[发明专利]以化学试剂处理纤维材料的新方法及实施所述方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及用化学试剂对纤维材料进行处理的过程及所需要的设备，它既可以应用于漂白也可以应用在纸及浆粕工业中。

先有技术水平

目前，包括纸及浆粕纤维在内的纤维加工是采用多种多样方法利用化学试剂来实现的。某些方法，如在悬浮基质的存在下的氯气漂白方法(USSR专利282053,1970)，纸及浆粕纤维在吸附塔中进行氯化的方法(USSR专利209964,1968)或者在塔式反应器中利用气态试剂，例如臭氧、氧气及氯气等进行纤维漂白的某些方法(USSR专利365411,1973)都是熟知的。又据知，有些用气态试剂的纤维处理方法采用某种装置，它备有一种用于维持适当的物料层的循环传送带(USSR专利544724,1977)。

然而，上面列举的所有方法，其共同的特征是反应区内传质不充分，而且试剂利用常数及产品质量都被认为很低。在这些方法中所采用的化学试剂不允许处理高纤维物质浓度的物料，而且其相应的设备还需要大量的金属，使用过程中维修也很复杂。

与要求最接近的方法是一种在流动反应器内借助气态试剂来处理纤维的方法，它在上面提到的所有不足的方面均有改进(俄罗斯联邦专利903419,1993)。这种方法可以应用在以气态试剂进行漂白的制浆及造纸过程中。比如，可以做到按比例配制成按干基计算纤维浓度超过15％的物料，将之经过加料段送入混合段，在此与气态试剂混合，然后反应混合物转移到出料段，该段又连接到用于收集处理好的纤维的集料段。该方法的主要缺点是反应区内的传质不充分以及试剂物质沿整个容积分布得不均匀。因此，其试剂利用常数低，也不能获得具有合适质量的处理纤维(估计的漂白度不超过55％)。

本发明的目的在于提供一种以化学试剂处理纤维的高质量方法，它有利于沿反应物质的整个容积内均匀地处理材料，降低试剂的消耗量，提高处理后纤维的质量(特别是提高浆粕材料的漂白度)，提供了利用多种多样化学试剂，气相或液相均可，来处理高浓度纤维的机会。

发明详述

上述的目的是这样实现的：纤维在混合段中与气态输送剂初步混合，继而形成的混合物转移到管道段，该段呈螺旋形盘绕着用于收集处理后纤维物料的集料段，管道段的管子直径与螺旋环的直径之比为1∶18～1∶60。按照本发明的方案，化学试剂经过沿长度方向分布各个喷嘴喷入，于是过程便在物流的湍流区进行，其流速在1～50米/秒之间。

本发明方法与已知的方法之间的区别在于，化学试剂是经过沿反应器长度方向安装在其侧壁上的喷嘴直接进入反应器的，以及该过程是在1～50米/秒流速的湍流区内进行的。目前，该反应器呈螺旋形盘绕着用于收集处理后纤维物料的集料段，管道段的管子直径与螺旋环的直径之比为1∶18～1∶60。

让纤维物料在以1～50米/秒的速度沿该段呈湍流流动的反应混合物中经受处理，显著地强化了反应区内的传质。反应混合物的湍流流动特性在一定的速度范围内以及在一定的管子与螺旋体之间直径比的条件下得到加强。化学试剂经过安装在该段侧壁上的喷嘴直接进入到该反应段中，有利于纤维在反应物料的整个容积内均匀地接受处理，并且使反应物料得到进一步的混合。纤维物料，尤其在混合段内经过输送剂的发散之后，受到由该段侧壁的约束产生的进一步强制分散作用而得到处理，从而以1～50米/秒的速度流经该螺旋形的反应段，其中管子与螺旋环的直径比为1∶18～1∶60。纤维物料的这种进一步形成薄层结构的趋势有利于加大反应表面，从而导致化学试剂的利用率增加到几乎100％。对反应器出口处反应物的分析结果表明，此时物流中已不再含有任何化学试剂了。特殊形的反应器盘绕集料段延伸，提供了该装置的流动性并减少了配合表面。

符合要求的纤维物料混合及分散程度以及与之相对应的化学试剂处理方法的高效率，是当该段内反应物料的速度数值处于特定区间(1～50米/秒)以及管子与螺旋环直径比介于一定范围(1∶18～60)内的条件下达到的。当反应物料速度低于1米/秒时，处理条件由于反应物料的运动处于脉动模式而变得不稳定，结果所有主要的特性，例如白度、试剂利用常数等都随之便坏。当速度超过50米/秒时，过程的特征表现为动力消耗过大。管子与螺旋环直径低于本发明提出的范围，将导致反应器工作不稳定，而当高出这一比值时，又会使产品的质量变差。