[发明专利]使用下流式容器的连续工艺中向纤维素原料添加处理液的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和权利要求9的前序部分所述的在使用下流式容器以连续工艺制造化学浆期间，用于向粉末纤维素材料(优选为木片)添加处理液的方法和装置，在下流式容器中木片以塞流(plug flow)形式向下降。

背景技术

现有技术中使用连续蒸煮器蒸煮化学纤维素纸浆，在蒸煮器中开始蒸煮工艺之前，普遍使用带有木片仓(chip bin)、汽蒸容器(steaming vessel)和浸渍木片斜槽(impregnating chip chute)的预处理装置。在浸渍流体或运输流体中随后形成木片浆之前，在木片仓中以一个或几个步骤执行汽蒸(steaming)。为了确定去除木片中所含的空气和水分、以使得浸渍流体能够完全渗透木片并使得空气不被吸入系统，汽蒸被认为是绝对必要的。

已经尝试木片仓与浸渍容器结合，以便以这种方式获得更简单的系统。

US2,803,540已经披露一种系统，在该系统中来自木片仓的木片供给到一在其中实现组合式的汽蒸与浸渍的容器。在此容器中，木片在容器的上部被汽蒸，使用位于容器壁外的环形分布歧管/集管(header)并使得喷嘴穿透壁，在各种水平高度添加处于相同温度的浸渍流体。这些原理也应用于被称为“Mumin蒸煮”的工艺，其描述于Technical Association of the Pulp and Paper Industry(纸浆和纸工业技术协会)1970年出版的Sven Rydholm所著“Continuous Pulping Processes(连续制浆工艺)”的第144页。在这个工艺中，未经汽蒸的木片被传送至组合式浸渍容器，在该容器的上部实现汽蒸，并在受迫循环期间在容器的上部的某点将浸渍流体添加至容器中。在此情况下，仅沿与木片相同的流动方向运载浸渍流体。

在US3,532,594中揭示一种类似的具有低压第一公共汽蒸和浸渍容器的系统，该系统例如在瑞典的Skoghall工厂投入使用。其中加热的浸渍液体经由中心管添加到木片容积部，而且还示出用于供应蒸汽的附加中心管。此系统后来由于各种原因(例如运行能力问题、后续供给系统的容量问题以及所排放纸浆中浆渣和碎片含量过高之类)而被弃用。

在US5,635,025所示的系统中，木片在被供应到呈木片仓、浸渍容器和木片斜槽的组合形式的容器之前不被汽蒸。木片位于液位之上，木片的汽蒸在此发生，通过位于液位下的容器壁来进行浸渍流体的简单添加。

US6,280,567披露了这类系统中的另一种，其中木片供应到大气压力的浸渍容器之前不被汽蒸，在该容器中木片通过添加维持在130-140℃左右温度的热黑液而被加热。所添加的浸渍液体是经由喷嘴以类似US2,803,540所示的方式添加、亦即使用穿透容器的壁的供应喷嘴来添加的。

SE523,850披露了一种替换系统，其中将加压黑液添加到汽蒸容器的上部，由此使得黑液在经受压降之后释放出用于汽蒸工艺的蒸汽。热黑液的添加通过水平供应管进行；水平供应管穿透木片床(chip bed)，并且在该管的长度方向上具有许多孔。但即使在较大(但不是在整个横截面的)区域上分配热黑液，这个方案也并不可取，这是因为水平管可以妨碍木片塞(chip plug)的运动。现有技术主要使用中心管或环形分布喷嘴向组合式的汽蒸和浸渍容器添加浸渍液体。在最近几年，新型蒸煮器系统的设计容量已经显著增加，从典型的500-2000风干吨/24小时(ADt/24h)到生产率超过5000风干吨/24小时。由于设计生产率提高，组合式的木片汽蒸和浸渍容器的直径也随之增大。事实上，利用现有技术工艺来使容器的直径增大并进行组合，所添加的处理液可能并未均匀分配在容器的整个横截面上，由此导致产生化学浓度梯度。SE523,850公开了另一方案以改进分配，但其因此代之以引入了木片塞堵塞的较大风险。

在较大处理容器中利用单个中心管来添加处理化学剂的另一缺点是，化学剂的流动快并将在容器的下部破坏均匀的塞流运动。

只用一个中心管添加处理化学剂的其他缺点是：

(1)中心管在具有大设计容量的系统中直径变大，这意味着在中心管(其可继续一直下延到容器的底部)的端部下方形成一个直径与该管相同的孔，而这又会引起(木片与)液的沟道(liquor channeling)；

(2)导致在一点产生大量的闪急蒸汽(flash steam)，这又会因这种高速蒸汽与木片流反向流动而在中心管周围造成蒸汽沟道(steam channeling)，这可导致木片堆的蒸汽吹漏(steam blow-through)现象。