CN88100825A

CN88100825A - 纤维素纸浆的连续生产方法和/或二次纤维的脱木素方法以及纤维的分级方法

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Publication number: CN88100825A
Application number: CN198888100825A
Authority: CN
Inventors: 西古尔德·芳根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1988-09-07
Also published as: EP0302110A1; JPH01502206A; WO1988006201A1; NO872836L; FI884696A; GB2200928A; AU1291288A; GB2200928B; FI884696A0; GB8802413D0; NO872836D0

Abstract

本发明公开了蒸煮植物纤维和木质纤维或对化学纸浆或机械纸浆中的纤维脱本素(可选择性预先进行脱墨)、接着可选择性进行漂白从而生产纸浆的一种方法。在该方法中，纤维原料在高温高压下碱性蒸煮或脱木素后，通过纸浆泵送入封闭的、连续的压力管路***中，纸浆用一步压出的液体稀释后再浓缩并逐步被加压，在最后一步脱水前用清水和/或漂白液体进行稀释，再脱水，最后进行清洗，需要的话进行漂白。

Description

本发明涉及采用化学和机械相结合的方法蒸煮植物纤维和木质纤维以连续生产纤维素纸浆的方法，该纤维素纸浆用作生产纸、板、纤维板和含纤维产品的原料。本方法还十分适合于二次纤维的脱墨、脱木素和可任选的漂白且还可包括纤维的分级。

采用众所周知的亚硫酸盐法或众所周知的亚硫酸盐法生产纤维素纸浆已有几十年的历史了。这两种方法现在都需要很大的装置以使生产较经济，且采用亚硫酸盐法或硫酸盐法生产纤维素所需建造新纤维素装置的费用很昂贵。近年来，发达国家已建造了某些新的纤维素大工厂，但生产运转后，他们已承受了大的经济损失。

现在某些发展中国家正在建造某些类似的工厂，可以预言，这些工厂将来很可能会使这些国家蒙受大的经济损失并加重负担。

其原因是当今连续生产纸浆的常规技术所需费用远远超过最近十年纤维素市场能接受的价格。现在，这种形势对需要建立自己的纤维素和造纸工业的发展中国家来说特别不利且不能承受。

如果连续生产纤维素的新工厂能获得利润，则必须改变和更新纤维素的生产流程，从而显著降低每吨年生产能力的投资和资本。目前连续生产纸浆的技术主要以硫酸盐法为基础，近年来，该方法以亚硫酸盐法为代价在应用上已得稳定的发展。其原因是由于与例如亚硫酸盐法相比，硫酸盐法可使用大部分感兴趣的纤维原料。此外，如今的硫酸盐法所采用的体系易于回收蒸煮化学品且焚毁称之为“黑色液体”的有机化合物。因此，近年来认为该方法是生产纤维素方法中对环境污染较少的一种方法。

但该方法仍有几个严重的缺点，可概括如下：

1.硫酸盐方法已发展成需要极高资本的方法且要求极高的生产能力，这是所谓“规模经济”的后果。这种大工厂相应对运输能力和基础设施有较高要求，但年生产能力在200000至300000吨以上的工厂近年来要蒙受经济损失并且不足以获得利润。

2.在硫酸盐方法中使用硫化合物，这会产生不良气味且污染空气。此外，该方法通常使用含氯的漂白化合物，这会向周围环境排放出有毒和有害的物质。

3.用硫酸盐法的工厂是一种复杂的体系，它包括大量根本不同的工艺和机械部件，且要将该厂分成各个车间，分别进行蒸煮、筛选、洗涤和漂白，各个车间还需要各自的加热、供水、化学品和废水排放***。

因此，如今用硫酸盐法的工厂通常的特征在使用直立高压蒸煮器，纤维在不能泵压的高浓度下从该蒸煮器的顶部加入，然后纤维根据“自由落体”的原理垂直落下该蒸煮器中，接着在蒸煮器的底部将纤维稀释成可泵压的或“可放浆”的浓度。

4.由于硫酸盐法进行得十分缓慢，因而该方法需要相当大的体积和占地面积。这是由于纤维纸浆在其路径上运动很慢，这又使得所进行的反应比纤维纸浆在运动较快和湍流情况下所进行的反应更慢（“洗衣机作用”）。

5.在纸浆蒸煮期间所用的温度和压力通常由习惯上用作蒸煮器的加热源的饱和蒸汽的压力和温度之间的固定关系来决定。

6.在蒸煮后，通常用与复杂的热回收体系相连接的直立高大洗涤器用于“排放”纸浆。

7.在加工期间，通过内输送***在有关的几个不同纸浆浓度下对纸浆反复进行稀释和浓缩、筛选、洗涤和漂白等是由通常安装在高大、笨重且昂贵的工厂建筑物的各层台座上的笨重和复杂的设备完成的。

8.必须在大的、需要很大占地面积且昂贵的回收和/或净化装置中处理大量的水和流出的化学品。

9.纸浆工厂包括很多的不同机器，操作和各种功能，所有这些都存在损坏的可能性，并要求相应的检修、保养和全面且昂贵的不同备件的存货。

本发明的目的是提供生产纤维素纸浆和/或二次纤维有脱木素方法，上述方法可能需漂白，可能包括脱墨或其它各种洗涤。本发明的方法无上述硫酸盐法所具有的很显著的缺点。硫酸盐法是先有技术的典型代表，是最感兴趣和最接近本发明的一种方法。与当今的常规纤维素纸浆的生产方法相比，本方法主要简化了加工操作和加工设备，同时减少了投资、面积、检修和保养。采用本方法能充分循环和重复使用化学品和热能，同时又可获得称为“选衣机”作用的效果，本方法从原料到纤维素纸浆成品的进行速度比目前所用的常规方法要快得多。化学品和热能的充分循环和重复使用将确保本方法获得最佳的加工经济效益，此外将降低水的消耗，从而可限制排放到天然水源中的废水。本发明的加一目的与进行加工的设备和加工步骤有关，本发明能将这些设分成各种单元，通过简单的内部改装，组合后可加工所有感兴趣的纤维原料。本发明还有一个目的是使这些单元适合安装在标准运输集装箱的框架上，从而确保组装、运输、运转和按需要将装置从一处移动到另一处的过程简单且便宜。

本发明涉及蒸煮植物纤维和木质纤维或对化学纸浆或机械纸浆中的纤维脱木素（可选择性进行脱墨）、亦可接着进行漂白从而可获得一种纸浆的方法，该纸浆适合作生产纸、板、纤维板和其它含植物纤维和木质纤维产品的原料。在本方法中，将含纤维的原料加到蒸煮区，使用碱性蒸煮化学品，同时结合使用氧气，还可选择使用少量其它添加剂（例如蒽醌），在高温和高压下以碱性浆料的形式进行蒸煮或脱木素，接着除去蒸煮加工或脱木素加工中以黑色液体形式存在的蒸煮化学品，将上述黑色液体储存起来或回收其中的化学品。该方法的特征在于在蒸煮或脱木素和可选择进行的预先脱墨和可选择进行的加工后漂白期间将以可泵压的浆料形式存在的纸浆原料通过纸浆泵输送到封闭的、连续的和压力管路***中，上述纸浆泵同时还用作浆料和化学品的混合搅拌器;当纸浆在管路***中被运送时，通过压出液体使纸浆重复脱水，除了最后一步脱水外，在各步脱水前，用已压出的并从本方法的下流脱水步骤和/或下流泵压步骤循环返回的液体稀释纸浆;当纸浆在管路***中被运送时，采用一步或多步泵压的形式逐渐对纸浆加压，在最后脱水步骤前，用加压供给的清水和/或漂白液体进行稀释和可选择性进行冷却;在加压蒸煮或脱木素的最后一步脱水后，在连续的加压体系中或在冷放浆或热放浆后的非加压状态下洗涤纸浆并可选择性地对纸浆进行漂白。

在附图中，图1为本发明方法的一个具体实施方案的流程图，包括四个脱水步骤和从第一脱水步骤到第四脱水步骤所建立的逐步加压***;图2从左到右表示从蒸煮加工开始到结束流程图1的相应的加压***的示意图;图3表示图1所示的流程图的方法供给和循环液体或化学溶液的Sankey示意图;图4-24将在下文中结合对本方法的介绍作更详细的讨论。

下面参照附图进一步介绍本方法的一个实施方案。

参照图1和图2，将原料1和清水2加入到碎浆机3中，用泵P1和净化装置4使原料和清水自碎浆机输送到泵P2，在此，浓度为约4%的纸浆上的压力上升到压力水平p2。纸浆自泵P2出来之后在压力作用下通过一个脱水装置5（下面将进一步介绍），纸浆在此脱水直至其浓度达到大约20%至30%。在脱水装置和泵P3之间的管路中，脱过水的纸浆被自后面的增压级和/或加压脱水工序循环回的蒸煮液所稀释。此外，在脱水装置和泵P3之间的管路部位上还可以向纸浆中加入新鲜的化学品溶液和/或供热6。自脱水装置5压出的液体7的大部分被输送到热交换器8，在此，压出的液体（废液或废水）经过热交换器与供给的水或者也许是与自漂白装置出来的废水9进行热交换。自脱水装置5压出的废液的一部分亦可输入到碎浆机3中，以便在其中形成浓度为大约4%的原料纸浆。在纸浆进入泵P2并进而进入脱水装置5之前，向其中加入用过的蒸煮化学品溶液12，该溶液是自紧接着泵P3（用于下一个增压级）的蒸煮管循环回来的。纸浆自泵压级p3（见图2）输送到新的泵压级p4，在此，浆料上的压力被进一步升高并将化学蒸煮剂13循环回到泵压级p2和p3之间的浆料中，循环回到泵压级p3和泵压工序p4之间的管路部位的用过的蒸煮液14取自紧接着下一个增压泵压级p5之后的蒸煮管。纸浆浓度为大约4%的浆料随后自泵P4输送到下一个增压级p5。自此泵压级，浆料又与循环的用过的蒸煮液15一起进一步输送到压力泵P6。浆料随后通过下一个脱水装置16，浆料在此再一次脱水直至浓度为大约20%至30%。经过脱水装置16之后，纸浆被循环液17所稀释形成浓度为约4%的纸浆并被输送到下一个增压泵P7，经此泵之后，纸浆进入下一个脱水装置18，纸浆在此再次脱水至浓度为大约20%至30%。经过脱水装置18的纸浆用液体19被再次稀释至纸浆浓度为大约4%，并被输送到所示的最后一个增压泵P8。在此，液体19包含淡水，或者可选择性地含有自图1所示的蒸煮阶段排放出的纸浆将被送往的那个漂白装置所排出的废水。在增压泵P8的前面加入的液体（19）宜相对较冷，以便使纸浆的温度足够低，以使得纸浆在离开压力管道***时其温度在大气压下低下100℃，即纸浆不将膨胀，或者更具体地说，当它离开压力管道体第时它将“冷放浆”。经过增压泵P8的浆料被送往所示的最后一个脱水装置20，并在此再次脱水至纸浆浓度为20%至30%。纸浆浓度为20%至30%的脱过水的浆料随后经过管道终端上的锥形阀21排出该体系。该锥形阀具有常见的结构并产生一个背压，它受控于一个充气的气囊，其可控的压力作用在锥形闭锁机构的底部。

控制阀R2控制注入该体系的增压水的水量，而控制阀R1控制排出该体系的废水。为了进行控制，这两个阀门相互关联，使得压入体系内的液体的体积大体相应于废水排出体积。

图1所示的流程图表示了二次纤维质量提高的方法或者生产一年生植物的未漂白的纤维素的方法。如前面所述，在管路***中输送时的主要的浓度为大约4%，而脱水后的浓度为大约20%-30%。在图1的流程图中表示了三个脱木素的反应单元（M1、M2和M3），接着是两个洗涤工序（在P7和P8位置上）。在图1的体系中可连接一个漂白工段，然而，可采用与前面针对提高质量或蒸煮所介绍的同样的方法进行漂白，当然所用的化学品的种类和用量应以能达到所预期的漂白效果为准。

本方法可用于各种植物纤维，如蔗渣、洋麻、稻草、橡胶树、生产棕榈油的废弃物、竹子等的植物纤维，并可用于硬木（阔叶树）和软木（针叶树）。同样，本方法亦适用于二次纤维脱木素和（可任选）漂白。此外，当使用印刷过的二次纸（secondary paper）时，本体系的布局可使原料脱墨，而无需附加机械装置。本方法适于很宽的反应可能性范围，这包括纸浆质量在自机械纸浆（MP）至预热法木片机械纸浆（TMP）和预浸预热法木片化学机械纸浆（C-TMP）至纯化学纸浆范围之内的纸浆的生产。

如前面所述，图1的流和图适于一年生植物（如蔗渣、草或洋麻）的蒸煮或二次纤维质量的提高。若蒸煮锯未、硬木或针叶木，该方法中必须有磨浆机机械加工过程。在磨浆机的后面可用压力筛，它把粗木片与合格的分离开，并把分离出的粗木片送回以便再次进行化学和机械加工处理。这使得能适应所有可用的纤维质量的多种变通方案成为可能。

如前面在本文介绍发明目的的部分所述，将实施该方法的装置以及工艺步骤本身分成单元也是本发明的目的。在附图4中，本方法的一个实施例的主要原理被略加简化了。根据图4，在制浆工序3之后，浸渍、脱木素和纤维分级作用23均在标记为22的封闭压力管路***内发生，随后是洗涤24，在加工完的纤维经出口机构件21离开该工艺体系之前还可选择进行漂白25和再洗涤26。

图5给出了一年生植物的加工流程图。该流程有三个单元27、28和29，其中每个单元有一个纸浆泵和管路***。用锯未、硬木或针叶木生产纸浆的流程图的一个例子示于图6。与图5的流程相比，图6的流程中有用于机械加工的磨浆机30、31和32，在磨浆机后安置了压力筛33、34和35，它们把粗木片与合格的分离开并把分离出来的粗木片36、37和38送回，重新进行化学和机械加工处理。

用图5和图6所示的27、28和29这三个单元分别进行浸渍、脱木素和纤维分级是很自然的，而这三个工序组成整个蒸煮过程。

根据图4，在浸渍、脱木素和纤维分级作用23之后，进行洗涤24，该工序仍在封闭的压力***22之内。该蒸煮工段的最后一道工序是加压脱水，该工序宜在图1所示的压力浆塞浓缩器内进行。该压力浓缩装置在下文中有详细介绍。

可将蒸煮过的纸浆输送到一个单元以进行洗涤，图7给出了纸浆输送到洗涤单元Ⅳ（50）的过程。在该单元中，三个压力脱水压机依次串联在一起。图中标出的是三个压力螺杆式压机，当然，用三个前面安装有增压泵的压力浆塞浓缩器进行替代也是完全合适的。由图7可见，由清水或漂白工段39来的废水在串联的最后一个压力脱水压机入口前注入，压出的液体40循环回第二个压力脱水压机的入口前。这样做的目的是为了稀释加压脱水之后的浆料，以使其具有适宜于进一步输送的浓度（例如40%）。

根据图4，仍在压力***内的洗涤过的纸浆被传递到漂白装置。图8给出了这一输送的方式。按图8所示的方案，该漂白装置有三个单元51、52和53，它们各自包括有一个带有增压泵的管路***。自最后一个漂白装置单元Ⅶ53出来的漂白过的纸浆被送去洗涤（如图4所示）。洗涤同样采用三个压力脱水压机或三个压力浆塞浓缩器进行（单元Ⅷ，54）。在各次压力脱水之前，用液体稀释纸浆。在最后一个压力脱水装置之前从洗涤器或热交换器中加入清水55，而自最后一个压力脱水装置压出的液56被循环至该压力管路***的其它压力脱水装置的入口之前。在此压出的液体57若需要的话可循环回压力管路***和/或在第一个压力脱水装置58入口前引入到漂白过的纸浆中。

离开最后一个压力脱水装置的纸浆59被送去贮存或造纸。

经浸渍、脱木素和纤维分级作用的纸浆亦可在后面的未增压的体系内进行洗涤以及（如果需要的话）漂白。图9是一个这类未增压洗涤过程的简图。自蒸煮工段来的纸浆在进入单元Ⅳ，48之前先在46中“放浆”（若希望的话可经过一个热交换器47）。单元Ⅳ，48是一个洗涤装置单元，其中有三个与压力洗涤相同的方式使用有脱水压机，当然，这三个脱水压机是未增压的。在此无压洗涤之后，可将纸浆送去按常见方式漂白，即未增压漂白，或者可送去贮存或造纸。

下面给出了年生产能力为大约30，000吨（即每日100吨或每小时4吨）未漂白或已漂白纤维素纸浆的工厂的数据和尺寸，该厂可以是在此介绍的体系且有利可图，这是由于工厂占地和设备的资本投入相对不大。具有这样大生产能力的工厂其占地面积也适宜于在发展中国家建新厂。

如上面所述，将单元Ⅰ，27（浸渍单元）和分别用于脱木素和纤维分级的单元Ⅱ和Ⅲ，即28和29，与图5和图6所示的蒸煮工段联合使用是一个很正常的选择，其中在“同一生产线上”可以用（或不用）压力磨浆机单独进行机械纤维分级作用。

下文给出了这类工厂的操作参数的例子。

表Ⅰ

单元号

参数 Ⅰ（27） Ⅱ（28） Ⅲ（29）

浓度（%） 4.5 4.5 4.5

压力（巴） 3.0 6.0 9.0

温度（℃） 95 120 125

管体积近似值（米³） 15 15 15

滞留时间（分） 10 10 10

添加

NaOH1）3）（%） 5 5 5

NH₄OH6）3）（%） 5 5 5

O₂7）3）（%） 5 5 5

纤维素制造设备设备设备

麦秸泵泵泵

稻草泵泵泵

蔗渣泵泵泵

锯未2）5）泵泵+磨浆机+压力筛泵+磨浆机+压力筛

硬木2）4）5）泵+磨浆机+压力筛泵+磨浆机+压力筛泵+磨浆机+压力筛

软木2)4)5）泵+磨浆机+压力筛泵+磨浆机+压力筛泵+磨泵机＋压力筛

提高质量

二次纤维泵泵泵

（occ）

二次纤维泵泵泵

（onp）

1）按干NaOH计，以绝干纤维、蔗渣为基准

2）对溶解部分物质改进了的工艺

3）对锯未、硬木以及软木的较高值

4）切割很碎的木片

5）与一年生植物相比生产能力降低

6）以绝干纤维为基准的NH₄OH计

7）以绝干纤维为基准的O₂计

8）旧的瓦楞卡板纸

9）旧新闻纸

由该表的下部可见，磨浆机和压力筛的使用取决于所加工的原料。然而，单元的设计是与标准外形相适应的，其中保留了使用替代机械的空间。

蒸煮工段的收尾工作可以有两种方式，即a）用常用的喷放罐，宜联合使用洗涤装置以便回收放出的蒸汽中的热量，然后经无压脱水装置，并把压出的蒸煮液循环回去以便回收和输送到纸浆中;b）用压力脱水装置，这样该体系可大大简化并得到封闭性更好的体系，还可获得最佳的热效率。

在原料第一次脱木素并进行纤维分级之后，并再漂白之后，一般最好把纸浆的洗涤作为制造纤维素纸浆工艺的一部分。按本方法，洗涤可在第一次脱水后在专门的有1、2或3个洗涤步骤的洗涤单元中进行，见图7的单元Ⅳ，50或图9的49。

对于纸浆的漂白来说，只要纸浆管路的温度不超过100℃，漂白装置和与之联用的洗涤装置均可在大气压下操作。在这种情况下，本方法可在纤维素纸浆厂的洗涤装置之后（即单元Ⅳ之后）可在漂白装置的洗涤工段采用无压力脱水压机。若单元Ⅳ是处于压力下的（图7的50）则这一点也仍然有效，这是因为以清水或来自下面的漂白装置废水形式引入的冷的洗涤水产生的冷却降温效果，压力单元将发生“冷放浆”。

然而，本发明可获得最大的热回收量和经济性，同时显著减少总的耗水量。这样，排放废水的状况也相应地得到了改善。若将纸浆自压力***的冷喷放移至漂白装置的洗涤工段之后，则可获得最佳的热回收量。然而，这要求漂白装置和与之相联的洗涤工段也要用压力装置。这样便存在着两种压力变换方案。

漂白装置和其洗涤工段应该采用压力设备有许多理由。若这样做，则漂白装置及其洗涤工段可采用与制造纤维素纸浆以及与其联用的洗涤工段所用的单元相同的单元。

与建造一个无压力体系的成本相比，压力体系中所用的机械带来的额外的成本相对不大。这一情况也应参照下述事实进行考虑：与常见的纤维素纸浆工艺方法对资本的需求相比，实施本发明所用的完全压力化的体系对资本的需求并不大。

这样，在本发明整个体系中使用压力装备可实现必须用的机械装备的最大程度的标准化。这一标准化在检修、保养和备件方面又带来显著的好处和节约。

这样，基于上文所述的基本情况，压力漂白装置和与之联用的洗涤工段可如图8所示。然而需注意的是，单元Ⅳ，50和单元Ⅷ，54均以采用压力浆塞浓缩器为宜。

下面的表Ⅱ介绍了图8所示的这类漂白车间操作的工作参数。

表Ⅱ

单元号

Ⅴ（51） Ⅵ（52） Ⅷ（53）

参数氯化 Hypo_Oopt.O Hypo+Oopt.O

管中浓度（%） 4.5 4.5 4.5

压力脱水后浓度（%） 30 30 30

压力（巴） 10 12 14

滞留时间（分） 10 10 10

管体积（米³） 15 15 15

温度（℃） 100-120 100-120 100-120

Hypo＝次氯酸盐

opt＝可选择

若漂白操作过程中不含氯，即仅用NaOH或NH₄OH、O₂和O₃，则漂白装置的废水可在纤维素纸浆厂的洗涤工段用做洗涤水，而自洗涤工段出来的废水则被循环到纤维素纸浆工艺流程的初始位置上。

本方法可通过高度自我控制的方式实施。在一系列纸浆泵产生的压力纸上工作的蒸煮装置和漂白装置可通过使化学物质沿纤维纸浆在装置内运动的反向循环的方式自己控制压力差。

蒸煮装置与漂白装置的这种相互联系还产生一个效果，这就是装置仅在一个位置上排出用过的化学物质。排放点可进一步向前移，安排在该工艺流程的近乎是最开始的位置上。排出的“黑色液体”可以按已提到的那样送去与清水和/或来自漂白装置的废水进行热交换8（见图1和图3）。

根据图3所示的Sankey图，排出该体系的用过的蒸煮液的量与在该装置的终端处作为洗涤水而加到漂白过的纸浆中的（清）水量大体相等。

若在洗涤装置中用了较大量的氯，则必须使来自漂白装置和与之联用的洗涤工段的废水和化学物质在返回纸浆厂之前中断并使其分流。这一分流必然意味着纤维素纸浆厂的洗涤工段增加耗水量。这样，由于在漂白装置使用了氯，分流将必然导致耗水量的增加。但尽管如此，与常见的纤维素纸浆厂相比，实施本方法所用的水量显著减少。此外，若在漂白装置用的氯适度，则含化学物质的液体可进一步返回到蒸煮工段，用做蒸煮液的一部分。

除此之外，由图1可见，化学品和/或热量6的供给是在纸浆之前且紧靠着纸浆泵的位置上实现的，这样便得到了下列优点：

a）操作压力被提高了，这样便能够采用高于100℃的操作温度;

b）压力的升高是通过串联排列的各纸浆泵分步实现的，每经过一个纸浆泵，压力便升到下一个压力级;

c）每一级的压力升高同时又使得循环和在整个流程中采用纤维物流和化学品逆向流动的原理成为可能;

d）原料与化学品剧烈地相混合，这一程序连续地重复进行。在所获得的搅拌效果和循环的化学品的影响下，纤维被“洗涤”得或多或少不含木素。

图5、6、7、8和9中所画的单元中反应管路60是接续排列着的。作为例子，每个单元中画出了4个管路部件一起构成一个“集合体”。可将这个管路集合体与纸浆泵以及（如果需要的话）磨浆机和滤筛一起组装到一个标准的运输集装箱框架上，后面的其它单元亦如此。图10是在标准运输集装箱中的这类组装体的简图。

由上表可见，在各单元的反应管路集合体内的滞留时间为大约10分钟。下面是这些反应管路的尺寸的一个例子：

管径：1米

管体积：15立方米

管总长：18米

各管长度：4.5米。

合适的管路的等级为ST23-33，其壁厚为13毫米。这一等级的管子可承受20巴的操作压力和175℃的操作温度。需要，可选择等级为ST23-43、壁厚为12毫米的管子。

在管路上用于循环和返回液体的阀门（见图1、2和3为在预定压力下开启的压控自动阀门。由于在实施本方法时压力的增加是分步或分级实现的，这些阀将自动调节经过该流程的反馈，从而根据经阀R2（见图1、2和3）压入到该流程最后一道工序的液体（水）的量所确定的值调节纤维物流与化学品的逆向流动。由图1和图2可清楚地了解到在实施该方法时的自身调节压力分布的原理。与本方案相符合，经R2的清水加入量也将决定自R1排出该体系的黑色液体的量，从而也决定了黑色液体中的固体液度。

在图2中的各增压阶段之间的压控自动阀除自动控制流程中的反馈、从而控制纤维物料与化学品间的逆流之外，还将控制背压，从而控制压力脱水装置的压差，即压控阀将控制脱水度或自纸浆中压出的液体量。

下面表Ⅲ给出了本方法（包括蒸煮、洗涤、漂白和洗涤）的化学工艺条件的例子。

表3

表3（续）

1）其它碱，如氨

2）生产线上同时有机械分离纤维过程

3）AQ（蒽醌）和表面活性剂，如表面活性脱墨剂（少量）

Temp.温度

Others其它

Time时间

min.分

从表Ⅲ可以看出，蒸煮时，根据送入的纤维材料，温度的变化范围为90-150℃，采用氢氧化钠或氨、氧以及任意的蒸煮助剂如蒽醌（AQ）作为蒸煮化学品。根据供给的纤维材料，总的蒸煮时间为10-90分钟，然而，在2-40分钟之间会发生令人满意的二次纤维的脱木素作用和可能有的脱墨作用。

漂白在碱性环境中使用氯、氧、过氧化物（氧漂白）或O₃进行，漂白过程的温度保持在70-120℃。蒸煮和漂白之间的清洗可在70-140℃的温度下进行，水洗时间可为0.5-10分钟。漂白之后，进行最后清洗。由表Ⅲ可见，纤维流和液体流总是以互为相反的方向输送的。由于整个工艺过程是在加压密闭的***中进行的，因此氨也很适于作蒸煮化学品。

对于实施本发明方法的加压***，已经指出脱水过程为压力脱水。且进一步指出了上述脱水可以在所谓的“压力浆基浓缩器”或在加压螺杆挤压机中进行。

在图11中，展示了这种前面带有压力泵P的压力浆塞浓缩装置的原理。根据图11，P_Ⅰ的压力减去滑动浆塞壁间的摩擦阻力大于P_Ⅲ的压力。中心多孔管内部的浆塞将被压出***，经过圆锥型排放控制装置排向图的右边，同时压力呈P_Ⅱ的压出的液体将循环至工艺过程上游的一处或多处（如图中循环管入口处箭头方向所示）。

图12所示的装置可用作为***中第一次以及后来的间歇脱水装置。这与图11所示的脱水装置是一致的，但是在图12中示出了，为进一步输送在压力浆塞浓缩器中脱水之后的浆料，浆料在管线混合器70中用工艺液体稀释，工艺液体经一条或两条支线71和72返回加压管路***以稀释此时具有P3压力的浆料，使之浓度降低至例如4%。

这些“压力浆塞浓缩器”没有运动部件，其尺寸设计使之能承受高达大约16巴的压力，同样，所用的泵可以是标准的浆体离心泵，其设计是适用于输送低浓度或中间浓度（即3-15%的浓度范围）的悬浮浆。如下所述，在采用高压回流冲洗时，需要使多孔管周围的套管和附属管路***的尺寸适用更高的压力。

要确保泵能承受高达15-16巴的压力，以便承受当几台泵在***内串连使用时所产生的压力。一台泵的扬程应在10-20米的范围内。此外，泵的叶轮转数和直径可以有利地设计成使园周速度最好不低于20-30米/秒，以取得在加压管路***长度范围内几个点加入的纤维材料、工艺液体、所用化学品和气体间的理想混合和分散。

然而，对压力浆塞浓缩器内的内部多孔管的强度要求不像对外部环绕管的要求那样高，外部环绕管像一个围绕着多孔管的罩套，这样起到了内部管的保护管作用。因此，外部管必须满足有关压力的所有安全规则，即在必要时在高达30-50巴或更高的压力下进行高压回流冲洗。内部管可由壁厚为1-5毫米的耐酸钢组成。

在实施本方法时，也可以采用加压螺杆挤压机进行最后脱水。

为实施本发明的方法而发明的压力浆塞脱水装置或浓缩装置缩写为PPT，该装置的组成在设计上与目前纸浆工业所用浓缩装置相比有了相当的简化。当使用PPT挤压出液体时，可得到相对高的（高达20-30%）纤维浓度。上述PPT装置紧凑，需要较少的空间，且具有能在高于100℃的温度和高于1巴的压力下工作的优点。PPT的自然压力极限是16巴，这是与加压工艺***中的泵和管路的材料在强度上所选择的尺寸有关的常规等级压力。这就为本发明的方法提供了选择温度和压力的新的可能性和自由度，而且还能使得整个压力***中在液体流和纤维流之间的的完全和综合地采用逆流原理。

压力浆塞浓缩器包括一个内部薄壁多孔管和作为套管安置在外部围绕该内部管的无孔管，在内部多孔管和外部管之间形成的空间，接收由于内部多孔管和所述空间之间的压差通过内部管的孔压出的水或液体。

悬浮浆脱水后浆的浓度增加，继而在内部管中形成浓缩了的浆塞，浆塞以悬浮浆的移动方向通过内部多孔管轴向推进，这种推进是由在多孔管的一端施加的泵压所引起的。这种压力将比环绕管中的压力要高。

由于浆塞被推向压力浆塞浓缩器的出口端，便出现了可被用来对流入浓缩器的新的含纤维悬浮浆脱水和浓缩、暴露了新多孔内管表面的新空间。这样，与已经形成浆塞相关及在其之后的新的脱水作用就发生了，浆塞将以与其滑出多孔管相同的节奏连续向前运动和更换。

内部多孔管的管壁选择应薄得足以防止管壁上的孔被悬浮浆中的纤维中的纤维堵塞。因此，内部管的管壁厚度是以适度的安全系数计算和确定的，使其仅仅能够承受内部和外部管室之间的压差所引起的材料中的应力即可，这种应力通常不超过2或3巴。然而，如上所述，外部管的尺寸确定必须适用各种有关加压管路或蒸汽***在预计的提高的工作压力下操作的安全要求和规则。

当几个压力浆塞浓缩器串联使用时，可以分几级进行脱水和浓缩，并进行间歇稀释，***中的压力在最后一级可达20巴。因此，PPT的外部套管的设计应能承受这种预计的工作压力。

浆塞在内部多孔管内的移动是由工艺中最后阶段的出口装置确定的。出口装置可由与***内的泵压相反并抵销泵压的载压弹性锥体构成或由一闸室构成，后者原则上是以两阀间管件的形式，阀门交替打开和闭合，以排出在加压***的最后压力脱水阶段在多孔管中形成的浆塞的一部分。

当在加压***的出口采用压力锥体时，浆塞将在适当的条件下连续离开加压***，其移动速度大体上是均匀的，而当采用闸室时，闸室的打开和闭合的节奏将决定浆塞在加压***中前进和排出的节奏。

为了使浆塞易于沿内部脱水多孔管移动并从中排出，有必要以与内部和外部管室之间的压降相反的方向，向内部脱水管间隔送入压力脉冲，由此造成挤压出的液体短暂回流至内部多孔管。这些少量的液体将迫使自身穿过管孔，暂时降低靠近多孔管壁的外部浆塞层的浓度，实现浆塞经向方向上的外层与多孔管内表面间的“润滑”。在这种液体脉冲注射和随之引起的浆塞在多孔管内向前脉冲移动之后，脉冲注射停止，压降比将回至脱水和浓缩的正常压降比。

要使浆塞沿压力浆塞浓缩器安全滑动并以凝聚浆塞的形式从中排出，必须要使多孔管的内壁与纤维塞之间的摩擦力小于浆塞中内部纤维层之间的内部剪切力（轴向）。

为了确保经压力浆塞浓缩器实际排出凝聚的和均匀的浆塞，是否需要这种通过脉冲和短暂回压力少量压出的液体而进行的降低摩擦“润滑”将取决于几种操作参数，其中包括浆的压力、压力浆塞浓缩器中内部和外部管室之间的压差、悬浮浆的浓度、纤维的类型和纤维磨细的程度、多孔管的管壁厚度和管的孔型、还有内部管的表面状态。

这种压力浆塞浓缩器及其在加压管路***中的应用的一些方案以及内部多孔管的打孔程度和孔型的实例将在下文参考图13加以描述。

压力浆塞浓缩器（PPT）的基本设计如图13所示。悬浮浆被送入泵81，然后经泵81打入管路82，83和84。

在管83周围，装有管85，从管85引出管86。

在管82、83和85之间有密封件87，在管83、85和84之间有密封件88。这些密封的构造使得管83将形成一个内部压力室89，室89在横向上与外压力室90密封的。箭头分别表示悬浮浆和水和流向。

其构造应使得PPT易于打开，这样可以容易地用另一种具有新孔或其它孔型的管取代内部多孔管83。

PPT的作用方式如下所述：

在点A处，悬浮浆的纤维浓度通常为3-6%，压力为p1（所称的中等浓度的悬浮浆也可以采用，即纤维浓度为6-15%，然而，这需要使用中等浓度是悬浮浆专用泵。）

通过本泵81将压力升至B点的p2，在此点上悬浮浆的浓度与A点相同。当悬浮浆沿管83由B点向C点移动时，将流经管83上的孔。

因为管83内的压力p2大于外部围绕的压力空间90内的压力p4，悬浮浆中的一些液体将通过管壁上的孔被压出，如图中箭头所示。悬浮浆中的纤维主要留在管83中，因此管83中的纤维浓度将相应提高。这样，在悬浮浆由B点向C点的移动过程中，其浓度将逐渐增加。在管84入口处的纤维浓度一般在15-30%之间，它取决于现存的工艺条件中，如压差（p2-p4）、纤维的类型、蒸煮的程度、纤维浆的磨细程度、孔型、多孔表面上的开上面积占总管表面的百分比和与所述参数和压降（p2-p3）有关的多孔管的直径。

压出的液体经管86从管85中排出。

可以有利地将几个PPT连接为一连续的加压管路***，由于各自的压力浆塞浓缩器（PPT）间串连的泵的压力，***内的压力将逐级增加。如果每一台泵和PPT单元增加大约两巴的压力，例如在***内串连8个单元，那么整个***的构造必须能承受大约16巴的最大压力，这种压力也是加压***中泵和管路的常规分级极限。

然而，如前所述，管83可由相对薄的管材料制成，最好是由厚度为0.5-2.0毫米的耐酸薄钢片制成，可以借助数控激光机在钢片上烧出理想的孔型，打孔后的钢片在弯曲并焊接成管之前先将其内表面抛光。采用的泵可以是常规的离心浆体泵。

在加压***的末端采用一个适当的排放装置，例如如图15所示，可以得到悬浮浆在加压管路***中的受压移动的平衡点，此时，加压***中最后一个压力浆塞浓缩器入口的泵压（p2）将抵消施加于排放装置的压力和浆塞与内管壁和排放装置之间的摩擦力（图15所示为排放锥体形式的排放装置）。为在压力浆塞浓缩器中形成凝聚的可移动的纤维塞，多孔管的直径同样有很重要的作用，因为泵压所引起的通过整个管横截面的轴向力是随管半径的平方增加的，而浆塞与管内表面间的摩擦力在压力条件和管子长度相同的情况下只是随直径呈线性增加。因此，若将塞具有足够的纤维浓度，当增大管子直径时，就可很容易地获得这种形式的浆塞运动。

重要的是压力浆塞浓缩器的结构应使得在其内部所形成的浆塞在多孔管中移动和排出多孔管时不受锥形管横截面形式的阻碍。

图14表示了压力浆塞浓缩器在密闭的加压***中的串连方式。

在D点，浓缩了的悬浮浆是一种有代表性的纤维浆，其纤维浓度为15-30%，该纤维浆被压进稀释室91，经进液管92向稀释室提供稀释液。经泵93将稀释了的悬浮浆压入压力浆塞浓缩器94，在此悬浮浆以参照图13所述的方法再次脱水。浓缩了的浆被泵压推动流过G点进入又一个稀释室97，稀释室97与91相似，可具有与压力浆塞浓缩器大致相同的尺寸和相同的设计，但显然没有内部多孔管。

当浓缩了的浆在97中与稀释液混合后，稀释了的悬浮浆继续通过H点并被送入泵98，此后在PPT99中重复浓缩操作。

图15示意地表示了作为纤维工艺的最后一级或水洗工序而设置的浆塞浓缩器（PPT）。图15示出了浆塞浓缩器管的出口端的止件101，止件101最好是锥形装置，借助于一个可调节的压力件，最好是气囊102，锥形装置顶着管的末端，气囊102向止件施加压力，进而向管***内的浆流施加了压力。压力p4将随多孔管内浆塞的形成而变化，方式如下：当在L点初步形成的浆塞在管内朝K的方向延伸其长度时，纤维层将覆盖多孔管内部表面的越来越大的部分，由此降低液体流速，且压力p4增加。当纤维塞覆盖了多孔管内L至K的整个部分时，出现最大泵压，通过孔的液体流将基本停止。通过控制气囊102的压力，可得到一平衡点，在此点上，气囊施加于锥体的压力与减去了纸浆的移动与内管壁和锥体表面的摩擦力的泵压p4平衡。在操作过程中将自动保持这种平衡，因为浆塞的长度大约是恒定的。当浆塞覆盖孔管的长度进一步增加并导致输入的压力升高时，增加的压力将使得浓缩了的浆以较大的量由锥体排出，这样将出现较大面积的有孔面积，压力下降，并重新恢复平衡。图16表示的是加压悬浮浆***的最后浓缩步骤的又一方案。如图16所示，排料是通过排放闸室控制的，闸室由以一定间距安置于同一管路中的两个球阀或闸阀105和106构成，两阀交替打开和关闭。阀的通道107必须至少与管108的横截面相等，以使浆料无阻碍地排出。当浓缩了的悬浮浆（即待从加压***排入常压的浆塞）的温度高于100℃且当打开阀106而阀105关闭可产生内部蒸汽时，可以使用这种形式的排放闸室。浆料将被推出或吹出闸室和阀106。将闸室整个体积内的纤维大体吹净并同时充满常压蒸汽。当关闭阀106并打开阀105以使另一部分浆塞排入管108时，闸室内部的蒸汽或空气将被压缩成相应于加压***中的压力，以便给出从***中排出的又一部分浆塞的空间。在生产过程的特定条件下，可以将阀105和106有利地设计成瓣阀，阀瓣具有特别锋利的切削设计以分割和切削浆塞。

图17表示与图16相同的阀室装置，但不同的是装有进料管110和阀111，当闸室112内的内含物不能自行排出时，应用管110和阀111。此外，图中还分别示出了阀113和114，当阀113关闭且阀114打开时，阀111打开，所提供的加压空气将把闸室中的内含物经阀114吹出。然后，阀111和114关闭，阀113打开，如参照图16所述，另一部分浆塞将进入闸室。

图18示出了使浆塞在浓缩器内部运动和从中排出更为便利的附加装置。泵115和116、117、118以及119所表示的构成浓缩器的部件如图13所示。

附加装置包括一个安置在排出导管119和122上的三通阀120，管121向其输送压力比浆管中的泵压高的液体或气体。加压***的分开的浆管间的挠性管节123（例如橡胶套管形式）可以调节和吸收管中出现的短暂脉动。另一种可选用的吸收压力脉动的装置是如图18C所示的标准薄膜膨胀罐124。该罐的尺寸设计应与***中预计出现的压力脉动相一致。

上述附加装置的操作方式如下：

如图18A所示，纤维浆脱水和浓缩以与图13所述相同的方式发生。为了使浆塞在浓缩器内易于移动和便于排出，以有规律的间隔短时间逆转浆料浓缩器中的压力条件。

由图18B可见实现这种逆转的方式。三通阀120以时针方向转动90°，关闭出口122，并且使水，化学品的混合物或气体（例如氧气）以更高的压力从相反的方向经出口管119进入外压力室116，使得早期从管117中的悬浮浆压出的液体回流通过管孔进入管117。

在图18B所示情况，通过这些孔压到管117中液体的量可用压力大小或外压起作用时间的长短，或者兼用这二者来调节。在浆塞和管117内壁之间起润滑作用的被压回的液量很小，它对于因多种理由而要求浆塞有尽可能高的纤维浓度没有明显的影响。

如图18B所示，在短期“润滑”液注入管117后，伴随着浆塞的运动，三通阀120返回图18A所示的位置，在此时，浆的浓缩和形成新塞的过程继续进行，结果上述循环重复进行。

图19说明与图18A，18B和18C所示PPT起同样作用的PPT，但是，此处没有使用三通阀和另一管道***以压力脉冲的形式向内部多孔管注入介质，而是利用从压力-浆塞浓缩器中压出的液体达到相同的目的。

图19A表示，在出口管125安设具有活塞127的压力缸126，活塞由驱动器驱动，如气压驱动128。当活塞处于图19A所示位置时，悬浮浆进行如前文所述的脱水和浓缩。

如图19B所示，活塞短期运动到图示上部位置就使从管125的流出阻断，而且使压力-浆塞浓缩器内的压力条件发生变化，这是由于一定体积（△V）的此时具有稀释和润滑作用的液体被压入压力-浆塞浓缩器，如上文图18所示。弹性管结123或压力槽124，或类似装置调节短暂的压力脉冲，如图18A和B所示。

图19C和D说明相应装置的工作方式，此处压力缸，活塞131和可动件130构成了流出管125的分流***。

在与管125相联的压力浆塞浓缩器的多孔管中进行浓缩脱水期间，阀门129和活塞131的位置示于图19C。

图19D说明阀129短期关闭时，活塞131被运动件130移向出口管125。由此，引起压力-浆塞浓缩器中的压力条件逆转，液体穿过多孔管的孔洞回流进入浓缩器，如上所述。

图19E和F说明压力-浆塞浓缩器的一个装置的原理，在浓缩器内用外压体132提供逆向脉冲压力，外压体132压在弹性管结或接合器133上;接合器133插在从压力浆塞浓缩器引出的出口管134和接合器133出口管135之间，当阀门136被调节后，它能关闭管135的出口。接合器133可以用橡胶或其它能承受相应的压力和温度的弹性材料构成。当清洗纤维和悬浮浆温度较低，如低于100℃时，为提供逆向压力脉冲这样的装置特别有利。

图20A、B、C和D示出了压力浆塞浓缩器和纤维分级装置的内管117上的各种形式的孔。

图20D示出了有较大开口但在开口外边用细目数耐腐蚀金属丝网覆盖的管。图20DⅠ表明金属网目和管的开口（从管外的视图），而图20DⅡ表明从管内的视图。

图20E，Ⅰ局部展示了在脱水过程中，纤维悬浮浆是如何通过带有细金属网的开孔管壁依靠网目浓缩的;图20EⅡ与Ⅰ类似，说明在管内构成部分浆塞的累积的纤维怎样在朝管内的方向上被压出的液体的脉冲回压压回。通过网目被压回管内的液体会沿着最少阻力的路线，以液层的形式分布在浆塞和管壁内表面之间。由此减少了管壁和浆塞间的磨擦，浆塞将按图中双线箭头所指方向被泵压推动向前运动。在丝网下面的管壁上，也可不用园孔，而采用粗缝的形状。对于浆塞浓缩器内管的开孔的有利实施方案已在图20A，B，C和D中以实例的形式示出，而且，对这些孔，有利的尺寸和数据在下表Ⅳ中给出。

TPS工艺过程还可包括纤维的分级，也就是将悬浮浆的长短纤维分开并通过两个分离出口输送到压力***之外。分离是在具体装置中进行的，该装置的构件与上述有关压力-浆塞浓缩器的讨论中所述的构件相同。

图21A和B示出分离纤维的流程示意图，如图所示，泵141将稀释的悬浮浆从前面压力较低的阶段经过弹性管结142，或其它前述压力脉冲等效装置输送至多孔管143。但是，管143的分离孔比前述压力-浆塞浓缩器的开孔要大很多。在外边环绕多孔管143安设管144，内管143和外管144之间形成的空间与园柱缸146联通，146的活塞由空气控制的驱动器驱动，图中驱动器已画成气压源145。活塞往复运动造成脉冲压力，伴有内管143的开孔两边交替的压力降。当悬浮浆从泵141朝出口159运动时，脉冲压力使它多次分别压进或抽出孔洞。因此，内管143的这些孔洞会造成屏网效应，这一效应使悬浮浆中的长纤维倾向于留在多孔管143内，而较短的纤维容易穿过这些孔。这样，较短的纤维会倾向于在内管143和外管144之间的空间集中，此后，可通过二个构造相同的压力-浆塞浓缩器150和158将其输送到***之外，这一分开纤维的过程是在内管143和围绕它的空间之间进行的，与压力浆塞浓缩器中所进行的过程不同的是在这一过程中浆没有脱水或浓缩。也就是说，在内管143中和在内管143与外管144之间浆的浓度基本相同。

这样分开纤维之后，长短纤维两部分分别通过各自的悬浮浆走向送出压力***，分别进入压力-浆塞浓缩器150和158中，这两个浓缩器分别配置了出口关闭装置151和159。压力浆塞浓缩器150和158的作用与其它图上所示的相同。但是，这两个浓缩器（150和158）必须具有不同尺寸的孔，这是因为长纤维部分所用的浓缩器158的孔洞尺寸必定比短纤维部分所用的浓缩器150的孔洞尺寸大。

出口装置151和159，如图示，可分别由载压锥构成，或者说，也可由上述带阀门的闸室构成。而且，在有利的条件下这样的出口装置也包括一个单向流通或压力控制阀。

147和152（R₄和R₃）所示阀门分别自动控制两种纤维之间所希望的流量比。这样，减少通过R₄的悬浮浆流量就会使在此部分中的长纤维的浓度增大，由此，较短的纤维主要含在通过R3输送的部分内，而且加大了这部分的体积。同样，较大比例的纤维通过R₄会导致较大数量的短纤维随着长纤维部分输送出该***。

园柱缸活塞154的运动与关闭阀156同步，活塞154和活塞162以反向运动操作，如图22A和22B所示。

二个压力平稳器148和155已经示出，它们抑制或部分消除管143，149和157中的压力脉冲。

当活塞154和162分别在阀门156和161关闭的状态下工作时，通过压力-浆塞稠化器158和150的孔洞回冲所用的液体压力用溢流阀保护，该溢流阀按常规方式与阀门156和161并联，在图中没有示出。

由活塞146引起的管144中的压力变化远比管158和150中的压力变化小，这是因为在管143中较大的孔洞对流体的阻力小，由此，因活塞146的运动而在二个方向产生压力降的变化时，会更迅速地平衡压力。由于比较平稳压力降通过开孔较粗的管143，因此并不需要溢流形式的保护装置。

从压力-浆塞浓缩器158和150压出的液体通过管160回流输送到纤维流体中，如上文所述。

在图21A和B中示出二个驱动器153和163，它们的运动频率使其保持总在相反方向工作，也就是没有平行运动。另外，驱动器145的工作与驱动器153和163的频率无关。而且驱动器145是连续不断的往复运动，而驱动器153和163只依照关闭的出口阀进行二个短期脉冲运动，以保证被压出的液体通过孔洞主要短暂反冲回管157和149中，由此助使浆塞运动出压力***，如前文所述。如果驱动器145，153和163同时动作，就必定发生图22A和22B中所示情况，也就是，在驱动器153和163起作用的每个时间间隔内驱动器145能进行几个往复运动。

用于纤维分离的管143上的孔洞尺寸必须根据悬浮浆所含纤维的形式制做。用于分别通过长短纤维部分和短纤维部分的压力-浆塞浓缩器的孔洞尺寸也要遵守同样的关系。在下表Ⅳ，列出了这些孔洞的实例尺寸。

表Ⅳ

d D b l M

孔型孔直径划分宽长目^2）

mm mm mm mm

A 园孔^1）0.3-1.5 1-10 - - -

B 横缝^1）0.2-1.5 1-10 5-20 5-100 -

PPT C^1）长缝 a＝0.2-1.0 5-15 5-30 5-100 -

b＝0.5-1.5

D 网包 5-50 10-80 - - 16-60

孔缝

纤维纤维分类^1）用园孔 0.5-5.0 1，5-15 - - -

分类纤维分类^1）用缝 0.5-5.0 1，5-15 5-20 5-20 -

器纤维分类^1）用筛网 5.0-50.0 15-300 - - 4-40^2）

图22表示几个压力-浆塞浓缩器怎样串在一起，同时工作，以及怎样配合从体系排出浆液的闸板装置。

图22A表示使用三个相联PPT168，169和170分别正常脱水和浓缩的情况，用水稀释流到稀释容器171，172中以及压出的液体分别流出179，180和181的情况。当阀门173关闭时，在PPT的多孔管内部连续形成的纤维浆塞停止轴向移动。

图22B表明与图22A所示的相同***，但是，在关闭阀门174和打开阀门173之后，PPT中的压力降逆反。因此，在PPT170中的浆塞能够到达阀门173和174之间的出口闸室，如上面对图16和17的解释。

图22A还分别示出注入装置176，177和178，它们同时分别将压出的液体推回压力-浆塞浓缩器168，169和170，使其中的浆塞同时被“润滑”，几个浆泵一起向浆塞施加泵压，浆塞将同时不断地被推向出口闸室直到压缩了最后清扫闸室所存留的蒸汽或空气而使闸室填满浆塞为止。由注入装置176，177和178引起的脉冲压力会被缓冲182，183和184吸收，如上文公开。然后阀173关闭，阀174可能和阀175同时打开（阀175用于吹扫闸室），同时打开注入装置176，177和178以重新分别通过出口179，180和181排出压出液体。此后，重复相同的压力脉冲循环。可以以同样的方式使用图18和19所示的压力脉冲衰减装置。

图23表示图1所示的更为详细的流程图，特别是图中更详细地示出三个反应单元M1，M2和M3。由图可见，在每个泵前有管式混合器70，用来混合化学品液体和浆、而且在每个泵后安设了同样结构的装置，但该装置的作用是化学品分配器。还再次示出了，从图23中左边第一个脱水装置压出的液体7在离开***前被输送去与供给的清水或与漂白装置可能产生的废水进行热交换。水的消耗用控制阀R2和R1控制。

为了进一步说明为实施本工艺而采用的对流原理和添加化学品，图24表明工艺操作原理。图示原理基于下述步骤：脱木素（可能还脱墨），清洗，漂白，再洗，而且循环和再循环的数目依赖于所使用的泵和浓缩器的数目。同样，添加化学品的位置数根据不同的原料也会有变化，同时还取决于所要生产的纤维浆。从图24中看出，由于在进行本工艺中使用了回流原理（可称为“管式浆化***”，缩写为“TPS”），在***内纤维素的生产是整体化的，结果，在工艺未端注入的清水在其向工艺的开始端输送的路程中，通过加热和添加化学品，首先被转变成漂白溶液，然后成为蒸煮液。同一液体在朝工艺始端输送的路上还会从原料中抽提可溶物，且在蒸煮液于工艺始端离开***时将共载出***，这都如图3的Sankey流称图所示。

在工艺过程的进程中，泵的作用在于再循环，反复使用蒸煮液和化学品，还有，使新加的化学品和气体混合、分散到蒸煮液中，搅拌，以及本***内的“洗衣机作用”，热回收作用。

在图24中，A示出清洗区，B漂白区，C清洗区，D浸渍、脱木素，脱墨区。在所加的水190中添加漂白化学品191使其成为漂白液，然后通过添加化学品和加热192使工艺流体变成蒸煮和/或脱墨液体，前文已公开。

已经叙述过，与常规纤维消化工艺相比，本工艺方法大大地降低了水的消耗。这种效果的取得是由于在工艺过程中自始至终保持相同的浆浓度，且因为本TPS工艺在连续、封闭和压力管道***中进行，在其中完成浸渍蒸煮、和选择性漂白;还因为浆脱水的加压脱水装置是“串在一起”使用的，再循环反复使用了化学品和热量，这样，简化了完成本工艺所述需要的机器设备，能够在生产纤维的过程不排放天然水。

当用本TBS工艺生产纸浆，产率为50%时，确定水消耗的计算实例如下文所述。

假设纤维原料含33%的固体成分，投入TBS工艺，按主干物质计原料为2公斤。在TPS工艺始端的第一加压脱水装置中，压出的黑色液体含约1公斤溶解物质。在TBS工艺尾端，即在最后加压脱水之前注入水（清洗水），假定注入量为X升/每公斤产品纤维。假定产品纤维素中含固体量与原料相同，也是33%，从2公斤原料保留下来1公斤纤维和1公斤被溶解的固体。固体溶解在注入液体中，经最后加压脱水装置从***中取出1公斤纤维，同时注入的液体和其中溶解的固体会回流输送到纤维流体且朝始端输送。为保持生产纤维素所需的条件而必需使用的理论最少水量，返回的液体量，和排放的黑色液量可简化计算如下：设黑液中含15%的溶解固体，将很容易蒸发，最小的理论液量X（升）将为：

(X·15)/100 ＝1;X＝ 100/15 ＝6.7升水/每公斤纤维;

或者说，每生产1吨纤维要6.7吨水。

对生产每吨纤维素的这个液体补充量与常规生产工艺的水消耗量相比是非常低的。

本TPS工艺是在连续、封闭加压***的环境中完成，这就使它非常适合利用蒸煮液，如易于放出挥发气体的氨蒸煮液。因废液只从一个位置离开工艺***，废液的脱气能够进行控制，同时能回收化学品和热量。

从液体（NH₄OH溶液）中回收挥发化学品可用加碱的方法，它可促进驱出挥发气体。当用NH₄OH为蒸煮液时，粉末状或浆状CaO或Ca（OH）₂可用作驱除NH₃的试剂。当废液这时离开压力***时，放出NH₃，NH₃从保留的工艺***输送走，再在涤气装置被吸收到清水中，形成新蒸煮液（NH₄OH溶液），同时回收NH₃的热量。

本工艺来用的回流原理能够使经过各种质量印刷的再生纤维在本工艺中进行脱墨处理，而无需使用额外的机械设备。依靠在此工艺步骤添加特定的化学品的脱墨过程在纸浆到达脱木素工序之前或同时，在浆中完成，如果需要，再漂白处理。适用的促进脱墨的化学品是非离子表面活性的壬基酚的氧化链烯加成物。

用本工艺过程还能生产所谓的“***浆”，这是指在浆排放到大气压之前，离开压力***时不事先将液体一纤维混合物冷却到100℃以下。在此处，本工艺的优越性在于，它能够使浆“***”，例如从较高的15～20巴的压力（取决于***中加压泵的数目），在较低的压力***的温度即110～150℃;这是由于TBS工艺中的压力和温度可相互独立选择，而在常规纤维生产中压力和温度是由所使用的饱和蒸汽决定。本工艺中温度低的优点在于，纤维不容易被加工处理的化学品损伤破坏;而在15～20巴的饱合蒸汽压下相应的温度极高，纤维的情况就与本工艺不同了。

在图1、2和3中，TBS工艺首次加压的设备是泵P2。但是，如果***中所希望的温度会使压力必须对应升高，为防止***内继续汽化，也可用串联泵给TPS工艺提供更高的压力。

完成本TBS工艺的设备和工艺本身的总特征在于，工艺方法灵活，能够适合用各种不同的原料生产纤维浆。

当述及用O₂漂白时，当然，这也就包括了用能放出O₂的添加漂白化学品，例如过氧化物。

上述回冲动作，即使液体回冲进压力-浆塞浓缩器多孔管内，除了在纤维浆塞和有孔管内壁间起“润滑”作用之外，还有另外的作用。通过回冲，由于回冲压力大以及所产生的高速液体回流多孔管的孔中的纤维和其它固体会被冲走。回冲压力用常规溢流阀控制，图中没有示出该阀。根据涉及的生产条件，回冲压力不同，一般在10～60巴的绝对压力范围内，优选值是比PPT的内管现有压力高3～40巴。

实施本工艺过程的技术规模装置的产量是每天100吨，所用的PPT的适合长度依赖于多孔内管的长度，该内管的长度为2～5米，直径100～400毫米。

Claims

1、蒸煮植物纤维和木质纤维或对化学纸浆或机械纸浆中的纤维脱木素(可选择性预先进行脱墨)、接着可选择性地进行漂白的一种方法，该方法所生产的纸浆适合作生产纸、板、纤维板和其它含植物纤维和木质纤维产品的原料，在该方法中，将纤维原料加到蒸煮区，使用碱性蒸煮化学品，同时结合使用氧气，如果需要可使用少量其它添加剂(如蒽醌)，在高温和高压下以碱性浆料的形式进行蒸煮或脱木素加工，接着除去蒸煮加工或脱木素加工中以黑色液体形式存在的蒸煮化学品，将上述黑色液体储存起来或回收其中的化学品；该方法的特征在于在蒸煮或脱木素和可选择预先进行的脱墨和接着可选择进行的漂白期间将以可泵压的浆料形式存在的纸浆原料通过纸浆泵输送到封闭的、连续的和加压的管路***中，上述纸浆泵同时还用作浆料和化学品的混合搅拌器，当在管路***中输送纸浆时，纸浆重复脱水并被压出液体，除了最后一步脱水外，在各步脱水前，用从本方法下游脱水步骤和/或泵送步骤压出的并循环返回的液体稀释纸浆，当在管路***中输送纸浆时，采用一步或多步骤泵压的形式逐渐对纸浆增压，在最后脱水步骤前，用加压供给的清水和/或漂白液体进行稀释和可选择性进行冷却，在加压蒸煮或脱木素进行最后一步脱水后，在连续的加压体系中或在冷放浆或热放浆后的非加压状态下对纸浆进行洗涤，如果需要，进行漂白。

2、权利要求1所述的方法，其特征在于使用相同的蒸煮和漂白装置对原料进行蒸煮和漂白。

3、权利要求1或2所述的方法，其特征在于纤维原料在运送时基本上保持相同的纸浆浓度，仅在每个加压脱水步骤刚结束后纸浆浓度增大的暂短期间内发生浓度变化。

4、权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于在整个方法中使用相同的主要碱性化学品。

5、权利要求4所述的方法，其特征在于使用氢氧化钠或氢氧化铵作为主要碱性化学品。

6、权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于该方法需加压，其压力高于所用的工作温度下饱和蒸汽的压力。

7、权利要求6所述的方法，其特征在于纤维纸浆成品在“***”条件下从加压管路***中排出。

8、权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于该方法的各个阶段和各个加压步骤加入化学品。

9、权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于使用氢氧化铵作为主要碱性化学品，在黑色液体从加压***中排出之前，将含钙的碱性化合物加入到本方法的第一步加压脱水时从纤维纸浆中压出的黑色液体中，当黑色液体释压后，气体氨从黑色液体中释放出，用水吸收收集释放出的氨，并将以该方法获得的氨溶液加入到蒸煮或脱木素过程中。

10、权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于浆料是按下述方法进行脱水的，即将浆料压进外套有厚壁外部管（尺寸取决于本方法所用的压力）的薄壁多孔管中，由内部多孔管与内部多孔管和外部套管之间形成的空间之间所产生的压差使得液体通过内部管的孔从纸浆中沿径向压出，同时基本上将全部的纤维原料保留在内部管内，从而使纸浆浓缩成浆塞。

11、权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于最后一步加压脱水装有使浓缩的纸浆从压力体系中排出的排放装置，该排放装置由一锥形止件组成，该止件被放在加压体系出口管的末端，由加压气囊或类似的产生压力的装置的压力所推动的止件压住该体系的内压并与内压相平衡。

12、权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于在加压脱水装置中形成的浓缩纤维浆塞由紧接在前面的纸浆泵所产生的泵压在脱水装置内输送，纤维浆塞在加压脱水装置内的向前运动通过间歇逆转多孔管壁两侧的压差使液体通过管孔间歇压回脱水装置的内管内从而在纤维浆塞的外表面与多孔管的内表面产生润滑作用的方法来助推。

13、权利要求12所述的方法，其特征在于使用一台以上串联的加压脱水装置，在不同的加压脱水装置中多孔管壁两侧压差的间歇逆转是同步进行的且与纤维浆料从产生纤维浆料从产生纤维浆料体系中排放同步进行。

14、权利要求1至10和12至13中任一项所述的方法，其特征在于最后一步加压脱水装有排放闸室形式的排放装置，该闸室由以一定距离安装在从加压体系排放的浓缩浆料出口管之间两个交替大开的阀门组成。

15、权利要求14所述的方法，其特征在于排放闸室与加压***，最好是加压空气***，相联接，排放时上述加压体系将打开闸室的出口阀，使排放闸室基本上冲洗干净。

16、权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于使用的加压脱水装置装有从加压脱水装置的内管的孔内压出的液体所用的一种出口管，该出口管有一个三通阀，三通阀在短时间间歇运转以阻塞压出液体的出口物流并在同时打开相同的出口管的入口使液体或气体物流在高压下进入，上述高压使前面压出的液体从内管的孔内压回，在恰好加压脱水装置入口之前的纸浆输送管中使用一个弹性管节以便弹性地接受由从内管的孔回冲的液体所引起的压力脉冲，或使用与加压脱水装置相连并恰好在这些装置之前的薄膜压力罐以接受由从内管的孔回冲的液体所引起的压力脉冲。

17、权利要求16所述的方法，其特征在于回压脉冲由安装在用于从纸浆中压出液体的压力脱水装置的出口管处的活塞汽压缸或活塞液压缸提供，或由安装在所述出口管的支管处的活塞压力缸提供，上述出口管装有一个从出口管压出的液体物流所用的关闭阀，当该阀处于关闭位置时，开动活塞压力缸，在短时间内产生的回压使压出的液体从内管的孔冲回。

18、权利要求16所述的方法，其特征在于从纸浆中压出液体所用的加压脱水装置的出口管装有一个弹性管节，产生压力的装置作用在该弹性管节上，对弹性管节以及关闭的出口管的出口阀产生压力，从而产生回压，该回压使从纸浆中压出的液体从脱水装置的内管的孔内冲回。

19、权利要求1至18中任一项所述的方法，其特征在于在本方法生产的加压纸浆排放之前，使纸浆通过具有相应的粗孔且套有形成内管的外夹套的外管的管道，向孔内和孔外施加液压脉冲，从而使较短的纤维流出粗孔并进入内管和外管夹套所形成的空间内，较短纤维的浆料从外管夹套分流出，在本方法排放纸浆前，使浆料通过最后的加压脱水装置，同时使长纤维的浆料从纤维分级装置的多孔内管通过一个最终的加压脱水装置，并在本方法排放纸浆前对纸浆进行脱水。

20、权利要求19所述的方法，其特征在于纤维分级装置的内管的孔比长纤维纸浆所用的加压脱水装置的内管的孔要大，而后者的孔比纤维较短的浆料所用的加压脱水装置的孔要大。

21、进行权利要求1至20中任一项方法所用的装置，其特征在于该装置是在加压下提供浓缩的浆塞所用的加压脱水装置，它包括套有外管的多孔内管，外管在其末端与内管是封闭的并由能够比多孔内管承受更高的压力的材料构成，该外管装有一个或多个入口管以用于收集在多孔内管里从纸浆中压出的液体和用于间歇地将压出的液体或其它冲洗介质压回到多孔内管和外套管形成的空间内由该空间内且由该空间从其孔内进入内管。

22、权利要求21所述的装置，其特征在于孔由内管上的孔洞组成，该孔洞覆盖上具有筛孔的丝网或筛网，其筛孔基本上小于管壁上的孔。