使用气体反应剂处理纤维材料的方法和装置制造方法及图纸

采用气体反应剂处理高浓度的蓬松纤维材料的方法和装置，其中有一个在将混合体送入疏松层体反应及脱气室前提供足以使基本上大部分气体反应剂发生反应的滞留时间的机械式混合室。气流穿过反应室内的纤维材料疏松层体直至实质上所有的反应剂被耗尽。这样纤维材料得以被均匀处理并有效地使用了反应剂。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及用于造纸的纸浆工艺，特别是涉及采用气体漂白反应剂进行纸浆漂白。漂白本纸浆所用的气体反应剂，例如二氧化氯或臭氧，含有与反应气体共存的高体积百分比的载体气体。这是制备这种气体漂白反应剂时所产生的结果。臭氧由空气或氧气流过具有足够强度以产生电晕放电的电场而产生，该电晕放电将一部分氧气转变成臭氧。例如在某些臭氧发生器中流动的氧气通过电晕后约有百分之六的氧气转变成臭氧。剩余的氧气作为“载体气体”和臭氧一起进入漂白工序。在与纸浆发生反应后臭氧部分基本上耗尽而氧气在所采用的漂白条件下不参与反应而从纸浆中被移出，氧气的回收对于臭氧发生器的经济性是重要的。一种通常有效的臭氧漂白设备在浓度高达百分之二十至五十的条件下处理纸浆。纸浆在反应气体中由机械式疏松机处理成蓬松状并用气体吹送通过导管落在一疏松的蓬松纸浆的疏松层体上，后者连续地下移通过一圆柱状反应塔移向一个作为气体分离室的膨胀部。臭氧/载体气体混合体最初在疏解机内与纸浆混合构成气体悬浮混合体，用于输送与引起反应，然后它通过导管到达塔体顶部。臭氧与载体气体以基本上高于疏松层体向下穿过反应塔的速度穿过该疏松层。载体气体从外缘离开纸浆层进入气体分离室并从那里再循环至臭氧发生器。在这种类型的反应器内的漂白作用通常会由于蓬松的纸浆团凝聚的渗透性的变化而导至其出现一种带斑点的外观。这种变化也是由下落的纸浆的集中碰撞造成的疏松纸浆层的不均匀压缩而引起的。纸浆层中集中深度较大处也增加了集中的压缩作用。这些压缩因素由于臭氧与载体气体通过纸浆层时的压降而进一步恶化。因为压降与纸浆层的压缩密度是成比例的，故气体流的特性变劣也是很明显的。再之，放热的漂白反应在低密度区域内产生了较高的温度，因而在这些区域内的漂白率较高。因为臭氧/纸浆的反应是非常迅速的且反应率随着浓度的降低而迅速下降，因此由于大部分的臭氧在其有机会接触纸浆层的较为稠密的区域的纤维以前已被耗尽，现有技术的反应器的漂白不均匀的结果被进一步恶化。疏松层体型反应器的一个重要特征是它具有高的将臭氧从氧气载体中清除出去的能力。对离开疏松层进入气体分离室的气体的测定显示出其中只含有很低量的残余臭氧，例如百万分之三十(当在反应器顶部的喂入气体中氧气里含有4%的臭氧时)。由于臭氧是一种相对昂贵的化学物质，这种臭氧气体的高利用率对于臭氧漂白的经济效益是非常重要的。可以认为这种臭氧利用的高效率是下述事实的结果，即纸浆层的松密度主要在接近气体分离区处增大，这是上方的纸浆与通过该层体的全高的气流的压降的综合作用的结果。例如，当反应器在分离层上的纸浆层体高度为八英尺时进行操作，且疏松层反应器上部的气流速度约为40英尺/分时，在气体分离区的纸浆松密度将上升至约40磅/立方英尺而孔隙度将降低至约为总体积的36%。在这个孔隙度下降的区域，臭氧气体被迫与纸浆纤维直接接触。最终的痕量臭氧是在漂白过程中被消耗而不穿过疏松层体，并不会在用于回收氧气载体的再循环系统中被驱逐。上面所述的是现有的气体反应剂纸浆漂白反应器中所存在的公知缺陷。因而很明显地如提供一个可克服上述一个或多个缺陷的替换方案是很有益处的。故相应地提出了适宜的替换方案，其技术特征将在下面作充分公开。在本专利技术的一个方面是，提供一个用气体反应剂处理纤维材料的装置使本专利技术得以实现，其中气体反应剂用于使纤维材料在气体反应剂存在的情况下变得蓬松以构成纤维材料的气体悬浮体，并有一个用于接收和搅拌上述纤维材料的气体悬浮体以机械地维持纤维材料悬浮于气体反应剂中直至气体反应剂基本上与纤维材料完成反应为止的机构。该混合体然后被分送至疏松层体反应及除气室，在此完成反应而剩余的反应气体被从纤维材料中排出。前述的和其它的方面将从下面对本专利技术的详述及参照附图而更明确。附图简述附图说明图1是一个体现本专利技术特征的装置的局剖示意图;图2是图1的装置按2-2线的部分局剖视图;图3是臭氧与本纸浆在疏松层体反应器中反应率的图解;而图4是本专利技术另一个实施例的部分的局部剖视图，其中气体反应剂被导入混合室的喂入漏斗而不是进入疏解器。图1表示出作为本专利技术的最佳实施例的一个气体/固体反应器系统20。它主要包括疏解器/鼓风机60，该疏解器/鼓风机60用于形成如前所述的纤维质固体的气体悬浮混合物，还包括混合室40和疏松层体反应器30。该疏解器/鼓风机60和疏松层体反应器30是现有技术中所熟知的，但仍在此加以描述，以便说明该系统内的本专利技术的功能。疏解机/鼓风机60从未示出的脱水压力机通过导管66接收高浓度纸浆5(浓度20%至50%)，同时也通过气体环路50接收输入气体70与剩余吹出气体76的混合气体71。喂入气体70由气态反应剂组成，同时根据反应的需要在气态反应剂中可以混入任何适当的实际为非反应的载体气体。为实现所述的目的，木纸浆的漂白采用臭氧作为气态反应剂而采用氧作为载体气体。喂入气体混合物70通过阀77注入气体环路50，并在那里与剩余吹出气76混合而构成气体混合体71，后者进入疏解机/鼓风机60，在那里与纸浆5混合构成气体悬浮纸浆蓬松混合体，并形成将气体/蓬松体混合物54通过导管51排入蓬松体排出旋风分离机52时所需要的物质流。由此，纸浆5从旋风分离机落入混合室喂入漏斗46并由搅龙43推入混合室40。在混合室40内气体悬浮纸浆蓬松混合物被由马达41所驱动的转子轴42上的浆叶44作剧烈的机械搅拌。蓬松纸浆与接触气体69通过混合室的速度是不同的，该接触气体69由剩余气体反应剂结合添加了渐进漂白反应所生成的气体的非反应载体气体而构成。通常气体行进得较快。浆叶的剧烈的机械作用保证纸浆蓬松物悬浮在接触气体69中，同时确保接触气体69与蓬松纸浆的密切接触，使得在离开混合室时没有任何一部分的蓬松纸浆未曾与气体反应剂相接触。这就确保了在漂白反应的该高效率部分中的漂白均匀性。混合物从混合室40通过排出颈45排入至疏松层体反应器30。位于排出颈45的入口处的浆叶44的作用是防止该颈被从混合室40排出的纸浆所堵塞。蓬松的纸浆构成了疏松的层体，慢慢地向下运动而通过疏松层体反应器30，并如前面所述地在朝向其底部方向上逐渐被压实。接触气体69向下穿过可渗透的纸浆层，这是因为在穿过反应器时它具有比纸浆高得多的速度，直至它到达排气出口37时它沿外缘逸出至环形气体排出室32。这时接触气体69中的臭氧已几乎被完全去除而仅余留痕量，而其主要的成分是氧气与漂白反应的作为副产物生成的气体，它被从喷嘴75排出并再循环至臭氧发生器系统。在疏松层体反应器30底部的被漂白的纸浆10被循环的通过稀释液喷口34的滤液所稀释并通过纸浆排出部36以稀释漂白纸浆15的形式被排出。图2是图1中的疏解机/鼓风机60与其相联带的设备按2-2线的局部概略视图。纸浆5从脱水压力机通过导管66进入螺旋压缩送料器62并由此喂入疏解机/鼓风机60。螺旋压缩送料器把纸浆压入基本上是不可渗透的管塞99，后者可防止来自反应器系统20的混合气体的逆流。混合气体71通过气体环路50进入疏解机/鼓风机60并与蓬松的纸浆混合，该蓬松纸浆以蓬松纸浆的气体悬浮体的形式被其引导输送至纸浆与气体排出管道51。参见图1与2，本专利技术的新颖的特性即可得到最好的了解。疏解机/鼓风机60及与其相联系的装置，以及疏松层体反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
用气体反应剂处理纤维材料的装置，包括：用于在气体反应剂存在的情况下使纤维材料蓬松以构成纤维材料的气体悬浮体的装置；用于接收与搅拌上述纤维材料的气体悬浮体使其机械地维持纤维材料的悬浮状态直至气体反应剂基本上与述纤维材料产生反应的装置；以及用于接收上述纤维材料的气体悬浮体的装置，其中反应被完成而剩余的反应气体被从纤维材料中除去。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：LA卡尔史密夫，
申请(专利权)人：英格索尔兰德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]