RU2128260C1 - Mixer of fibrous mass with liquid reagents - Google Patents

Abstract

FIELD: mixers of fibrous mass with liquid reagents. SUBSTANCE: mixer for mixing fibrous structurized mass of wood origin with liquid reagents is used in the form of pumping unit with screw feeder and lobe rotary pump. Consumption of power is reduced for mixing of mass with medium and high concentration with liquid reagents. EFFECT: higher uniformity of mixing; more efficient use of equipment. 3 dwg

Description

Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству и может быть использовано для пропитки волокнистой массы древесного происхождения концентрацией 6-28% жидкими, например отбельными, реагентами. The invention relates to pulp and paper production and can be used to impregnate pulp of wood origin with a concentration of 6-28% liquid, for example bleaching, reagents.

Известно устройство для смешения целлюлозной массы с жидкими реагентами, имеющее вращающиеся детали, частично разрушающие волокнистую структуру суспензии (SU 1139781 A, 15.02.85). A device for mixing pulp with liquid reagents, having rotating parts, partially destroying the fiber structure of the suspension (SU 1139781 A, 02.15.85).

К недостаткам данного устройства можно отнести большой расход энергии при разрушении волокнистого каркаса, сложность его конструкции. The disadvantages of this device include a large energy consumption during the destruction of the fibrous frame, the complexity of its design.

Известен смеситель, в котором жидкий реагент фильтруется сквозь слой волокнистой массы (SU 1033610 A, 07.08.83). A known mixer in which a liquid reagent is filtered through a layer of pulp (SU 1033610 A, 07.08.83).

Недостатком этого устройства является забивание отверстий, через которые подается жидкий реагент, и кольцевого зазора, по которому движется масса, волокном, а также увеличение длины устройства при обработке массы с низким коэффициентом фильтрации. Для нормальной работы указанных устройств через них необходимо поддерживать насосами поток волокнистой массы. The disadvantage of this device is the clogging of the holes through which the liquid reagent is supplied, and the annular gap along which the mass moves with fiber, as well as the increase in the length of the device when processing the mass with a low filtration coefficient. For the normal operation of these devices through them, it is necessary to maintain the flow of pulp through the pumps.

Целью изобретения является сокращение затрат электроэнергии на смешивание массы средней и высокой концентрации с жидкими реагентами при сохранении равномерности смешения, более эффективное использование имеющегося оборудования. The aim of the invention is to reduce the cost of electricity for mixing a mixture of medium and high concentration with liquid reagents while maintaining uniformity of mixing, more efficient use of existing equipment.

Указанная цель достигается применением известного (Известия высших учебных заведений. Лесной журнал, 1982, N 5, с. 91-96) насосного агрегата со шнековым питателем и коловратным насосом в качестве смесителя для смешивания волокнистой структурированной массы древесного происхождения с жидкими реагентами. This goal is achieved by using the well-known (Proceedings of Higher Education Institutions. Forest Journal, 1982, N 5, pp. 91-96) pumping unit with a screw feeder and a rotary pump as a mixer for mixing fibrous structured pulp of wood origin with liquid reagents.

На фиг.1 изображена схема насосного агрегата ЭСК-2,5/8Е; на фиг.2 - схема воздействия роторов насоса на проходящую через насос массу; на фиг.3 - кривая распределения массы разного цвета по длине волокнистой пробки. Figure 1 shows a diagram of a pumping unit ESK-2.5 / 8E; figure 2 is a diagram of the effect of the pump rotors on the mass passing through the pump; figure 3 - curve of the distribution of mass of different colors along the length of the fibrous tube.

Насосный агрегат состоит из шнекового питателя 1 и коловратного насоса 2 (фиг.1). The pump unit consists of a screw feeder 1 and a rotary pump 2 (figure 1).

Шнековый питатель содержит входной патрубок 3 (вход насосного агрегата) и шнек 4. Основным конструктивным элементом коловратного насоса являются вращающиеся четырехлопастные роторы 5. Выходной патрубок коловратного насоса 6 является выходом насосного агрегата. The screw feeder contains an inlet pipe 3 (inlet of the pump unit) and a screw 4. The main structural element of the rotary pump are rotary four-blade rotors 5. The outlet pipe of the rotary pump 6 is the output of the pump unit.

Агрегат предназначен для перемещения, трубопроводного транспорта структурированных волокнистых суспензий. Вращающиеся роторы насоса отсекают и выталкивают порции водонасыщенной массы в нужном направлении. На входе агрегата и его выходе состав волокнистой массы остается неизменным. Структурированная волокнистая суспензия с концентрацией выше 4-6% в обычных условиях не обладает основным свойством жидкости - текучестью. The unit is designed for moving, pipeline transport of structured fibrous suspensions. Rotating pump rotors cut off and push portions of the water-saturated mass in the right direction. At the inlet of the unit and its output, the composition of the pulp remains unchanged. A structured fibrous suspension with a concentration of more than 4-6% under normal conditions does not have the main property of fluid - fluidity.

Для смешивания волокнистой структурированной массы древесного происхождения с жидкими реагентами их подают в поток массы на входе в шнековый питатель, где происходит предварительная пропитка волокнистой массы. To mix the fibrous structured mass of wood origin with liquid reagents, they are fed into the mass stream at the inlet to the screw feeder, where the fiber is pre-impregnated.

На входе в коловратный насос масса, содержащая неравномерно распределенный жидкий реагент, подвергается интенсивному воздействию вращающихся роторов, которые отсекают от подаваемой шнековым питателем волокнистой пробки отдельные куски. При этом происходит выравнивание концентрации подаваемого жидкого реагента в межволоконном пространстве по всему сечению волокнистой пробки, во всех отдельных кусочках волокнистой массы. Этот процесс продолжается (но уже не столь интенсивно) при перемещении массы вращающимися роторами и заканчивается на выходе из коловратного насоса. At the inlet of the rotary pump, the mass containing the unevenly distributed liquid reagent is subjected to intense action of rotating rotors, which cut off individual pieces from the fiber plug supplied by the screw feeder. In this case, the concentration of the supplied liquid reagent in the interfiber space is equalized over the entire cross section of the fiber plug, in all individual pieces of pulp. This process continues (but not so intensively) when the mass moves with rotating rotors and ends at the exit of the rotary pump.

Пример 1. На вход насосного агрегата, состоящего из шнекового питателя и коловратного насоса, подавалась суспензия полубеленой целлюлозы с концентрацией 14%. Затем в агрегат была подана суспензия небеленой целлюлозы той же концентрации. В подаваемую массу вводили мелкие частицы чернильного карандаша, окрашивающие движущуюся вблизи них воду. Прошедшая через насос масса с концентрацией выше 6% сохраняет на выходе из него свою цилиндрическую форму. Был проведен отбор и анализ образцов волокнистой пробки. Использование массы разного цвета позволило визуально определить, что волокнистый каркас прошедшей через насос массы разбит на отдельные куски, размер которых зависит от скорости вращения роторов коловратного насоса. Их диаметр менялся в пределах 15-25 мм. При смене вида подаваемой массы на выходе из насоса сначала наблюдаются отдельные куски массы другого цвета. Их количество по длине волокнистой пробки увеличивается, пока они полностью не вытеснят исходную массу. Были отобраны образцы целлюлозной массы толщиной 15-25 мм по всему сечению пробки через 0,1 м ее длины. Куски полубеленой целлюлозы вручную отделяли от небеленой, взвешивали и таким образом определяли соотношение целлюлозы разных видов по длине образца. Результаты опытов по изучению распределения массы разного цвета по длине волокнистой пробки приведены на фиг. 3. Введение в массу частиц красителя и наблюдение за следами окрашенной воды позволило определить, что в прошедшей через агрегат массе происходит интенсивное перемещение жидкости относительно волокнистого каркаса. Example 1. At the inlet of the pumping unit, consisting of a screw feeder and a rotary pump, a suspension of semi-bleached cellulose with a concentration of 14% was supplied. Then a suspension of unbleached pulp of the same concentration was fed into the aggregate. Small particles of ink pencil were injected into the feed mass, coloring the water moving near them. The mass passing through the pump with a concentration above 6% retains its cylindrical shape at the outlet from it. Sampling and analysis of fiber plug samples was carried out. The use of masses of different colors made it possible to visually determine that the fibrous frame of the mass passed through the pump was divided into separate pieces, the size of which depends on the speed of rotation of the rotors of the rotary pump. Their diameter varied within 15–25 mm. When changing the type of supplied mass at the pump outlet, separate pieces of mass of a different color are first observed. Their number along the length of the fiber plug increases until they completely displace the original mass. Samples of cellulose pulp with a thickness of 15-25 mm were taken over the entire cross section of the cork through 0.1 m of its length. Pieces of semi-bleached pulp were manually separated from unbleached, weighed, and thus the ratio of different types of cellulose along the length of the sample was determined. The results of experiments to study the distribution of masses of different colors along the length of the fiber plug are shown in FIG. 3. The introduction of dye particles into the mass and observation of traces of colored water made it possible to determine that in the mass passing through the aggregate there is an intensive movement of fluid relative to the fibrous skeleton.

Приведенная на фиг. 3 зависимость содержания выделенной (окрашенной) целлюлозы по длине волокнистой пробки характеризует способность коловратного насосного агрегата рассеивать вещество. Referring to FIG. 3, the dependence of the content of isolated (colored) cellulose along the length of the fiber plug characterizes the ability of a rotary pump unit to disperse the substance.

Таким образом, установлено, что в насосном агрегате не происходит полного смешения волокон разных видов целлюлозной массы, лишь перемешивание ее отдельных кусков. Это не позволяет использовать агрегат для перемешивания разных волокнистых полуфабрикатов. Перемешивание жидкой фазы целлюлозной суспензии осуществляется интенсивно и его степень достаточна для использования насосного агрегата со шнековым питателем и коловратным насосом в качестве смесителя волокнистой массы с жидкими реагентами. Thus, it was found that in the pumping unit there is no complete mixing of fibers of different types of pulp, only the mixing of its individual pieces. This does not allow the use of the unit for mixing various fibrous semi-finished products. The mixing of the liquid phase of the cellulosic suspension is carried out intensively and its degree is sufficient to use a pump unit with a screw feeder and a rotary pump as a pulp mixer with liquid reagents.

Пример 2. На вход коловратного насосного агрегата подавали по 600- 700 г попеременно суспензию небеленой сульфитной целлюлозы в воде (с нейтральной реакцией) и обработанную щелочью суспензию полубеленой сульфитной целлюлозы. Концентрация суспензий составляла 18%. На выходе из насоса с поверхности и из центра волокнистой пробки были отобраны образцы массы; небеленая целлюлоза отделена от беленой. При помощи прибора определен pH жидкой массы. Для всех образцов pH 9,1±0,2. Это свидетельствует о хорошем перемешивании жидкой фазы, прошедшей через коловратный насос массы. Example 2. At the inlet of a rotary pump unit, 600-700 g each were fed alternately with a suspension of unbleached sulfite cellulose in water (with a neutral reaction) and an alkali-treated suspension of semi-bleached sulfite cellulose. The concentration of suspensions was 18%. At the outlet of the pump from the surface and from the center of the fiber plug, mass samples were taken; unbleached pulp is separated from bleached. Using the device determined the pH of the liquid mass. For all samples, pH is 9.1 ± 0.2. This indicates good mixing of the liquid phase passing through the rotary mass pump.

Пример 3. На вход коловратного насоса подавалась суспензия древесной массы с нейтральной реакцией и раствор гидроксида натрия. Концентрация суспензии на входе в агрегат составляла 14%, на выходе из него - 13%. На выходе из насоса были отобраны образцы суспензии из центра и с поверхности волокнистой пробки в трех различных точках по ее длине. Был определен pH жидкой фазы каждого из 6 образцов. Во всех случаях pH 8,4±0,1. Это свидетельствует об однородной пропитке древесной массы подаваемым жидким реагентом. Было установлено, что волокнистая структура целлюлозной массы, проходящей через коловратный насос, разрушается не полностью. Однако за счет циклов компрессия - релаксация внутри отдельных кусков массы при воздействии на них движущихся частей насоса происходит интенсивное перемещение жидкой фазы относительно волокнистого каркаса. Example 3. At the inlet of the rotary pump was fed a suspension of wood pulp with a neutral reaction and a solution of sodium hydroxide. The concentration of the suspension at the inlet to the unit was 14%, at the exit from it - 13%. At the pump outlet, samples of the suspension were taken from the center and from the surface of the fiber plug at three different points along its length. The pH of the liquid phase of each of the 6 samples was determined. In all cases, the pH is 8.4 ± 0.1. This indicates a uniform impregnation of the wood pulp with the supplied liquid reagent. It was found that the fibrous structure of the pulp passing through the rotary pump is not completely destroyed. However, due to the compression - relaxation cycles inside individual pieces of mass, when the moving parts of the pump are exposed to them, the liquid phase is intensively moved relative to the fibrous frame.

Конструктивные особенности насосного агрегата ЭКС - 2,5/8Е обеспечивают хорошее смешивание (колебание pH жидкой фазы на выходе из агрегата в пределах до 5% по длине и поперечному сечению волокнистой пробки) волокнистой массы с подаваемым на вход агрегата жидким реагентом (пример N 3) в диапазонах концентрации массы от 6-28% и производительности агрегата 0,25-6 м³/ч для разных видов волокнистых полуфабрикатов.The design features of the pumping unit EKS - 2.5 / 8E provide good mixing (fluctuation of the pH of the liquid phase at the outlet of the unit up to 5% in length and cross section of the fiber plug) of the pulp with the liquid reagent supplied to the inlet of the unit (example No. 3) in the ranges of mass concentration from 6-28% and aggregate productivity 0.25-6 m ³ / h for different types of fibrous semi-finished products.

Возможность использования агрегата для смешения волокнистой массы с жидкими реагентами связана с экспериментальным обнаружением его новой функции - интенсивного перемешивания жидкой фазы и твердой фазы структурированной целлюлозной массы средней и высокой концентрации. The possibility of using the unit for mixing pulp with liquid reagents is associated with the experimental discovery of its new function - intensive mixing of the liquid phase and the solid phase of medium and high concentration structured pulp.

Как показали эксперименты, при подаче массы коловратным насосом его роторы разбивают волокнистую массу на отдельные куски, в которые при этом активно проникает жидкость. As experiments showed, when the mass is fed by a rotary pump, its rotors break the pulp into separate pieces, into which the liquid actively penetrates.

Эффективность смешения волокнистой массы с жидкими реагентами определяется процессом фильтрации жидкости внутрь кусковой массы. Скорость фильтрации зависит в наибольшей степени от концентрации волокна и гораздо менее от вида волокон и свойств жидкости (ее вязкости). Поэтому проведенные на агрегате типа ЭСК эксперименты по смешению целлюлозной массы концентрацией 6-28% с водными растворами позволяют делать вывод об эффективности смешения разных видов волокнистой массы с жидкостями в пределах указанного диапазона концентрации волокна. The effectiveness of mixing pulp with liquid reagents is determined by the process of filtering the liquid into the bulk. The filtration rate depends to a large extent on the concentration of the fiber and much less on the type of fiber and the properties of the liquid (its viscosity). Therefore, experiments conducted on an ESC type aggregate for mixing pulp with a concentration of 6-28% with aqueous solutions allow us to conclude that it is effective to mix different types of pulp with liquids within the specified range of fiber concentration.

Применение насосного агрегата со шнековым питателем и коловратным насосом для смешивания волокнистой массы с жидкими реагентами позволяет осуществить равномерную пропитку структурированных суспензий повышенной концентрации жидкими реагентами, отказавшись от дополнительных устройств-смесителей, для подачи массы в которые все равно необходим насос. Это позволит упростить технологические схемы отбелки волокнистой массы, сократить потери электроэнергии на разрушение структуры суспензии в смесителях с вращающимися деталями и на преодоление дополнительного сопротивления в кольцевых зазорах статических смесителей. Применение насосного агрегата в качестве смесителя волокнистой массы с жидкими реагентами не требует крупных капитальных затрат, позволит повысить эффективность работы существующей техники. The use of a pumping unit with a screw feeder and a rotary pump for mixing pulp with liquid reagents makes it possible to uniformly impregnate structured suspensions of high concentration with liquid reagents, abandoning additional mixer devices, for which the pump still needs mass. This will simplify the technological schemes of pulp bleaching, reduce energy losses due to the destruction of the suspension structure in mixers with rotating parts and to overcome the additional resistance in the annular gaps of static mixers. The use of a pumping unit as a mixer of pulp with liquid reagents does not require large capital expenditures, will improve the efficiency of existing equipment.

Claims (1)

Применение насосного агрегата с шнековым питанием и коловратным насосом в качестве смесителя для смешивания волокнистой структурированной массы древесного происхождения с жидкими реагентами. The use of a screw pump pump unit and a rotary pump as a mixer for mixing fibrous structured pulp of wood origin with liquid reagents.

Images