УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЩЕПЫ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ Российский патент 2013 года по МПК D21C7/00 

Изобретение относится к аппаратурному оснащению процессов переработки древесной щепы с получением целлюлозных полуфабрикатов и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности при комплексной переработке древесины лиственницы сибирской.

Известно устройство установки варочного котла типа КВСи-320, состоящей из стационарного варочного котла, теплообменника, бакаконденсатоотводчика, циркуляционного насоса, системы трубопроводов, включающей средства подачи жидких фаз в котел снизу и вывода их сверху, запорной и регулирующей арматуры. Установка оснащена автоматическими уровнемерами барботирующего или мембранного типа, контрольно-измерительными приборами и системой автоматического регулирования технологического процесса варки целлюлозы (Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Т.1. Оборудование для производства волокнистых полуфабрикатов. Стр.60-61. Москва. Издательство «Лесная промышленность», 1981 г.).

Однако это устройство не обеспечивает возможность комплексной переработки щепы лиственницы, включающей одно- или двухступенчатую экстракцию щепы перед варкой с высокой степенью извлечения из нее экстрагируемых веществ, получения экстракта с высоким содержанием в нем растворенных веществ, автоматического управления потоков экстрагентов и варочного раствора.

Положительными результатами от использования предлагаемого изобретения являются обеспечение возможности при комплексной переработке щепы повышения степени извлечения из нее при экстракции «вредных» для последующей варки компонентов, увеличение концентрации в водном экстракте полезных веществ, а также автоматического управления потоков экстрагентов и варочного раствора.

Указанные результаты достигаются тем, что устройство для комплексной переработки щепы древесины лиственницы, состоящее из установки варочного котла, включающей стационарный котел периодического действия, снабженный средством нагрева содержимого котла, системой трубопроводов, включающей средства подачи жидких фаз в котел снизу и вывода их сверху, запорной и регулирующей арматурой, контрольно-измерительными приборами, системой автоматического управления процесса варки щепы, согласно изобретению содержит две дополнительные установки варочного котла, дополнительную систему автоматического управления потоками жидких фаз, при этом котлы связаны между собой трубопроводами последовательно по ходу жидких фаз и снабжены датчиками сигналов заполнения их этими фазами, обеспечивающих работу системы автоматического управления потоками. Стационарный котел может быть котлом для получения целлюлозы по сульфатному или сульфитному способу варки.

Устройство в процессе комплексной переработки щепы лиственницы, включающей использование варочного котла периодического действия, загрузку котла щепой, заполнение его жидкой фазой, экстракцию щепы с заданной ее длительностью в одну или две ступени, выведение экстракта или экстрактов из котла, варку щепы в заданном режиме, например, по сульфатному способу варки целлюлозы с предварительной двухступенчатой экстракцией щепы, работает следующим образом.

Котлы заполняют щепой в объеме, обеспечивающем заданное на варку значение гидромодуля, например, 4:1. В первый котел снизу подается на первой ступени экстракции вода с температурой, например, 90°С, со скоростью подачи и, соответственно, длительностью его заполнения до заданного уровня, определяемыми в тестовых лабораторных испытаниях экстракции щепы на обеих ее ступенях по длительности эффективной экстракции водой на первой ступени или черным щелоком - на второй.

Скорость подачи и длительность заполнения одинаковы для всех котлов при экстракции и на первой, и на второй ее ступенях и при заполнении котлов варочным раствором. При этом длительность заполнения котла равна длительности эффективной экстракции водой на первой ступени или черным щелоком - на второй.

Котлы заполняются до уровня перелива жидких фаз в трубопроводы, соединяющие выход жидкой фазы из одного котла с входом жидкой фазы в следующий. Эти трубопроводы в верхней части имеют запорные элементы, закрытые при варке и открытые при экстракции и заполнении котлов жидкими фазами - водой, черным щелоком и варочным раствором. Непосредственно ниже запорных элементов расположены датчики заполнения котлов, определяемого, например, как появление жидкой фазы с известными характеристиками в данном датчике данного котла. Это может быть датчик электропроводности, значения рН, плотности или какой-либо другой характеристики жидкой фазы.

При заполнении первого котла срабатывает датчик этого котла, и по его первому сигналу, поступающему в систему управления потоками жидких фаз, подача воды в первый котел прекращается и в него подается черный щелок. Этот экстрагент вытесняет водный экстракт из первого котла во второй. При заполнении первого котла черным щелоком срабатывает его датчик, и по второму сигналу, отличающемуся по величине от первого сигнала, подача черного щелока в первый котел прекращается и в него подается варочный раствор. В этот же момент с датчика второго котла в систему управления потоками жидких фаз поступает первый сигнал, подтверждающий заполнение котла водным экстрактом. Этот же момент соответствует завершению водной экстракции всей щепы в первом котле.

При заполнении первого котла варочным раствором, вытеснившим из него черный щелок во второй котел, датчик первого котла дает третий сигнал, подтверждающий заполнение этого котла варочным раствором, датчик второго котла дает второй сигнал, подтверждающий его заполнение черным щелоком, датчик третьего котла дает первый сигнал, подтверждающий его заполнение водным экстрагентом, вытесненным из второго котла черным щелоком. В этот момент щепа в первом котле прошла эффективную экстракцию второй ступени, то есть черным щелоком, во втором котле щепа прошла эффективную экстракцию водным экстрагентом. При заполнении второго котла варочным раствором третий сигнал датчика этого котла подтверждает его заполнение этой жидкой фазой, второй сигнал датчика третьего котла подтверждает его заполнение черным щелоком. В этот момент вся щепа во втором котле прошла эффективную экстракцию и на второй ступени. Водный экстракт, вытесняемый из третьего котла черным щелоком, поступает на переработку или в хранилище. В течение всего процесса экстракции температуру в котлах поддерживают на уровне 90°С.

При вытеснении черным щелоком из третьего котла водного экстракта небольшую по объему его часть, загрязненную черным щелоком, направляют с потоком черного щелока в систему регенерации варочных химикатов. Эту часть водного экстракта отсекают от его основного потока по сигналу еще одного датчика, расположенного в нижней части трубопровода, связывающего выход жидких фаз из третьего котла с распределительными трубопроводами, и реагирующего на загрязненность водного экстракта, например на резкое увеличение электропроводности водного экстракта при его загрязнении.

При заполнении третьего котла варочным раствором датчик заполнения своим третьим сигналом подтверждает это заполнение, и по этому же сигналу система управления потоками перекрывает запорные элементы, обеспечивающие надлежащую герметизацию котлов при варке.

Таким образом, при заполнении всех котлов варочным раствором щепа прошла во всех котлах обе ступени экстракции с удалением из нее растворимых веществ, вдвое большем, чем при экстракции в одном котле по прототипу, при этом концентрация арабиногалактана и флавоноидов в водном экстракте втрое выше, чем в способе по прототипу.

Весь процесс экстракции проводят в автоматически управляемом режиме.

Устройство при комплексной переработке щепы лиственницы, включающей двухступенчатую экстракцию щепы перед варкой по сульфитному или бисульфитному способу, работает аналогичным образом. Принципы и примеры переработки щепы полностью аналогичны изложенным выше. Единственным отличием является использование на второй ступени экстракции в качестве экстрагента отработанного сульфитного щелока, то есть раствора лигносульфонатов.

Изобретение относится к аппаратурному оснащению процессов переработки древесной щепы с получением целлюлозных полуфабрикатов и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности при комплексной переработке древесины лиственницы сибирской. Устройство состоит из трех стационарных котлов периодического действия, связанных между собой трубопроводами последовательно по ходу жидких фаз и снабженных датчиками сигналов заполнения котлов водным экстрагентом на первой ступени экстракции щепы, черным щелоком от сульфатной варки или раствором лигносульфонатов - на второй ступени экстракции, и варочным раствором для проведения варки. Применение устройства обеспечивает возможность достижения высокой степени извлечения из щепы при экстракции «вредных» для последующей варки компонентов, увеличения концентрации полезных веществ в водном экстракте, а также автоматического управления потоков экстрагентов и варочного раствора. 2 з.п. ф-лы.

1. Устройство для комплексной переработки щепы древесины лиственницы, состоящее из установки варочного котла, включающей стационарный котел периодического действия, снабженный средством нагрева содержимого котла, системой трубопроводов, запорной и регулирующей арматурой, средствами подачи жидких фаз в котел снизу и вывода их сверху, контрольно-измерительными приборами, системой автоматического управления процесса варки щепы, отличающееся тем, что содержит две дополнительные установки варочного котла, дополнительную систему автоматического управления потоками жидких фаз, при этом котлы связаны между собой трубопроводами последовательно по ходу жидких фаз и снабжены датчиками сигналов заполнения их этими фазами, обеспечивающих работу системы автоматического управления потоками.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что установка варочного котла включает стационарный котел периодического действия для получения целлюлозы по сульфатному способу варки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что установка варочного котла включает стационарный котел периодического действия для получения целлюлозы по сульфитному способу варки.