Способ и установка для эффективного производства растворимой целлюлозы на линии по сульфатному производству целлюлозы, производящей целлюлозу для бумаги, варочным котлом непрерывного действия

Способ и установка для эффективного производства растворимой целлюлозы на линии по сульфатному производству целлюлозы, производящей целлюлозу для бумаги, варочным котлом непрерывного действия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США №61/473,712, поданной 8 апреля 2011 г. и включенной сюда посредством ссылки в полном объеме.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обработке целлюлозы и, в частности, к способу и установке для эффективного производства целлюлозы различных типов, используя процесс сульфатной варки (крафт процесс).

Уровень техники

Целлюлозная масса, которую получают из органических материалов, например, из древесной щепы или других растений, может перерабатываться в изделия из целлюлозы относительно низкого сорта, например, бумагу, или в изделия из целлюлозы относительно высокого сорта для изготовления различных синтетических тканей или изделий. Например, целлюлоза высокого сорта потенциально может использоваться для изготовления искусственного шелка и других синтетических материалов и тканей или может использоваться для производства ацетат-целлюлозы или эфиров целлюлозы, которые имеют множество промышленных применений. Такая целлюлоза более высокого качества, которая имеет различные уровни чистоты, обычно, носит название растворимая целлюлоза и, обычно, является намного боле дорогостоящей по сравнению с целлюлозой для бумаги.

Существует ряд химических и механических способов обработки органических материалов для производства изделий из целлюлозы, например, бумаги. Некоторые из основных этапов включают в себя подготовку исходного сырья (например, обдирка коры, приготовление стружки), разделение древесных волокон механическими или химическими средствами (например, измельчение, очистка или варка) для отделения лигнина и экстрактивных веществ от целлюлозы древесных волокон, удаление красящих веществ посредством отбеливания и формование бумаги или других изделий из готовой обработанной целлюлозы. В дополнение и применительно к производству целлюлозы и бумаги линии по производству целлюлозы также обычно имеют устройства для получения и восстановления химических веществ, сбора и обработки побочных продуктов для выработки энергии и удаления и обработки отходов с целью уменьшения воздействия на окружающую среду.

Хорошо известный процесс производства целлюлозы представляет собой сульфатный способ варки (крафт процесс), который используется в течение многих десятилетий. В обычном сульфатном способе производства целлюлозы органические материалы обрабатываются с помощью химических веществ и тепла для высвобождения лигнинов и очистки целлюлозы в органических материалах. Органический материал может обрабатываться водной смесью гидроксида натрия и сульфида натрия, известной как белый щелок. Посредством этой обработки разрушается связь между лигнином и целлюлозой, и разрушается большая часть лигнина и часть макромолекул гемицеллюлозы на фрагменты, которые растворимы в крепких основных растворах. Этот процесс высвобождения лигнина из окружающей целлюлозы известен как делигнификация. Растворимая часть затем отделяется от целлюлозной массы.

Во время получения растворимой целлюлозы задача состоит в том, чтобы получить высокую частоту или качество целлюлозы. Качество целлюлозы может оцениваться по нескольким параметрам. Например, процентное содержание альфа-целлюлозы выражает относительную чистоту обработанной целлюлозы. Содержание альфа-целлюлозы может оцениваться и рассчитываться на основе растворимости целлюлозы (например, показатели растворимости S10 и S18). Степени делигнификациии и деградации целлюлозы измеряются числом Каппа («KN») и вязкостью целлюлозы, соответственно. Более высокая вязкость целлюлозы означает более длинную целлюлозную цепь и меньшую деградацию целлюлозы.

Во время получения растворимой целлюлозы перед варкой обычно выполняются стадии предгидролиза и нейтрализации целлюлозы. Предгидролиз, в общем, выполняется для удаления гемицеллюлозы с целью уменьшения содержания лигнинов. Предгидролиз, обычно, выполняется с использованием горячей воды, пара, кислоты (обычно серной кислоты) или какой-либо их комбинации. После предгидролиза органический материал нейтрализуют щелоком для нейтрализации (обычно, щелочная среда), таким как каустик, белый щелок, слабый черный щелок или какая-либо их комбинация. После нейтрализации органический материал варится в варочном котле вместе с различными варочными щелоками для дополнительного растворения гемицеллюлозы и лигнинов. Полученная сваренная целлюлоза, известная как небеленая сульфатная целлюлоза, может быть собрана, промыта и отбелена с помощью процессов, выполняемых ниже по технологическому потоку, для получения целлюлозы с требуемыми характеристиками.

Во время получения целлюлозы для бумаги нет необходимости выполнять предгидролиз и нейтрализацию такого же типа, как во время получения растворимой целлюлозы. Стадия варки для получения целлюлозы для бумаги, в общем, подобна процессу варки дл получения растворимой целлюлозы. Процесс получения целлюлозы для бумаги, в общем, имеет более высокую производительность по сравнению с процессом, используемым для получения растворимой целлюлозы, поскольку в отсутствии предгидролиза и нейтрализации удаляется значительно меньше гемицеллюлозы.

Существуют варочные котлы двух основных типов, используемые для производства целлюлозы. Варочный котел первого типа носит название варочный котел периодического действия и является вертикальным резервуаром, работающим под давлением, который, в общем, используется для выполнения последовательных этапов обработки целлюлозы. Во время получения растворимой целлюлозы такой же варочный котел или вертикальный резервуар, работающий под давлением, сначала используется для предгидролиза и нейтрализации и затем для сульфатной варки. Варочный котел второго типа носит название варочный котел непрерывного действия и, в общем, включает в себя все этапы обработки или несколько из этих этапов во время выполнения варки на различных уровнях отдельного резервуара. Во время получения растворимой целлюлозы в варочном котле непрерывного действия предгидролиз может выполняться в верхней части варочного котла непрерывного действия, а варка в нижней части варочного котла непрерывного действия.

Использование варочного котла непрерывного действия с одним резервуаром для получения растворимой целлюлозы может привести к значительным проблемам. Например, в результате смешивания гидролизата и сульфатных щелоков могут образовываться накипь и загрязнения. В этом случае требуются остановка и очистка системы. Кроме того, более сложным или невозможным может оказаться извлечение гидролизата в качестве побочного продукта. С целью устранения этих проблем были разработаны варочные котлы непрерывного действия с двумя резервуарами, описанные, к примеру, в патентах США №№4436586, 4174997 и 4668340, Эти системы иногда позиционируются как способные поддерживать более качественное отделение кислых щелоков в системе предгидролиза и каустических щелоков в сульфатной системе. Два резервуара варочного котла непрерывного действия работают совместно для выполнения непрерывного процесса, при этом предварительно пропаренная древесная щепа или схожий материал помещается в верхнюю часть первого резервуара, подвергается предгидролизу, когда она проходит вниз в первом резервуаре, до тех пор, пока она, в конечном счете, не выгружается из нижней части этого резервуара, поступает в верхнюю часть второго резервуара и подвергается процессу варки, по мере того, как она проходит вниз по второму резервуару, до тех пор, пока она, в конечном счете, не выгружается из нижней части этого резервуара.

Во многих установках, которые ориентированы на производство целлюлозы для бумаги, применяются варочные котлы непрерывного действия с одним резервуаром. Эти установки не вполне пригодны для производства растворимой целлюлозы. Использование варочного котла непрерывного действия с одним резервуаром для производства растворимой целлюлозы, как указано, приводит к образованию накипи и загрязнений, что, в конечном счете, потребует остановки системы для очистки.

Таким образом, существует необходимость в установке и способе производства целлюлозы, которые обеспечивают повышенные гибкость и эффективность или другие преимущества и, в общем, могут исключить необходимость периодического останова оборудования для его очистки в результате химических реакций во время производства растворимой целлюлозы.

Раскрытие изобретения

Согласно одному аспекту предлагается усовершенствованные способ и установка производства целлюлозы, согласно которым можно избирательно изготавливать целлюлозу разного качества, применяя совместно используемое оборудование непрерывного действия для сульфатной варки и, в случае производства растворимой целлюлозы, дополнительное оборудование для предгидролиза. Способ и установка могут использоваться для экономически рентабельной модернизации существующей линии по производству целлюлозы для бумаги с дополнительной системой резервуара, работающего под давлением, работающей в периодическом режиме совместно с определенным вспомогательным оборудованием, так чтобы линия избирательно и эффективно производила или целлюлозу для бумаги или растворимую целлюлозу.

По одному или нескольким вариантам выполнения способ и установка производства целлюлозы, используемые применительно к сульфатной варке, включают в себя варочный котел непрерывного действия совместно с расположенным ниже по технологическому потоку оборудованием для обработки полученной небеленой сульфатной целлюлозы, которое может включать в себя, помимо прочего, оборудование и процессы для промывки небеленой сульфатной целлюлозы и ее обработки посредством кислородной делигнификации, отбеливания целлюлозы, подвергнутой делигнификации, и сушки целлюлозы. Для производства целлюлозы для бумаги или, в общем, целлюлозы более низкого качества, древесная щепа или другие материалы, содержащие органические волокна, с начала процесса могут направляться в варочный котел непрерывного действия для варки процесса. Для получения растворимой целлюлозы или, в общем, целлюлозы более высокого качества древесная щепа или другие материалы, содержащие органические волокна, сначала могут направляться в вертикальный резервуар, работающий под давлением, действующий в периодическом режиме, для выполнения предгидролиза, после чего полученная щепа, подвергнутая предгидролизу, может быть направлена в варочный котел непрерывного действия для варки.

По первому аспекту совместно используемое оборудование может применяться для выборочного производства или целлюлозы для бумаги или растворимой целлюлозы, в зависимости от того, используется ли вертикальный резервуар, работающий под давлением, для предгидролиза и нейтрализации в периодическом режиме, и подвергается ли он каким-либо соответствующим модификациям или оптимизациям параметров варки и последующих этапов ниже по технологическому потоку. Это может существенно уменьшить расходы и обеспечить повышенную гибкость производства.

По другому аспекту линия по обработке целлюлозы для бумаги, в которой используется варочный котел непрерывного действия, может быть модифицирована или модернизирована с помощью устанавливаемой выше по технологическом потоку системы вертикального сосуда, работающего под давлением, функционирующей в периодическом режиме (совместно с вспомогательным оборудованием, которое может быть необходимо), так чтобы вся комбинированная система могла производить растворимую целлюлозу при условии соответствующих модификаций или оптимизаций параметров варки и последующих этапов, расположенных ниже по технологическому потоку. Помимо прочего, этот подход преимущественно позволяет использовать существующую линию по обработке целлюлозы для бумаги для производства более качественной и более дорогостоящей растворимой целлюлозы, обеспечивает уменьшение расходов и высокую гибкость производства. Он также позволяет получать на месте белый щелок и черный щелок на той же линии (например, применительно к процессу получения белого щелока, например, в установке или устройстве рекаустизации, или применительно к действиям по промывке), используемые в качестве жидкостей для нейтрализации во время получения растворимой целлюлозы, потенциально исключая необходимость использования внешнего источника таких щелоков.

По еще одному аспекту предлагаются установка и способ для производства растворимой целлюлозы посредством использования вертикального резервуара, работающего под давлением, для выполнения предгидролиза и нейтрализации в периодическом режиме, после которого предусмотрен варочный котел непрерывного действия для выполнения сульфатной варки. После варки могут выполняться этапы, предусмотренные ниже по технологическому потоку для обработки полученной небеленой сульфатной целлюлозы, например, включая сюда промывку небеленой сульфатной целлюлозы и ее обработку посредством кислородной делигнификации, отбеливание целлюлозы, подвергнутой делигнификации, и сушку целлюлозы.

Варианты выполнения изобретения также пригодны для модернизации линий для производства целлюлозы для бумаги с целью получения дополнительной возможности производства растворимой целлюлозы. Модернизированная установка для производства целлюлозы для бумаги при необходимости может использоваться для производства исключительно растворимой целлюлозы.

Другие варианты выполнения, альтернативы и изменения также описаны со ссылкой на приложенные чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показана общая схема установки по обычному способу производства целлюлозы для бумаги, в общем, известному в существующем уровне техники;

фиг.2 - общая схема двухфункциональной линии по производству целлюлозы различных сортов по описанному здесь варианту выполнения;

фиг.3 - более детальная схема согласно общей установке из фиг.1, на которой показана часть известной установки, включающая в себя предварительную обработку древесной щепы и ее использование применительно к процессу получения целлюлозы для бумаги, известного в существующем уровне техники;

фиг.4 - более детальная схема части двухфункциональной линии по производству целлюлозы, в общем, согласно фиг.2 для производства целлюлозы различных сортов, которая может использоваться для модернизации существующей линии по производству бумаги, в которой используется система варочного котла непрерывного действия, по описанному здесь варианту выполнения;

фиг.5, 6, 7А-1С и 8 - схематичные виды в разрезе вертикального резервуара, работающего под давлением, или другого реакционного резервуара, на которых показан пример уровней щелока и материала, которые могут использоваться применительно к процессам предгидролиза и нейтрализации, выполняемым во время сульфатного процесса для получения растворимой целлюлозы, описанного со ссылкой на фиг.2 и 4;

фиг.9-10 - технологические схемы процесса производства целлюлозы, показывающие избранные стадии процесса, во время которых могут образовываться различные щелоки, которые могут отводиться и использоваться, помимо прочего, в процессе нейтрализации, выполняемом во время получения растворимой целлюлозы.

Осуществление изобретения

По одному или нескольким вариантам выполнения предлагаются способ и установка для модернизации или модификации существующей линии по производству целлюлозы для бумаги, использующей варочный котел непрерывного действия, так чтобы линия могла избирательно и рентабельно производить или целлюлозу для бумаги или растворимую целлюлозу. Пример варианта выполнения включает в себя вертикальный резервуар, работающий под давлением, работающий в периодическом режиме и установленный выше варочного котла непрерывного действия по технологическому потоку. Система подачи щепы для варочного котла непрерывного действия может быть модифицирована таким образом, чтобы обычный поток древесной щепы или другого материала, содержащего волокна, вместо своего обычного пути в варочный котел непрерывного действия направлялся в вертикальный резервуар, работающий под давлением, где затем выполняют предгидролиз и нейтрализацию в периодическом режиме. Затем предварительно обработанная древесная щепа или другой материал, содержащий волокна, может направляться на хранение в резервуар для хранения с целью облегчения стабильной подачи материала в варочный котел непрерывного действия во время получения растворимой целлюлозы по процессу сульфатной варки. Обычные стадии промывки, сортировки, делигнификации и сушки целлюлозы могут выполняться последовательно. При необходимости возврата к получению целлюлозы для бумаги систему можно легко переключить на подачу материала, содержащего волокна, в варочный котел непрерывного действия в обход оборудования вертикального резервуара, работающего под давлением.

В различных вариантах выполнения способ и установка для избирательного производства целлюлозы различных сортов или качества включают в себя конфигурацию, в которой вертикальный резервуар, работающий под давлением, работающий в периодическом режиме, расположен выше варочного котла (или с одним резервуаром или с несколькими резервуарами) непрерывного действия по технологическому потоку, при этом варочный котел непрерывного действия может избирательно выполнять сульфатную варку целлюлозы для бумаги или растворимой целлюлозы. Вертикальный резервуар, работающий под давлением, используется для предгидролиза и нейтрализации, когда система производит растворимую целлюлозу, и предпочтительно имеет производительность, достаточную для обеспечения непрерывной подачи подвергнутого предгидролизу материала, содержащего волокна, в варочный котел непрерывного действия. Вертикальный резервуар, работающий под давлением, в общем, может не использоваться применительно к получению целлюлозы для бумаги. Система подачи и предварительной обработки может использоваться для выборочной подачи материала, содержащего органические волокна, в вертикальный резервуар, работающий под давлением, во время получения растворимой целлюлозы или в варочный котел непрерывного действия во время получения целлюлозы для бумаги.

В предпочтительном варианте выполнения резервуар для хранения расположен между вертикальным резервуаром, работающим под давлением, периодического действия и варочным котлом непрерывного действия для хранения щепы, подвергнутой предгидролизу и нейтрализации. Обработанная щепа, хранящаяся в резервуаре для хранения, может транспортироваться после предгидролиза и нейтрализации либо непосредственно в варочный котел непрерывного действия или в его систему подачи в случае системы с одиночным резервуаром, либо в резервуар для пропитки или первый из двух резервуаров в случае системы с двумя резервуарами.

Различные варианты выполнения станут более понятными при сравнении с обычными установками и способами, используемыми в настоящее время в области техники, к которой относится изобретение.

На фиг.1 показана технологическая схема обычной установки 100 и способ получения целлюлозы для бумаги по существующему уровню техники. Установка 100 включает в себя подачу древесной щепы 105 (или других исходных материалов, содержащих органические волокна) после предварительной обработки древесной щепы, например, пропаривания или другой подготовительной обработки совместно с различными щелоками или щелочными растворами в варочный котел 120 непрерывного действия обычной конструкции, например, в указанном только в качестве примера, а не для ограничения, варочный котел Kamyr® непрерывного действия, который изготавливает и предлагает для продажи компания Andritz-Ahlstrom Inc., Гленс-Фоллс, штат Нью-Йорк, или варочный котел непрерывного действия такого типа, который изготавливает и предлагает для продажи компания Metso Corporation, Карлстад, Швеция, или варочный котел непрерывного действия какого-либо другого типа. Варочный котел 120 непрерывного действия может быть варочным котлом с одним резервуаром или с двумя резервуарами и, в общем, может иметь несколько зон для выполнения различных обработок древесной щепы или другого органического материала, когда она проходит от верхней части варочного котла 120 непрерывного действия, где она поступает в котел, к нижней части варочного котла 120 непрерывного действия, где она удаляется в виде небеленой сульфатной целлюлозы, т.е. небеленой твердой целлюлозной массы для последующего изготовления бумажной или подобной массы.

После варки небеленая сульфатная целлюлоза 122 может удаляться из варочного котла 120 непрерывного действия и временно храниться в резервуаре 125 для хранения с последующей сортировкой, промывкой и обработкой во время процесса 130 промывки и кислородной делигнификации. Сортировка способствует отделению целлюлозы от костры (не полностью разделенные пучки древесных волокон), сучков (непроваренная щепа), грязи и других отходов. После этого небеленая сульфатная целлюлоза может быть подвергнута промывке в один или несколько последовательных этапов для отделения отработанного варочного щелока и растворенных материалов от целлюлозного волокна. После промывки очищенная небеленая сульфатная целлюлоза может быть смешана с окисленным белым щелоком и может поступать в реакционный резервуар (т.е. может подвергаться кислородной делигнификации) для дополнительного отделения лигнина. Очищенная целлюлоза, поступающая из реакционного резервуара, несколько раз промывается во втором блоке промывки и сепарации, после чего она может, в случае необходимости, храниться в расположенном ниже по технологическому потоку резервуаре 135 для хранения.

Полученная очищенная небеленая целлюлоза 132 может быть направлена в расположенную ниже по технологическому потоку отбельную установку 140 для дополнительной делигнификации и осветления (т.е. удаления образовавшихся хромофорных веществ). После отбеливания обработанная целлюлоза 142 может временно храниться в другом расположенном ниже по технологическому потоку резервуаре 145 для хранения, после чего она может поступать в устройство 150 сушки целлюлозы. После сушки из полученной целлюлозы 160, имеющей качество для производства бумаги, могут быть образованы тюки или другие схожие материалы.

Другие особенности обычной установки 100 из фиг.1 показаны на фиг.3, где показан начальный участок 300 установки, включающий в себя предварительную обработку древесной щепы посредством ее обработки выше по технологическому потоку перед обработкой в варочном котле непрерывного действия. Как показано на фиг.3, система 305 подачи может включать в себя, помимо прочего, транспортер 370, горизонтальное шлюзовое устройство 375 подачи (например, шнековый транспортер), бункер для щепы или силос 376 для щепы и устройство 374 подачи высокого давления. В обычном способе древесная щепа или другой исходный материал, содержащий органические волокна, подается из груды щепы с помощью ряда ленточных транспортеров 370 и помещается (например, через желоб) в горизонтальное шлюзовое устройство 375 подачи, откуда она поступает в бункер для щепы или силос 376 для щепы, в котором она подвергается пропариванию для нагрева и удаления воздуха. После силоса 376 для щепы могут быть установлены дозатор щепы, одна или несколько горизонтальных пропарочных камер (которые, обычно больше не используются в современных системах), устройство подачи низкого давления, желоб для щепы и устройство 374 подачи высокого давления, в котором предварительно обработанная древесная щепа может подвергаться дополнительному воздействию одного или нескольких щелоков. В совокупности система 305 подачи может служить для удаления из древесной щепы воздуха, нагрева щепы и нагнетания в ней давления, а также для начального воздействия на щепу варочных щелоков при подготовке к стадии варки.

Далее предварительно обработанная древесная щепа, по мере необходимости, может транспортироваться с помощью устройства 374 подачи высокого давления в варочный котел 320 непрерывного действия, который обычно является высоким цилиндрическим резервуаром. Устройство 374 подачи высокого давления подает смесь к впуску 328 сверху варочного котла 320 непрерывного действия, который может быть оснащен, например, сепаратором 381, который может быть инверсионным верхним сепаратором или сепаратором другого типа. Когда смесь древесной щепы подается в варочный котел 320 непрерывного действия, белый щелок или другие варочные щелоки (в зависимости от конкретного способа) могут быть добавлены к щепе для образования суспензии. Если варочный котел 320 непрерывного действия является котлом гидравлического типа, суспензия щепы и щелока может, к примеру, поступать в верхний сепаратор, который обычно включает в себя шнековый транспортер, который удаляет излишнюю жидкость из суспензии, когда суспензия транспортируется вниз к смежной камере варочного котла 320 непрерывного действия. Если варочный котел 320 непрерывного действия является котлом с паровой фазой, сепаратор 381 может быть инверсионным верхним сепаратором, который включает в себя пространство с наддувом сжатым газом, куда поступает суспензия щепы и щелока. Инверсионный верхний сепаратор может удалять излишнюю жидкость из суспензии, когда он транспортирует смесь вверх с помощью спирального шнекового транспортера и выгружает суспензию таким образом, чтобы она опускалась в следующую камеру варочного котла 320 непрерывного действия.

Излишний щелок, удаляемый сепаратором 381, обычно возвращается в устройство 374 подачи высокого давления для транспортирования щепы в варочный котел. Излишний щелок рециркулируется в устройство 374 подачи высокого давления с помощью насоса 377 и используется для образования начальной смеси щепы, которая транспортируется устройством 374 подачи высокого давления к верхнему впуску 328 варочного котла 320 непрерывного действия.

Суспензия щепы и щелока движется вниз с регулируемым расходом от верхней части варочного котла 320 непрерывного действия к его нижней части. Варочный котел 320 непрерывного действия делится на ряд камер, включающих в себя в этом примере камеры 382, 383, 384, 385, 386, через которые проходит суспензия для выполнения цикла варочных процессов. Между каждой парой камер обычно расположено сито, например, сита 393, 394, 395 и 396, вместе с насосом, нагревателем и обратным трубопроводом (не показаны на фиг.3). Сита 393, 394, 395 и 396, в общем, удерживают материал суспензии, когда щелок подвергается экстракции, модифицируется (посредством добавления или удаления щелока), подвергается нагнетанию давления, нагревается и возвращается в варочный котел 320 непрерывного действия рядом с ситом. Для уменьшения сжатия или уплотнения щепового столба рядом с каждым ситом диаметр варочного котла 320 непрерывного действия обычно немного расширяется на участке вокруг или ниже сита, что позволяет получить ряд камер 382, 383, 384, 385 и 386, которые постепенно расширяются в радиальном направлении от верхней части варочного котла 320 непрерывного действия к его нижней части, как показано на фиг.3.

Суспензия пропитывается, варится (в верхней варочной зоне и нижней варочной зоне) и промывается в варочном котле 320 непрерывного действия во время ряда стадий, соответствующих различным камерам 382, 383, 384, 385 и 386 варочного котла 320 непрерывного действия. Частично в зависимости от выбранной температуры нагрева варочных щелоков и регулирования направленного вниз потока посредством модулирования скорости экстракции суспензии или рециркуляции жидкой смеси, могут регулироваться значение времени (значения времени) и температура (температуры), при которых выполняется варка суспензии. Диапазоны времени и температуры для варки суспензии с получением небеленой сульфатной целлюлозы, пригодной для изготовления целлюлозы для бумаги, хорошо известны специалистам в данной области, хотя отдельные линии часто имеют собственные диапазоны и регулировки, соответствующие общему процессу варки.

После варки и промывки суспензии полученная небеленая сульфатная целлюлоза подвергается экстракции через линию 322 продувки или другое средство, расположенное у нижней части варочного котла 320 непрерывного действия. Затем небеленая сульфатная целлюлоза транспортируется ниже по технологическому потоку для дальнейшей обработки, как описано выше со ссылкой на фиг.1.

Несмотря на то, что многие линии используются для производства целлюлозы для бумаги, также желательно, чтобы в ряде применений, таких как производство синтетических материалов или производных целлюлозы, таких как ацетат, использовалась целлюлоза относительно высокой чистоты или качества, которая имеет существенно уменьшенные количества гемицеллюлозы и относительно высокое процентное содержание целлюлозы, известной как растворимая целлюлоза. Качество целлюлозы может оцениваться по нескольким параметрам. Например, процентное содержание альфа-целлюлозы, которое означает относительную чистоту обработанной целлюлозы, отображается в растворимости целлюлозы, что может выражаться показателями растворимости S10 или S18, как принято в данной области. Степени делигнификации и деградации целлюлозы выражаются числом Каппа («KN») и вязкостью целлюлозы, соответственно. Более высокая вязкость целлюлозы означает более длинную целлюлозную цепь и меньшую деградацию. Стандарт 2365 om-99 Технической ассоциации целлюлозно-бумажной промышленности (TAPPI) определяет стандартный способ определения числа Каппа целлюлозы, которое указывает на содержание лигнина или белимость целлюлозы.

В обычной системе, показанной на фиг.1 и 3, имеются сложности в производстве растворимой целлюлозы. Использование варочного котла непрерывного действия с одним резервуаром, например, показанного на фиг.1 и 3, для получения растворимой целлюлозы может создать значительные проблемы. Для получения растворимой целлюлозы в обычно используемом процессе сульфатной варки, обычно, перед варкой предусматривается предгидролиз. При использовании варочного котла непрерывного действия с одним резервуаром предгидролиз должен выполняться в одной из верхних камер варочного котла. Поскольку камеры не могут быть полностью изолированы друг от друга, гидролизат, полученный на стадии предгидролиза, и варочные щелоки с последующих стадий смешиваются и вызывают реакции, которые, в конечном счете, ведут к образованию накипи или загрязнению внутренней стороны варочного котла непрерывного действия или вспомогательных трубопроводов или резервуаров. В таких случаях, неизбежно происходящих время от времени, система должна быть остановлена и очищена, что значительно увеличивает расходы и приводит к временному прекращению эксплуатации. Другая проблема, связанная с использованием варочного котла непрерывного действия с одним резервуаром, состоит в том, что более сложно или невозможно отдельно извлечь гидролизат в качестве побочного продукта.

В попытке решения этих проблем были разработаны варочные котлы непрерывного действия с двумя резервуарами. Эти системы иногда позиционируются как имеющие возможность поддерживать более качественное отделение кислых щелоков со стадии предгидролиза и каустических щелоков со стадии сульфатной варки. Как указано выше, два резервуара варочного котла непрерывного действия работают совместно для выполнения непрерывного процесса, при этом предварительно пропаренная щепа или схожий материал помещается в верхнюю часть первого резервуара, подвергается предгидролизу, когда она проходит вниз в первом резервуаре, до тех пор, пока она, в конечном счете, не выгружается из нижней части этого резервуара, поступает в верхнюю часть второго резервуара и подвергается процессу варки, когда она проходит вниз по второму резервуару, до тех пор, пока она, в конечном счете, не выгружается из нижней части этого резервуара. Однако конструкция варочного котла непрерывного действия с двумя резервуарами все еще может страдать от непреднамеренного смешивания гидролизата и сульфатных варочных щелоков, что, в свою очередь, может привести к накоплению нежелательной накипи или веществ на внутренней части варочного котла непрерывного действия. Варочный котел непрерывного действия с двумя резервуарами также может быть значительно более дорогостоящим по сравнению с варочным котлом непрерывного действия с одним резервуаром, хотя он обеспечивает получение намного большей производительности по целлюлозе, в то время как размеры одного резервуара не позволяют регулировать процесс надлежащим образом. С другой стороны, большинство более старых и менее производительных (например, менее 2000 т/д воздушной сушки) линий для производства целлюлозы, использующихся в настоящее время, оборудованы варочным котлом с одним резервуаром и не имеют преимуществ более сложной конструкции с варочным котлом с двумя резервуарами. Поскольку в большинстве линий, изготавливающих целлюлозу для бумаги, отсутствует необходимость в предгидролизе, в этих линиях обычно используется менее дорогостоящий варочный котел непрерывного действия с одним резервуаром, конструкция которого более пригодна для производства целлюлозы для бумаги.

По одному или нескольким описанным здесь вариантам выполнения способ и установка для модификации или модернизации существующей линии для производства целлюлозы для бумаги с целью производства растворимой целлюлозы, или с целью селективного производства целлюлозы различных сортов или качества включают в себя использование конфигурации, в которой вертикальный резервуар, работающий под давлением, эксплуатируемый в режиме периодического действия, расположен выше варочного котла непрерывного действия по технологическому потоку, как показано в примере на фиг.2. На фиг.2 установка 200 для производства целлюлозы включает в себя выборочную подачу измельченного целлюлозного волокна 205, такого как древесная щепа или другой исходный материал, содержащий органические волокна, и соответствующих щелоков или щелочных растворов либо (i) в систему 210 вертикального резервуара, работающего под давлением, которая может содержать один или несколько резервуаров, схожих, по существу, с варочными котлами периодического действия, с целью начала процесса получения растворимой целлюлозы, либо (ii) в варочный котел (220) непрерывного действия для начала процесса получения целлюлозы для бумаги.

Во время получения растворимой целлюлозы измельченное целлюлозное волокно 205 отводится от стандартной точки 207 ввода в процесс непрерывной сульфатной варки, будь то бункер для щепы, силос для щепы, буферная труба или другое средство, и подается в систему 210 вертикального резервуара, работающего под давлением, комбинированной установки 200. Система 210 вертикального резервуара, работающего под давлением, эксплуатируется в режиме периодического действия и подвергает древесную щепу или другой материал 206 предгидролизу и нейтрализации, как обычно выполняется во время получения растворимой целлюлозы в установке полностью периодического действия. По завершении процессов предгидролиза и нейтрализации щепа может перемещаться из системы 210 вертикального резервуара, работающего под давлением, в резервуар 215 для хранения с последующей подачей в варочный котел 220 непрерывного действия для выполнения процесса сульфатной варки с соблюдением температур, уставок по времени и других параметров, необходимых для получения небеленой сульфатной целлюлозы для производства растворимой целлюлозы. Предпочтительно, общая производительность системы 210 вертикального резервуара, работающего под давлением, и, тем самым, количество резервуаров, работающих под давлением, должны соответствовать существующей производительности линии и, в частности, ее котла-утилизатора, поскольку отношение количества твердых веществ на тонну целлюлозной массы является различным для целлюлозы для бумаги и растворимой целлюлозы. Например, в случае использования древесины эвкалипта количество твердых веществ на котел-утилизатор может, в об