ДВУХКОЛОННАЯ РЕАКТОРНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ГИДРОЛИЗА И ВЫВАРИВАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ ЩЕПЫ С ПОМОЩЬЮ ХИМИЧЕСКИ УСИЛЕННОГО СПОСОБА ПРОМЫВКИ

1. Реакторная колонная система, содержащая
первую реакторную колонну, имеющую впускной патрубок для ввода материала, принимающий целлюлозный материал, и выпускной патрубок для вывода целлюлозного материала, при этом целлюлозный материал перемещается через первую реакторную колонну от впускного патрубка для ввода материала до выпускного патрубка для вывода материала;
экстракционный фильтр для извлечения гидролизата и жидкости в первой реакторной колонне;
первую зону первой реакторной колонны между впускным патрубком для ввода материала и экстракционным фильтром для извлечения жидкости, при этом первая зона поддерживается при условиях, стимулирующих реакцию гидролиза в целлюлозном материале;
вторую зону первой реакторной колонны между экстракционным фильтром для вывода жидкости и выпускным патрубком для вывода материала, в которой гидролиз, по существу, подавляется;
впускной штуцер промывной жидкости для введения промывной жидкости ниже экстракционного фильтра и пропускания через вторую зону до экстракционного фильтра, при этом промывная жидкость вводится при температуре ниже температуры гидролиза, и промывная жидкость подавляет гидролиз во второй зоне;
транспортный трубопровод, имеющий входной патрубок, соединенный с выпускным патрубком для вывода материала первой реакторной колонны, и выходной патрубок, соединенный со второй реакторной колонной, при этом целлюлозный материал перемещается из выпускного патрубка для вывода материала через транспортный трубопровод во вторую реакторную колонну, и
вторую реакторную колонну, подающую варочную жидкость на целлюлозный материал во второй реакторной колонне, причем вторая реакторная колонна включает выпускной патрубок для вывода жидкости, который выводит часть жидкости из второй реакторной колонны и направляет часть жидкости по меньшей мере к одному из нижних впускных патрубков первой реакторной колонны или в транспортный трубопровод,
при этом промывная жидкость представляет собой смесь воды и по меньшей мере одного из гидроксида натрия, и, по существу, не содержащего серы белого щелока.
2. Система по п.1, в которой по меньшей мере один из гидроксида натрия и, по существу, не содержащего серы белого щелока находится в количестве, изменяющемся от 0,01 до 5% от количества целлюлозного материала, проходящего через колонну.
3. Система по п.1, в которой гидролиз проводится в колонне при температуре гидролиза в диапазоне от 150 до 175°С.
4. Система по п.1, в которой гидролиз проводится в колонне при регулировании величины рН от 1 до 6.
5. Система по п.3, в которой промывная жидкость является на 10-70°С холоднее, чем температура гидролиза.
6. Система по п.1, в которой промывная жидкость имеет величину рН в диапазоне от 3 до 7.
7. Система по п.1, дополнительно содержащая верхний сепаратор во второй реакторной колонне, при этом выводимая часть жидкости выводится из верхнего сепаратора.
8. Система по п.1, дополнительно содержащая устройство для измерения величины рН, отслеживающее уровень величины рН пульпы целлюлозного материала в транспортном трубопроводе.
9. Система по п.1, дополнительно содержащая паро-жидкостный сепаратор, получающий жидкость, выведенную из экстракционного фильтра, и подающий пар в первую реакторную колонну в первой зоне колонны или над нею.
10. Система по п.9, в которой паро-жидкостный сепаратор имеет выпускной патрубок для вывода жидкости, который снабжает жидкостью устройство для подачи щепы в системе.
11. Реакторная колонная система, содержащая
первую реакторную колонну, имеющую верхний впускной патрубок для ввода материала, принимающий целлюлозный материал, и донный выпускной патрубок для вывода целлюлозного материала, в которой целлюлозный материал перемещается через первую реакторную колонну от впускного патрубка для ввода материала до выпускного патрубка для вывода материала;
экстракционный фильтр для извлечения гидролизата и жидкости в первой реакторной колонне;
верхнюю зону первой реакторной колонны между впускным патрубком для ввода материала и экстракционным фильтром для извлечения жидкости, при этом верхняя зона поддерживается при температуре, равной или превышающей температуру гидролиза, при которой в целлюлозном материале протекает реакция гидролиза;
впускной штуцер тепловой энергии для введения нагретой жидкости в целлюлозный материал в верхней зоне первой реакторной колонны;
нижнюю зону первой реакторной колонны между экстракционным фильтром для вывода жидкости и донным выпускным патрубком для вывода материала, в которой гидролиз, по существу, подавляется;
впускной штуцер промывной жидкости в нижней зоне первой реакторной колонны для введения достаточного количества промывной жидкости в колонну так, чтобы промывная жидкость протекала вверх через нижнюю зону до экстракционного фильтра, при этом промывная жидкость вводится при температуре ниже температуры гидролиза, и промывная жидкость охлаждает и подавляет реакции гидролиза во второй зоне реакторной колонны;
транспортный трубопровод, имеющий входной патрубок, соединенный с выпускным патрубком для вывода материала первой реакторной колонны, и выходной патрубок, соединенный со второй реакторной колонной, в котором целлюлозный материал перемещается из донного выпускного патрубка для вывода материала через транспортный трубопровод в верхний впускной патрубок второй реакторной колонны,
причем вторая реакторная колонна включает варочную жидкость, подаваемую в целлюлозный материал, и вторая реакторная колонна включает выпускной патрубок для вывода жидкости, который выводит часть жидкости из второй реакторной колонны и направляет часть жидкости по меньшей мере к одному из нижних впускных патрубков первой реакторной колонны или в транспортный трубопровод,
при этом промывная жидкость представляет собой смесь воды и по меньшей мере одного из гидроксида натрия, и, по существу, не содержащего серы белого щелока.
12. Система по п.11, в которой по меньшей мере один из гидроксида натрия и, по существу, не содержащего серы белого щелока находится в количестве, изменяющемся от 0,01 до 5% от количества целлюлозного материала, проходящего через колонну.
13. Система по п.11, в которой гидролиз проводится в колонне при температуре гидролиза в диапазоне от 150 до 175°С.
14. Система по п.11, в которой гидролиз проводится в колонне при величине рН в диапазоне от 1 до 6.
15. Система по п.11, в которой промывная жидкость является на 10-70°С холоднее, чем температура гидролиза.
16. Система по п.11, в которой промывная жидкость имеет величину рН в диапазоне от 3 до 7.
17. Система по п.11, дополнительно содержащая верхний сепаратор во второй реакторной колонне, при этом выводимая часть жидкости выводится из верхнего сепаратора.
18. Система по п.11, дополнительно содержащая устройство для измерения величины рН, отслеживающее уровень величины рН пульпы целлюлозного материала в транспортном трубопроводе.
19. Система по п.11, дополнительно содержащая паро-жидкостный сепаратор, получающий жидкость, выведенную из экстракционного фильтра, и подающий пар в первую реакторную колонну в первой зоне колонны или над нею.
20. Система по п.19, в которой паро-жидкостный сепаратор имеет выпускной патрубок для вывода жидкости, который снабжает жидкостью агрегат подачи щепы в системе.
21. Технологическая установка для превращения целлюлозного материала в техническую целлюлозу, содержащая
первую реакторную колонну под давлением, работающую при давлении выше атмосферного давления, при этом первая реакторная колонна, включает
впускной патрубок для материала, принимающий целлюлозный материал, и выпускной патрубок для выгрузки материала, причем целлюлозный материал перемещается от впускного патрубка для материала до выпускного патрубка для материала;
впускной штуцер для подачи тепловой энергии в верхнюю часть первой реакторной колонны;
первую зону первой реакторной колонны между впускным патрубком для материала и экстракционным фильтром для вывода жидкости, в которой первая зона поддерживается при температуре гидролиза по меньшей мере 150°C в целлюлозном материале;
экстракционный фильтр, имеющий выпускной патрубок для вывода гидролизата и жидкости из первой колонны,
вторую зону первого реактора между экстракционным фильтром для вывода жидкости и выпускным патрубком, в которой температура поддерживается ниже температуры гидролиза, и реакция гидролиза, по существу, подавляется, и
выпускной патрубок первой колонны ниже второй зоны;
при этом установка также содержит
транспортный трубопровод, обеспечивающий проточный канал от выпускного патрубка к варочному котлу непрерывного действия, и
варочный котел непрерывного действия, получающий целлюлозный материал, выведенный из первой реакторной колонны.
22. Установка по п.21, дополнительно содержащая впускной штуцер для ввода промывной жидкости в первую реакторную колонну под давлением и ниже экстракционного фильтра, при этом впускной штуцер для ввода промывной жидкости соединен с источником промывной жидкости, и промывная жидкость включает по меньшей мере один из гидроксида натрия и, по существу, не содержащего серы белого щелока в количестве, изменяющемся от 0,01 до 5% от количества целлюлозного материала, проходящего через колонну.
23. Установка по п.21, в которой промывная жидкость имеет величину рН в диапазоне от 3 до 7.
24. Установка по п.21, в которой температура гидролиза находится в диапазоне от 150 до 175°С.
25. Установка по п.21, в которой целлюлозный материал в первой зоне первой реакторной колонны имеет величину рН в диапазоне от 1 до 6.
26. Установка по п.21, в которой температура во второй зоне первого реактора ниже температуры гидролиза на величину, изменяющуюся в диапазоне от 10 до 70°С.
27. Установка по п.21, в которой первая реакторная колонна является, по существу, вертикальной, имеет высоту по меньшей мере 100 футов, впускной патрубок находится в верхней секции колонны, и выпускной патрубок находится поблизости от донной части колонны.
28. Установка по п.21, в которой в первой реакторной колонне впускной штуцер для тепловой энергии получает пар под давлением выше атмосферного.
29. Установка по п.21, дополнительно содержащая паро-жидкостный сепаратор, получающий жидкость, выведенную из экстракционного фильтра, и подающий пар в первую реакторную колонну в первой зоне колонны или над нею, и выводящий гидролизат в систему утилизации гидролизата.
30. Установка по п.29, дополнительно содержащая впускной штуцер для промывной жидкости в нижней части второй зоны, при этом впускной штуцер для промывной жидкости соединен с источником холодной промывной жидкости.
31. Установка по п.21, в которой источник промывной жидкости включает источник холодной промывной жидкости и источник по меньшей мере одного из гидроксида натрия и белого щелока, по существу, без серы, при этом количество гидроксида натрия и белого щелока, по существу, без серы составляет не больше, чем пять процентов по объему воды в промывной жидкости.
32. Способ получения технической целлюлозы из целлюлозного материала, включающий
введение целлюлозного материала в верхний впускной патрубок первой реакторной колонны;
гидролиз целлюлозного материала в верхней зоне верхней области первой реакторной колонны путем повышения давления и подведения тепловой энергии к колонне;
извлечение гидролизата из целлюлозного материала через экстракционной фильтр ниже верхней зоны и в первой реакторной колонне;
введение промывной жидкости в нижнюю зону первой реакторной колонны, где промывная жидкость подавляет гидролиз целлюлозного материала в нижней зоне, и упомянутая промывная жидкость протекает вверх через целлюлозный материал до экстракционного фильтра;
выгрузку целлюлозного материала из нижнего выпускного патрубка первой реакторной колонны;
введение выгруженного целлюлозного материала во вторую реакторную колонну, и
введение варочной жидкости в верхнюю часть второй реакторной колонны для вываривания целлюлозного материала для образования технической целлюлозы.
33. Способ по п.32, в котором промывная жидкость включает количество по меньшей мере одного из гидроксида натрия и белого щелока, по существу, без серы, изменяющееся в диапазоне от 0,01 до 5% от количества целлюлозного материала, проходящего через первую реакторную колонну.
34. Способ по п.32, в котором гидролиз проводят при температуре гидролиза, изменяющейся в диапазоне от 150 до 175°С.
35. Способ по п.34, в котором промывная жидкость на 10-70°С холоднее, чем температура гидролиза.
36. Способ по п. 32, в котором гидролиз проводят, когда целлюлозный материал имеет величину рН в диапазоне от 1 до 6.
37. Способ по п.32, в котором промывная жидкость имеет величину рН в диапазоне от 3 до 7.
38. Способ по п.32, в котором целлюлозный материал в верхней зоне поддерживают при температуре, превышающей температуру гидролиза, для стимулирования гидролиза, и целлюлозный материал в нижней зоне поддерживают при температуре по меньшей мере на 10°C ниже температуры гидролиза.
39. Способ по п.38, в котором температура гидролиза составляет по меньшей мере 170°C.
40. Способ по п.32, дополнительно включающий выведение жидкости из второй реакторной колонны и подачу выведенной жидкости в нижнюю зону первой реакторной колонны.
41. Способ по п.40, дополнительно включающий текущий контроль величины рН выводимой жидкости и усиление потока промывной жидкости в нижнюю зону, если отслеживаемая величина рН превышает заданный уровень величины рН.
42. Способ по п.32, дополнительно включающий добавление пара в первую реакторную колонну для повышения давления в колонне и добавления тепловой энергии в колонну.
43. Способ по п.32, в котором промывная жидкость представляет собой смесь воды и по меньшей мере одного из гидроксида натрия и белого щелока, по существу, без серы, при этом количество гидроксида натрия и белого щелока составляет не более, чем пять процентов по объему воды в промывной жидкости.
44. Способ подавления гидролиза целлюлозного материала, включающий
введение целлюлозного материала в верхний впускной патрубок первой реакторной колонны, при этом материал перемещается вниз через колонну;
введение пара под давлением, превышающим атмосферное давление, в первую реакторную колонну;
поддержание целлюлозного материала при температуре, превышающей температуру гидролиза, в верхней зоне первой реакторной колонны;
извлечение гидролизата из целлюлозного материала через экстракционный фильтр ниже верхней зоны первой реакторной колонны;
охлаждение целлюлозного материала ниже экстракционного фильтра до температуры ниже температуры гидролиза, и
выгрузку целлюлозного материала из донного выпускного патрубка первой реакторной колонны.
45. Способ по п.44, в котором стадия охлаждения включает добавление промывной жидкости ниже экстракционного фильтра, при этом промывная жидкость включает количество по меньшей мере одного из гидроксида натрия и белого щелока, по существу, без серы, изменяющееся в диапазоне от 0,01 до 5% от количества целлюлозного материала, проходящего через первую реакторную колонну.
46. Способ по п.44, в которой температура гидролиза изменяется в диапазоне от 150 до 175°С.
47. Способ по п.46, в которой стадия охлаждения включает добавление промывной жидкости ниже экстракционного фильтра первой реакторной колонны, при этом промывная жидкость на 10-70°С холоднее, чем температура гидролиза.
48. Способ по п.46, в которой промывная жидкость имеет величину рН от 3 до 7.
49. Способ по п.44, в которой стадия гидролиза протекает, когда целлюлозный материал имеет величину рН в диапазоне от 1 до 6.
50. Способ по п.44, в котором охлаждение целлюлозного материала включает введение промывной жидкости в нижнюю зону первой реакторной колонны и протекание промывной жидкости вверх к экстракционному фильтру.
51. Способ по п.44, в котором промывная жидкость представляет собой смесь воды и по меньшей мере одного из гидроксида натрия и белого щелока, по существу, без серы.
52. Способ по п.44, в котором количество гидроксида натрия и белого щелока составляет не более, чем пять процентов по объему воды в промывной жидкости.
53. Способ по п.44, в котором температура гидролиза составляет по меньшей мере 170°C.
54. Способ по п.44, дополнительно включающий введение целлюлозного материала, выгруженного из донного выпускного патрубка первой реакторной колонны, во впускной патрубок на второй реакторной колонне и выведение жидкости из второй реакторной колонны, и подачу выведенной жидкости в нижнюю зону первой реакторной колонны.
55. Способ по п.54, дополнительно включающий текущий контроль величины рН выведенной жидкости и усиление потока промывной жидкости в нижнюю зону, если отслеживаемая величина рН превышает заданный уровень величины рН.
56. Способ по п.44, дополнительно включающий добавление пара в первую реакторную колонну для повышения давления в колонне и добавления тепловой энергии в колонну.