气相水解容器及与其相关的方法技术

具有气体部分和液体部分的容器内的木屑或其它木质纤维素材料的预水解。所述容器包括至少一个抑制木质纤维素材料的过压缩的应力消除块。所述容器以连续的过程运转。木质纤维素材料和液体的浆料从容器的底部移走。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】具有气体部分和液体部分的容器内的木屑或其它木质纤维素材料的预水解。所述容器包括至少一个抑制木质纤维素材料的过压缩的应力消除块。所述容器以连续的过程运转。木质纤维素材料和液体的浆料从容器的底部移走。【专利说明】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。
技术介绍
本专利技术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°C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的多级硫酸盐法制衆,纸衆手册，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)。
技术实现思路
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，其适于从容器移走衆料。【专利附图】【附图说明】图1显示了根据本专利技术一个典型实施例的预水解设备。图2显示了根据本专利技术一个典型实施例的应力消除块。图3显示了根据本专利技术一个典型实施例的应力消除块的俯视图。图4显示了根据本专利技术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。试图克服现有技术(例如浸泡和/或浸透的使用)的不足，其可能需要减少预处理容器中液体的数量。这种液体减少的环境可以通过使用有很少的或没有自由液体的干燥条件来实现。但是，液体的缺乏可能导致一组独特的困难，包括例如运输。在本专利技术的一个方面，反应器设计可以减轻这些困难。特别地，木屑或其它生物质材料可以在反应器容器的底部接触液体，从而可以获得浆料。此外，液体可以是碱性的，这样，水解或自动水解被停止或被抑制。根据一典型的实施例，水预水解的替代选择是汽相预水解。其中，木屑在温度为150-175°C的气相/汽相中被处理60-90分钟。这种操作模式的优点是水解反应的多数副产品在木屑保持在蒸汽环境的时间内保留在木屑内。在另一方面，该技术不需要包括试图从过程中提取水解产物。因此，设计可省略提取筛，当提取筛在液相系统中出现时，其有被沉淀的伪木质素、木质素以及水解和随后的缩合反应的其它副产品塞住的趋势。当然，如果需要(例如在液体部分和/或稀释区)提取筛可以出现。在容器的下部，液面或稀释区被保留。稀释区的优选pH是12或更高(例如13或更高)，含碱量通过添加白液或氢氧化钠到输送循环来获得。尽管PH值优选保持足够高以防止稀释区中沉淀的缩合物的堆积，也可以使用较低的pH值(例如8或更高，9或更高，10或更高，11或更高等)。当木屑进入稀释区时，水解的多数副产品保持在木屑内。在那时，酸性可以被中和并在优选的情况下转化成碱性状态，例如，强碱性状态。水解的副产品可以开始扩散出木屑并进入液相。当在酸性条件中可能已经缩合为趋向于沉淀到固体表面上的较大分子的那些副产品更可溶而且在强碱性条件下趋向于保留在溶液中。木屑塔在汽相中处理的一个问题在于在某些情况下木屑塔的重量可能导致塔上的压缩力，其引起塔的桥接或停顿，可能妨碍稳定的操作。在本设计中，这些力可以通过安装应力消除块来释放，应力消除块是适度的向内台阶，优选地安装在2-6个高度(例如2个高度，3个高度，4个高度，5个高度，6个高度等)，并且其部分地或完全地围绕着容器的内圆周延伸。类似技术已经应用在一些常压预汽蒸箱且记载在Johanson的美国专利第5，454，490号(其全部内容以引用方式结合在此)中。这些向内台阶可以防止容器的气相中的生物质的过度压缩。容器的直的部分，例如限定圆筒的部分，可以具有高度与直径的比为2:1到10:1(以及其间所有的子范围)，例如，优选地为4:1到6:1。由于添加到容器底部的液体不能到达容器的顶部，容器被分成上部气相和下部液相。优选地，液相从容器的底部到达0.5到5倍的直径位置(以及其间的所有子范围)，例如，更优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·F·格林伍德，
申请(专利权)人：安德里兹有限公司，
类型：
国别省市：