ВАРОЧНЫЙ КОТЕЛ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ И СИСТЕМА ПИТАНИЯ
COOKING BOILER OF CONTINUOUS ACTION AND POWER SUPPLY SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к бумажной промышленности и к используемым в ней устройствам и способам, в частности к устройствам и способам для варки целлюлозы.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для удовлетворения растущего спроса и снижения минимально допустимых остатков для бумажной продукции, изготовители целлюлозы ищут способы увеличения ее производства. Один результат заключается в том, что варочные котлы перегружают, т.е. эксплуатируют на пределе возможности. При такой эксплуатации варочный котел работает при очень высокой температуре и короткими периодами выдержки. Введение холодного белого щелока в процессе варки снижает температуру и отрицательно влияет на объем производства.
Например, при использовании в производственных линиях однососудных паро-фазных котлов без внутренней пропитки щелоком или без подачи пропитанной внутри щепы отсутствие пропитки приводит к нежелательно большим объемам брака, например, до 10% по массе при числе Каппа 17. Даже в линиях с внутренней пропиткой щелоком, как сказано выше, введение холодного белого щелока из зоны пропитки в варочный котел снижает температуру варки и отрицательно влияет на объем производства. Предварительный подогрев пропитанной щепы однако требует повышенных расходов на электроэнергию.
Эти и другие проблемы решены в вариантах осуществления настоящего изобретения, один из которых предлагает систему и способ подачи пропитанного лигноцеллюлозного материала в варочный котел при повышенной температуре питания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематическое изображение одного варианта осуществления.
Фиг. 2 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
Фиг. 3 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
Фиг. 4 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
Фиг. 5 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
Фиг. 6 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
Фиг. 7 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
Фиг. 8 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
Фиг. 9 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
Фиг. 10 - схематическое изображение стандартного наклонного верхнего сепаратора.
Фиг. 11 - схематическое изображение другого варианта осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Один вариант осуществления предлагает систему подачи лигноцеллюлозного материала (например, щепы), пропитанного варочным щелоком в варочный котел при поддержании повышенной температуры питания. В одном варианте осуществления щепа может быть пропитана варочным щелоком при низкой температуре и затем подана в котел при намного более высокой температуре. Здесь преимущество состоит в том, что объем производства котла и качество целлюлозы поддерживаются при экономии электроэнергии и с относительно низкими капитальными затратами.
Авторы изобретения установили, что известные способы питания котла при низких температурах могут существенно ограничивать объем производства котла из-за ограничений по подогреву и времени выдержки в котле. Если пропитку щепы осуществлять в атмосферных условиях, температура варочного щелока в системе пропитки на этом этапе обычно остается ниже 100°С. Авторы изобретения установили, что систему пропитки трудно поддерживать холодной, при этом поддерживая высокую температуру в котле, без чрезмерного использования охлаждающей среды и при сохранении экономичности. Один вариант осуществления решает эти и другие проблемы, по меньшей мере частично, давая операторам возможность эксплуатировать систему пропитки при низкой температуре, при этом сохраняя возможность подачи щепы в котел при высокой температуре. Используя один или несколько вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, можно получить более равномерно проваренную целлюлозу с меньшим объемом брака, усилить белимость, снизить расход химических отбеливателей и операционные расходы.
Один вариант осуществления предлагает устройство для варки лигноцеллюлозного материала, включающее: эксплуатируемый под давлением наклонный верхний сепаратор, включающий патрубок для загрузки промывочного щелока, служащий для приема промывочной смеси, включающей пропитанный лигноцеллюлозный материал и промывочный щелок, патрубок для загрузки горячего черного щелока, патрубок для выгрузки избыточного щелока и патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала;
резервуар варочного котла непрерывного действия, включающий патрубок для загрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала, связанный с патрубком для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала, и патрубок для выгрузки теплого черного щелока; и
контур циркуляции и подогрева черного щелока, включающий патрубок для загрузки теплого черного щелока, связанный с упомянутым патрубком для выгрузки теплого черного щелока, нагреватель для подогрева теплого черного щелока, чтобы получить горячий черный щелок, и патрубок для выгрузки горячего черного щелока, связанный с упомянутым патрубком для загрузки горячего черного щелока.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий получение готовой целлюлозы с использованием упомянутого устройства.
Еще один вариант осуществления предлагает способ варки целлюлозы, включающий введение под давлением промывочной смеси, включающей пропитанный лигноцеллюлозный материал и промывочный щелок в эксплуатируемый под давлением наклонный верхний сепаратор;
подогрев и сепарацию под давлением пропитанного лигноцеллюлозного материала в наклонном верхнем сепараторе по меньшей мере от части промывочного щелока, чтобы получить подогретый пропитанный лигноцеллюлозный материал; и
транспортировку под давлением подогретого пропитанного лигноцеллюлозного материала в резервуар варочного котла под давлением непрерывного действия и варку для получения готовой целлюлозы;
при этом давление на этапах введения, подогрева, сепарации и транспортировки достаточно для предотвращения закипания упомянутого промывочного щелока.
Еще один вариант осуществления предлагает способ изготовления бумажного продукта, включающий получение готовой целлюлозы вышеупомянутым способом с последующим преобразованием всей или части готовой целлюлозы в бумажный продукт.
Еще один вариант осуществления предлагает способ изготовления целлюлозной массы, включающий получение готовой целлюлозы вышеупомянутым способом.
В еще одном варианте осуществления предложено новое использование внешнего наклонного верхнего сепаратора. Один вариант осуществления схематически показан на Фиг. 1. Показан резервуар варочного котла непрерывного действия, снабженный установленным на его верхнем конце эксплуатируемым под давлением наклонным верхним сепаратором. Сепаратор имеет нижний конец, включающий патрубок для загрузки промывочного щелока для приема промывочной смеси. Промывочная смесь желательно включает пропитанный лигноцеллюлозный материал и промывочный щелок. На нижнем конце сепаратора также расположен патрубок для выгрузки избыточного щелока, посредством которого избыточный щелок может быть удален из сепаратора. Сепаратор включает патрубок для загрузки горячего черного щелока, через который горячий черный щелок может поступать в сепаратор. На верхнем конце сепаратора расположен патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала, через который пропитанный лигноцеллюлозный материал может проходить в котел через соответствующий патрубок для загрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала на верхнем конце варочного котла.
Наклонный верхний сепаратор может включать одно или больше из сетки или шнека и предназначен для отделения пропитанного лигноцеллюлозного материала по меньшей мере от части промывочного щелока и транспортировки отделенного таким образом пропитанного лигноцеллюлозного материала к патрубку для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала. Такие сепараторы известны и предлагаются, например, компаниями Valmet Curitiba, Бразилия, Karlstad, Швеция, или Andritz. На Фиг. 10 показан стандартный наклонный верхний сепаратор. На Фиг. 11 показан модифицированный наклонный верхний сепаратор, который после модификации включает патрубок для загрузки горячего черного щелока, через который горячий черный щелок может поступать в сепаратор из патрубка для выгрузки горячего черного щелока контура циркуляции и подогрева черного щелока.
Как показано на Фиг. 1, патрубок для загрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала сепаратора связан с патрубком для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала из варочного котла. Резервуар варочного котла включает патрубок для выгрузки теплого черного щелока, расположенный между его верхним и нижним концами, через который можно осуществлять отвод теплого черного щелока. Теплый черный щелок после отвода из варочного котла поступает в верхнюю часть контура циркуляции и подогрева черного щелока через патрубок для загрузки теплого черного щелока, связанный с патрубком для выгрузки теплого черного щелока из варочного котла. По выбору, один или несколько насосов могут быть использованы в контуре циркуляции и подогрева черного щелока для циркуляции черного щелока. Теплый черный щелок подогревают нагревателем, в результате чего получают горячий черный щелок. В контуре подогрева и циркуляции черного щелока могут быть использованы один или несколько нагревателей. Нагревателем может служить теплообменник, в котором тепловая энергия пара или другого источника теплоты прямо или косвенно нагревает теплый черный щелок для получения горячего черного щелока. Нагреватель и насос могут быть расположены в любом порядке - перед и/или после друг друга - по длине контура нагрева и циркуляции черного щелока.
Горячий черный щелок выходит из нижнего конца контура циркуляции через патрубок для выгрузки горячего черного щелока и поступает в сепаратор через соответствующий патрубок для загрузки горячего черного щелока. Горячий черный щелок контактирует с пропитанным лигноцеллюлозным материалом в сепараторе, в результате чего пропитанный лигноцеллюлозный материал нагревается. В одном варианте осуществления наклонный верхний сепаратор предназначен для объединения пропитанного лигноцеллюлозного материала с горячим черным щелоком и их подогрева. В одном варианте осуществления сепаратор и его содержимое имеют тепловой градиент, который увеличивается от нижнего конца к верхнему концу, т.е., верхний конец сепаратора горячее чем нижний конец.
Варочный котел также включает патрубок для выгрузки готовой целлюлозы на его нижнем конце, через который может быть выгружена готовая целлюлоза. Поскольку резервуар варочного котла предназначен для получения целлюлозы из пропитанного лигноцеллюлозного материала, он не имеет конкретных ограничений. Например, резервуар варочного котла является парофазным котлом, гидравлическим котлом, однососудным котлом или двухсосудным котлом, котлом периодического действия, котлом непрерывного действия или же их подходящим сочетанием. В одном варианте осуществления резервуар варочного котла является однососудным парофазным варочным котлом непрерывного действия. Варочные котлы известны в данной области техники и могут быть получены, например, от компаний Valmet, Voith, Andritz и других изготовителей.
На Фиг. 2 показан схематический чертеж еще одного варианта осуществления. Показан резервуар для пропитки при окружающем давлении, который предназначен для получения пропитанного лигноцеллюлозного материала. Щепа перед варкой поступает в пропиточный резервуар на его верхнем конце. Показано вентиляционный канал, который позволяет пропиточному резервуару работать при окружающем давлении. Используемый здесь термин "окружающее давление" означает давление, обычно присутствующее на уровне моря, или приблизительно 1 бар. В пропиточном резервуаре щепу сначала подвергают действию пара, который поступает через соответствующий патрубок, как показано. Пар нагревает и гидратирует щепу, при этом, как известно, из щепы удаляется воздух, который заменяется паром. "Предварительно пропитанная" таким образом щепа поступает в варочный щелок, который подают в пропиточный резервуар через показанный впускной патрубок. Температура варочного щелока ниже температуры пара. Когда пропитанная горячим паром щепа контактирует с более холодным варочным щелоком, пар в щепе вытесняется варочным щелоком, в результате чего щепа пропитывается щелоком. Пропитанная щепа или пропитанный лигноцеллюлозный материал вместе с лишним или отработавшим варочным щелоком выходит из нижнего конца пропиточного резервуара через систему подачи/перекачки щепы как промывочная смесь.
Поскольку пропиточный резервуар предназначен для получения пропитанного лигноцеллюлозного материала, пропиточный резервуар не имеет конкретных ограничений. В одном варианте осуществления пропиточный резервуар является пропиточным резервуаром для белого щелока. В одном варианте осуществления пропиточный резервуар является устройством для пропаривания и пропитки при атмосферном давлении. Такие пропиточные резервуары и системы подачи и перекачки щепы известны в данной области техники, например, бункер для щепы Diamondback™ компании Johansson, система TurboFeed™ компании Andritz Glens Falls, штат Нью-Йорк, и система питания IMPBIN™ компании Valmet, Куритиба, Бразилия, или компании Karlstad, Швеция.
В одном варианте осуществления промывочную смесь подают насосом на патрубок для загрузки промывочной смеси верхнего сепаратора, такого как показанный на Фиг. 3.
На Фиг. 4 показан схематический чертеж еще одного варианта осуществления верхнего сепаратора и резервуара варочного котла. Показан один вариант осуществления первого контура избыточного щелока. Избыточный щелок, полученный, например, при отделении в сепараторе пропитанного лигноцеллюлозного материала от промывочной смеси, выходит из сепаратора через патрубок для выгрузки избыточного щелока. В данном варианте осуществления избыточный щелок поступает в верхнюю часть контура избыточного щелока. По выбору, избыточный щелок может быть откачан насосом в место соединения с контуром нагрева и циркуляции черного щелока в точку возврата избыточного щелока, где он объединяется с черным щелоком. Точка возврата избыточного щелока может быть расположена в любом месте по длине контура нагрева и циркуляции черного щелока, но предпочтительно на его верхнем конце, соединенном, как показано с теплым черным щелоком. По выбору, свежий белый щелок также может быть введен в контур нагрева и циркуляции черного щелока, как показано. Также, белый щелок может быть введен в любом месте по длине контура нагрева и циркуляции черного щелока. Альтернативно, избыточный щелок и белый щелок могут быть сначала объединены друг с другом перед введением в контур нагрева и циркуляции черного щелока.
На Фиг. 5 показан схематический чертеж еще одного варианта осуществления. Показан еще один вариант осуществления контура избыточного щелока. Избыточный щелок выходит из сепаратора; какая-то часть может поступать в первый контур избыточного щелока, описанный выше; и остальная часть отправляется в пропиточный резервуар как варочный щелок или как часть варочного щелока. В этом втором контуре избыточного щелока белый щелок может быть добавлен, по выбору, к избыточному щелоку, и объединенные избыточный щелок и белый щелок поступают в пропиточный резервуар как варочный щелок. Показан необязательный охладитель для регулирования температуры. По выбору, один или больше из нагревателя (не показан), циркуляционного насоса (не показан) или они оба могут быть расположены в любом месте второго контура избыточного щелока между патрубком для выгрузки избыточного щелока из сепаратора и патрубком пропиточного резервуара для загрузки варочного щелока.
На Фиг. 5 также представлены схематические изображения уровней щелока в пропиточном резервуаре и варочном котле.
На Фиг. 5 также показан необязательный патрубок для ввода пара в котел.
На Фиг. 6 представлен схематический чертеж еще одного варианта осуществления. Схематически показаны уровни варочного щелока в нижних частях секций для пара и паров в верхних частях пропиточного резервуара и варочного котла, соответствующие пересечения которых соответствуют уровням щелока, показанным на Фиг. 5.
В процессе сульфатной варки древесная щепа, подаваемая в пропиточный резервуар, не имеет конкретных ограничений. Она может включать любой тип древесины, обычно используемый для изготовления бумаги. Щепа может быть получены из лиственных деревьев, хвойных деревьев или сочетания лиственных и хвойных деревьев. Лиственные деревья включают листопадные деревья (покрытосемянные), такие как береза, дуб, бук, клен и эвкалипт. Хвойные деревья (голосемянные) включают такие деревья как разные виды пихт, елей и сосен, например, сосну ладанную, сосну карибскую, ель колючую, пихту бальзамическую и пихту дугласовую.
При использовании щепы из лиственных и хвойных деревьев массовое отношение лиственной/хвойной щепы, подаваемой в пропиточный резервуар, может составлять, по выбору, от 0,001 до 1000. В одном варианте осуществления массовое отношение лиственной/хвойной щепы может составлять от 90/10 до 30/60. Эти диапазоны по отдельности включают все заключенные в них значения и поддиапазоны, включая 0,001, 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 и 1000.
Древесная щепа может иметь любой размер, подходящий для использования в производстве целлюлозы. Например, щепа может иметь размер от 10 до 40 мм в длину и от 1 до 15 мм в ширину. Эти диапазоны по отдельности включают все значения и поддиапазоны в их пределах, включая 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 30, 33, 35 и 40 мм.
Варочный щелок для пропитки не имеет конкретных ограничений, но предпочтительно пропитку выполняют белым щелоком. Типичные варочные химикаты включают воду и один или больше из оксида натрия, гидроксида натрия, сульфида натрия, гидросульфида натрия, карбоната натрия, сульфата натрия, тиосульфата натрия, сульфита натрия, зеленого щелока, слабого черного щелока, слабого черного щелока, имеющего до 20% твердых частиц, или сочетания из двух и больше названных реагентов. В одном варианте осуществления варочный щелок включает гидроксид натрия, сульфид натрия и воду. Как известно, типичный рН варочного щелока составляет от 12 до 14.
Промывочной смесью является смесь пропитанного лигноцеллюлозного материала и промывочного щелока, которая получается в результате пропитки. В одном варианте осуществления в дополнение к пропитанному лигноцеллюлозному материалу промывочная смесь включает промывочный щелок, белый щелок, воду, черный щелок, слабый черный щелок, отработавший варочный щелок или сочетание двух и более из них.
В одном варианте осуществления промывочный щелок включает один или больше из белого щелока, отработавшего варочного щелока, черного щелока, слабого черного щелока, воды или сочетание двух или больше из них.
В одном варианте осуществления избыточный щелок - это щелок, который отделен от пропитанного лигноцеллюлозного материала в сепараторе, или тот, который выходит из сепаратора после сепарации. В одном варианте осуществления избыточный щелок включает один или больше из промывочного щелока и черного щелока. В одном варианте осуществления избыточный щелок включает промывочный щелок. Конечно возможно, что избыточный щелок также включает пропитанный лигноцеллюлозный материал.
Включая предварительную пропарку и варку, время, в течение которого щепа находится в пропиточном резервуаре, конкретно не ограничено и может составлять приблизительно от 20 минут до 5 часов. Этот диапазон включает все охватываемые им значения и поддиапазоны, включая 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 минут, 2, 3, 4 или 5 часов, или любое их сочетание.
В одном варианте осуществления пропиточный резервуар предназначен для пропитки лигноцеллюлозного материала при окружающем давлении и при температуре ниже точки кипения одного или больше из промывочного щелока, варочного щелока, белого щелока, избыточного щелока, черного щелока, слабого черного щелока или сочетания двух или больше из них. В одном варианте осуществления пропиточный резервуар сообщается с атмосферой.
В одном варианте осуществления пропиточный резервуар предназначен для пропитки лигноцеллюлозного материала при окружающем давлении и при температуре ниже точки кипения всех из промывочного щелока, варочного щелока, белого щелока, избыточного щелока, зеленого щелока, черного щелока и слабого черного щелока.
В одном варианте осуществления сепаратор предназначен для приема промывочной смеси при первой температуре, отделения пропитанного лигноцеллюлозного материала от промывочной смеси и нагрева пропитанного лигноцеллюлозного материала до второй температуры, которая выше чем первая температура. В одном варианте осуществления первая температура составляет приблизительно 100-130°С, и вторая температура выше. В одном варианте осуществления первая температура составляет приблизительно 100°С, и вторая температура выше чем приблизительно 100°С.
В одном варианте осуществления наклонный верхний сепаратор эксплуатируется под давлением. Например, сепаратор предназначен для работы под давлением выше окружающего. В одном варианте осуществления сепаратор работает под наименьшим давлением, существующем на одном или больше из патрубка для загрузки промывочной смеси, патрубка для выгрузки избыточного щелока, патрубка для загрузки горячего черного щелока и патрубка для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала. В одном варианте осуществления сепаратор работает при некотором давлении и температуре ниже точки кипения промывочного щелока, белого щелока, избыточного щелока, горячего черного щелока или сочетания из двух и больше из них.
В одном варианте осуществления наклонный верхний сепаратор предназначен для транспортировки пропитанного лигноцеллюлозного материала в патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала при температуре выше точки кипения при окружающем давлении одного или больше из промывочного щелока, белого щелока, избыточного щелока, горячего черного щелока или сочетания из двух и больше из них, но при давлении, достаточном для предотвращения закипания одного или больше из промывочного щелока, белого щелока, избыточного щелока, горячего черного щелока или сочетания из двух и больше из них.
В одном варианте осуществления наклонный верхний сепаратор предназначен для транспортировки пропитанного лигноцеллюлозного материала в патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала при температуре выше точки кипения при окружающем давлении всех из промывочного щелока, белого щелока, избыточного щелока и горячего черного щелока, но при давлении, достаточном для предотвращения закипания всех из промывочного щелока, белого щелока, избыточного щелока и горячего черного щелока.
Продолжительность пребывания пропитанного лигноцеллюлозного материала в резервуаре варочного котла конкретно не ограничено и может составлять приблизительно от 20 минут до 3 часов. Этот диапазон включает все охватываемые им значения и поддиапазоны, включая 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 минут, 2, 3 часа или любое их сочетание.
Объем готовой целлюлозы не имеет конкретных ограничений и может составлять приблизительно от 100 до 5000 т/сутки (метр, тонн сухого вещества). Этот диапазон включает все охватываемые им значения и поддиапазоны, включая приблизительно 100, 200, 300, 500, 700, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1700, 1900, 2000, 2200, 2400, 2500, 2600, 2800, 3000, 4000 и 5000 т/сутки целлюлозы.
Готовая целлюлоза может быть удалена или выгружена из резервуара варочного котла. В одном варианте осуществления готовая целлюлоза может быть преобразована в бумажный продукт известными способами, например, одним или больше из выдувания, откидывания на сито, промывки, беления, разрыхления, проклейки, прессования, каландрирования, сушки, укладки в кипы, укладки в рулоны и т.д.
На Фиг. 7 схематически показан один вариант осуществления, разные стадии которого показаны как "А", "В", "С", и т.д. Эти стадии по отдельности описаны ниже.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию А, температура и давление подачи щепы не имеют конкретных ограничений. В одном варианте осуществления температура может составлять приблизительно от 20 до 50°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например, приблизительно 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 35, 40, 45 и 50°С. В одном варианте осуществления давление может составлять приблизительно от 0,5 бар до приблизительно 3 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например, приблизительно 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2 и 3 бар. В одном варианте осуществления температура и давление щепы на стадии А составляют приблизительно 25°С и приблизительно 1 бар.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию В, пропиточный резервуар может свободно или контролируемо сообщаться с атмосферой, выдувным резервуаром, системой сбора газа, системой подготовки газа и т.д. В одном варианте осуществления температура в вентиляционном канале может составлять приблизительно от -50 до +150°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно -50, -40, -30, -20, -10, 0, 10, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 103, 105, 107, 109, 110, 120, 130, 140 и 150°С. Водном варианте осуществления давление может составлять приблизительно от 0,5 бар до 2 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например, приблизительно 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1 и 2 бар. В одном варианте осуществления давление в вентиляционном канале равно окружающему. В одном варианте осуществления температура и давление в вентиляционном канале на стадии В составляют приблизительно 100°С и приблизительно 1 бар.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию С, температура варочного щелока может составлять от 50 до 130°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 50, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 103, 105, 107, 109, 110, 120 и 130°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 100-110°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию D, температура белого щелока может составлять 40-120°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 40, 50, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 103, 105, 107, 109, 110 и 120°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 50-90°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию Е, температура промывочной смеси в нижнем конце пропиточного резервуара может составлять 50-130°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 50, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 103, 105, 107, 109, 110, 120 и 130°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 100-115°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию F, давление промывочной смеси в нижнем конце пропиточного резервуара и перед одним или несколькими необязательными насосами для промывочной смеси может составлять приблизительно от 1 до 4 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно 1, 2, 3 и 4 бар. В одном варианте осуществления давление приблизительно равно окружающему плюс статическое давление.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию G, температура промывочной смеси после одного или нескольких насосов для промывочной смеси может составлять 50-130°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 50, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 103, 105, 107, 109, 110, 120 и 130°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 100-115°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию G, давление промывочной смеси после одного или нескольких насосов для промывочной смеси может составлять приблизительно от 4 до 15 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15 бар. В одном варианте осуществления давление составляет приблизительно 6-9 бар плюс статическое давление.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию Н, температура избыточного щелока может составлять 80-140°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 103, 105, 107, 109, 110, 120, 130 и 140°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 100-130°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию I, давление избыточного щелока может составлять приблизительно от 4 до 15 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15 бар. В одном варианте осуществления давление составляет приблизительно 6-9 бар.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию J, температура пропитанного лигноцеллюлозного материала в патрубке для выгрузки пропитанного целлюлозного материала сепаратора может составлять 60-185°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 60, 70, 80, 90, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170,175, 180 и 185°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 140-165°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию J, давление пропитанного лигноцеллюлозного материала в патрубке для выгрузки пропитанного целлюлозного материала сепаратора может составлять приблизительно от 4 до 15 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, и 15 бар. В одном варианте осуществления давление составляет приблизительно 6-9 бар.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию K, температура горячего черного щелока в контуре подогрева и циркуляции может составлять приблизительно 140-185°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180 и 185°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 140-170°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию K, давление горячего черного щелока в контуре подогрева и циркуляции может составлять приблизительно от 4 до 15 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15 бар. В одном варианте осуществления давление составляет приблизительно 6-9 бар.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию L, температура варочного котла может составлять приблизительно 140-185°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180 и 185°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 140-165°С.
В одном варианте осуществления со ссылкой на стадию L, давление варочного котла может составлять приблизительно от 4 до 5 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15 бар. В одном варианте осуществления давление составляет приблизительно 6-9 бар.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию М, температура теплого черного щелока в контуре подогрева и циркуляции может составлять приблизительно 130-180°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 130, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175 и 180°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 140-170°С.
В одном варианте осуществления со ссылкой на стадию М, давление теплого черного щелока в контуре подогрева и циркуляции может составлять приблизительно от 4 до 15 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15 бар. В одном варианте осуществления давление составляет приблизительно 6-9 бар.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию N, температура белого щелока, вводимого в контур нагрева и циркуляции черного щелока, может составлять 40-130°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 и 130°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 50-90°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию N, белый щелок может быть подогрет отдельно в отдельном нагревателе перед введением в контур нагрева и циркуляции черного щелока.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию О, температура готовой целлюлозы может составлять 80-135°С, включая все охватываемые значения и поддиапазоны,
например 80, 90, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130 и 130°С. В одном варианте осуществления температура составляет приблизительно 90-99°С.
В одном варианте осуществления, со ссылкой на стадию Р, давление готовой целлюлозы после опционного продувочного клапана или ему подобного может составлять приблизительно от 1 до 3 бар, включая все охватываемые значения и поддиапазоны, например приблизительно 1, 2 и 3 бар. В одном варианте осуществления давление при-, близительно равно окружающему плюс статическое давление.
На Фиг. 8 показано схематическое изображение другого варианта осуществления, на котором разные условия температуры и давления показаны по отдельности.
В одном варианте осуществления бункер для щепы пропиточного резервуара достаточно большой, чтобы позволить обрабатывать щепу паром выше секции, где щепу пропитывают варочным щелоком. Хотя можно использовать любой резервуар для пропарки и пропитки при атмосферном давлении, в одном варианте осуществления в пропиточном резервуаре использован бункер для щепы Diamondback™. Время пребывания щепы выше варочного щелока соответствует требуемой пропарке щепы, и время выдержки после погружения соответствует требуемой пропитке щепы щелоком. Пар подают в массу сухой щепы для ее пропарки перед пропиткой варочным щелоком. Пропиточный резервуар эксплуатируют в атмосферных условиях, и температура щелока в бункере не превышает точку кипения. Промывочную смесь удаляют из бункера для щепы Diamondback™ посредством вращающегося разгрузочного устройства, которое также служит дозатором промывочной смеси, управляющим производительностью установки. Оттуда промывочная смесь проходит через систему питания TurboFeed™ и перекачивается в резервуар котла. Расположенный наверху варочного котла внешний наклонный верхний сепаратор используют для подачи пропитанной щепы в резервуар котла. Верхний сепаратор оборудован системой сетки и шнека, которая отделяет пропитанную щепу от промывочного щелока. Низкая температура промывочного щелока подкрепляется свежим варочным щелоком (белым щелоком) и/или слабым черным щелоком из системы промывки, давление снижают, и щелок возвращается в бункер для щепы Diamondback™. Когда пропитанная щепа транспортируется шнеком наклонного верхнего сепаратора, избыточный щелок, удаленный из резервуара варочного котла, подкрепленный дополнительным варочным щелоком и подогретый до соответствующей температуры варки, добавляется в систему. Наклонный шнек способствует поддержанию промывочного щелока холодным при подогреве пропитанной щепы, и остальной щелок проходит в котел при намного большей температуре варки. Охлаждающий теплообменник установлен в контуре транспортировки щепы, чтобы позволить регулировать температуру во время сдувки. Контур избыточного щелока наклонен для того, чтобы перекачивать избыточный щелок из системы подачи щепы в контур котла для поддержания рабочего уровня щелока в бункере для щепы. Таким образом щепу пропитывают щелоком при низкой температуре, при этом щепу подают в резервуар котла при высокой температуре, поддерживая производительность системы. Внешний наклонный верхний сепаратор позволяет эксплуатировать эти два контура при сильно различающихся температурах с очень небольшим перемешиванием, что повышает энергоэффективность системы.
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 8, используется система пропарки/пропитки щепы в атмосферных условиях, такая как бункер для щепы Diamondback™.
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 9, используется система пропарки/пропитки щепы в атмосферных условиях, такая как бункер IMPBIN.
Некоторые другие варианты осуществления представлены ниже.
Один вариант осуществления предлагает устройство для варки лигноцеллюлозного материала, включающее: эксплуатируемый под давлением наклонный верхний сепаратор, включающий патрубок для загрузки промывочного щелока, через который поступает промывочная смесь, включающая пропитанный лигноцеллюлозный материал и промывочный щелок, патрубок для загрузки горячего черного щелока, патрубок для выгрузки избыточного щелока и патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала;
резервуар варочного котла непрерывного действия, включающий патрубок для загрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала, связанный с патрубком для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала, и патрубок для выгрузки теплого черного щелока; и
контур циркуляции и подогрева черного щелока, включающий патрубок для загрузки теплого черного щелока, связанный с патрубком для выгрузки теплого черного щелока, нагреватель для подогрева теплого черного щелока, чтобы получить горячий черный щелок, и патрубок для выгрузки горячего черного щелока, связанный с патрубком для загрузки горячего черного щелока.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор включает одно или больше из сетки или шнека и предназначен для отделения пропитанного лигноцеллюлозного материала по меньшей мере от части промывочного щелока.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор включает верхний конец и нижний конец, патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала, расположенный в верхнем конце; и патрубок для загрузки промывочного щелока, расположенный в нижнем конце.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для эксплуатации при давлении 4-15 бар.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор, патрубок для загрузки промывочного щелока или они оба предназначены для приема промывочной смеси при температуре 50-130°С.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором промывочная смесь включает одно или больше из белого щелока, отработавшего варочного щелока, воды или их любого сочетания.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для подогрева пропитанного лигноцеллюлозного материала до температуры 60-185°С.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для охлаждения или поддержания белого щелока, избыточного щелока или их обоих при температуре 60-130°С.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор, патрубок для загрузки горячего черного щелока, или они оба предназначены для приема горячего черного щелока при температуре 140-185°С.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для эксплуатации при давлении и температуре ниже точки кипения промывочного щелока, белого щелока, избыточного щелока, горячего черного щелока или сочетания из двух и больше из них.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для транспортировки пропитанного лигноцеллюлозного материала в патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала при температуре выше точки кипения при окружающем давлении промывочного щелока, белого щелока, избыточного щелока, горячего черного щелока, или сочетания из двух и больше из них, но при давлении, достаточном для предотвращения закипания промывочного щелока, белого щелока, избыточного щелока, горячего черного щелока, или сочетания из двух и больше из них.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для транспортировки пропитанного лигноцеллюлозного материала в патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для транспортировки пропитанного лигноцеллюлозного материала в патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала при температуре 60-185°С.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для транспортировки пропитанного лигноцеллюлозного материала и по меньшей мере части белого щелока в патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для транспортировки пропитанного лигноцеллюлозного материала, горячего черного щелока и по меньшей мере части белого щелока в патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для транспортировки пропитанного лигноцеллюлозного материала, горячего черного щелока и одного или больше из промывочного щелока, белого щелока или любого их сочетания в патрубок для выгрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором наклонный верхний сепаратор предназначен для объединения пропитанного лигноцеллюлозного материала с горячим черным щелоком.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором резервуар варочного котла является парофазным варочным котлом или гидравлическим варочным котлом.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором резервуар варочного котла является однососудным варочным котлом или двухсосудным варочным котлом.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором резервуар варочного котла предназначен для получения готовой целлюлозной массы из пропитанного лигноцеллюлозного материала.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором резервуар варочного котла предназначен для эксплуатации при температуре 140-185°С.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором резервуар варочного котла предназначен для эксплуатации при давлении 4-15 бар.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором резервуар варочного котла включает патрубок для подачи пара, патрубок для выгрузки готовой целлюлозы или и тот, и другой.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором резервуар варочного котла включает верхний конец и нижний конец, патрубок для загрузки пропитанного лигноцеллюлозного материала, расположенный в верхнем конце, патрубок для выгрузки готовой целлюлозы, расположенный в нижнем конце, и патрубок для выгрузки теплого черного щелока, расположенный между верхним концом и нижним концом.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором контур циркуляции и подогрева черного щелока включает патрубок для загрузки белого щелока, патрубок для загрузки избыточного щелока, связанный с патрубком для выгрузки избыточного щелока, циркуляционный насос или сочетание двух или больше из них.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором контур циркуляции и подогрева черного щелока предназначен для эксплуатации при давлении 4-15 бар.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором нагреватель предназначен для приема и подогрева теплого черного щелока, имеющего температуру 130-180°С, чтобы получить горячий черный щелок с температурой 140-185°С.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, включающее резервуар для пропитки при окружающем давлении, сообщающийся с патрубком для загрузки промывочного щелока и предназначенный для получения пропитанного лигноцеллюлозного материала.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором пропиточный резервуар предназначен для пропитки лигноцеллюлозного материала при окружающем давлении и при температуре ниже точки кипения белого щелока, избыточного щелока, слабого черного щелока или сочетания двух или больше из них.
Еще один вариант осуществления предлагает устройство, в котором резервуар для пропитки при окружающем давлении включает патрубок для выгрузки промывочной смеси, сообщающийся с патрубком для загрузки промывочного щелока наклонного верхнего сепаратора.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий получение готовой целлюлозы с использованием упомянутого устройства.
Еще один вариант осуществления предлагает способ варки массы, включающий:
введение под давлением промывочной смеси, включающей пропитанный лигноцеллюлозный материал и промывочный щелок, в эксплуатируемый под давлением наклонный верхний сепаратор;
подогрев и отделение под давлением пропитанного лигноцеллюлозного материала в наклонном верхнем сепараторе по меньшей мере от части промывочного щелока, чтобы получить подогретый пропитанный лигноцеллюлозный материал; и
транспортировку под давлением подогретого пропитанного лигноцеллюлозного материала в резервуар варочного котла под давлением непрерывного действия и варку для получения готовой целлюлозы;
причем давление на этапах введения, подогрева, отделения и транспортировки достаточное для того, чтобы предотвратить закипание промывочного щелока.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, в котором промывочная смесь включает одно или больше из белого щелока, отработавшего варочного щелока, воды или любого их сочетания.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, в котором подогрев включает контакт пропитанного лигноцеллюлозного материала с горячим черным щелоком.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, в котором варка включает варку подогретого пропитанного лигноцеллюлозного материала в черном щелоке.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий отвод теплого черного щелока из резервуара варочного котла, подогрев теплого черного щелока, чтобы получить горячий черный щелок, подачу горячего черного щелока в сепаратор и контакт под давлением в сепараторе горячего черного щелока с пропитанным лигноцеллюлозным материалом, чтобы подогреть пропитанный лигноцеллюлозный материал.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий подачу пара в резервуар котла.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий удаление части промывочного щелока из сепаратора как избыточного щелока и контакт всего или части избыточного щелока с теплым черным щелоком, причем теплый черный щелок отведен из резервуара варочного котла.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий отвод теплого черного щелока из резервуара варочного котла и, по выбору, контакт теплого черного щелока с белым щелоком.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий контакт в резервуаре для пропитки при окружающем давлении лигноцеллюлозной щепы с паром и затем с варочным щелоком, чтобы пропитать лигноцеллюлозную щепу варочным щелоком и получить пропитанный лигноцеллюлозный материал.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, в котором варочный щелок включает белый щелок и, по выбору, один или больше из избыточного щелока, слабого черного щелока или любого их сочетания.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, в котором пропитку осуществляют при окружающем давлении и при температуре ниже точки кипения варочного щелока.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий удаление части промывочного щелока из сепаратора как избыточного щелока и подачу всего или части избыточного щелока в пропиточный резервуар в качестве варочного щелока.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий после удаления и перед подачей одного или больше из всего или части избыточного щелока, контактирующего с белым щелоком, охлаждение всего или части избыточного щелока или их сочетания.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, в котором пропитку осуществляют при температуре 50-130°С.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий отвод готовой целлюлозы из резервуара варочного котла.
Еще один вариант осуществления предлагает способ, включающий преобразование всей или части готовой целлюлозы в бумажный продукт.
Путем использования одного или нескольких вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, может быть осуществлена простая модернизация уже действующих систем однососудных парофазных варочных котлов при относительно низких капитальных затратах. Может быть повышена степень однообразия варки и последующей белимости полученной целлюлозной массы, и содержание брака в более однородно сваренной целлюлозной массе может быть существенно снижено.