способ и система пропитки щепы

Формула изобретения

1. Способ пропитки щепы в процессе получения целлюлозы, содержащий следующие стадии:

е) непрерывно подают щепу без предварительной обработки паром в верхнюю часть пропиточного сосуда (3), откуда пропитанную щепу выводят из нижней части сосуда,

f) добавляют горячую пропиточную текучую среду (BL) при первой температуре выше точки кипения горячей пропиточной текучей среды в пропиточный сосуд (3) по трубе, имеющей выпускной конец, расположенный ниже уровня щепы (CH_LEV), установленного в пропиточном сосуде, и на расстоянии от стенок пропиточного сосуда, предпочтительно в центре, так что пар высвобождается в объем щепы для пропаривания щепы,

g) добавляемая пропиточная текучая среда (BL) устанавливает уровень текучей среды (LIQ_LEV) в пропиточном сосуде (3), где уровень щепы (CH_LEV) находится на, по меньшей мере, 1-2 м, предпочтительно 3-5 м, выше уровня текучей среды, и где давление в верхней части пропиточного сосуда находится по существу на уровне атмосферного давления ±0,5 бар, предпочтительно ±0,2 бар,

h) выведение отработанной текучей среды (REC) для регенерации из сосуда происходит на уровне уровня текучей среды (LIQ_LEV) из объема выведения, расположенного позади сеток, установленных в стенке пропиточного сосуда,

отличающийся тем, что дополнительная текучая среда (REC ₁) при второй температуре выше точки кипения дополнительной текучей среды добавляется в объем выведения, и которая высвобождает пар в объем выведения, причем упомянутый пар подводится к щепе ниже уровня щепы для пропаривания щепы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество горячей пропиточной текучей среды (BL), подаваемой в пропиточный сосуд (3) в соответствии с уровнем текучей среды, превышает 5 т на 1 т древесины при температуре пропиточной текучей среды в интервале 115-150°C, так что температура смеси текучая среда - древесина, которая устанавливается на уровне текучей среды (LIQ_LEV), устанавливается в интервале 90-115°C, предпочтительно в интервале 95-105°C, и где уровень щелочи добавляемой пропиточной текучей среды превышает 15 г/л.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что температура дополнительной текучей среды (REC₁), подаваемой в объем выведения позади сеток в пропиточном сосуде (3), превышает точку кипения дополнительной текучей среды в объеме выведения на, по меньшей мере, 5°C, и причем количество дополнительной текучей среды, поданной в объем выведения, дает в результате количество высвобождаемого водяного пара, превышающее, по меньшей мере, 5 т водяного пара в час, и где уровень щелочи добавляемой дополнительной текучей среды (REC₁) превышает 2 г/л.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительный свежий водяной пар (ST) добавляется в объем выведения с добавлением дополнительного количества водяного пара для пропаривания щепы.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что пропиточную текучую среду (BL), добавляемую в пропиточный сосуд, получают из последующего варочного котла непрерывного действия из позиции выведения в указанном варочном котле, расположенной в первой половине зоны варочного котла, работающей при полной температуре варочного котла.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что добавляемую дополнительную текучую среду (REC₁) получают из последующего варочного котла (6) непрерывного действия из позиции выведения (SC4), расположенной после зоны варочного котла, и, предпочтительно, от промывочной циркуляции в нижней части варочного котла.

7. Система пропитки и пропаривания щепы в одном единственном пропиточном сосуде в процессе получения целлюлозы, причем указанный пропиточный сосуд имеет впуск в верхней части для щепы и выпуск в нижней части для пропитанной щепы, причем указанный пропиточный сосуд имеет средство для добавления горячей пропиточной текучей среды (BL) при первой температуре выше точки кипения горячей пропиточной текучей среды в пропиточный сосуд (3), через трубу, имеющую выпускной конец, расположенный ниже уровня щепы (CH _LEV), установленного в пропиточном сосуде, и на расстоянии от стенок пропиточного сосуда, причем указанный выпуск, предпочтительно, расположен в центре, так что пар высвобождается в объем щепы для пропаривания щепы, причем указанный пропиточный сосуд дополнительно имеет средство для установления уровня текучей среды (LIQ _LEV) добавляемой пропиточной текучей средой (BL) в пропиточном сосуде (3), и дополнительно имеет средство для установления уровня щепы (CH_LEV), находящегося на, по меньшей мере, 1-2 м, предпочтительно 3-5 м, выше уровня текучей среды, и причем пропиточный сосуд дополнительно имеет средство для установления давления в верхней части пропиточного сосуда, которое по существу находится на уровне атмосферного давления ±0,5 бар, предпочтительно ±0,2 бар, причем указанный пропиточный сосуд имеет выводящую сеточную секцию на уровне уровня текучей среды (LIQ_LEV ), содержащую объем выведения, расположенный позади сеток, установленных в стенке варочного котла, для выведения отработанной пропиточной текучей среды (REC₂),

отличающаяся тем, что объем выведения расположен на уровне уровня текучей среды (LIQ _LEV), так что верхняя часть (60а) объема выведения находится выше уровня текучей среды, а нижняя часть (60b) находится ниже уровня текучей среды, по меньшей мере, одна выводящая труба (42) соединена с указанным объемом выведения ниже уровня текучей среды средством для выведения жидкости из объема выведения, по меньшей мере, одна подающая труба для добавления дополнительной текучей среды (REC₁) при второй температуре выше точки кипения дополнительной текучей среды соединена с объемом выведения выше уровня текучей среды, за счет чего объем выведения используется в качестве испарительного объема для дополнительной текучей среды для высвобождения пара в объем выведения, причем пар подводится к щепе ниже уровня щепы для пропаривания щепы через трубопровод (62) пара из указанного объема выведения.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна дополнительная подающая труба (70) для свежего водяного пара соединена с объемом выведения выше уровня текучей среды регулирующим клапаном.

9. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что трубопровод (62) водяного пара сконструирован как лабиринтный канал с первой вертикальной частью (62а) трубопровода, соединенной на ее верхнем конце со второй вертикальной частью (62b) трубопровода, имеющей выпуск на ее нижнем конце в объем щепы, направленный вниз.

10. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что трубопровод водяного пара сконструирован как система труб с, по меньшей мере, одной трубой (60с), соединенной на одном конце с верхней частью объема выведения, а на другом конце соединенной со стенкой пропиточного сосуда.

11. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что подающая труба для добавления дополнительной текучей среды (REC ₁) размещена в горизонтальной плоскости и соединена тангенциально с объемом выведения, таким образом вводя дополнительную текучую среду в объем выведения как горизонтальный вихревой поток.

12. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что добавляемая дополнительная текучая среда (REC₁) подводится в трубопровод прямо и без какого-либо прохождения каких-либо холодильников из последующего варочного котла (6) непрерывного действия из позиции выведения (SC4), расположенной после зоны варочного котла, и, предпочтительно, из промывочной циркуляции в нижней части варочного котла, с использованием, таким образом, остаточной теплотворной способности промывочной жидкости, выводимой из варочного котла.

13. Выводящая сеточная секция для использования в предварительной обработке щепы в сосуде (3) обработки с щелока - паровой фазой, имеющем паровую фазу в верхней части и жидкую фазу в нижней части указанного сосуда, причем указанная выводящая сеточная секция содержит сетку (SC1), установленную в стенке сосуда обработки, и в контакте со щепой, пропитанной в обрабатывающей жидкости внутри сосуда обработки, причем объем (60b) выведения расположен снаружи сетки, собирающей обрабатывающую жидкость, выводимую из сосуда обработки через указанную сетку, выводящую трубу (42), соединенную с объемом выведения, для извлечения отработанной обрабатывающей жидкости, отличающаяся тем, что указанный объем выведения имеет верхний паровой объем (60а) и нижний жидкостной объем (60b), и дополнительная труба (61) жидкости соединена между источником (SC4) нагретой жидкости и верхней частью (60а) объема выведения для подачи нагретой жидкости в указанный объем выведения, трубопровод (62) пара соединен между верхней частью объема выведения и паровой фазой сосуда обработки.

14. Выводящая сетка по п.13, отличающаяся тем, что трубопровод водяного пара сконструирован как лабиринтный канал с первой вертикальной частью (62а) трубопровода, соединенной на ее верхнем конце со второй вертикальной частью (62b) трубопровода, имеющей выпуск на ее нижнем конце в объем щепы, направленный вниз.

15. Выводящая сетка по п.14, отличающаяся тем, что труба (61) жидкости размещена в горизонтальной плоскости и соединена тангенциально с объемом выведения, таким образом вводя дополнительную текучую среду в объем выведения как горизонтальный вихревой поток.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к пропитке щепы в процессе получения целлюлозы с использованием способа согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения, к системе согласно ограничительной части п. 7 формулы изобретения и к выводящей сеточной секции согласно ограничительной части п. 13 формулы изобретения.

Описание прототипа

В традиционной непрерывной варке имеется предварительная обработка с используемым бункером щепы, в котором первое нагревание щепы выполняется водяным паром низкого давления при температуре 70-80°C. После предварительной обработки следует обработка водяным паром в автоклаве, в котором щепа интенсивно нагревается водяным паром высокого давления при температуре 110-120°C. Тщательно пропаренная щепа затем суспендируется в желобе щепы перед подачей в процесс варки. Данный способ требует больших количеств водяного пара, а также ряд автоклавов интенсивной обработки с увеличением затрат и сложности системы варки.

Интенсивная обработка водяным паром и ее осуществление в нескольких автоклавах считаются полностью необходимыми для того, чтобы быть способными обеспечить, чтобы воздух и вода, соединяющиеся с щепой, выводились так, чтобы пропитывающая текучая среда могла полностью проникать в щепу, и так, чтобы воздух не выводился с щепой в процесс варки.

Были сделаны попытки объединить бункер щепы с пропитывающим автоклавом, так что таким образом получается простая система.

В US 3532594 (Metso Fiber Karlstard AB) показан объединенный автоклав, в котором обработка водяным паром и образование суспензии имеют место в едином автоклаве, который поддерживается при избыточном давлении 1-2 атм (1-2 кг/см²). Система используется на бумажных заводах в Швеции с 1970-х годов. В данном случае пропитывающая текучая среда рециркулирует в процессе введения черного щелока, что поддерживает предполагаемую температуру 105°C в рециркуляционном контуре, который состоит из выводящего сетчатого фильтра (35) - насоса (23) - теплообменника (25) - выпускной/центральной трубы (27). Водяной пар, испарившийся из черного щелока в испарительной емкости, также вводится в дополнительную центральную трубу вместе с необязательным введением свежего водяного пара. Намерение в данном случае состоит в том, чтобы весь водяной пар выводился через самый верхний слой щепы испарением, и чтобы указанный водяной пар мог выводиться (вентилироваться) через выпуск 12. В данной системе требуется мощный теплообменник (25). Имеется серьезный риск утечки через впуск (13) зловонных неконденсирующихся газов ((НКГ)(NCGs)). Также в указанном патенте определено, что можно полностью удалить введение водяного пара и иметь только непрямое нагревание щепы с помощью нагревающего потока в процессе введения черного щелока. Трудно осуществить указанную технологию нагревания, т.к. она требует очень больших рециркуляционных потоков и большую мощность нагревания в теплообменнике для того, чтобы быть способной нагреть холодную щепу.

В US 5635025 показана система, в которой щепа подается без предварительной обработки водяным паром в автоклав в форме объединенных бункера щепы, пропиточного сосуда и желоба щепы. Обработка водяным паром щепы, которая лежит выше уровня текучей среды, имеет место в данном положении при введении водяного пара из «источника водяного пара», как делает простое введение пропитывающей текучей среды в нижнюю часть автоклава.

В US 6280567 показана другая такая система, в которой щепа подается без предварительной обработки водяным паром в пропиточный сосуд при атмосферном давлении, где щепа нагревается введением черного щелока, который поддерживает температуру приблизительно 130-140°C. Горячий черный щелок вводится даже ниже уровня текучей среды через трубы в стенке пропиточного сосуда, и только избыточная жидкость выводится из суспензии в наружный испарительный сосуд.

В SE 523850 показана альтернативная система, в которой горячий опрессованный черный щелок, отбираемый непосредственно из варочного котла при температуре 125-140°C, вводится в верхнюю часть автоклава обработки водяным паром выше уровня текучей среды, но ниже уровня щепы, поэтому черный щелок, чье давление сбрасывается, высвобождает большие количества водяного пара для обработки водяным паром щепы, которая лежит выше уровня текучей среды, установленного в автоклаве. В данной системе в пропиточном сосуде температура устанавливается в интервале 140-160°C. Избыточная текучая среда, черный щелок, в данном случае может быть выведена из нижней части автоклава.

Таким образом, известная технология в большинстве случаев использует обработку водяным паром как значительную часть нагревания щепы, где водяной пар, который используется, состоит либо из свежего водяного пара, либо из водяного пара, который был получен после снижения давления черного щелока со стадии варки, причем последний содержит большое количество серосодержащих НКГ-газов. Это обеспечивает относительно большой поток водяного пара с соответствующим потреблением энергии, и это требует систему обработки водяным паром, которая может регулироваться.

Обработка водяным паром также содержит образование большого количества зловонных газов, т.е. НКГ-газов, с высоким риском взрыва при некоторых концентрациях.

В US 7381302 (или US 7615134) показано средство в попытке избежать избыточных объемов водяного пара, проходящего через слой щепы. Пропитывающие текучие среды (BL1/BL2/BL3) в данном случае вводятся с увеличением температуры в различных позициях (Р1, Р2, Р3), где локальное давление может быть выше точки кипения вводимого щелока. Большая часть летучих соединений в вводимом черном щелоке связывается с выводимой пропитывающей текучей средой (REC).

В SE 530725 (= US 2009139671) показано дополнительное улучшение пропиточных сосудов, работающих при атмосферном давлении, использующих горячий черный щелок. Здесь разобраны ливневые средства, установленные выше уровня щепы для того, чтобы предотвратить продувку зловонных НКГ-газов.

Из варочного котла непрерывного действия также известна промывка пространства выведения в выводящих сеточных секциях с использованием рециркуляции выведенной жидкости, и в WO 2010/044732 показана одна такая система, где вводится химическое вещество для того, чтобы предотвратить осаждение выведенной жидкости.

Проблемы, лежащие в основе изобретения

Неожиданно стало очевидным, что использование работающего при атмосферном давлении пропиточного сосуда, использующего щелочной черный щелок для главной части пропаривания щепы, высвобождает большие количества кислотности древесины в щепе. В недавних испытаниях в пропитке щепы имеется до 1,5 м³ кислотной жидкости без или с игнорируемой остаточной щелочной способностью, выводимой из ранних сеточных секций в пропиточном сосуде. Имеется ряд возможных исправлений указанного положения, но большинство из них дает в результате увеличенные потери щелочи в выводимой отработанной пропиточной жидкости. Проблема, связанная с кислотностью в выводимой отработанной пропиточной жидкости, состоит в том, что жидкость вероятно образует застойные осадки лигнина, которые закупоривают сеточную секцию.

Другая проблема состоит в том, что введение черного щелока, даже если он поддерживает такую же температуру, как температура полной варки, и вводится как главная часть жидкости, образующей необходимое соотношение жидкость:древесина, не дает всего водяного пара, необходимого для пропаривания щепы в объеме, расположенном выше уровня жидкости. Наиболее часто вводится дополнительный свежий водяной пар из сети водяного пара целлюлозного завода, что, конечно, дает в результате потери энергии и потерю прибыли из-за неиспользования водяного пара в получении электричества в паровых приводных турбинах. Имеется большой интерес у операторов целлюлозного завода к снижению потребления водяного пара, необходимого для варки целлюлозы.

Цели изобретения

Главной целью настоящего изобретения является достижение улучшенного способа и улучшенной системы для пропитки и нагревания щепы, которая не была обработана водяным паром, которые, способ и система, уменьшают проблемы с застойными объемами осадка лигнина в сеточных секциях, когда в то же самое время высвобождаются значительные объемы водяного пара для пропаривания щепы.

Второй целью является снижение потребления водяного пара для пропитки и варки, получение более энергоэффективного способа, что осуществляется при использовании сбросовых потоков жидкости с остаточной теплотворной способностью, которая обычно является недостаточной для мотивировки капиталовложений в системы регенерации тепла в способе пропитки и варки.

Третьей целью в предпочтительном варианте является использование сбросового потока жидкости из варочного котла, который еще имеет остаточный щелочной уровень, который может быть использован для увеличения рН в объеме выведения сеточной секции. Увеличение рН, таким образом, препятствует образованию осадка лигнина, и это без воздействия на способ пропитки, так как указанный сбросовый поток жидкости не воздействует на пропитываемую щепу.

Краткое описание изобретения

Способ изобретения пропитки щепы в процессе получения целлюлозы содержит следующие стадии:

а) щепа непрерывно подается без предварительной обработки водяным паром в верхнюю часть пропиточного сосуда, где пропитанная щепа выводится из нижней части сосуда,

b) горячая пропиточная текучая среда при первой температуре выше точки кипения горячей пропиточной текучей среды подается в пропиточный сосуд по трубе, имеющей выпускной конец ниже уровня щепы, установленного в пропиточном сосуде, и на расстоянии от стенок пропиточного сосуда, предпочтительно в центре, так что водяной пар высвобождается в объем щепы для пропаривания щепы,

с) вводимая пропиточная текучая среда устанавливает уровень текучей среды в пропиточном сосуде, где уровень щепы лежит на, по меньшей мере, 1-2 м, предпочтительно 3-5 м, над уровнем текучей среды, где давление в верхней части пропиточного сосуда находится по существу на уровне атмосферного давления ±0,5 бар (50 кПа), предпочтительно ±0,2 бар (20 кПа),

d) выведение отработанной пропиточной текучей среды для регенерации имеет место из сосуда на уровне уровня текучей среды из объема выведения, расположенного сзади сеток, смонтированных в стенке пропиточного сосуда,

и, наконец, дополнительная текучая среда (WL) при второй температуре выше точки кипения дополнительной текучей среды подается в объем выведения, которая высвобождает водяной пар в объем выведения, который, водяной пар, вводится в щепу ниже уровня щепы для пропаривания щепы.

Дополнительная текучая среда с температурой выше точки кипения в объеме выведения затем использует объем выведения как испарительную емкость и высвобождает водяной пар с остаточной теплотворной способностью дополнительной текучей среды. Указанный водяной пар затем используют для пропаривания щепы, таким образом уменьшая необходимость какого-либо дополнительного введения свежего водяного пара. Дополнительная текучая среда пониженного давления при температуре, близкой к точке кипения, затем подводится в объем выведения и увеличивает скорость потока установившегося объема жидкости, если такой же результирующий объем выведения выводится из щепы через сетку.

В другом предпочтительном варианте способа изобретения количество горячей пропиточной текучей среды подается в пропиточный сосуд в соответствии с уровнем текучей среды, превышающим 5 т на 1 т древесины, и при температуре пропиточной текучей среды в интервале 115-150°C, так что температура смеси (текучая среда) - древесина, которая устанавливается на уровне текучей среды, устанавливается в интервале 90-115°C, предпочтительно в интервале 90-105°C, и где уровень щелочи вводимой пропиточной текучей среды превышает 15 г/л.

Объем и температура вводимой горячей пропиточной жидкости затем дают главную часть водяного пара, необходимого для пропаривания щепы. Остаточный уровень щелочи затем также вводит необходимую щелочь для способа пропитки, который потребляет большую часть щелочи в общем способе варки. 5 т жидкости с остаточным уровнем щелочи 15 г/л вводят 75 кг щелочи на 1 т древесины, что составляет почти половину общего потребления щелочи для обычной крафт-варки, которое лежит на уровне приблизительно 170-190 кг щелочи на 1 т древесины.

В предпочтительном варианте способа изобретения температура дополнительной текучей среды, подаваемой в объем выведения позади сеток в пропиточном сосуде, превышает точку кипения дополнительной текучей среды в объеме выведения на, по меньшей мере, 5°C, и количество дополнительной текучей среды, подаваемое в объем выведения, дает количество высвобождаемого водяного пара, превышающее, по меньшей мере, 5 т водяного пара в час, и где уровень щелочи вводимой дополнительной пропиточной текучей среды превышает 2 г/л.

В еще предпочтительном варианте способа изобретения также дополнительный свежий водяной пар может вводиться в объем выведения, вводя дополнительное количество водяного пара для пропаривания щепы.

Данное решение иногда необходимо на заводах, расположенных в холодном климате, получающих щепу при температурах значительно ниже 0°C, которые поэтому требуют больше водяного пара для получения полного эффекта пропаривания в указанных экстремальных условиях. Однако на многих заводах можно избежать введения указанного дополнительного свежего водяного пара.

В другом предпочтительном варианте способа изобретения пропиточная текучая среда, вводимая в пропиточный сосуд, может быть получена из последующего варочного котла непрерывного действия из позиции выведения в указанном варочном котле, расположенной в первой половине зоны варочного котла, работающей при полной температуре варочного котла.

В другом предпочтительном варианте способа изобретения дополнительная текучая среда, вводимая в объем выведения, может быть получена из последующего варочного котла непрерывного действия из позиции выведения, расположенной после зоны варочного котла, и, предпочтительно, из промывочной циркуляции в нижней части варочного котла. При указанном использовании использованных варочных жидкостей из варочного котла можно также дополнительно извлекать получаемую тепловую энергию, если температура в потоках указанных жидкостей является ниже полной температуры варочного котла.

Система изобретения для пропитки и пропаривания щепы в одном единственном пропиточном сосуде в процессе получения целлюлозы имеет следующие характеристики. Указанный пропиточный сосуд имеет впуск в верхней части для щепы и выпуск в нижней части для пропитанной щепы. Кроме того, указанный пропиточный сосуд имеет средства для введения горячей пропиточной текучей среды при первой температуре выше точки кипения горячей пропиточной текучей среды в пропиточном сосуде, через трубу, имеющую выпускной конец, расположенный ниже уровня щепы (CH _LEV), установленного в пропиточном сосуде, и на расстоянии от стенок пропиточного сосуда. Указанный выпуск, предпочтительно, расположен в центре, так что водяной пар высвобождается в объем щепы для пропаривания щепы. Указанный пропиточный сосуд, кроме того, имеет средства для установления уровня текучей среды при введении текучей среды в пропиточный сосуд, и, кроме того, имеет средства для установления уровня щепы, лежащего, по меньшей мере, на 1-2 м, предпочтительно на 3-5 м, над уровнем текучей среды. Пропиточный сосуд, кроме того, имеет средства для установления давления в верхней части пропиточного сосуда, которое по существу находится на уровне атмосферного давления ±0,5 бар (50 кПа), предпочтительно ±0,2 бар (20 кПа), причем указанный пропиточный сосуд имеет выводящую сеточную секцию на уровне уровня текучей среды, содержащую объем выведения, расположенный позади сеток, смонтированных в стенке варочного котла, для выведения отработанной пропиточной текучей среды (REC).

Согласно конструкции изобретения пропиточного сосуда объем выведения расположен на уровне уровня текучей среды, так что верхняя часть объема выведения является выше уровня текучей среды, а нижняя часть является ниже уровня текучей среды. Одна выводящая труба соединена с указанным объемом выведения ниже уровня текучей среды с средством для выведения жидкости из объема выведения. Кроме того, имеется, по меньшей мере, одна подающая труба для введения дополнительной текучей среды при второй температуре выше точки кипения дополнительной текучей среды, причем указанная подающая труба соединена с объемом выведения выше уровня текучей среды. Объем выведения используется как испарительный объем дополнительной текучей среды для высвобождения водяного пара в объем выведения, который, водяной пар, подводится к щепе ниже уровня щепы для пропаривания щепы по трубопроводу водяного пара из указанного объема выведения. При указанной конструкции изобретения объем выведения подвергается воздействию увеличенной скорости потока в установившемся объеме жидкости позади сетки, и объем выведения также используется как активная испарительная емкость, высвобождающая водяной пар в объем щепы, расположенный выше уровня жидкости.

Система изобретения, кроме того, может быть также оборудована, по меньшей мере, одной дополнительной подающей трубой для свежего водяного пара, соединенной с объемом выведения выше уровня текучей среды с помощью регулирующего клапана. При указанной дополнительной конструкции дополнительный свежий водяной пар может подводиться к водяному пару, высвобождаемому из дополнительной текучей среды, что может использоваться в некоторых определенных условиях, таких как холодный сезон и щепа с очень низкой температурой.

В предпочтительном варианте системы трубопровод водяного пара может быть выполнен как лабиринтный канал с первой вертикальной частью трубопровода, соединенной в ее верхней части со второй вертикальной частью трубопровода, имеющей выпуск в ее нижнем конце в объем щепы, направленный вниз. Также предусматривается свободный выпуск водяного пара, не опасный для закупоривания щепой.

В альтернативном варианте системы трубопровод водяного пара может быть выполнен как система трубопроводов с, по меньшей мере, одной трубой, соединенной на одном конце с верхней частью объема выведения, а на другом конце соединенной со стенкой пропиточного сосуда.

В еще предпочтительном варианте системы может быть предусмотрена подающая труба для введения дополнительной текучей среды, размещенная в горизонтальной плоскости и соединенная тангенциально с объемом выведения, с выпусканием в результате дополнительной текучей среды в объем выведения как горизонтальный вихревой поток. Это улучшает выделение части жидкости с пониженным давлением и испарившегося водяного пара из дополнительной текучей среды.

В другом предпочтительном варианте системы вводимая дополнительная текучая среда может прямо подводиться в систему трубопроводов и без какого-либо прохождения каких-либо холодильников от последующего варочного котла непрерывного действия от позиции выведения, расположенной после зоны варочного котла и, предпочтительно, от промывочной циркуляции в нижней части варочного котла, таким образом, с использованием полной остаточной теплотворной способности промывочной жидкости, выведенной из варочного котла.

Способ и система используют выводящую сеточную секцию изобретения для использования в предварительной обработке щепы в сосуде обработки в фазе рассол-водяной пар, имеющем паровую фазу в верхней части и жидкую фазу в нижней части указанного сосуда. В прототипе выводящие сетки содержат:

- сетку, смонтированную в стенке сосуда обработки и в контакте со щепой, пропитываемой в обрабатывающей жидкости внутри сосуда обработки,

- объем выведения, расположенный снаружи сетки, собирающий обрабатывающую жидкость, выводимую из сосуда обработки через указанную сетку,

- выводящую трубу, соединенную с объемом выведения, для извлечения отработанной обрабатывающей жидкости.

Согласно настоящему изобретению выводящая сетка модифицирована так, что она также содержит:

- указанный объем выведения, имеющий верхний объем (60а) водяного пара и нижний объем жидкости и

- трубу дополнительной жидкости, соединенную между источником нагретой жидкости и верхней частью объема выведения, для подачи нагретой жидкости в указанный объем выведения,

а также

- трубопровод водяного пара, соединенный между верхней частью объема выведения и паровой фазой сосуда обработки.

По существу разработка объема выведения в качестве испарительной емкости и интегрирование трубопровода водяного пара с испарительным объемом являются здесь новой разработкой.

Выводящая сеточная секция может быть, предпочтительно, сконструирована так, что трубопровод водяного пара выполняется как лабиринтный канал с первой вертикальной частью трубопровода, соединенной на ее верхнем конце со второй вертикальной частью трубопровода, имеющей выпуск на ее нижнем конце в объем щепы, направленный вниз.

Выводящая сеточная секция может быть, предпочтительно, сконструирована так, что труба жидкости размещается в горизонтальной плоскости и соединяется тангенциально с объемом выведения, с введением в результате дополнительной текучей среды в объем выведения как горизонтальный вихревой поток.

Описание чертежей

На фиг. 1 показана известная 2-сосудная система непрерывной варки с первым пропиточным сосудом, работающим при атмосферном давлении;

на фиг. 2 показана выводящая сеточная секция в пропиточном сосуде, работающем при атмосферном давлении, согласно настоящему изобретению;

на фиг. 3 показана известная 2-сосудная система непрерывной варки, использующая выводящую сеточную секцию согласно изобретению;

на фиг. 4 показана выводящая сеточная секция на виде сверху в сечении по линии А-А на фиг. 2; и

на фиг. 5 показан альтернативный вариант фиг. 2.

Подробное описание изобретения

Определения

В последующем подробном описании будет использоваться понятие «необработанная щепа».

Термин «необработанная щепа» здесь используется для обозначения щепы, которая не проходила через любую форму обработки водяным паром или подобное перед подачей щепы в пропиточный сосуд для пропитки.

Также используются понятия «уровень текучей среды/LIQ_LEV» и «уровень щепы/CH _LEV». Термин «уровень текучей среды/LIQ_LEV » используется здесь для обозначения уровня, который пропиточная текучая среда, вводимая в пропиточный сосуд 3, устанавливает в сосуде. Термин «уровень щепы/CH_LEV» используется здесь для обозначения высоты той части слоя щепы (состоящего из щепы), которая расположена выше уровня текучей среды LIQ _LEV.

Система-прототип, исходная точка изобретения

На фиг. 1 показана система, известная как таковая для пропитки щепы в процессе получения целлюлозы. Система содержит по существу цилиндрический пропиточный сосуд 3, расположенный вертикально, в который непрерывно подается непропаренная щепа в верхнюю часть пропиточного сосуда через подающее средство в форме конвейерной ленты 1 и подающий элемент/элемент подачи щепы 2. При работе пропиточного сосуда в режиме «холодный верх» температура верхней части сосуда 3 по существу соответствует температуре окружающей среды 15-25°C. Дополнительный свежий водяной пар ST может вводиться, если температура окружающей среды падает ниже нормальной температуры окружающей среды, и в таком количестве, что температура щепы устанавливается в указанном интервале. Щепа, которая подается в пропиточный сосуд, обычно поддерживает такую же температуру, как температура окружающего воздуха ±5°C. Подаваемая щепа устанавливает уровень щепы CH_LEV в верхней части пропиточного сосуда.

Линия 41 подачи с горячей пропиточной текучей средой BL соединяется с пропиточным сосудом для того, чтобы устанавливать уровень текучей среды LIQ_LEV, состоящей из указанной пропиточной текучей среды, и регулируется датчиком 20 уровня и связанным с ним клапаном в линии 41 питания. Пропиточная текучая среда подается непосредственно в соответствии с уровнем текучей среды LIQ_LEV ±1 м. Пропиточная текучая среда BL подается в пропиточный сосуд в таком количестве и при такой температуре, что температура на уровне текучей среды LIQ _LEV устанавливается в интервале 90-115°C и, предпочтительно, в интервале 95-105°C, поэтому выпаривание текучей среды имеет место в слое щепы, лежащем выше уровня текучей среды, хотя в то же самое время водяной пар не выводится через слой щепы при работе в режиме холодного верха. Выпаривание в слое щепы имеет место на расстоянии, которое, предпочтительно, не превышает половину высоты уровня щепы CH_LEV.

Вводимая пропиточная текучая среда BL составляет более 50% горячей текучей среды варки, выведенной из сетки SC3 после использования в зоне варки в последующем варочном котле 6, пропиточная текучая среда BL имеет уровень щелочи, по меньшей мере, 15 г/л. Количество пропиточной текучей среды BL, которое вводится в сосуд 3, лежит в интервале 5-10 м³/ADT, предпочтительно в интервале 7-9 м³/ADT, где ADT представляет собой сокращение «воздух-сухая тонна» пульпы.

Температура пропиточной текучей среды BL в линии 41 питания поддерживается при температуре 115-150°C, и уровень щепы CH_LEV лежит, по меньшей мере, на 1-2 м выше уровня текучей среды и, предпочтительно, на 3-5 м выше уровня текучей среды LIQ_LEV для того, чтобы облегчить оседание щепы в пропиточную текучую среду, где щепа тщательно пропитывается. Масса объема щепы выше уровня текучей среды способствует оседанию щепы, даже если некоторая часть остаточного воздуха может быть захвачена щепой.

Для данной не обработанной водяным паром щепы, которая поддерживает температуру 25°C при имеющемся природном уровне влажности, требуется 5 т текучей среды, которая поддерживает температуру 139°C, для того, чтобы установить температуру приблизительно 115°C в смеси щепы на уровне текучей среды.

Если в смеси щепы устанавливается температура 100°C при равных основных условиях, требуется 5 т пропиточной текучей среды, которая поддерживает температуру 120°C.

При введении горячей пропиточной текучей среды в соответствии с уровнем текучей среды LIQ _LEV большая часть, если не весь воздух, присутствующий в щепе, отгоняется, и щепа оседает в пропиточную текучую среду.

Линия 42 выводит отработанную пропиточную текучую среду и конденсат водяного пара, т.е. REC₂, из выводящей сетки SC1 в пропиточный сосуд 3 на уровне уровня текучей среды LIQ_LEV.

Давление в сосуде может регулироваться, как требуется, с помощью регулирующего клапана, размещенного в вентиляционной линии (не показано) в верхней части пропиточного сосуда. Вентиляционная линия может быть открыта прямо в атмосферу для установления атмосферного давления. Предпочтительно устанавливается давление на уровне атмосферного давления, или устанавливается слегка отрицательное давление, сниженное до -0,2 бар (-20 кПа), или слегка повышенное давление до 0,2 бар (20 кПа). Если необходимо, в верхнюю часть может вводиться вентиляционный поток (продуваемый воздух), который, вентиляционный поток, обеспечивает удаление любых газов. Однако это обычно не требуется в ходе постоянной работы.

Пропитанная щепа непрерывно выводится с помощью выпускных средств, здесь в виде выпуска с двумя насосами 12а и 12b, объединенного, где уместно, с нижним скребком 4 в нижней части пропиточного сосуда 101. Пропитанная щепа затем подается в верхний сепаратор 51, размещенный в верхней части варочного котла 6 непрерывного действия. Верхний сепаратор 51 здесь показан как обратный верхний сепаратор, содержащий вверх подающий шнек 52, который подает суспензию щепы, прошедшую сетку SC2 верхнего сепаратора, выводя избыточную пропиточную жидкость. Дренированная щепа затем падает вниз в варочный котел 6, и вводится новый свежий варочный рассол WL. Полная температура варки устанавливается в варочном котле либо введением водяного пара, либо при использовании циркуляционного нагрева (не показано). В соответствии с установившейся практикой большая часть свежего варочного рассола WL вводится в варочный котел, т.е. 50% или более, и в данном примере показано как загрузка верхней части варочного котла. Когда полная температура варки устанавливается в зоне варки, потребление щелочи является довольно высоким на первых стадиях делигнификации, но замедляется в объеме и на остальных стадиях делигнификации.

Как указано в предыдущих разделах, имеется горячий варочный щелок с по существу остаточным уровнем щелочи, выводимый через сетку SC3 и используемый в качестве горячей пропиточной жидкости в пропиточном сосуде. Это обычно находится в первой половине зоны варки или в конце ее. Здесь процесс делигнификации замедляется после первой стадии варки, где потребление щелочи является высоким. Таким образом, для последующих стадий делигнификации потребность в щелочи является значительно ниже, чем для первой стадии варки.

Обычно варка происходит в варочном котле 6, заканчивающемся зоной промывки, содержащей сопла разбавления DL для введения промывочной жидкости, обычно коричневого промывочного фильтрата BWF, и выводящей сеткой SC4, где вводимая промывочная жидкость заменяет горячий отработанный варочный щелок в потоке REC ₁. Когда используется холодная промывочная жидкость, обычно коричневым промывочным фильтратом, который поддерживает температуру 70-100°C, является выведенный горячий отработанный варочный щелок REC₁, поддерживающий температуру иногда ниже, чем полная температура варки, но еще с содержанием остаточного тепла. Как показано на фиг. 1, имеется указанное содержание остаточного тепла, используемое для нагревания свежего варочного щелока WL в теплообменнике, но после прохождения такого теплообменника температура может быть еще намного выше 100°C.

Описание изобретения

На фиг. 2 показана конструкция изобретения выводящей сетки SC1, как осуществлено в системе, показанной на фиг. 1. Таким образом, другие общие характеристики не описаны, если уже описаны в связи с фиг. 1. Здесь показано вертикальное поперечное сечение пропиточного сосуда 3 с установленными уровнем текучей среды LIQ_LEV и уровнем щепы CH _LEV, образующими объем щепы с высотой НО выше уровня жидкости. Регулирующие средства для поддержания установленных уровней используют цифровую регулирующую систему DCS, получающую вводные данные от датчиков А и В уровней соответственно, а также зонд ТР измерения температуры, регулирующий входной и выпускной потоки щепы, а также водяного пара и вводимых жидкостей.

Как показано здесь, горячая пропиточная жидкость вводится через центральную трубу 41с, и водяной пар отгоняется из щелока, когда он выходит из выпуска центральной трубы. Согласно настоящему изобретению объем выведения 50 расположен на уровне уровня текучей среды LIQ_LEV, так что верхняя часть 50а объема выведения является выше уровня текучей среды, а нижняя часть 50b является ниже уровня текучей среды. По меньшей мере, одна выводящая труба 42 соединяется с указанным объемом выведения ниже уровня текучей среды средством, показанным здесь как насос, для выведения жидкости из объема выведения. Кроме того, предусмотрена, по меньшей мере, одна подающая труба 51 для введения дополнительной текучей среды REC₁ при второй температуре выше точки кипения дополнительной текучей среды. Указанная подающая труба 51 соединена с объемом выведения выше уровня текучей среды, поэтому верхняя часть 50а объема выведения 50 используется как испарительный объем для дополнительной текучей среды REC₁ для высвобождения водяного пара в объем выведения, который, водяной пар, подводится к щепе ниже уровня щепы для пропаривания щепы через трубопровод 52 водяного пара из указанного объема выведения 50.

Кроме того, по меньшей мере, одна дополнительная подающая труба 70 для свежего водяного пара, предпочтительно, соединяется с верхней частью 60а объема выведения 60 выше уровня текучей среды через регулирующий клапан.

В варианте, показанном на фиг. 2, трубопровод 62 водяного пара выполнен как лабиринтный канал с первой вертикальной частью 62а трубопровода, соединенной на ее верхнем конце со второй вертикальной частью 62b трубопровода, имеющей выпуск на ее нижнем конце в объем щепы, направленный вниз.

Как показано на фиг. 5, трубопровод водяного пара может быть сконструирован с использованием, по меньшей мере, одной и, предпочтительно, ряда труб 60с водяного пара, соединенных с верхней частью 60а объема выведения 60. Труба 60с водяного пара, таким образом, соединяется на одном конце с верхней частью 60а объема выведения, а на другом конце соединяется со стенкой пропиточного сосуда, предпочтительно, через сетчатую решетку (не показано), предотвращающую закупоривание выпуска трубы щепой.

На фиг. 3 показан вид сверху в сечении по линии Х-Х фиг. 2. Как показано здесь, имеются, по меньшей мере, 4 подающие трубы 61 для введения дополнительной текучей среды REC₁ , расположенные в горизонтальной плоскости и соединенные тангенциально с верхней частью 60а объема выведения, таким образом выводящие дополнительную текучую среду в объем выведения в виде горизонтального вихревого потока. Как показано, водяной пар FF отгоняется из остального потока LF жидкости. Такая же конструкция также может быть использована для труб для свежего водяного пара ST, предпочтительно соединенных со стенкой в промежуточных положениях между соседними трубами 61, но расположенных в более высоком положении, как показано на фиг. 2.

На фиг. 4 показано, что жидкость в системе варочного котла используется как дополнительная текучая среда, вводимая в объем выведения 60. Здесь дополнительная текучая среда REC₁ подводится прямо в трубопровод и без какого-либо прохождения каких-либо холодильников из последующего варочного котла непрерывного действия из позиции выведения от сетки SC4, расположенной после зоны варочного котла и, предпочтительно, от промывочной циркуляции в нижней части варочного котла, таким образом, с использованием полной остаточной теплотворной способности промывочной жидкости, выводимой из варочного котла. Даже после прохождения теплообменника белым щелоком имеется остаток теплотворной способности, который может быть использован, и также щелок, прошедший теплообменник, может быть использован, по меньшей мере, в части общего объема дополнительной текучей среды, выпариваемой в объем выведения 60.

Настоящее изобретение не ограничивается показанным вариантом осуществления. Возможны несколько вариантов в рамках формулы изобретения.

Иллюстративный вариант

В системе варочного котла, подобной системе, показанной на фиг. 1 и имеющей производительность 2000 т пульпы в сутки (24 ч), получают выводимый поток 191 т/ч, получаемый из верхней выводящей секции в пропиточном сосуде, подобном SC1 на фиг. 1. Нагретую опрессованную дополнительную текучую среду, подобную REC₁, получают от промывочной циркуляции и вводят в объемах 570 т/ч в объем выведения, так что отгоняется водяной пар, и в вводимой текучей среде происходит падение температуры 9°C. Это дает дополнительный объем водяного пара 9,1 т/ч, способный увеличить температуру щепы приблизительно до 25°C, и вводимый объем жидкости 561 т/ч в объем выведения.

Q_{вводимая опрессованная нагретая жидкость} = Q _пар + Q_{жидкость}

Это также дает увеличенную скорость потока позади сетки от 191 т/ч до 742 т/ч (191+561), т.е. увеличенную скорость потока примерно в 4 раза. Указанные положительные эффекты были получены только с дополнительной стоимостью увеличенного энергопотребления для насоса, выводящего жидкость из объема выведения.