[发明专利]采用化学药品增强洗涤法的水解和煮解木屑的双容器反应器系统和方法

说明书

本申请要求2007年5月23日递交的美国临时申请序列号No.60/939,718的权益，其全文通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于纤维素纤维材料水解处理的方法和设备。

背景技术

在传统系统中，木屑(或其他纤维素或纤维材料)在引导到例如蒸煮器等第二容器之前在第一反应器容器中进行水解。在美国专利4,174,997(′997专利)中描述了一种这样的传统系统。在第一反应器容器中，经过所述容器的木屑浆的水解在酸性条件下进行。在第一反应器容器中，水解产物，例如戊糖和己醣等糖，从木屑提取出，并且回收水解产物。纤维材料从所述第一反应器容器的底部排出，并且通过输送管道输送到例如蒸煮器等第二反应器容器的顶部，用于纤维素材料的蒸煮处理。

在传统的系统中，如在′997专利中描述的，水解在整个第一反应器容器中进行。木屑浆引入第一反应器容器的顶部，并且从所述容器的底部排出。通过将例如150摄氏度(℃)的热水引导到容器底部，并且将蒸汽引导到容器顶部对容器加热。另外，添加酸性溶液来促进水解，特别在材料低于150℃的温度下。热水在容器中向上流动，其与向下流动的纤维材料逆向。热水和蒸汽将足够的热供给材料来维持整个容器中的水解。

在一些传统系统中，蒸煮化学药品，例如白液，引入到第一反应器容器底部，并且引入用于将木屑浆从第一反应器容器输送到第二反应器容器的输送管道。蒸煮化学药品向第一反应器容器底部的注入使得开始渗透第一反应器容器底部中的纤维素材料的纤维，但是同时水解反应仍在进行。在将蒸煮化学药品引入纤维素材料时进行水解是不期望的。

发明内容

已经开发出一种新颖的用于制浆系统的水解系统。例如木屑等纤维素材料在第一反应器容器(水解反应器)的上部区中进行水解。水解优选在容器中的材料处于150℃到约175℃之间的温度下，更优选在160℃到170℃之间的温度下进行。水解优选在容器中的材料处于1到6的pH值，并且更优选处于3到4的pH值的情况下进行。水解产物和液体通过提取筛从水解反应器去除。

在提取筛下面，凉洗涤液向上流经水解反应器中的洗涤区到达提取筛。凉洗涤液抑制提取筛下面的纤维素材料中的水解反应。基本上所有水解优选在水解反应器中的提取筛上方进行。凉洗涤液优选具有比水解温度低10℃到70℃的温度，更优选具有比水解温度低20℃到50℃的温度，最优选具有比水解温度低25℃到35℃的温度。凉洗涤液优选具有3到7的pH值，并且最优选具有4到5的pH值。而且，凉洗涤液优选主要包括水，并且可包括添加的化学药品，所述化学药品量为流经容器的浆中例如木材等纤维素材料量的0.01％到5％。添加的化学药品的量最优选为浆中纤维素材料量的0.1％到1％。添加到凉洗涤水中的化学药品可以是氢氧化钠(NaOH)或基本上无硫白液的任一种或两种，以制备凉洗涤液。

已经开发出一种反应器容器系统，包括：第一反应器容器，具有接收纤维素材料的材料输入端和用于所述纤维素材料的材料排出端，其中，所述纤维素材料从所述材料输入端流经所述第一反应器容器到达所述材料排出端；在所述第一反应器容器中的水解产物和液体提取筛；所述第一反应器容器的第一区，在所述材料输入端和所述液体提取筛之间，其中，所述第一区保持在促进所述纤维素材料中水解反应的条件；热能输入端口，用于将加热的液体添加到所述第一区中或所述第一区上方的所述纤维素材料；所述第一反应器容器的第二区，在所述液体提取筛和所述材料排出端之间，在所述第二区中，所述水解基本上被抑制；洗涤液入口端口，用于将所述提取筛下面并且流经所述第二区的洗涤液引导到所述提取筛，其中，所述洗涤液在第一水解温度的温度下引入，并且所述洗涤液抑制所述第二区中的水解；输送管道，具有结合到所述第一反应器容器的所述材料排出端的入口，和结合到第二反应器容器的出口，其中，所述纤维素材料从所述材料排出端流经所述输送管道到达所述第二反应器容器，并且所述第二反应器容器将蒸煮溶液应用到所述第二反应器容器中的所述纤维素材料，并且所述第二反应器容器包括液体排出端，所述液体排出端提取来自所述第二反应器容器的一部分液体，并且将所述部分液体引导到所述第一反应器容器的下部入口或所述输送管道中的至少一个。

一种闪急槽，可接收从所述第一反应器容器的提取筛提取的液体，并且在所述第一容器区或所述第一容器区上方将蒸汽提供到所述容器。所述闪急槽还可将水解产物排出到水解产物回收系统。