采用化學藥品增強洗滌法的水解和煮解木屑的雙容器反應器系統和方法
【專利說明】采用化學藥品増強洗滌法的水解和煮解木屑的雙容器反應 器系統和方法
[0001] 本申請是申請日為2008年5月23日、申請號為200810097749. 7、名稱為"采用化 學藥品增強洗滌法的水解和煮解木肩的雙容器反應器系統和方法"的分案申請。
[0002] 本申請要求2007年5月23日遞交的美國臨時申請序列號No. 60/939,718的權益， 其全文通過引用并入本文。
技術領域
[0003] 本發明涉及用于纖維素纖維材料水解處理的方法和設備。
【背景技術】
[0004] 在傳統系統中，木肩（或其他纖維素或纖維材料）在引導到例如蒸煮器等第二容 器之前在第一反應器容器中進行水解。在美國專利4,174,997('997專利）中描述了一種 這樣的傳統系統。在第一反應器容器中，經過所述容器的木肩漿的水解在酸性條件下進行。 在第一反應器容器中，水解產物，例如戊糖和己醣等糖，從木肩提取出，并且回收水解產物。 纖維材料從所述第一反應器容器的底部排出，并且通過輸送管道輸送到例如蒸煮器等第二 反應器容器的頂部，用于纖維素材料的蒸煮處理。
[0005] 在傳統的系統中，如在'997專利中描述的，水解在整個第一反應器容器中進行。 木肩漿引入第一反應器容器的頂部，并且從所述容器的底部排出。通過將例如150攝氏度 (°C)的熱水引導到容器底部，并且將蒸汽引導到容器頂部對容器加熱。另外，添加酸性溶 液來促進水解，特別在材料低于150°C的溫度下。熱水在容器中向上流動，其與向下流動的 纖維材料逆向。熱水和蒸汽將足夠的熱供給材料來維持整個容器中的水解。
[0006] 在一些傳統系統中，蒸煮化學藥品，例如白液，引入到第一反應器容器底部，并且 引入用于將木肩漿從第一反應器容器輸送到第二反應器容器的輸送管道。蒸煮化學藥品向 第一反應器容器底部的注入使得開始滲透第一反應器容器底部中的纖維素材料的纖維，但 是同時水解反應仍在進行。在將蒸煮化學藥品引入纖維素材料時進行水解是不期望的。
【發明內容】
[0007] 已經開發出一種新穎的用于制漿系統的水解系統。例如木肩等纖維素材料在第一 反應器容器（水解反應器）的上部區中進行水解。水解優選在容器中的材料處于150°c到 約175°C之間的溫度下，更優選在160°C到170°C之間的溫度下進行。水解優選在容器中的 材料處于1到6的pH值，并且更優選處于3到4的pH值的情況下進行。水解產物和液體 通過提取篩從水解反應器去除。
[0008] 在提取篩下面，涼洗滌液向上流經水解反應器中的洗滌區到達提取篩。涼洗滌液 抑制提取篩下面的纖維素材料中的水解反應。基本上所有水解優選在水解反應器中的提取 篩上方進行。涼洗滌液優選具有比水解溫度低l〇°C到70°C的溫度，更優選具有比水解溫度 低20 °C到50 °C的溫度，最優選具有比水解溫度低25 °C到35 °C的溫度。涼洗滌液優選具有3 到7的pH值，并且最優選具有4到5的pH值。而且，涼洗滌液優選主要包括水，并且可包括 添加的化學藥品，所述化學藥品量為流經容器的漿中例如木材等纖維素材料量的0. 01%到 5%。添加的化學藥品的量最優選為漿中纖維素材料量的0.1%到1%。添加到涼洗滌水中 的化學藥品可以是氫氧化鈉（NaOH)或基本上無硫白液的任一種或兩種，以制備涼洗滌液。
[0009] 已經開發出一種反應器容器系統，包括：第一反應器容器，具有接收纖維素材料的 材料輸入端和用于所述纖維素材料的材料排出端，其中，所述纖維素材料從所述材料輸入 端流經所述第一反應器容器到達所述材料排出端；在所述第一反應器容器中的水解產物和 液體提取篩；所述第一反應器容器的第一區，在所述材料輸入端和所述液體提取篩之間，其 中，所述第一區保持在促進所述纖維素材料中水解反應的條件；熱能輸入端口，用于將加熱 的液體添加到所述第一區中或所述第一區上方的所述纖維素材料；所述第一反應器容器的 第二區，在所述液體提取篩和所述材料排出端之間，在所述第二區中，所述水解基本上被抑 制；洗滌液入口端口，用于將所述提取篩下面并且流經所述第二區的洗滌液引導到所述提 取篩，其中，所述洗滌液在第一水解溫度的溫度下引入，并且所述洗滌液抑制所述第二區中 的水解；輸送管道，具有結合到所述第一反應器容器的所述材料排出端的入口，和結合到第 二反應器容器的出口，其中，所述纖維素材料從所述材料排出端流經所述輸送管道到達所 述第二反應器容器，并且所述第二反應器容器將蒸煮溶液應用到所述第二反應器容器中的 所述纖維素材料，并且所述第二反應器容器包括液體排出端，所述液體排出端提取來自所 述第二反應器容器的一部分液體，并且將所述部分液體引導到所述第一反應器容器的下部 入口或所述輸送管道中的至少一個。
[0010] -種閃急槽，可接收從所述第一反應器容器的提取篩提取的液體，并且在所述第 一容器區或所述第一容器區上方將蒸汽提供到所述容器。所述閃急槽還可將水解產物排出 到水解產物回收系統。
[0011] 已經開發出一種反應器容器系統，包括：第一反應器容器，具有接收纖維素材料的 上部材料輸入端，和用于所述纖維素材料的底部材料排出端，其中，所述纖維素材料從所述 材料輸入端流經所述第一反應器容器到達所述材料排出端；在所述第一反應器容器中的 水解產物和液體提取篩；所述第一反應器容器的上部區，在所述材料輸入端和所述液體提 取篩之間，其中，所述上部區保持在或高于水解溫度，在所述水解溫度下，水解反應在所述 纖維素材料中進行；熱能輸入端口，用于將加熱的液體引導到所述第一反應器容器的上部 區中的所述纖維素材料；所述第一反應器容器的下部區，在所述液體提取篩和所述底部材 料排出端之間，在所述下部區中，所述水解基本上被抑制；洗滌液入口端口，在所述第一反 應器容器的下部區，用于將充足的洗滌液引導到所述容器，以便所述洗滌液向上流經所述 下部區到達所述提取篩，其中，所述洗滌液在第一所述水解溫度的溫度下引入，并且所述洗 滌液冷卻并且抑制在所述反應器容器的第二區中的所述水解反應；輸送管道，具有結合到 所述第一反應器容器的所述材料排出端的入口，和結合到所述第二反應器容器的出口，其 中，所述纖維素材料從所述底部材料排出端流經所述輸送管道到達所述第二反應器容器的 上部入口，并且所述第二反應器將蒸煮溶液應用到所述第二反應器容器中的所述纖維素材 料，并且所述第二反應器容器包括液體排出端，所述液體排出端從所述第二反應器容器提 取溶液，并且將所述部分液體引導到所述第一反應器容器的下部入口或者所述輸送管道中 的至少一個。
[0012] 已經開發出一種用于將纖維素材料轉變成紙漿的處理系統，所述系統包括：第一 加壓反應器容器，在高于大氣壓的壓力下操作，所述第一反應器容器包括接收纖維素材料 的材料輸入端和用于所述材料的材料排出端，其中，所述纖維素材料從所述材料輸入端流 到所述材料排出端；熱能輸入端口，在所述第一反應器容器的上部；所述第一反應器容器 的第一區，在所述材料輸入端和液體提取篩之間，其中，所述第一區保持在纖維素材料中至 少170攝氏度的水解溫度；所述提取篩具有用于從所述第一容器提取水解產物和液體的出 口，和所述第一反應器的第二區，在所述液體提取篩和所述排出端之間，在所述第二區中， 溫度低于所述水解溫度，并且所述水解反應器基本上被抑制，以及在所述第二區下面的所 述第一容器排出端；所述處理系