, используемое для дополнительного обезвоживания волокнистой суспензии, и из этого обезвоживающего устройства 81 выжатую в нем жидкость возвращают на сторону всасывания циркуляционного насоса 81. Обезвоживающее устройство 81 может представлять собой герметизированный винтовой пресс или герметизированный поршневой пресс известной конструкции и известного способа действия, и поэтому обезвоживающее устройство 81 подробно не показано. Обезвоженную и сгущенную волокнистую массу транспортируют из обезвоживающего устройства 81 в следующую ступень давления, например, из ступени 3 в ступень 4, и в ступени 4 она оказывается смешанной в трубе, ведущей от обезвоживающего устройства 81 ступени 3 к циркуляционному насосу 21 в ступени 4 с обезвоженной волокнистой суспензией, поступающей из обезвоживающего устройства 63 через обратный клапан, расположенный в соединительной трубе между обезвоживающим устройством 63 и соединительной трубой между обезвоживающим устройством 81 ступени 3 и циркуляционным насосом 21 ступени 4 давления. Таким образом, в каждой из ступеней 3, 4, 5 и 6 также обеспечены два контура циркуляции волокнистой массы посредством только одного циркуляционного насоса 21, т.е. контур циркуляции обезвоженной волокнистой массы, идущей из обезвоживающего устройства 63 в циркуляционный насос 21 из циркуляционного насоса 21 в резервуар 20 и затем обратно в обезвоживающее устройство 63, и контур циркуляции волокнистой суспензии, отводимой из соединительной трубы между циркуляционным насосом 21 и резервуаром 20 и подаваемой в обезвоживающее устройство 81, и выжатой из суспензии жидкости, возвращаемой из обезвоживающего устройства 81 на сторону всасывания насоса 21 и затем в насос 21.

При использовании варианта, показанного на фиг. 8, концентрация волокнистой суспензии, прошедшей из одной ступени давления в другую, значительно выше, чем при использовании варианта в соответствии с фиг. 1, причем число ступеней процесса (т.е. ступеней давления) при использовании варианта, показанного на фиг. 8, может быть соответственно меньшим, чем при использовании варианта в соответствии с фиг. 1, для получения одинакового результата обработки. Как показано на фиг. 8, количество готовой волокнистой массы, выгружаемой из описанной системы трубопроводов, регулируют посредством регулятора 80 массы.

Волокнистое сырье превращают в волокнистую массу в работающей под повышенным давлением трубопроводной системе, как описано в международной заявке РСТ/ N 088/000111, с образованием поддающейся перекачке щелочной суспензии, содержащей сухой остаток от 2 до 5% предпочтительно в пределах от 3 до 5% или от 2,5 до 3,0%
Посредством насоса 8 (фиг. 1 и фиг. 8) суспензию перекачивают при постоянном давлении через очистительное устройство 9, и затем через обратный клапан 10 в систему, работающую под искусственно повышенным давлением. Давление на входе регулируют посредством PIC клапана 51 (фиг. 1).

В системе трубопроводов волокнистую суспензию подвергают первому обезвоживанию в обезвоживающем устройстве 11 (фиг. 1) или 63 (фиг. 8) ступени 3 давления. В частности, что касается фиг. 1, в обезвоживающем устройстве 11, которое было описано выше в связи с фиг. 2, жидкость суспензии благодаря перепаду давления проходит через отверстия (перфорации) обезвоживающего элемента 13 (фиг. 2) обезвоживающего устройства 11, в котором использована например, система перфорации для обезвоживающего элемента 13, такая, как показана на фиг. 5.

Сгущенную волокнистую массу, которую непрерывно получают в обезвоживающем элементе 13 (фиг. 2) путем выжимания технологической жидкости из волокнистой суспензии в окружающую камеру 14, откуда выжатая технологическая жидкость выходит через выпускную трубу 19, разбавляют и вымывают из обезвоживающего элемента 13 волокнистой суспензией, которую подают посредством насоса 21 через PIC клапан 22 в обезвоживающее устройство 11 через его впускную трубу 18, после чего вымытую и при этом разбавленную волокнистую массу направляют через вымывную камеру 16 и выпускную трубу 17 в резервуар 20 и оттуда через трубу 55 в насос 21. Таким образом, контур циркуляции волокнистой суспензии в этой ступени давления (т.е. ступени 3 давления) состоит из впускной трубы 18, вымывной камеры 16, выпускной трубы 17, резервуара 20, насоса 21 и PIC клапана 22.

Из контура циркуляции часть циркулирующей волокнистой суспензии передают по отводной трубе 52 в следующее обезвоживающее устройство 11', в котором осуществляют такого же типа обезвоживание, как в предыдущем обезвоживающем средстве 11, но при более высоком уровне давления, соответствующем давлению насоса 21 ступени 3.

Технологическую жидкость, которая была выжата в обезвоживающем устройстве 11', как показано на фиг. 1, возвращают к обратному клапану 24 (ступень 3 давления), расположенному на стороне всасывания насоса 21, и через обратный клапан 24 жидкость вводят в соединительную трубу 55, по которой волокнистую суспензию транспортируют от резервуара 20 к насосу 21. Тем самым образуют и поддерживают другой контур циркуляции, в котором циркулирует в основном технологическая жидкость, которая была выжата в обезвоживающем устройстве 11' и которую на стороне всасывания насоса 21 вводят в волокнистую суспензию в трубе 55, идущей от резервуара 20.

Возможный избыток технологической жидкости, которая была выжата в обезвоживающем устройстве 11', направляют в ступень более низкого давления (т.е. ступень 2) через перепускной, или редукционный клапан 23.

Тепло в виде пара и химикаты нагнетают в систему из питающего средства 26 через обратный клапан 25 и соединительную трубу 55, проходящую от резервуара 20 к насосу 21.

Два контура циркуляции, используемые в каждой ступени 3,4 и 5 давления, вызывают турбулентность и ускорение химических реакций в каждой ступени давления по сравнению со способом в соответствии с вышеупомянутой международной заявкой на патент. Насосы 21 продвигают волокнистую суспензию через технологическую систему, в которой волокнистую суспензию подвергают периодическому сгущению с последующей варкой и разбавлению сгущенной массы.

Технологическая жидкость, которая была выжата в обезвоживающих устройствах 11', 11'' и т.д. возвращают от обезвоживающего устройства к обратному клапану 24 и оттуда через трубу 54 в трубу 55 (фиг. 1), причем в трубе 55 ее смешивают с волокнистой суспензией, которую оставляют в контуре для волокнистой суспензии для циркуляции посредством насоса 21 и из которой была отведена волокнистая масса, обезвоженная в обезвоживающих устройствах 11', 11''. Часть (т.е. избыток) технологической жидкости, выжатой в обезвоживающих устройствах 11',11'' подают обратно в соседнюю предыдущую ступень с более низким уровнем давления через регулируемый перепускной клапан 23. Таким образом, общее количество технологической жидкости, выжатой в обезвоживающих устройствах, после циркуляции в ступенях с разным давлением течет обратно в направлении к началу процесса в противотоке с потоком волокнистой массы и, кроме того, так, как дополнительно раскрыто в вышеупомянутой международной заявке, которая включена в данное описание путем ссылки.

В упомянутой выше международной заявке описаны также несколько способов выгрузки сгущенной волокнистой массы из последней ступени давления в системе. Способы и средства выгрузки, раскрытые в упомянутой заявке, могут быть также использованы в системе, показанной на фиг. 1, и в последующих технологических средствах.

Однако на фиг. 1 показана также новая конструкция разгрузочного средства. В противоположность обезвоживающему устройству, раскрытому в упомянутой выше международной заявке, это разгрузочное средство действует периодически в ответ на перемещение гидравлического поршня 32. Ход поршня и, следовательно, количество жидкости, толкаемой обратно через отверстия 28 в конической трубе (фиг. 3), определяются тем, насколько нужно за каждое перемещение поршня продвинуть, образованную из массы пробку вперед через трубу 35 в направлении к подходящему выпускному средству, которое может представлять собой разделительный конус 36, подпираемый посредством давления, как показано на фиг. 1 и фиг. 3, или пластину, прижатую к выпускному отверстию (на чертеже не показано).

Но на фиг. 8 разгрузочным средством является винтовой или поршневой пресс 81, который сгущает волокнистую суспензию перед выпуском массы из системы.

Показанные на фиг. 1 и фиг. 8 клапаны в трубах для циркуляции и возврата жидкостей представляют собой автоматические клапаны с управлением от давления, которые открываются при заданном давлении. Поскольку при осуществлении предлагаемого способа давление ступенчато повышают, эти клапаны автоматически регулируют обратный поток технологической жидкости в процессе и, следовательно, противоток между потоком волокнистой массы и технологической жидкостью, определяемый (относительно количеств) количеством жидкости (например, воды), нагнетаемой в последнюю ступень процесса через регулятор R₂.

Количество свежей жидкости, добавляемой через R₂, определяет также количество отработанной технологической жидкости, выпускаемой из системы (через R₁, фиг. 1 и фиг. 8) и, следовательно, концентрацию твердых частиц в отработанной технологической жидкости.

Управляемые посредством давления автоматические клапаны 22,23 между различными ступенями повышающего давления, показанным на фигурах 1 и 8, кроме обеспечения автоматического регулирования обратного потока технологической жидкости на протяжении всего процесса и, следовательно, противотока между потоком волокнистой массы и потоком химикатов для обработки, регулируют также противодавление и, следовательно, перепад давлений в работающих под давлением в обезвоживающих устройствах, т.е. давление, регулируемое клапанами, будет обеспечивать регулирование степени обезвоживания, или количества жидкости, выжимаемой из волокнистой суспензии.

Некоторые примеры режимов химических процессов для предлагаемого способа, когда предлагаемый способ включает в себя варку, промывку, отбелку и промывку, даны в проведенной ниже таблице 1.

Из таблицы видно, что при варке используют температуру, изменяющуюся в пределах от 90 до 150^oC, в зависимости от подаваемого волокнистого материла, и в качестве химикатов для варки используют гидроксид натрия или аммиак, кислород и (хотя и не обязательно) вспомогательные присадки для активации варки, подобные антрахинону (aQ). Общий период варки колеблется в пределах от 10 до 90 минут, в зависимости от подаваемого волокнистого материала, однако, удовлетворительная делигнификация с необязательным облагораживанием (отмывкой от печатной краски и чернил) макулатуры происходят в течение 2-40 минут.

Отбелку осуществляют в щелочной среде, используя хлор О₂, пероксид (кислородная отбелка) или О₃, причем температуру во время отбелки поддерживают в пределах от 70 до 120^oC. Промывка между варкой и отбелкой может быть осуществлена при температуре от 70 до 140^oC, а время промывки может колебаться в пределах от 0,5 до 10 минут. После отбелки осуществляют конечную промывку. Из таблицы видно, что поток волокнистой массы и поток жидкости все время транспортируют в противоположных друг другу направлениях.

Поскольку весь процесс проводят в объединенной замкнутой и герметизированной системе трубопроводов, то в качестве химиката для варки пригоден также и аммиак. Таким образом, система на основе предлагаемого способа может быть названа как "Tube Pulping Sistem" ("Трубопроводная система варки") или сокращенно как "TPS способ".

В ходе процесса насосы 21 осуществляют рециркуляцию и повторное использование варочного раствора и химикатов, и, кроме того, смешивание и диспергирование свежих количеств химикатов и газа, добавляемых к варочному раствору, перемешивание (обеспечивая тем самым высокий "эффект стиральной машины" в системе), а также оптимальное использование тепла и химикатов.

Противоточный принцип, используемый для осуществления предлагаемого TPS способа, обеспечивает возможность отмывания макулатуры от различного вида печатной краски, не прибегая к использованию дополнительного механического оборудования. Отмывание от печатной краски, которое улучшают путем добавления определенных химикатов, проводят до или во время делигигнификации массы и при необходимости после отбелки. Подходящим химикатом для улучшения отмывания краски является неионогенный поверхностно-активный аддукт ионилфенолалкиленоскида.

С помощью предлагаемого способа можно получить так называемую "взрывную массу" (массу, полученную взрывным способом) путем выгрузки массы из работающей под давлением системы без предварительного охлаждения смеси волокон с жидкостью до температуры ниже 100^oC перед выпуском ее в среду, находящуюся под атмосферным давлением. В этом отношении необычность предлагаемого способа состоит в том, что он также обеспечивает возможность "взрывов" массы от, например, относительно повышенных давлений порядка 15-20 бар (в зависимости от номера циркуляционного насоса в системе) и при относительно низкой температуре в системе (т.е. от 110 до 150^oC), потому что давления и температуры, используемые для TPS способа, могут быть выбраны независимо друг от друга, в противоположность традиционному производству волокнистой массы, при котором давление и температура определяются традиционно используемым насыщенным паром. Преимущество сочетания низких температур и высоких давлений в предлагаемом процессе состоит в том, что при этом масса будет подвергнута более мягкой химической обработке по сравнению с тем, что могло бы быть при сильно повышенных температурах, соответствующих температурам насыщенного пара, при использовании таких повышенных давлений (15-20 бар). Высокие давления, используемые в предлагаемом способе, гарантируют высокий эффект газообразных добавок, подаваемых в процесс. Последовательный прирост давления, с которым должен работать каждый насос, т.е. прирост давления на каждой ступени перекачивания, может находиться в пределах от 0,5 до 10 бар, предпочтительно не выше 5 бар.

Вариант способа в соответствии с фиг. 8 является более предпочтительным, чем вариант, показанный на фиг. 1, причем в качестве обезвоживающего устройства 63, показанного на фиг.8, предпочитается обезвоживающее устройство в соответствии с фиг. 7.

Изобретение относится к способам получения волокнистой массы, пригодной для использования в качестве сырья для производства бумаги, картона или древесноволокнистых плит и т.п. Согласно данному способу перекачивают насосом щелочную суспензию волокнистого сырья транспортируют через работающую под искусственно повышенным давлением трубопроводную систему посредством массных насосов, причем давление повышают ступенчато в направлении от начала процесса к его концу. В ходе транспортировки суспензию многократно обезвоживают и вновь разбавляют технологической жидкостью. Изобретение также касается и устройства для осуществления данного способа, которое содержит обезвоживающую трубу и обезвоживающую и газоотводящую трубу, расположенную в центре трубы соосно с ней, причем обезвоживающая труба может быть снабжена перфорированной частью. Труба снабжена отверстиями, через которые могут выходить газ и жидкость из волокнистой суспензии, введенной в наружную трубу. На конце, противоположном впускному концу наружной трубы, имеется выпускная труба для сгущенной волокнистой суспензии, 3 с.и. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

1. Способ получения волокнистой массы для производства бумаги, картона, древесноволокнистых плит и другой продукции, содержащей древесные и/или другие растительные волокна, путем их варки и/или делигнификации, при котором волокнистое сырье в виде поддающейся перекачиванию насосом суспензии транспортируют через работающую под повышенным давлением замкнутую трубопроводную систему посредством массных насосов, при этом давление повышают ступенчато в направлении от начала процесса к его концу, а суспензию многократно обезвоживают и вновь разбавляют технологической жидкостью, отличающийся тем, что по меньшей мере на каждой ступени давления, кроме первой и последней, обеспечивают два контура циркуляции посредством одного и того же циркуляционного насоса, через который они проходят, причем по одному контуру осуществляют циркуляцию волокнистой суспензии, а по другому технологической жидкости, выжатой из волокнистой суспензии посредством устройства для обезвоживания и сгущения массы, и рециркулированной из него на сторону всасывания циркуляционного насоса, где ее смешивают с волокнистой суспензией, циркулирующей по одному из контуров циркуляции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед последней ступенью обезвоживания в волокнистую суспензию под давлением вводят отбеливающий раствор для ее отбеливания. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве волокнистого сырья используют макулатуру, причем до или во время делигнификации с волокон удаляют печатную краску. 4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что дополнительно обеспечивают два контура циркуляции на последней ступени давления. 5. Устройство для непрерывного обезвоживания, дегазирования и сгущения волокнистой суспензии низкой консистенции при получении волокнистой массы для производства бумаги, картона, древесноволокнистых плит и другой продукции, содержащей древесные и/или другие растительные волокна, имеющее наружную трубу, меньшую по отношению к последней обезвоживающую и газоотводящую трубу, по меньшей мере часть которой выполнена перфорированной, расположенную коаксиально наружной трубе с возможностью обезвоживания и дегазирования волокнистой суспензии при ее прохождении через перфорации трубы, средство ввода волокнистой суспензии, расположенное на первом конце устройства, средство вывода фильтрата, размещенное вблизи первого конца устройства и средство вывода сгущенной волокнистой суспензии, расположенное на втором конце устройства, отличающееся тем, что средство ввода размещено по существу радиально по отношению к наружной трубе и подсоединено к ней для радиальной подачи волокнистой суспензии в эту трубу, средство вывода сгущенной волокнистой суспензии подсоединено к наружной трубе для вывода сгущенной волокнистой суспензии из этой трубы и средство вывода фильтрата подсоединено к меньшей обезвоживающей и газоотводящей трубе для вывода фильтрата из этой трубы, причем меньшая обезвоживающая и газоотводящая труба на внешней поверхности ее перфорированной части имеет грубый тканый экран в виде сетки из металлической или пластиковой проволоки, а на этом грубом экране размещен обезвоживающий экран в виде тонкой перфорированной металлической фольги, полученной электролитическим способом. 6. Устройство для непрерывного обезвоживания, дегазирования и сгущения волокнистой суспензии низкой консистенции при получении волокнистой массы для производства бумаги, картона, древесноволокнистых плит и другой продукции, содержащей древесные и/или другие растительные волокна, имеющее кожух, размещенный вокруг наружной трубы, часть которой выполнена перфорированной, с образованием пространства между кожухом и трубой, средство ввода волокнистой суспензии в наружную трубу и меньшую по отношению к наружной обезвоживающую и газотводящую трубу, размещенную коаксиально наружной, отличающееся тем, что внутренняя поверхность перфорированной части наружной трубы имеет грубый тканый экран и размещенный на последнем обезвоживающий экран, при этом средство ввода волокнистой суспензии размещено с возможностью по существу радиальной подачи волокнистой суспензии в наружную трубу.