СПОСОБ ПРОМЫВКИ ЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ МАССЫ ИЛИ ЛЮБОГО ПОДОБНОГО МАТЕРИАЛА И ПРОМЫВОЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК D21C9/02 D21C9/06 

Изобретение относится к способу промывки целлюлозной массы, используемому для удаления химических веществ, растворенных в жидкостях, например, в связи с процессами промывки или беления целлюлозы или древесной массы, или для замещения химических веществ, содержащихся в жидкостях. Изобретение также относится к промывочной машине для осуществления способа промывки целлюлозной массы.

Известные способы промывки относятся к категориям диффузионной промывки, вытеснительной промывки и отжима. Диффузионное промывочное устройство часто представляет собой барабанные фильтры, усиливаемые вакуумом или давлением. Часто они дополняются вытеснительной стадией, использующей оросители. Вытеснительные промывочные устройства представляют собой барабаны, сеточные машины и башни. Во всех промывочных устройствах промывочная жидкость обычно движется противотоком к промываемой целлюлозе. Желаемое потребление промывочной воды составляет 2 - 2,5 м³ воды на тонну сухой целлюлозы. Чтобы добиться достаточно хорошего результата промывки, часто применяют, например, четыре промывочных фильтра последовательно или многофазное барабанное вытеснительное промывочное устройство. В принципе промывочные прессы работают подобно напорным фильтрам, т.е. они удаляют жидкость из целлюлозы посредством давления. Обычно эти промывочные прессы шнекового или двухвалкового типа, однако испытаны также и барабанные прессы.

Современные вытеснительные башни и вытеснительные барабаны являются весьма эффективными промывочными машинами и они могут обеспечить все потребности производственной линии в промывке даже в одиночку, но, с другой стороны, они также весьма дороги в представляют собой большие установки.

Из-за их высокой стоимости и больших размеров вытеснительные башни и вытеснительные барабаны не очень хорошо подходят для улучшения эффективности существующих промывочных линий. Промывочное оборудование может быть всегда добавлено к линии, но даже это относительно дорого и также требует установки разбавительных устройств и, кроме того, по конфигурации в целом установка тогда становится относительно громоздкой.

Промывочные прессы часто используются для усиления существующих промывочных линий. Однако наиболее эффективные из известных прессов, подходящих для этой цели, шнековые прессы так сильно режут волокна при их перемешивании под давлением о перфорированный кожух и шнековый фланец, что они не могут в общем быть использованы для производства высококачественной целлюлозы. Двухвалковые прессы являются опять же дорогостоящими, но, с другой стороны, весьма эффективными устройствами, с помощью которых приблизительно 1%-ная целлюлозная масса может быть осушена до приблизительно 40%-ного содержания сухого вещества.

Однофазные барабанные прессы, используемые для выжимания целлюлозной массы, не рвут волокна и они могли бы быть подходящими также и с точки зрения их стоимости для усиления существующих промывочных линий, но они, по-видимому, не эффективны, даже если их усовершенствовать вытеснительной стадией, осуществляемой посредством прокачивания жидкости насосом. Равномерно прокачать промывочную жидкость через спрессованный слой целлюлозной массы оказалось затруднительно и неэффективно и чаще всего от стадии вытеснения отказываются.

Наиболее близким техническим решением по способу является способ промывки целлюлозы или любого подобного материала, например древесной массы, который включает следующие стадии: промываемый материал направляют на один конец барабана, затем промываемый материал смачивают промывочной жидкостью по меньшей мере в одной позиции, когда он проходит через барабан (патент США N 4286512, кл. B 30 B 9/14, 1991).

Наиболее близким техническим решением по устройству является промывочная машина для промывки целлюлозной массы или любого подобного материала, включающая вращающийся барабан, отжимной вал, установленный с возможностью вращения внутри вращающегося барабана, средства подачи материала в зазор между барабаном и отжимающим валом на одном конце барабана, средства для продвижения материала в пространстве между барабаном и отжимным валом во время вращения барабана и отжимного вала вдоль спиралеобразной траектории вокруг отжимного вала от впускного конца барабана до выпускного конца последнего и средства подвода жидкости для подачи жидкости на промываемый материал в по меньшей мере одной позиции вдоль спиралеобразной траектории последнего (авторское свидетельство СССР N 1481304, кл. D 21 C 9/00, 1989).

Задачей изобретения является устранение указанных трудностей, т.е. создание простого, очень надежного в работе и достаточно эффективного промывочного устройства, которое не будет разрывать волокна и несмотря на это будет таким недорогим, что его можно будет использовать для усиления существующих промывочных линий. Далее задачей изобретения является возможность использования промывочного устройства в специальных ситуациях в качестве пресса для сушки целлюлозной массы, например для временного хранения.

Данное изобретение обеспечивает решение поставленной задачи.

Способ промывки целлюлозы или любого подобного материала, например древесной массы, включает следующие стадии.

Промываемый материал направляют на один конец барабана, затем промываемый материал смачивают промывочной жидкостью по меньшей мере в одной позиции, когда он проходит через барабан.

Промываемый материал направляют между вращающимся барабаном и вращающимся отжимаемым валом, расположенным внутри барабана. По меньшей мере либо барабан, либо отжимной вал перфорированы. Промываемый материал при его прохождении через барабан подвергают двум или более отжимаемым операциям между барабаном и отжимаемым валом.

Промываемый материал смачивают в по меньшей мере двух позициях между отжимными стадиями и/или в отжимной позиции.

Промывочную жидкость подают между отжимными стадиями с помощью средств ввода жидкости, расположенных внутри барабана.

Промывочную жидкость подают в отжимную зону извне перфорированного барабана или изнутри перфорированного отжимного вала через перфорацию.

Промываемый материал перемещают вперед внутри барабана встроенными шнековыми деталями, расположенными над отжимным валом.

Промываемый материал перемешивают вперед внутри барабана наклоном барабана вниз в направлении движения промываемого материала.

Промывочная машина для промывки целлюлозной массы или любого подобного материала включает вращающийся барабан, отжимной вал, установленный с возможностью вращения внутри вращающегося барабана, средства подачи материала в зазор между барабаном и отжимным валом на одном конце барабана, средства для продвижения материала в пространстве между барабаном и отжимным валом во время вращения барабана и отжимного вала вдоль спиралеобразной траектории вокруг отжимного вала от впускного конца барабана до выпускного конца последнего и средства подвода жидкости для подачи жидкости на промываемый материал в по меньшей мере одной позиции вдоль спиралеобразной траектории последнего. Она содержит средства для перемещения отжимного вала по направлению к одной внутренней поверхности барабана для создания отжимной позиции для материала между барабаном и отжимным валом, при этом по меньшей мере один из элементов - вращающийся барабан и отжимной вал перфорирован.

Подвод промывочной жидкости размещен с возможностью подачи промывочной жидкости в нескольких позициях на пути промываемого материала.

Средства подвода жидкости включают удлиненный полый стержень или т.п. внутри барабана над отжимным валом, имеющий несколько расположенных на расстоянии одно от другого выпускных отверстий.

Над отжимным валом в барабане расположены фиксированные шнековые детали для перемещения промываемого материала в направлении вперед.

Барабан с его отжимным валом несколько наклонен, при этом конец, где загружается промываемый материал, расположен выше. Барабан с его отжимным валом наклонен или вертикален, при этом конец, где загружается промываемый материал, расположен ниже. Входной конец барабана содержит фиксированную или регулируемую крышку для ограничения вытекания материала. Барабан частично погружен в промывочную жидкость.

Идея изображения состоит в том, чтобы использовать пресс для сушки древесных отходов, известный сам по себе, таким образом, что моющее средство подают в целлюлозную массу во время ее прохождения через вращающийся барабан, между барабаном и отжимным валом внутри него.

Основной машиной может быть, например, пресс согласно патенту Финляндии N 62330, который прилагается здесь в качестве ссылки. Согласно изобретению в машине могут быть предусмотрены в подходящих позициях вдоль пути подачи целлюлозной массы средства ввода промывочной жидкости. Целесообразно подавать промывочную жидкость в целлюлозную массу после каждой стадии отжимания, после чего промывочная жидкость и все твердые материалы, содержащиеся в ней, будут удалены на следующей стадии отжимания. Подача жидкости на ту сторону целлюлозной массы, которая находится дальше от перфорации, дает в результате вытеснительный эффект, усиливающий процедуру промывки как таковой.

Так как целлюлозная масса под давлением в способе согласно изобретению не перемещается относительно отжимных поверхностей, операция отжимания не приводит к разрыву волокон, как это имеет место в случае шнекового пресса.

На фиг. 1 показана в перспективе промывочная машина согласно изобретению с частичным разрезом; на фиг. 2 - боковой вид промывочной машины с частичным разрезом; на фиг. 3 - промывочная машина, поперечный разрез.

Промывочная машина для промывки целлюлозной массы содержит вращающийся перфорированный сушильный барабан 1, вращающийся отжимной вал 2, неподвижные средства подвода жидкости 3, выполненные заодно с корпусом машины, и комплект 4 неподвижных направляющих пластин, состоящий из кусков шнековой резьбы. На практике комплект 4 направляющих пластин проще всего может быть закреплен на средствах 3 подвода жидкости, причем они тогда образуют одно целое. Целесообразно выполнить комплект 4 направляющих пластин так, чтобы периметр пластин при вращении был бы настолько близок к поверхности вращающегося барабана, чтобы он в то же время удалял всю целлюлозную массу, которая возможно прилипла к нему. Вращающийся барабан 1 и отжимной вал 2 вращаются в направлении, показанном стрелками. Отжимной вал 2 прижимается вниз к поверхности барабана, так что промывочная жидкость будет выжиматься из целлюлозной массы через перфорацию во вращающемся барабане 1. Если нужно, отжимной вал 2 также может быть перфорирован. Для иных, нежели средства 3 подвода жидкости, компонентов делается ссылка на указанный патент Финляндии N 62330.

Работа промывочной машины проиллюстрирована так, что входящая грязная целлюлозная масса 10 показана черным цветом, выходящая промытая целлюлозная масса 11 - белым цветом, а промежуточные фазы окрашены в соответствующие серые тона. Загрязненность промывочной жидкости, проходящей через барабан 1, показана соответственно.

Промываемая целлюлозная масса 10 подается в промывочную машину в точке 5. Целесообразно вводить целлюлозную массу, поступающую из предшествующей стадии промывки, без разбавления, с концентрацией по меньшей мере 12%, чтобы не увеличивать чрезмерную длину вращающегося барабана, или используя любой подходящий способ предварительной сушки. Промывочная жидкость покидает целлюлозную массу, а с ней покидают ее также некоторые твердые материалы, когда она первый раз проходит через сжимающий зазор между отжимным валом 2 и вращающимся барабаном 1. Если нужно, целлюлозная масса может быть также осушена дальше путем направления ее несколько раз через сжимающий зазор, но на практике это редко бывает необходимо. Затем в целлюлозную массу вводят промывочную жидкость 7 с помощью средства 3 подвода жидкости. Эта промывочная жидкость 7 течет к целлюлозной массе через отверстия или дырки в хвостовом конце средств 3 подвода жидкости после каждого отжимающего движения за исключением последнего отжимания. Таким образом выгодно вводить промывочную жидкость как можно ближе к поверхности отжимного вала 2, когда она вероятнее всего придет в контакт со всем слоем целлюлозной массы и, кроме того, будет также гнать более грязную промывочную жидкость, вытесняя ее, в направлении вперед и из целлюлозной массы.

Целлюлозная масса перемещается вперед в продольном направлении по отношению к вращающемуся барабану (см. стрелки на фиг. 2) с помощью направляющих пластин 4 и дополнительно, благодаря наклону вращающегося барабана вниз в направлении машины. После отжимания промывочная жидкость снова добавляется к целлюлозной массе и операция будет продолжаться, как описано выше, столько раз, сколько это позволяют длина вращающегося барабана 1 и направляющие пластины 4. Последняя направляющая пластина 4 будет в то же время выталкивать целлюлозу из машины. На практике целесообразно закрыть один конец вращающегося барабана 1 невращающейся крышкой 9, через отверстие 5, в которой целлюлозная масса подается во вращающийся барабан 1. Если необходимо, выход целлюлозной массы из вращающегося барабана 1 может быть ограничен фиксированной или регулируемой крышкой 8 на выходном конце для поддержания вращающегося барабана в состоянии равномерного заполнения целлюлозной массой и для ограничения вытекания материала. Вращающийся барабан 1 может быть также наклонен или даже расположен вертикально так, чтобы загрузка промываемого материала осуществлялась с конца, расположенного ниже, тогда он поддерживается в равномерно заполненном состоянии, но комплект направляющих пластин или соответствующих приспособлений необходим.

Промывочная жидкость 6 может быть извлечена в любой фазе отжимания и перекачена на предыдущую фазу по принципу противотока. Альтернативно можно использовать принцип перекрестного потока, т.е. использовать в этой фазе ту же самую одинаково свежую промывочную жидкость без ее извлечения и рециркулирования, так как промывка производится при достаточно высокой консистенции в зависимости от условий 15 - 30%, благодаря чему потребление промывочной жидкости во всяком случае уменьшится.

Промывочная жидкость может, конечно, подаваться в целлюлозную массу через вращающийся барабан 1 или через перфорации в отжимном вале 2. Тогда средства 3 подвода жидкости будут, соответственно, за пределами вращающегося барабана 1 или внутри отжимного вала 2. На фиг. 3 показаны средства 3 подвода жидкости, выполненные в виде параллельного вращающегося барабана 1 или оси отжимного вала 2, открытого в сторону перфорации вала, удлиненного ящика 12, в котором давление промывочной жидкости будет эффективно и периферия которого уплотнена против перфорации вала наподобие отсосного ящика.

Если желательно, вращающийся барабан может быть частично погружен в бак, содержащий промывочную жидкость. Это дает то преимущество, что благодаря сжатию в нижней части вращающегося барабана отведенная промывочная вода не будет направляться в окружающий воздух, а непосредственно в промывочную жидкость, что существенно устраняет пенообразование и потребность в антивспенивающем агенте.

Преимущества, получаемые благодаря настоящему изобретению, значительны.

Так как сама промывка проводится при довольно высокой консистенции, потребление промывочной жидкости будет весьма умеренным в сравнении с результатом промывки. Промывочная машина может быть выполнена механически очень стойкой, так как потоки промывочной жидкости очень малы в сравнении с фильтровальными и барабанными вытеснительными устройствами, работающими с низкими плотностями, благодаря чему не требуется никаких тонких сетчатых поверхностей, а вместо этого используются толстые стальные отжимные поверхности с просверленными или просечными отверстиями. Этот вид сжимаемых деталей никогда не выйдет из строя неожиданно и они будут служить долго. Уплотнение между движущимися и неподвижными элементами простое, так как целлюлозная масса при высокой консистенции не будет просачиваться через уплотнения также легко, как водная низкоконсистентная целлюлозная масса, благодаря чему, например, может быть использовано простое и надежное лабиринтное уплотнение. В специальных ситуациях целлюлозную массу можно сушить после прекращения подачи промывочной жидкости простым ее отжиманием, например для временного хранения. В случае, если позволяют другие установки на заводе, всю промывочную линию можно выполнить на основе этого вида оборудования, благодаря чему нет необходимости на какой-либо стадии разбавлять целлюлозную массу более чем до ее консистенции кипения, благодаря чему уменьшается также количество промывочной жидкости, подаваемой на выпарную установку, что благоприятно сказывается на экономике процесса.

Способ осуществляется при работе промывочной машины и включает следующие стадии: промываемый материал направляют на один конец барабана, затем промываемый материал смачивают промывочной жидкостью по меньшей мере в одной позиции, когда он проходит через барабан. Промываемый материал направляют между вращающимся барабаном и вращающимся отжимным валом, расположенным внутри барабана. По меньшей мере либо барабан, либо отжимной вал перфорирован. Промываемый материал при его прохождении через барабан подвергают двум или более отжимным операциям между барабаном и отжимным валом. Продвижение материала в пространстве между барабаном и отжимным валом осуществляют во время вращения барабана и отжимного вала вдоль спиралеобразной траектории вокруг отжимного вала от впускного конца барабана до выпускного конца последнего. Способ позволяет повысить эффективность промывки. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ промывки целлюлозы или любого подобного материала, например древесной массы, включающий следующие стадии: промываемый материал направляют на один конец барабана, затем промываемый материал смачивают промывочной жидкостью по меньшей мере в одной позиции, когда он проходит через барабан, отличающийся тем, что промываемый материал направляют между вращающимся барабаном и вращающимся отжимным валом, расположенным внутри барабана, при этом по меньшей мере либо барабан, либо отжимной вал перфорирован, а промываемый материал при его прохождении через барабан подвергают двум или более отжимным операциям между барабаном и отжимным валом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промываемый материал смачивают по меньшей мере в двух позициях между отжимными стадиями и/или в отжимной позиции. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что промывочную жидкость подают между отжимными стадиями с помощью средств ввода жидкости, расположенных внутри барабана. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что промывочную жидкость подают в отжимную зону извне перфорированного барабана или изнутри перфорированного отжимного вала через перфорацию. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что промываемый материал перемещают вперед внутри барабана, встроенными шнековыми деталями, расположенными над отжимным валом. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что промываемый материал перемещают вперед внутри барабана наклоном барабана вниз в направлении движения промываемого материала. 7. Промывочная машина для промывки целлюлозной массы или любого подобного материала, включающая вращающийся барабан, отжимной вал, установленный с возможностью вращения внутри вращающегося барабана, средства подачи материала в зазор между барабаном и отжимным валом на одном конце барабана, средства для продвижения материала в пространстве между барабаном и отжимным валом во время вращения барабана и отжимного вала вдоль спиралеобразной траектории вокруг отжимного вала от впускного конца барабана до выпускного конца последнего и средства подвода жидкости для подачи жидкости на промываемый материал по меньшей мере в одной позиции спиралеобразной траектории последнего, отличающаяся тем, что она содержит средство для перемещения отжимного вала по направлению к одной внутренней поверхности барабана для создания отжимной позиции для материала между барабаном и отжимным валом, при этом по меньшей мере один из элементов - вращающийся барабан и отжимной вал - перфорирован. 8. Машина по п.7, отличающаяся тем, что подвод промывочной жидкости размещен с возможностью подачи промывочной жидкости в нескольких позициях на пути промываемого материала. 9. Машина по п.8, отличающаяся тем, что средства подвода жидкости включают удлиненный полый стержень или тому подобное внутри барабана над отжимным валом, имеющий несколько расположенных на расстоянии одно от другого выпускных отверстий. 10. Машина по п.7, отличающаяся тем, что над отжимным валом в барабане расположены фиксированные шнековые детали для перемещения промываемого материала в направлении вперед. 11. Машина по п.7, отличающаяся тем, что барабан с его отжимным валом несколько наклонен, при этом конец, где загружается промываемый материал, расположен выше. 12. Машина по п.7, отличающаяся тем, что барабан с его отжимным валом наклонен или вертикален, при этом конец, где загружается промываемый материал, расположен ниже. 13. Машина по п.7, отличающаяся тем, что выходной конец барабана содержит фиксированную или регулируемую крышку для ограничения вытекания материала. 14. Машина по п. 7, отличающаяся тем, что барабан частично погружен в промывную жидкость.