RU208723U1 - VERTICAL BOILER - Google Patents

Abstract

Полезная модель вертикального варочного котла предназначена для обеспечения эффективного удаления химических и других примесей из технологической древесины с получением α-целлюлозы, отвечающей требованиям соответствующих стандартов при получении заданного фракционного состава и повышения эффективности процесса.The utility model of the vertical digester is designed to ensure efficient removal of chemical and other impurities from technological wood to obtain α-cellulose that meets the requirements of relevant standards when obtaining a given fractional composition and increase the efficiency of the process.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности варочного котла для непрерывной варки волокнистого материала. Оно может быть использовано в других отраслях промышленности, например, в схемах по переработке бытовых отходов водой при сверхкритических параметрах (СКВО), получения крупнозернистого гидроксида алюминия в технологии получения глинозема и др.The invention relates to the pulp and paper industry, in particular a digester for continuous pulping of fibrous material. It can be used in other industries, for example, in schemes for processing household waste with water at supercritical parameters (SCWO), obtaining coarse-grained aluminum hydroxide in alumina production technology, etc.

Техническим результатом является:The technical result is:

1. Повышение производительности котла путем создания псевдоожиженного движения технологической древесной щепы в двухступенчатом котле цилиндроконической формы, обеспечивающего равномерное проникновение варочного раствора внутрь щепы.1. Increasing the productivity of the boiler by creating a fluidized movement of technological wood chips in a two-stage cylindro-conical boiler, which ensures uniform penetration of the cooking solution into the chips.

2. Повышение эксплуатационной надежности варочного котла, так как в котле отсутствуют дополнительные конструкционные элементы внутри корпуса, которые препятствуют движению потока щепы, при сохранении регламентированных механических и физико-химических свойств получаемой целлюлозы.2. Increasing the operational reliability of the digester, since the boiler does not have additional structural elements inside the body that prevent the flow of chips, while maintaining the regulated mechanical and physico-chemical properties of the resulting pulp.

Поставленная задача достигается тем, что вертикальный варочный котел, включающий цилиндроконический корпус с расположенными соосно горловинами для загрузки технологической щепы и выгрузки готового продукта, крышку и разгрузочный узел, жестко прикрепленные к корпусу котла, и технологические отверстия для отвода сред, отличающийся тем, что варочный котел выполнен двухступенчатым, при этом первая ступень состоит из последовательно соединенных в едином корпусе конуса с углом конусности 30 - 45°, в котором предусмотрены технологические отверстия для тангенциального ввода варочного раствора и окислителя, и цилиндра, при этом отношение высот конической части к цилиндрической части равно 0,1 - 1,1, а вторая ступень состоит из конуса с углом конусности 20 - 30°, в котором расположен узел для ввода древесной технологической щепы в варочный котел в виде жестко зафиксированной трубы со шнековой подачей продукта длиной, равной 1,1 - 2,0 диаметров цилиндрической части первой ступени, причем отношение высот цилиндрической части второй ступени к конической части второй ступени равно 3 - 5, отношение диаметров цилиндров первой и второй ступени составляет 0,6 - 0,9, а узел для отвода образовавшихся в котле газообразных продуктов окисления расположен в крышке котла.

This task is achieved in that a vertical digester, including a cylindrical-conical body with coaxially located necks for loading technological chips and unloading the finished product, a cover and an unloading unit rigidly attached to the boiler body, and technological holes for removing media, characterized in that the digester is made two-stage, while the first stage consists of a cone connected in series in a single body with a taper angle of 30 - 45 °, in which technological holes are provided for tangential introduction of the cooking solution and oxidizer, and a cylinder, while the ratio of the heights of the conical part to the cylindrical part is 0 ,1 - 1.1, and the second stage consists of a cone with a taper angle of 20 - 30°, in which there is a unit for introducing wood chips into the digester in the form of a rigidly fixed pipe with a screw feed of the product with a length equal to 1.1 - 2 ,0 diameters of the cylindrical part of the first stage, and the ratio e heights of the cylindrical part of the second stage to the conical part of the second stage is 3 - 5, the ratio of the diameters of the cylinders of the first and second stages is 0.6 - 0.9, and the unit for removing the gaseous oxidation products formed in the boiler is located in the boiler cover.

Description

Полезная модель вертикального варочного котла предназначена для обеспечения эффективного удаления химических и других примесей из технологической древесины с получением α - целлюлозы, отвечающей требованиями соответствующих стандартов при получении заданного фракционного состава и повышения эффективности процесса.The useful model of a vertical digester is designed to ensure efficient removal of chemical and other impurities from technological wood to obtain α-cellulose that meets the requirements of relevant standards when obtaining a given fractional composition and increase the efficiency of the process.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности варочного котла для непрерывной варки волокнистого материала. Оно может быть использовано в других отраслях промышленности, например, в схемах по переработке бытовых отходов водой при сверхкритических параметрах (СКВО), получения крупнозернистого гидроксида алюминия в технологии получения глинозема и др.The invention relates to the pulp and paper industry, in particular a digester for continuous pulping of fibrous material. It can be used in other industries, for example, in schemes for processing household waste with water at supercritical parameters (SCWO), obtaining coarse-grained aluminum hydroxide in alumina production technology, etc.

Известен варочный котел периодического действия (Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. Том II. Производство сульфатной целлюлозы. - М.: Гослесбумиздат, 1963. С. 137-138), содержащий биметаллический вертикальный цилиндрический корпус, имеющий верхнюю загрузочную и нижнюю разгрузочные горловины, крышку, разгрузочное устройство, циркуляционную сетку с круговым конусообразным козырьком (навесом), штуцеры для подачи и отвода варочной жидкости, пара и промывочной жидкости.A batch digester is known (Nepenin Yu.N. Cellulose technology. Volume II. Production of sulfate pulp. - M.: Goslesbumizdat, 1963. S. 137-138), containing a bimetallic vertical cylindrical body having an upper loading and lower unloading necks, a cover, an unloading device, a circulation grid with a circular cone-shaped visor (canopy), fittings for supplying and discharging cooking liquid, steam and washing liquid.

Наиболее близким к заявляемому является варочный котел (RU 2 221 910 МПК D21C 7/00 опубликован 20.01.2004), включающий вертикальный цилиндрический корпус с верхней и нижней горловинами, крышку, разгрузочный узел, жестко прикрепленный к стенке котла, технологические отверстия для подачи и отвода технологических сред.Closest to the claimed is a digester (RU 2 221 910 IPC D21C 7/00 published 01/20/2004), including a vertical cylindrical body with upper and lower necks, a cover, an unloading unit rigidly attached to the boiler wall, technological holes for supply and discharge technological environments.

В то же время прототип обладает следующими недостатками:At the same time, the prototype has the following disadvantages:

1. Вследствие того, что основная часть котла имеет цилиндрическую форму, поток древесной технологической щепы движется сверху вниз как квазитвердое тело. В этих условиях реакционные процессы определяются диффузией, не обеспечивающей равномерное обтекание и проникновение варочной жидкости в капилляры технологической щепы, что приводит к непроварам.1. Due to the fact that the main body of the boiler has a cylindrical shape, the flow of wood chips moves from top to bottom as a quasi-solid body. Under these conditions, the reaction processes are determined by diffusion, which does not provide a uniform flow around and penetration of the cooking liquid into the capillaries of technological chips, which leads to lack of fusion.

2. Отсутствие регулирования процесса загрузки технологической щепы внутрь котла и, как следствие, необходимость уплотнения и разравнивания щепы путем подачи горячего пара.2. The lack of regulation of the process of loading process chips into the boiler and, as a result, the need to compact and level the chips by supplying hot steam.

3. Процесс является длительным и составляет 2-3 часа.3. The process is long and takes 2-3 hours.

4. Наличие внутри котла дополнительных элементов, в частности кругового конусообразного козырька, приводит к забиванию котла древесной технологической щепой и, как следствие, к эксплуатационным трудностям. Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.4. The presence of additional elements inside the boiler, in particular a circular cone-shaped visor, leads to clogging of the boiler with wood chips and, as a result, to operational difficulties. The purpose of the utility model is to eliminate the shortcomings of the prototype.

В основу изобретения поставлена задача создания конструкции варочного котла, которая бы позволила осуществить технологию переработки древесных волокнистых материалов в условиях суб- или сверхкритического водного окисления с целью получения α - целлюлозы повышенной белизны при сокращении времени реакции в 10-15 раз, получить классифицированный готовый продукт без «засоров», отвечающий требованиям международных стандартов по физико-химическим и физико-механическим характеристикам.The invention is based on the task of creating a design of the digester, which would allow to implement the technology of processing wood fiber materials under sub- or supercritical water oxidation in order to obtain α - cellulose of increased whiteness while reducing the reaction time by 10-15 times, to obtain a classified finished product without "blockages", meeting the requirements of international standards for physical, chemical and physical and mechanical characteristics.

Техническим результатом является:The technical result is:

1. Повышение производительности котла путем создания псевдоожиженного движения технологической древесной щепы в двухступенчатом котле цилиндроконической формы, обеспечивающего равномерное проникновение варочного раствора внутрь щепы.1. Increasing the productivity of the boiler by creating a fluidized movement of technological wood chips in a two-stage cylindro-conical boiler, which ensures uniform penetration of the cooking solution into the chips.

2. Повышение эксплуатационной надежности варочного котла, так как в котле отсутствуют дополнительные конструкционные элементы внутри корпуса, которые препятствуют движению потока щепы, при сохранении регламентированных механических и физико-химических свойств получаемой целлюлозы.2. Increasing the operational reliability of the digester, since the boiler does not have additional structural elements inside the body that prevent the flow of chips, while maintaining the regulated mechanical and physico-chemical properties of the resulting pulp.

Поставленная задача достигается тем, что процесс варки производится в вертикальном варочном котле высокого давления, обеспечивающем проведение технологического процесса при суб- и сверхкритического водного окисления с газификацией древесной технологической щепы. Массообмену в данном котле придается организованный характер, когда поток древесной технологической щепы перемещается снизу аппарата вверх в режиме псевдоожижения в воде. Контакт окислителя, воды и древесной технологической щепой происходит в наиболее эффективном режиме псевдоожиженного слоя. Подвод окислителя и воды осуществляют через технологические отверстия для тангенциального ввода в конусообразной части первой ступени, что позволяет более эффективно организовать их перемешивание. Смешивание варочной жидкости, окислителя и древесной технологической щепы происходит в специально предусмотренной камере смешения, которая является цилиндрической и находится в первой ступени аппарата. Для перехода из турбулентного режима в ламинарный предусмотрена переходная камера в виде конуса во второй ступени аппарата. Зона реакции и дополнительной классификации (при необходимости) происходит в цилиндрической части второй ступени.The task is achieved by the fact that the cooking process is carried out in a vertical high-pressure digester, which ensures that the technological process is carried out at sub- and supercritical water oxidation with gasification of wood chips. Mass transfer in this boiler is given an organized character when the flow of wood chips moves from the bottom of the apparatus upwards in the fluidization mode in water. The contact of the oxidizer, water and wood chips occurs in the most efficient mode of the fluidized bed. The supply of oxidant and water is carried out through technological openings for tangential input in the cone-shaped part of the first stage, which makes it possible to organize their mixing more efficiently. Mixing of the cooking liquid, oxidizing agent and wood chips takes place in a specially provided mixing chamber, which is cylindrical and is located in the first stage of the apparatus. For the transition from turbulent to laminar mode, a transition chamber in the form of a cone is provided in the second stage of the apparatus. The reaction zone and additional classification (if necessary) takes place in the cylindrical part of the second stage.

Существенным отличием заявляемого котла является то, что вертикальный варочный котел, включающий цилиндроконический корпус с расположенными соосно горловинами для загрузки технологической щепы и выгрузки готового продукта, крышку и разгрузочный узел, жестко прикрепленные к корпусу котла, и технологические отверстия для отвода сред отличающийся тем, что варочный котел выполнен двухступенчатым, при этом первая ступень состоит из последовательно соединенных в едином корпусе конуса с углом конусности 30 - 45°, в котором предусмотрены технологические отверстия для тангенциального ввода варочного раствора и окислителя, и цилиндра, при этом отношение высот конической части к цилиндрической части равно 0,1 - 1,1, а вторая ступень состоит из конуса с углом конусности 20 - 30°, в котором расположен узел для ввода древесной технологической щепы в варочный котел в виде жестко зафиксированной трубы со шнековой подачей продукта длиной, равной 1,1 - 2,0 диаметров цилиндрической части первой ступени, причем отношение высот конической части второй ступени к цилиндрической части второй ступени равно 3-5, отношение диаметров цилиндров первой и второй ступени составляет 0,6 - 0,9, а узел для отвода образовавшихся в котле газообразных продуктов окисления расположен в крышке котла.The essential difference of the proposed boiler is that a vertical digester, including a cylindrical-conical body with coaxially located necks for loading technological chips and unloading the finished product, a cover and an unloading unit rigidly attached to the boiler body, and technological openings for the removal of media, characterized in that the digester the boiler is made two-stage, while the first stage consists of a cone connected in series in a single body with a taper angle of 30 - 45°, in which technological holes are provided for tangential introduction of the cooking solution and oxidizer, and a cylinder, while the ratio of the heights of the conical part to the cylindrical part is equal to 0.1 - 1.1, and the second stage consists of a cone with a taper angle of 20 - 30°, in which there is a node for introducing wood chips into the digester in the form of a rigidly fixed pipe with a screw feed of the product with a length equal to 1.1 - 2.0 diameters of the cylindrical part of the first stage, moreover, the ratio of the heights of the conical part of the second stage to the cylindrical part of the second stage is 3-5, the ratio of the diameters of the cylinders of the first and second stages is 0.6 - 0.9, and the unit for removing the gaseous oxidation products formed in the boiler is located in the boiler cover.

Предлагаемый двухступенчатый цилиндроконический вертикальный варочный котел представлен на фиг. 1 в виде схемы с указанием распределения потоков варочной жидкости и технологической щепыThe proposed two-stage cylindrical-conical vertical digester is shown in Fig. 1 in the form of a diagram showing the distribution of flows of the cooking liquid and technological chips

Варочный котел состоит из:The digester consists of:

1 - технологическое отверстие для тангенциального ввода варочного раствора; 2 - технологическое отверстие для тангенциального ввода окислителя; 3 - камера выгрузки крупного продукта; 4 - устройство для ввода древесной технологической щепы; 5 - камера смешения; 6 - переходная камера; 7 - реакционная камера; 8 - устройство для отвода готового продукта; 9 - устройство для отвода газообразных продуктов окисления. Нижний конус (2) и цилиндр (3) образуют первую ступень варочного котла; верхний конус (6) и цилиндр (7) образуют вторую ступень варочного котла.1 - technological hole for tangential input of the cooking solution; 2 - technological hole for tangential input of the oxidizer; 3 - large product unloading chamber; 4 - device for input wood chips; 5 - mixing chamber; 6 - transition chamber; 7 - reaction chamber; 8 - device for removing the finished product; 9 - device for removal of gaseous products of oxidation. The lower cone (2) and the cylinder (3) form the first stage of the digester; the upper cone (6) and the cylinder (7) form the second stage of the digester.

Котел работает следующим образом. Варочная жидкость через технологическое отверстие (1) и окислитель через технологическое отверстие (2) поступают тангенциально в конусообразную камеру выгрузки готового продукта (3). Оба потока смешиваются и подхватывают поступающую через узел для ввода древесной технологической щепы (4) щепу. Перемешивание всех компонентов и организация псевдоожиженного движения технологической щепы осуществляется в цилиндрической камере смешения (5). Здесь же происходит пропарка технологической щепы. Перемешанная с варочной жидкостью насыщенной окислителем и пропаренная древесная технологическая щепа в режиме псевдоожижения поступает в коническую переходную камеру (6). Из камеры (6) технологическая щепа поступает в цилиндрическую реакционную камеру (7), где поток из турбулентного режима переходит в ламинарный, то есть стабилизируется. В камере (7) осуществляется газификация и классификация технологической щепы. Готовый продукт из камеры (7) стекает вниз по стенкам корпуса и удаляется через устройство (8). Газы, являющиеся продуктом окисления, выводятся через устройство для отвода газообразных продуктов окисления (9).The boiler works as follows. The cooking liquid through the technological opening (1) and the oxidizing agent through the technological opening (2) enter tangentially into the cone-shaped chamber for unloading the finished product (3). Both streams are mixed and pick up the chips coming through the unit for introducing wood chips (4). Mixing of all components and organization of fluidized movement of technological chips is carried out in a cylindrical mixing chamber (5). Here the technological chips are steamed. Mixed with a cooking liquid saturated with an oxidant and steamed wood chips in the fluidization mode enters the conical transition chamber (6). From the chamber (6), the chips enter the cylindrical reaction chamber (7), where the flow from the turbulent regime passes into the laminar one, that is, it is stabilized. In the chamber (7) gasification and classification of technological chips is carried out. The finished product from the chamber (7) flows down the walls of the housing and is removed through the device (8). The gases that are the product of oxidation are removed through the device for removing gaseous products of oxidation (9).

Пример 1.Example 1

Габаритные размеры и характеристики котла представлены в таблице 1.Overall dimensions and characteristics of the boiler are presented in table 1.

Пример 2.Example 2

Габаритные размеры и характеристики котла представлены в таблице 2.Overall dimensions and characteristics of the boiler are presented in table 2.

Предложенная конструкция варочного котла работает более эффективно в сравнении с существующими конструкциями, как с точки зрения повышения производительности, так и с точки зрения эксплуатации. Такая конструкция может быть использована в целлюлозной промышленности, производстве глинозема, пищевой промышленности и т.п.The proposed design of the digester works more efficiently than existing designs, both in terms of increased productivity and in terms of operation. Such a design can be used in the pulp industry, alumina production, food industry, and the like.

Claims (1)

Вертикальный варочный котел, включающий цилиндроконический корпус с расположенными соосно горловинами для загрузки технологической щепы и выгрузки готового продукта, крышку и разгрузочный узел, жестко прикрепленные к корпусу котла, и технологические отверстия для отвода сред, отличающийся тем, что варочный котел выполнен двухступенчатым, при этом первая ступень состоит из последовательно соединенных в едином корпусе конуса с углом конусности 30 - 45°, в котором предусмотрены технологические отверстия для тангенциального ввода варочного раствора и окислителя, и цилиндра, при этом отношение высот конической части к цилиндрической части равно 0,1 - 1,1, а вторая ступень состоит из конуса с углом конусности 20 - 30°, в котором расположен узел для ввода древесной технологической щепы в варочный котел в виде жестко зафиксированной трубы со шнековой подачей продукта длиной, равной 1,1 - 2,0 диаметров цилиндрической части первой ступени, причем отношение высот цилиндрической части второй ступени к конической части второй ступени равно 3 - 5, отношение диаметров цилиндров первой и второй ступени составляет 0,6 - 0,9, а узел для отвода образовавшихся в котле газообразных продуктов окисления расположен в крышке котла.A vertical digester, comprising a cylindrical-conical body with coaxially located necks for loading technological chips and unloading the finished product, a cover and an unloading unit rigidly attached to the boiler body, and technological openings for removing media, characterized in that the digester is made in two stages, while the first the stage consists of a cone connected in series in a single body with a taper angle of 30 - 45 °, in which technological holes are provided for tangential introduction of the cooking solution and oxidizer, and a cylinder, while the ratio of the heights of the conical part to the cylindrical part is 0.1 - 1.1 , and the second stage consists of a cone with a taper angle of 20 - 30 °, in which there is a node for introducing wood chips into the digester in the form of a rigidly fixed pipe with a screw feed of the product with a length equal to 1.1 - 2.0 diameters of the cylindrical part of the first steps, and the ratio of the heights of the cylindrical part of the second mortar neither to the conical part of the second stage is 3 - 5, the ratio of the diameters of the cylinders of the first and second stages is 0.6 - 0.9, and the unit for removing the gaseous oxidation products formed in the boiler is located in the boiler cover.

Images