專利名稱：供應流率可變過氧化氫的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及向用戶單元供應流率可變過氧化氫，尤其是向用于構成紙漿生產裝置部份的漂白紙漿單元輸送過氧化氫。
所述過氧化氫濃度為在水溶液中的重量濃度。
現在供給紙漿漂白單元消耗的過氧化氫早已均為原位生產，這種過氧化氫是直接經管線從生產裝置輸送至漂白單元。
但是，這種方法常常出現下述問題漂白單元要求過氧化氫的速率變化大大超出該生產裝置的適應范圍。
這里所述的速率是過氧化氫濃度被換算為100％后的速率。
本發明目的在于克服這種困難。為此目的，本發明的主題是一種向以可變速率R消耗過氧化氫的單元，尤其是漂白紙漿的單元，供給預定濃度C1的過氧化氫的方法，其特征在于-其濃度C2大于或等于C1的過氧化氫是在用戶單元所在位置或該位置最近之處產生；-由此所產生的過氧化氫暫時儲存在至少一只存儲罐中；-過氧化氫，可任加稀釋之后，以相當于所述速率R的可變速率從此存儲罐中引出，并送至用戶單元。
按照本發明方法可以包括一種或數種以下的特征-在存儲罐液位下降至預定低液位時，可從后備罐中引出其濃度C3尤其明顯高于數值C1的過氧化氫，任選加以稀釋，送至用戶單元；-為向用戶單元提供濃度C3明顯高于C1值的過氧化氫，在該存儲罐的液位下降至預定的低液位時，也可從該后備儲罐引出濃度C3的過氧化氫，送至用戶單元；-其消耗速率R變化在數值0至R1之間，而且該發生速率可變化在數值R2及R3二者之間，使R3-R2＜R1；-R2及R3數值分別表示為標稱過氧化氫發生速率NR值的約50％和110％，而R1數值表示為此標稱NR數值的約400％；-此C2數值是在約2％至45％之間，或具體為約15％至30％之間，而當用后備儲罐時C3值為約45％至80％之間。
本發明另一主題在于提供一種作為實施上述方法的裝置，該裝置包括-一種發生濃度C2的過氧化氫的裝置；-至少一只存儲罐經管線與該發生裝置相連接；以及-消耗過氧化氫速率可變的單元，經管線與此存儲罐相連接。
該裝置的其它特征在于-此裝置另外包括一只裝盛其濃度C3特別明顯高于用戶單元消耗濃度C1的過氧化氫，并經另一管線與用戶的單元相連接；-此裝置另外包括一只插在后備儲罐及用戶單元之間稀釋設備；-此稀釋設備也插在發生裝置和用戶單元之間。
現將本發明實施例附圖描述于下-
圖1至圖4圖解說明本發明裝置的三種另外的形式；-圖5圖解說明此存儲罐；和-圖6圖解說明發生過氧化氫的裝置。
圖1所圖解表示的裝置主要包括發生過氧化氫的設備1、存儲罐2、稀釋設備3、構成生產紙漿裝置部分的漂白紙漿單元4以及后備罐5。
單元4以在0及R1之間的很高可變速率R消耗預定濃度為C1的過氧化氫，而設備1發生過氧化氫，其濃度C2＞C1，發生速率可變化在R2及R3兩數值之間，使R3-R2比R1低很多。
作為數字舉列，R1=4NR，其中NR為設備1的標稱發生速率，R2=0.6NR,R3=1.1R,NR可以在230至2300kg/h,C2正常在2％至45％，一般在15％至30％。
發生設備1的出口經裝有閥7的管6與存儲罐入口相連接。存儲罐出口經裝有閥9的管8與設備3入口相連接，設備3也是經管10供應軟化水。設備3出口經管11與單元4相連接。儲罐5經裝有閥13的管12與設備3連接。
存儲罐2(圖5)是由不銹鋼、聚乙烯或鋁制成，其頂部有人孔14和裝有過濾器的通氣孔15。其內部包括一只高位檢測器16和一只低位檢測器17。此檢測器16是設置用于在達到高位時關閉閥7，和檢測器17是設置用于在低位時關閉閥13。
在正常操作時，存儲罐液位N處于N1及N2之間，這樣閥7及9起開時，閥13是關閉的。罐5裝盛“工業級”過氧化氫，也就是說，發生于遠離本裝置的及一般由油槽車所供給的過氧化氫。此種工業級過氧化氫一般濃度在45％至80％之間，通常為70％。
因此，從存儲罐2抽出的是單元4各瞬時所要求的速率R，并考慮到在3中的所需稀釋使之達到的濃度C1。同時，設備1發生的過氧化氫以濃度C2和在R2及R3之間的速率直接進至存儲罐2。
如果從存儲罐抽出的速率在R2及R3之間，設備1與單元4所要求速率的變化一致，以便保持液位N基本恒定，或由于發生速率較大變化，任選地重新確定存儲罐的預定平均液位。后者的容積是在考慮到單元4的特征和能使其變化與消耗速率始終一致而計算的。
然而，液位N達到低液位N2時，如果消耗速率引起過量過氧化氫抽出，檢測器17就會任選地在關閉閥9之后打開閥13。這樣就可能使液位N得以穩定，或升高，和消耗的過氧化氫經3稀釋之后至少部分地從儲罐5抽出。當然，為恢復管11出口所需濃度C1，要提高加至設備3中水的速率。
相反，如果消耗速率下降，使液位N上升至高液位N1，則檢測器16就關閉閥7，而如果這些狀況始終如此，那么就必須停止運轉發生設備1。
優選地是，確定儲罐5的容積，要做到在發生設備1停運或維修期間，使儲罐5能繼續向單元4供應過氧化氫。
圖2表示的裝置不同于圖1之處，僅僅在于設備1發生的過氧化氫濃度為C1。因此，稀釋設備3只安放在管12上，而且，只有在液位N下降過多之時，才涉及到切換使用后備儲罐。
圖3的裝置不同于圖1之處只在于，稀釋設備是安裝在閥7與存儲罐2之間的管6位置上。液壓控制閥9，沒有必要，已被取下，以便液位檢測器17只控制閥13。
圖4的裝置不同于圖2之處僅在于去除了稀釋設備3。這種情況就相當于，單元4或可消耗在發生設備中濃度為C1的過氧化氫，或可消耗在后備儲罐5內裝盛濃度為C3的工業過氧化氫。
如圖5中虛線所示，存儲罐2可以裝上隔熱材料18和/或二次加熱設備19，以避免在天冷氣候下結晶危險出現。此外，此存儲罐優選安放在適用于收集可能泄漏過氧化氫的護攔洼槽(retaining pit)20之上。
在本發明各實施方案中，此存儲罐均包括向存儲罐(或為另一種形式注入至稀釋設備之中)注入已知類型的穩定劑的裝置21，該穩定劑如選自羧基、氨亞甲基羧基、磷酸基和氨亞甲基膦酸的化合物，尤其是，乙二胺四乙酸(EDTA)或其鹽，二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)或其鹽，聚丙烯酸類，二亞乙基三胺五亞甲基膦酸或其鹽，1,2-二氨基-N,N,N’,N’-四亞甲基膦酸或其鹽，或羥乙基雙亞甲基膦酸或其鹽。
這種穩定劑能夠防止過氧化氫在被注入至單元4之前在比較低的濃度下發生分解。
作為另一種形式，按照本發明的裝置可以包括若干個存儲罐2。
發生過氧化氫設備1優選為采用本領域眾所周知的蒽醌衍生物自氧化法類型。這種類型的設備圖解示意表示于圖6中。
圖6中的設備包括以塔柱形表示的三個主要設備，催化加氫反應塔101，逆流氧化塔102，和水萃取塔103。它還包括與此三設備相關的若干項設備，但僅表示出某些設備項循環含氫氣體混合物的多級冷凝器單元104，它與加氫塔相關連；過濾器106、泵107，熱交換器108、水冷凝器109、塔頂部冷凝器110及空氣壓縮機111，它們與氧化塔相關連；管112，為了盡可能地短，它連接氧化塔102的底部及萃取塔的底部；和聚結器114和工作液循環泵115。
管116用于供應加氫塔的補充氫氣，管117用于供應壓縮機的空氣，管118用于供應萃取塔103的軟化水，管6用于發生過氧化氫，再從萃取塔103底部出來，管121用于循環工作液，這些均已表示于圖6之中。
過氧化氫發生設備包括其它若干項已有技術眾所周知的設備，但在圖中未加表示，諸如再生工作液分解產物、催化劑的使用、溶劑回收等設備。
在操作中，工作液是由至少一種蒽醌衍生物和至少一種有機溶劑所組成，它經連接泵115出口的循環管121從加氫塔底部送入，含氫氣體流也是從加氫塔的底部引入的。這種氣體物流是一方面由加氫塔頂部放出及通過多級冷凝器單元104循環的氣體物流和另一方面由經管116來的補充氫所組成。
因此工作液被部分還原。被還原的溶液，用泵107經過濾器106從加氫塔頂部抽出，因而包括氫醌的衍生物(例如，80％的四氫蒽氫醌和20％的蒽氫醌)。
構成工作液的蒽醌衍生物，優選地是選自2-烷基-9,10-蒽醌，其中烷基取代包括1至5個碳原子諸如甲基、乙基、仲丁基、叔丁基或叔戊基的基團，或相對應的5,6,7,8-四氫衍生物，或包括二烷基-9,10-蒽醌，其中烷基取代基，可以相同或不相同的，包括1至5個碳原子的諸如甲基、乙基或叔丁基的基團，例如1,3-二甲基、1,4-二甲基、2,3-二甲基、2,7-二甲基、1,3-二乙基、2,7-二叔丁基或2-乙基-6-叔丁基，和相對應的5,6,7,8-四氫衍生物。組成工作液的有機溶劑優選為一種非極性化合物和極性化合物的混合物所組成。非極性化合物優選為選自沸點在140℃以上主要包括含至少9個碳原子的芳烴的石油餾份，諸如三甲苯異構物、四甲苯異構物、叔丁基苯、甲基萘異構物或二甲基萘異構物。極性化合物優選地是選自優選包括7至11個碳原子的飽和醇，諸如二異丁基甲醇、3,5,5-三甲基己醇、異庚醇、羧酸酯如醋酸甲基環己酯，市售名為“Sextate”、醋酸庚酯、苯甲酸丁酯或庚酸乙酯、磷酸酯如磷酸三丁酯、三(2-乙基丁基)磷酸酯、三(2-乙基己基)磷酸酯或三(正辛基)磷酸酯、或四取代基尿素類如四(正丁基)尿素。
“過氧化氫當量”可以理解如下，作為對過氧化氫數量以克表示，它是在氧化階段終結時，在氧化塔102中于此階段內的收率保持100％條件下每立升工作液能夠提供的過氧化氫量。以過氧化氫質量表示的可能濃度相當于一種摩爾濃度，它等于在工作液中所有可再氧化的蒽氫醌型的摩爾濃度。它一方面取決于起始工作液中蒽醌型的濃度，另一方面取決于在101中的加氫條件。
在目前的情況下，加氫是在溫度50℃至70℃之間，加氫塔頂部空間氣相壓力約0.8至1.5巴(壓力控制氫速率)條件下進行的，而且通過調節在加氫塔中的停留時間，來調節過氧化氫當量值至約7至9g/l之間，以達到蒽醌型的給定濃度。
從加氫塔抽出的還原工作液在106中經過濾脫除痕量的催化劑，然后在108中，和再于109中冷卻至溫度，35℃至40℃。氧化塔頂部空間氣相壓力維持在2至4巴之間。被還原的工作液因此在102中受到氧化，從此氧化塔過來的項部流體在110中受到部分冷凝。
由氧化反應形成的過氧化氫，作為與再氧化后工作液的混合物，從氧化塔底部抽出，其數量等于上述過氧化氫當量與氧化塔收率之積。這種液體由于驅動壓差經管112直接加入萃取塔103的底部，萃取塔操作在略高于大氣壓力下。液-液萃取是采用在萃取塔頂部引入軟化水在萃取塔中實現的。
過氧化氫水溶液從萃取塔下部抽出，其過氧化氫的濃度調節至漂白單元4直接使用所需的濃度值。
與過氧化氫分離后的工作液從萃取塔103的頂部抽出，經脫除在聚結器114中夾帶的水相霧滴，再經泵115送至熱交換器108，在其中經重加熱，再循環至加氫塔101的下部。
氧化塔102包括外部夾套，此夾套包括一種編織包裝材料，或簡單篩孔板或蒸餾型塔板，也就是說每板均有液體密封，用于氣泡上升鼓泡穿過這種密封的篩孔以及降液管的設備，使流體從一板到下一板，或者是一種由編織包裝材料和這些塔板的組合。
權利要求
1.一種對以可變速率R1消耗過氧化氫的單元4，特別是對漂白紙漿的單元，供應預定濃度為C1的過氧化氫的方法，其特征在于-其濃度C2大于或等于C1的過氧化氫是在用戶單元所在位置或距該位置最近之處(在1中)產生的；-由此所產生的過氧化氫暫時儲存在至少一只存儲罐(2)中；-以可變速率從此存儲罐中抽出過氧化氫，此速率，任選(在3中)稀釋之后，相當于所述速率R，并送至用戶單元(4)。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，在存儲罐(2)液位下降至預定的低位(N2)時，從后備儲罐(5)中抽出其濃度C3特別明顯高于數值C1的過氧化氫，任選用水加以稀釋至濃度為C1，再送至用戶單元(4)。
3.按照權利要求1為向用戶接受單元(4)供給濃度C3明顯高于C1值的的過氧化氫的方法，其特征在于，在存儲罐(2)的液位下降至預定的低位(N2)時，從該后備儲罐(5)抽出濃度C3的過氧化氫，并送至用戶單元(4)。
4.按照權利要求1至3中任一項的方法，其特征在于，消耗速率R變化在數值0至R1之間，且發生速率變化在數值R2及R3二者之間，使R3-R2＜R1。
5.按照權利要求4的方法，其特征在于R2及R3數值分別表示約為過氧化物發生速率標稱數值NR的50％和110％，而R1數值表示約為此標稱數值NR的400％。
6.按照權利要求1至5中任一項的方法，其特征在于，此C2數值是在約2％至45％之間，或尤其在約15％至30％之間，而當使用后備儲罐(5)時，C3數值約在45％至80％之間。
7.實施權利要求1至6中任一項的方法的裝置，其特征在于它包括-一種用于發生濃度為C2的過氧化氫的設備(1)；-至少一只存儲罐(2)，經管(6)與該發生設備相連接；以及-以可變速率R消耗過氧化氫的單元(4)，經管(8,11；8)與此存儲罐相連接。
8.按照權利要求7的裝置，其特征在于它另外包括一只后備儲罐(5)，其內裝盛其濃度C3特別明顯高于用戶單元(4)消耗濃度C1的過氧化氫，并經另一管(12,8,11；12,8)與用戶單元連接。
9.按照權利要求8的裝置，其特征在于它另外包括一個稀釋設備(3)，插在后備儲罐(5)及用戶單元(4)之間。
10.按照權利要求9的裝置，其特征在于此稀釋設備(3)也是插在發生設備(1)和用戶單元(4)之間的。
11.按照權利要求7至10中任一項的裝置，其特征在于于存儲罐(2)上安裝有隔熱材料(18)及/或二次加熱設備(19)。
12.按照權利要求7至11中任一項的裝置，其特征在于，該發生裝置(1)經調節，可使過氧化氫供應速率可變化在R2及R3兩數值之間，使R3-R2＜R1，此處R1是用戶單元(4)的最大消耗速率。
全文摘要
一種單元(4)以從0至D1的可變速率消耗預定濃度C1的過氧化氫。該裝置(1)發生過氧化氫濃度C2>C1,速率在D2及D3兩數值之間可變。將所發生的過氧化氫引入一個緩沖器(2),通過緩沖器使之引出流率可變,并在(3)中任加稀釋,和引至該用戶單元(4)中。此系統可用于對紙漿漂白單元供應過氧化氫。
文檔編號D21C9/16GK1218442SQ9719460
公開日1999年6月2日 申請日期1997年3月17日 優先權日1996年3月18日
發明者埃蒂尼·萊波特 申請人:埃爾夫阿托化學有限公司