СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2002 года по МПК D21C3/22 

Изобретение относится к способу непрерывного перемещения жидкостей при вываривании пульпы в автоклаве.

В современном процессе вываривания пульпы являются необходимыми несколько этапов, в том числе, среди других, пропитывание при специфических условиях процесса, например при низкой температуре, и вываривание в различных условиях, например при более высокой температуре, а также, если это желательно, один или несколько этапов промывки, которые производят с использованием горячей и/или холодной промывочной жидкости или промывочного фильтрата соответственно. Для производства пульпы растворители, которые используют на индивидуальных этапах процесса для растворения определенных компонентов, должны иметь определенные свойства, такие, например, как типы растворителя, водные или органические, концентрации кислот, щелочи и солей, температуры и т.д.

По причинам затрат и не в последнюю очередь по относящимся к окружающей среде причинам желательно сохранять количество химикалий и жидкости, необходимых на индивидуальных этапах, настолько низким насколько это возможно и в максимально возможной степени повторно использовать уже использованные растворители.

Согласно WO 91/05103 предварительно выдержанную щепу предварительно нагревают в первой камере посредством циркулирования черного щелока ЧЩ низкой температуры и непрерывно подают во вторую камеру при высоком давлении и температуре. Во второй камере щепу нагревают до температуры вываривания посредством циркулирования горячего черного щелока, после чего его перемещают в автоклав вместе с белым щелоком БЩ.

Патент США 4693785 относится к автоклаву для непрерывной обработки. Загрузку и выгрузку используемых щелоков производят через множество кольцевых систем сит.

В патенте США 3752319 описан фильтр для отделения жидкости от смеси щепа-жидкость.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ непрерывного перемещения жидкостей, известный из ЕР 0100293А1. Согласно указанному уровню техники в способе непрерывного перемещения жидкости при вываривании пульпы в автоклаве жидкость, которую используют на определенном этапе процесса, циркулирует между контейнерами или резервуарами, расположенными на приточной и выходной сторонах автоклава.

Цель представленного изобретения состоит в том, чтобы использовать в процессе первоначально определенного вида уже существующее структурное оборудование и выполнять технологический процесс вываривания настолько экономно насколько это возможно, с минимумом заново добавленных химикалий и пресной воды.

Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерывного перемещения жидкости при вываривании пульпы в автоклаве, в котором жидкость, которую используют на определенном этапе процесса, циркулирует между контейнерами или резервуарами, расположенными на приточной и выходной сторонах автоклава, согласно изобретению, когда доходят до этого определенного этапа процесса, автоклав присоединяют к системе циркуляции между контейнерами или резервуарами, которые связывают с этим определенным этапом процесса.

Чтобы осуществить представленное изобретение, за каждым желательным этапом процесса закрепляют одну пару контейнеров или резервуаров; например, за этапом пропитки, который использует пропиточный раствор (ПР), резервуары ПР1 и ПР2, за этапом вываривания, который использует варочный раствор (ВР), резервуары ВР1 и ВР2. Соответствующий растворитель, который используют на этом этапе процесса, затем непрерывно циркулирует между соответственными связанными резервуарами 1 и 2 (или 2 и 1 соответственно). Другими словами, это соответствует внутренней циркуляции из резервуара в резервуар. Если теперь, например, растворитель, который находится в резервуаре 1, необходим в этапе процесса в устройстве вываривания пульпы (автоклаве), этот автоклав просто присоединяют к системе циркуляции из резервуара 1 в резервуар 2. Таким образом, растворитель подают в соответствующий резервуар 1 для непосредственного использования на этом этапе процесса, а в резервуаре 2 собирают израсходованный растворитель, который поступает из этапа процесса. Также возможно, что первый контейнер или резервуар, который устраивают на стороне притока образуют из трубопровода между вторым контейнером или резервуаром и автоклавом. В этом случае непрерывная подача химикалий происходит непосредственно в трубопровод, который ведет к автоклаву, причем жидкость, которая течет в трубопроводе, обеспечивает достаточное смешивание.

Согласно предпочтительному варианту осуществления представленного изобретения использованную жидкость непрерывно выгружают из контейнера или резервуара, который устраивают на выходной стороне автоклава и посредством непрерывного добавления доз химикалий и последующего непрерывного регулирования температуры с помощью теплообменников восстанавливают ее первоначальные свойства и возвращают ее в систему циркуляции в контейнер или резервуар, который устраивают на приточной стороне автоклава. Таким образом, можно сохранять низкую потребность в химикалиях, которые необходимо добавлять заново, так как нужно заменять только фактически израсходованное количество химикалий. Кроме того, можно сберечь значительное количество энергии, так как нужно подавать только количество энергии, которое соответствует тепловым потерям, которые происходят в автоклаве. Когда соответствующий этап процесса заканчивают, снова становится эффективной внутренняя циркуляция из резервуара в резервуар.

Согласно предпочтительному варианту осуществления представленного изобретения часть израсходованной жидкости непрерывно ответвляют на выходной стороне и непрерывно подают во вторую систему циркуляции между контейнерами или резервуарами, которые устраивают на приточной и выходной стороне того же и/или другого автоклава. Таким образом возможно регулировать объемное количество, а также содержание химикалий в различных системах циркуляции с минимальными усилиями и потребностью в энергии.

Кроме того, в вышеупомянутом случае предпочтительно, если недостающее объемное количество заменяют посредством непрерывной подачи новых химикалий и/или промывочного раствора и/или жидкости из другой системы циркуляции. Этим способом каскадоподобное соединение различных систем циркуляции обеспечивает дополнительную экономию.

Также выгодно, если вторую систему циркуляции связывают с тем же определенным этапом процесса, что и первую систему циркуляции. Перед тем как жидкость можно повторно использовать, необходимо добавить только то количество химикалий, которое израсходовали в течение определенного этапа процесса, и восстановить первоначальную температуру.

Однако предпочтительно вторую систему циркуляции связывают с другим определенным этапом процесса, чем первую систему циркуляции. В этом случае иногда даже нет необходимости прибавлять химикалии или нагревать жидкость.

Кроме того, предпочтительно, если на выходной стороне систем(ы) циркуляции между контейнерами или резервуарами часть отработанной жидкости непрерывно ответвляют и непрерывно подают в установку химической переработки для восстановления химикалий, причем недостающее количество объема заменяют в контейнере или резервуаре тем, что добавляют промывочный раствор и/или избыточную жидкость из другой системы циркуляции. Это предотвращает чрезмерную концентрацию органических и неорганических компонентов в циркуляционной системе.

Благодаря представленному изобретению таким образом достигают следующих целей:
- независимо от характеристик заполнения (таких, например, как влажность, плотность, температура) на соответственном этапе процесса содержимое автоклава (щепу) всегда подвергают воздействию постоянных условий растворителя;
- условия растворителя можно легко адаптировать к новым требованиям;
- энергосодержание растворителей создают не посредством нагревания в автоклаве и хранения в резервуаре после этого этапа процесса, но энергосодержание растворителей создают внутри резервуара (с помощью циркуляции из резервуара в резервуар) и доставляют от резервуара до содержимого автоклава, чтобы нагреть таковой;
- не нужны совершенно никакие средства циркуляции, связанные с автоклавом;
- все значения потребления непрерывны;
- необходима меньшая вместимость резервуара;
- нужен более короткий период вываривания;
- достигают однородного качества пульпы, и его можно легко изменять; и
- можно реализовать очень простое и прозрачное административное управление для модулей резервуарного хранилища, оптимизации качества, энергии и последовательности.

Кроме того, с помощью способа представленного изобретения возможно обеспечить на выходной стороне автоклава профиль распределения концентрации примеси химикалий, который возрастает со временем реакции. С помощью этой уникальной особенности процесса согласно представленному изобретению можно обеспечить однородную обработку содержимого автоклава в течение всего времени реакции, в то время как согласно обычным способам профиль распределения концентрации примеси химикалий на выходной стороне автоклава всегда уменьшается. Очевидно, что профиль распределения концентрации примеси, который возрастает со временем реакции, означает, что пульпу можно более равномерно обрабатывать, пропитывать, вываривать и т. д., поскольку в любое время в течение реакции присутствует достаточное количество химикалий. Это преимущество будет более ясно видно из приложенных таблиц (фиг. от 2 до 10).

На фиг. 2 показано сравнение между обычными способами (обозначенными "Энербатч" и "РДХ") и способом согласно представленному изобретению (обозначенным "СБС").

На фиг. с 3 по 7 сравниваются различные параметры пульпы, которую получают с помощью обычных способов (обозначенных "Энербатч" и "РДХ") и способом согласно представленному изобретению (обозначенным "СБС").

На фиг. с 8 по 10 показан щелочной профиль, измеренный на выходной стороне автоклава, снова для обычных способов (фиг.8 для "Энербатч" и фиг.9 для "РДХ") и для способа согласно представленному изобретению (фиг.10 для "СБС").

Изобретение объясняется ниже более подробно с помощью приложенной схемы процесса для примера вываривания пульпы Крафт-бумаги (фиг.1). Значение чертежа состоит в следующем:
Периодические этапы процесса (обозначенные числами, обведенными в кружок):
А 1 - загрузка щепы в автоклав (с помощью пара низкого давления ПНД) и, возможно, одновременное заполнение пропиточным раствором из резервуара ПР1;
2 - заполнение пропиточным раствором из резервуара ПР1 до тех пор, пока автоклав не достигнет пропиточного давления;
3 - сквозное вытеснение пропиточного раствора из резервуара ПР1 через автоклав в резервуар ПР2 при сохранении пропиточного давления;
4 - горячее вытеснение пропиточного раствора с помощью варочного раствора из резервуара ВР1 через автоклав в резервуар ПР2, до тех пор, пока в резервуаре ПР2 не восполнят то количество, которое удаляют из системы циркуляции при заполнении пропиточным раствором ПР;
5 - продолжение горячего вытеснения с помощью варочного раствора из резервуара ВР1 через автоклав в резервуар ВР2 до достижения желательной температуры вываривания и желательного периода вываривания;
6 - холодное вытеснение варочного раствора с помощью промывочного фильтрата ПФ после промывки пульпы через автоклав в резервуар ВР2, до тех пор, пока содержание автоклава не охладят до желаемой температуры;
В 7 - сброс содержимого автоклава с помощью откачивания и одновременного добавления промывочного фильтрата ПФ, чтобы разбавить пульпу до желательной консистенции.

Непрерывные этапы процесса (обозначенные буквой "С" в рамке).

1) Перемещение жидкости между соответствующими резервуарами 2 и связанным резервуаром 1.

2) Перемещение жидкости между соответствующими резервуарами 1 и связанным резервуаром 2 или только частично непрерывное, если учитывать, что поток растворителя также изменяют в зависимости от этапа процесса или могут прервать соответственно.

3) Подача щепы в бункер, который размещают выше автоклава.

4) Разгрузка пульпы из резервуара разгрузки, размещенного за автоклавом.

5) Подача концентрированного растворителя после переработки, например каустификации.

6) Выгрузка отработанного щелока на переработку, например, в установку для выпаривания.

7) Подача пара среднего давления ПСД.

8) Подача пара низкого давления ПНД.

9) Выгрузка конденсата пара.

10) Подача теплой воды.

11) Выгрузка горячей воды ГВ.

12) Подача жидкости (например, промывочного фильтрата после промывки пульпы) в резервуар (ПФ-резервуар), после чего содержимое автоклава промывают и охлаждают до желательной температуры.

Предназначен для использования в производстве целлюлозы, в частности при вываривании пульпы в автоклаве. Жидкость, которую используют на определенном этапе процесса, может циркулировать между контейнерами или резервуарами, расположенными на приточной и выходной сторонах автоклава, и, когда доходят до этого определенного этапа процесса, автоклав присоединяют к системе циркуляции между контейнерами или резервуарами, которые связывают с этим определенным этапом процесса. Обеспечивается выполнение технологического процесса экономно, с минимумом заново добавленных химикалий и пресной воды. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ непрерывного перемещения жидкости при вываривании пульпы в автоклаве, в котором жидкость, которую используют на определенном этапе процесса, циркулирует между контейнерами или резервуарами, расположенными на приточной и выходной сторонах автоклава, отличающийся тем, что, когда доходят до этого определенного этапа процесса, автоклав присоединяют к системе циркуляции между контейнерами или резервуарами, которые связывают с этим определенным этапом процесса. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что использованную жидкость непрерывно выгружают из контейнера или резервуара, расположенного на выходной стороне автоклава, посредством непрерывного добавления доз химикалий и последующего непрерывного регулирования температуры с помощью теплообменников восстанавливают ее первоначальные свойства и возвращают ее в систему циркуляции в контейнер или резервуар, расположенный на приточной стороне автоклава. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что часть израсходованной жидкости непрерывно ответвляют на выходной стороне и непрерывно подают во вторую систему циркуляции между контейнерами или резервуарами, расположенными на приточной и выходной стороне того и/или другого автоклава. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что недостающее объемное количество заменяют посредством непрерывной подачи новых химикалий, и/или промывочного раствора, и/или жидкости из другой системы циркуляции. 5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что вторую систему циркуляции связывают с тем же определенным этапом процесса, что и первую систему циркуляции. 6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что вторую систему циркуляции связывают с другим определенным этапом процесса, чем первую систему циркуляции. 7. Способ по одному из пп. 1 - 6, отличающийся тем, что на выходной стороне системы(м) циркуляции между контейнерами или резервуарами часть отработанной жидкости непрерывно ответвляют и непрерывно подают в установку химической переработки для восстановления химикалий, причем недостающее количество объема заменяют в контейнере или резервуаре тем, что добавляют промывочный раствор и/или избыточную жидкость из другой системы циркуляции. 8. Способ по одному из пп. 1 - 7, отличающийся тем, что на выходной стороне автоклава предусматривают профиль распределения концентрации примеси химикалий, который возрастает с временем реакции.