[发明专利]气相水解容器及与其相关的方法

说明书

本申请要求2011年3月18日提交的美国专利申请第61/454,055号的优先权，其全部内容以引用的方式结合在此。

背景技术

本发明总体上涉及溶解纸浆蒸煮，特别是带有预水解和硫酸盐法蒸煮。

在生产具有高α纤维素含量（例如，α纤维素高于94%）纸浆的一种方法中，需要在硫酸盐法蒸煮之前预水解木屑来移除半纤维素。具有如此高α纤维素含量的纸浆通常被称作溶解纸浆并且可以用在人造纤维、醋酸盐和其它产品的生产中。

实行木屑预水解的常规方法包含使木屑接触温度在150-170℃范围的液体（水）环境。液体包围木屑的一个缺点在于预水解反应的副产品有机会从木屑扩散到周围液体中。这些副产品由例如木糖、糠醛、树胶醛醣、甘露糖、半乳糖的各种糖以及醋酸、其它有机酸和木质素碎片构成。

释放的酸能将混合物的pH降低到3.3-3.7的范围，如此低的pH进一步促使水解反应。半纤维素通常以单体和低聚物以及更复杂的分子出现。

在反应的pH和温度条件下，尤其是较高温度下，一些复杂分子和木质素碎片经历缩合反应并结合成高分子量分子（伪木质素、木质素和其它缩合反应副产品），其易于沉淀在设备和木屑的表面上。

沉淀到设备尤其是液体提取筛表面上可以使操作不稳定，并且可以迫使加工的提前停止或切换到另一种操作模式以清洁设备。

例如，在Sheerer的美国专利第6,280,569号中、Marcoccia等的美国专利第5,985,096、Wizani等的美国专利第5,676,795号、Tikka等的美国第5,589,033号、Johanson的美国专利第5,454,490号、Richter的美国专利第4,028,171号、Backlund的美国专利第3,413,189号、Richter等的美国专利第3,380,883号、Durant等的美国专利第2,858,211号、Bolles等的美国专利申请公开第2011/0180061号和Leavitt等的美国专利申请第61/445,253号(2011年2月22日提交)已经公开了很多预水解方法和/或其它已知设备。此外，相关的技术和设备记载在Leschinsky等的在蓝桉的自动水解期间不能溶解成分的形成，Lenzinger Berichte87(2009)16-25；Sixta的多级硫酸盐法制浆，纸浆手册，p325-365(2006)；Rydholm的化学制浆-多级加工，制浆方法，P.655-671(1965)；和Rydholm的连续的预水解-硫酸盐法蒸煮,连续的制浆方法，P.105-120(1970)。

发明内容

一方面，一个实施例可以涉及用于在包括蒸气部分和液体部分的容器内水解的方法，该方法可以包括以下步骤：将木质纤维素材料供给到容器的蒸气部分；将气态材料供应到容器的蒸气部分，使得木质纤维素材料接触气态材料并且水解或自动水解反应发生；将木质纤维素材料保持在容器的蒸气部分内15到180分钟的时间段；通过附着到容器壁上的至少一个塔应力消除块防止容器的蒸气部分内的木质纤维素材料的过压缩，其中，所述至少一个塔应力消除块具有创建比容器的横截面积小的收缩的横截面积的向内部分；将木质纤维素材料转移到容器的液体部分；将液体供应到容器的液体部分；混合木质纤维素材料和液体以产生浆料；以及将浆料连续地从容器移走。

在另一方面，一个实施例大体上可以涉及用于水解的系统，该系统可以包括容器，其适于接纳（i）木质纤维素材料，（ii）在容器上部的至少一种气体，和（iii）在容器下部的液体；附着到容器壁上的至少一个塔应力消除块，其中，所述至少一个塔应力消除块具有创建比容器的横截面积小的收缩的横截面积的向内部分，所述至少一个塔应力消除块适于抑制容器内木质纤维素材料的压缩；测量装置，其测量容器内没有浸入液体内的木质纤维素的高度；搅拌器，其搅拌液体和木质纤维素材料以产生浆料；以及排出流，其适于从容器移走浆料。

附图说明

图1显示了根据本发明一个典型实施例的预水解设备。

图2显示了根据本发明一个典型实施例的应力消除块。

图3显示了根据本发明一个典型实施例的应力消除块的俯视图。

图4显示了根据本发明一个典型实施例的多个应力消除块的俯视图。

具体实施方式

在一个方面，任何生物质可以用于这里描述的过程和反应器。例如，生物质可以包括一种或多种木材、草和/或任何包含木质纤维素的材料。