專利名稱：紙漿漂白反應(yīng)器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用氣態(tài)漂白劑(如臭氧)對木質(zhì)纖維紙漿脫木質(zhì)及漂白的新裝置和方法。
為了避免使用氯作為紙漿或其它木質(zhì)纖維材料的漂白劑，以前人們曾試圖用臭氧對化學(xué)紙漿進(jìn)行漂白。盡管臭氧在一開始即顯示出其是一種用于漂白木質(zhì)纖維材料的理想材料，然而臭氧的強(qiáng)氧化性和它的比較高的成本，以前曾限制了用于通常木質(zhì)纖維材料(特別是南方軟木)的令人滿意的臭氧漂白工藝的發(fā)展。
臭氧易于同木質(zhì)素反應(yīng)進(jìn)而有效地降低紙漿中木質(zhì)素的含量，但在許多情況下臭氧也會腐蝕構(gòu)成木柴的纖維素纖維的碳水化合物，從而大大降低生成紙漿的強(qiáng)度。另外，臭氧對諸如與其氧化性及化學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)的pH值等處理條件極其敏感。改變這些處理條件，可明顯地改變臭氧對木質(zhì)纖維材料的活性。
由于臭氧的脫木質(zhì)能力約在本世紀(jì)初首次被認(rèn)識，所以對發(fā)展商業(yè)上可行的使用臭氧漂白木質(zhì)纖維材料的方法，已由本領(lǐng)域的許多人作了相當(dāng)大的不斷努力。此外，本領(lǐng)域已有許多文章和專利發(fā)表，而且已有試圖在非商業(yè)性中試規(guī)模基礎(chǔ)上實施臭氧漂白的報道。例如授于Brabender等人的美國專利2，466，633描述了一種漂白工藝，其中的臭氧是通過具有水份含量(調(diào)整到干燥箱烘干的稠度)在25～55%之間、pH值調(diào)整到4至7范圍內(nèi)的紙漿。
其它一些非氯漂白工藝(sequences)，在S.Rothenberg，D.Robinson及D.Johnsonbaugh的“使用臭氧氧化紙漿進(jìn)行漂白”(紙漿與造紙工業(yè)協(xié)會Tappi，182-185，1975，-Z，ZEZ，ZP及ZPa，其中Pa為過氧醋酸)，以及N.Soteland的“使用氧和臭氧漂白化學(xué)紙漿”(加拿大‘紙漿和紙’雜志，T153-58，1974，-OZEP，OP和ZP)文章中已有敘述。此外，授于Singh的美國專利4，196，043，記述了一種利用臭氧和過氧化物的多級漂白工藝，旨在不使用氯的化合物，且包括回收利用廢液及廢氣。
使用一個其上固定有漿葉件的中心轉(zhuǎn)軸的各種漂白裝置，通常是已知的(例如可以參見授于Wolf的美國專利1，591，070，授于Thorne的兩篇美國專利1，642，978和1，643，566，授于Hill的美國專利2，431，478以及授于Torregrossa等人的美國專利4，298，426)。還有授于Liebergott等人的美國專利3，630，828和授于deMontigny等人的美國專利3，725，193，其中每份專利都公開了為具有稠度高于15%的紙漿漂白用的裝置，它包括帶有沿徑向分開的粉碎紙漿用的破碎器懸臂的旋轉(zhuǎn)軸。Richter的美國專利4，093，506公開了一種方法和裝置，用來連續(xù)地分散和混合帶處理液(如氯或二氧化氯)的高稠度紙漿。該裝置包括一個帶有圓柱部分的同心的殼體，一個從該圓柱部分的一端向外伸出的帶總體收縮開口的錐形部分，以及一個從該圓柱部分的一端向內(nèi)伸展的閉合壁。安裝在該殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸包括有轂，其上固定有多個懸臂。這些懸臂中的每一個都與一個傳送葉片或者翼板相連。該旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，能使處理液盡可能均勻地分散在紙漿中及與紙漿混合。
Fritzvold的美國專利4，278，496，公開了一種處理高稠度(即35～50%)紙漿用的豎直的臭氧氧化器。將氧/臭氧氣體和紙漿(pH值約為5)兩者同時送進(jìn)反應(yīng)器頂部使其穿過整個橫截面散布開，以使該氣體與紙漿顆粒密切接觸。這種紙漿與氣體混合物，以分層的方式散布在一系列直接處在下面的腔室中的支承裝置上。這種支承裝置上包括有孔或具有一定形狀的縫，以使紙漿穿過它形成塊狀物填補(bǔ)(massbridges)，這樣，當(dāng)氣體穿過整個反應(yīng)器時便與紙漿密切接觸。
紙漿穿過反應(yīng)器時發(fā)生變位，是靠支承裝置反復(fù)但受控的破碎作用，即通過轉(zhuǎn)動安裝在中心轉(zhuǎn)軸上并靠其帶動的破碎裝置來實現(xiàn)。這就能使紙漿通過這些孔并進(jìn)入下一層的腔室中。Fritzvold等人的美國專利4，123，317，更加具體地公開了在前述U.S.4，278，496專利中描述的反應(yīng)器。這個反應(yīng)器還被用來處理帶有氧/臭氧氣體混合物的紙漿。
授于Johnson的兩篇美國專利4，468，286和4，426，256，公開了一種用來連續(xù)處理帶臭氧的紙漿的方法和裝置。紙漿和臭氧或者一起或者分別沿不同的途徑通過。
美國專利4，363，697舉例說明某些螺旋形螺旋片輸送器的改型，其中包括葉片型、切口及彎折型的螺旋形螺旋片或其組合，被用于漂白帶氧的低稠度紙漿。
法國專利1，441，787和歐洲專利申請276，608，其中每種都公開了用臭氧漂白紙漿的方法。歐洲專利申請No.308，314則公開了利用閉合型螺旋片的螺旋輸送器的使用臭氧漂白紙漿的反應(yīng)器，其中的臭氧氣體是經(jīng)過中心轉(zhuǎn)軸泵入的，以便穿過反應(yīng)器散布開。紙漿的調(diào)度為20～50%，而且處理氣體中臭氧的濃度在4～10%之間，以致應(yīng)用2%到8%的臭氧到干燥箱烘干的纖維上就能實現(xiàn)。
盡管在本領(lǐng)域中進(jìn)行的研究至今已被公開，而且還有一些不成功的報道，然而沒有一個商業(yè)上可行的工藝，能被用來從軟木及相關(guān)的紙漿中制造出臭氧漂白的木質(zhì)纖維素紙漿，特別是南方軟木。
本發(fā)明提供一種新的裝置和氣體漂白工藝，能夠克服上述已有技術(shù)中碰到的難題，以商業(yè)上可行的方式生產(chǎn)高質(zhì)量的漂白紙漿。
本發(fā)明涉及一種新的反應(yīng)器裝置，用于使用氣體漂白劑(如臭氧)將紙漿顆粒從第一GE亮度漂白到第二個更高的GE亮度。該裝置包括一外殼及將紙漿顆粒導(dǎo)入該外殼的裝置。該紙漿顆粒應(yīng)具有高于約20%的稠度和第一GE亮度，而且當(dāng)暴露給氣體漂白劑時，其顆粒的大小足以使氣體漂白劑能滲透大部分的紙漿顆粒。
該裝置還包括將氣體漂白劑導(dǎo)入該外殼的裝置，以及將紙漿顆粒彌散在氣體漂白劑中，同時又推進(jìn)此紙漿顆粒穿過該外殼前進(jìn)的裝置。此彌散和推進(jìn)裝置，包括用于使紙漿顆粒與氣體漂白劑密切接觸、混合及彌散，同時又在徑向方向提升、移動和振蕩紙漿顆粒及推動紙漿顆粒在軸向方向前進(jìn)的裝置，以使氣體漂白劑流動及圍繞在提升、移動和振蕩的紙漿顆粒周圍。這就使大部分紙漿顆粒的幾乎全部表面暴露給氣體漂白劑。
此彌散和推進(jìn)裝置，以類似單向流動的方式，推進(jìn)彌散的紙漿顆粒持續(xù)足夠的遲留時間，在該滯留時間內(nèi)，保持足夠的溫度，以實現(xiàn)讓氣體漂白劑大量轉(zhuǎn)移到紙漿顆粒中。隨后，這就遍及大部分紙漿顆粒產(chǎn)生基本均勻地漂白，以形成具有第二個更高GE亮度的漂白紙漿。此滯留時間長短，是建立在反應(yīng)器尺寸、進(jìn)來的紙漿顆粒的供給速率、以及彌散和推進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)和操作基礎(chǔ)上的。另外，該裝置的外殼可以進(jìn)行定向，以便利用重力來幫助推進(jìn)紙漿顆粒前進(jìn)。
氣體漂白劑導(dǎo)入裝置，用來控制氣體漂白劑的流動速率和在外殼內(nèi)的滯留時間。它是通過控制供給氣體流的流動速率并與反應(yīng)器中固體的充滿水平相結(jié)合來達(dá)到的。供給氣體具有特定的臭氧濃度，使得施加在紙漿上的臭氧水平是所需要的?？刂乒┙o氣體的流動速率和臭氧濃度，并配合以與紙漿顆粒的密切混合和接觸，結(jié)果就能使氣體漂白劑非常大量地轉(zhuǎn)移到紙漿中，以將紙漿漂白到所要求的亮度水平。
紙漿顆粒彌散和推進(jìn)裝置，最好包括一個帶有旋轉(zhuǎn)軸的葉片型輸送器，此旋轉(zhuǎn)軸沿外殼的縱軸方向伸過該外殼，并有一個位于鄰近紙漿顆粒入口處的外殼一端的第一端，以及位于鄰近紙漿顆粒出口處的外殼另一端的第二端。此旋轉(zhuǎn)軸包括多個葉片型片，從旋轉(zhuǎn)軸向外徑向延伸并固定其上，并且按照能代表葉片型輸送器所要求的螺距的予定樣型進(jìn)行定位及取向。除了螺距之外，還要對葉片繞轉(zhuǎn)軸的間隔、葉片的規(guī)格和形狀，以及葉片的取向角加以選擇，以實現(xiàn)紙漿顆粒所要求的穿過外殼運(yùn)動。
另一個代替的辦法是，紙漿顆粒彌散和推進(jìn)裝置，可以是一種由轉(zhuǎn)軸上徑向伸出并沿此轉(zhuǎn)軸呈螺旋形伸展的連續(xù)螺旋型螺旋片，而且具有予定的螺距。這種螺旋型螺旋片有多個部分，它們是由螺旋片上切開以在其中形成的開口，以及按予定角度相對旋轉(zhuǎn)軸彎折的切開部分。還有，但并非優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，紙漿顆粒彌散和推進(jìn)裝置，可以包括繞旋轉(zhuǎn)軸徑向伸出的、呈螺旋形伸展且有予定螺距的螺條型葉片。當(dāng)采用螺條型的葉片時，可以使用一種具有無限大螺距的傾斜螺條。
除了無限大螺距的螺條外，對于任何實施例來說，在同樣的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘(RPM)下，為了得到更高的充滿水平，可以減小葉片型葉片或螺旋型螺旋片的螺距。這就能增加紙漿在該裝置內(nèi)的滯留時間，從而獲得氣體漂白劑轉(zhuǎn)化率的提高。處在旋轉(zhuǎn)軸第一端的螺距，可以高于旋轉(zhuǎn)軸第二端的螺距，以便在紙漿具有最低松[堆]密度的外殼上的紙漿入口端提供增高的輸送速率。此外，可以通過改變螺距來降低輸送效率，使旋轉(zhuǎn)軸可以更高的RPM轉(zhuǎn)動，以便能使紙漿顆粒與氣體漂白劑更有效地接觸，并且提高氣體漂白劑的轉(zhuǎn)化率，同時保持其中的紙漿顆粒滯留時間基本不變。
可以使用一系列楔形螺旋片或者肘角形提升件來替代葉片型葉片或者螺旋型螺旋片，它們以足夠大的距離隔開，以便減少或者避免紙漿顆粒之間的掛料或堵塞。
本發(fā)明裝置中的紙漿顆粒彌散和推動裝置，例如葉片型輸送器，還可以調(diào)整到使外殼中的紙漿顆粒充滿水平下降的情況。這種調(diào)整可以通過提供具有更高傳送速率的第一個傳送部件來完成。此第一個傳送部件在操作上是和用于將紙漿顆粒彌散在氣體漂白劑中的第二個部件相關(guān)聯(lián)的。有利的作法是，第一及第二個傳送部件，包括以足夠大的距離安裝在共用旋轉(zhuǎn)軸上的輸送元件，諸如葉片，以便降低或者避免紙漿顆粒之間的掛料或堵塞。還有，用于控制第一及第二個傳送部件工作參數(shù)的裝置，可被用來提供所要求的反應(yīng)器充滿水平、紙漿顆粒滯留時間和/或漂白氣體滯留時間。
在優(yōu)選的配置中，此外殼有兩個外殼部件，一個安裝在另一個上面，且以相反的方向面對著。第一個(或稱上部的)外殼部件中包括有第一及第二個傳送部件，紙漿穿過該外殼向著管道推進(jìn)到下部的外殼部件，并在該外殼部件中作進(jìn)一步處理，然后由第三個傳送部件推進(jìn)到下部外殼部件的出口。這種配置可以節(jié)省平面空間。
穿過本裝置的氣體流既可以順著紙漿前進(jìn)的方向(在同一方向)流動，又可以逆著該方向流動，盡管氣體逆向流動是優(yōu)選的。另外，用于將氣體漂白劑導(dǎo)入外殼中的裝置，既可以處在單一位置上將氣體漂白劑順著或逆著紙漿前進(jìn)方向?qū)耄挚稍谝换蚨鄠€位置上進(jìn)行這種導(dǎo)入。
可以采用稀釋罐來接收漂白過的紙漿和殘余的氣體漂白劑。本裝置進(jìn)一步包括用于回收殘余氣體漂白劑的裝置和用于收回漂白過紙漿的裝置。用于收回漂白紙漿的裝置，包括位于稀釋罐下部的第一出口，且為順流氣體流出;用于回收殘余氣體漂白劑的裝置，包括位于稀釋罐上部的第二個出口。
本裝置中特別有用的部件，還包括用來將紙漿顆粒粉碎用的裝置。這種裝置在操作上是和用于將紙漿顆粒導(dǎo)入該外殼的裝置相關(guān)聯(lián)的。


圖1為對于不同直徑的紙漿輸送器，旋轉(zhuǎn)軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)對于紙漿凝固壓力的曲線圖;
圖2為對于稠度為42%的南方軟木紙漿，紙漿凝固壓力對于臨界葉片間隔的曲線圖;
圖3為從反應(yīng)器出來的紙漿中鋰的濃度，對于用鋰處理過的紙漿被加到反應(yīng)器入口之后的滯留時間的曲線圖，可用作某些葉片型輸送器確定紙漿在反應(yīng)器中滯留時間的指示器;
圖4為對于某些葉片型輸送器所具有的比較寬的和比較窄的紙漿滯留時間分布曲線圖;
圖5為對不同的葉片型輸送器，反應(yīng)器充滿水平對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的曲線圖;
圖6為對不同的葉片型輸送器，紙漿滯留時間對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的曲線圖;
圖7為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的臭氧反應(yīng)器側(cè)視圖;
圖8為圖7的反應(yīng)器中葉片型輸送器的放大了的側(cè)視圖;
圖9A及9B為圖7的反應(yīng)器中葉片型輸送器的視圖;
圖10為沿圖8中線10-10所取反應(yīng)器的橫截面圖;
圖11及12為用在圖9A及9B的輸送器上典型葉片的前視及側(cè)視圖;
圖13為從反應(yīng)器中出來的紙漿中鋰的濃度，對于用鋰處理過的紙漿被加到反應(yīng)器入口之后的滯留時間的曲線圖，為對于例5的葉片型輸送器;
圖14～16為沿平行于轉(zhuǎn)軸的直線拍攝的表示紙漿彌散為不同轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速函數(shù)的照片;
圖17～20為根據(jù)本發(fā)明使用的不同傳輸元件的視圖。
本發(fā)明的反應(yīng)器利用如臭氧之類的氣態(tài)漂白劑，而能將對木柴纖維素部分的腐蝕程度減至最小，從而使所形成的制造紙及各種紙制品用的產(chǎn)物具有滿意的強(qiáng)度特性。在講述本反應(yīng)器裝置的細(xì)節(jié)之前，弄清其中使用的脫木質(zhì)和漂白工藝是有益的。
用在漂白工藝中的臭氧氣體，可以是臭氧與氧和/或一種惰性氣體的混合物，或者是臭氧同空氣的混合物?；烊胩幚須怏w中的臭氧的合理含量，受到臭氧在該氣體混合物中穩(wěn)定性的局限。適用在本發(fā)明中的臭氧氣體混合物，通常含有(但并不必須)重約1～8%的臭氧/氧混合物，或者重為1～4%的臭氧/空氣混合物。優(yōu)選的混合物是6%的臭氧，剩下的主要是氧。對于尺寸比較小的反應(yīng)器，可允許使用具有較高濃度臭氧的臭氧/氧混合物，這樣可縮短處理同等量紙漿的反應(yīng)時間，從而降低該設(shè)備所需的成本。
對于漂白紙漿的另一個控制因數(shù)，是用于漂白給定重量紙漿的臭氧的相對重量。這個量的確定，至少局部是由臭氧在漂白過程中所需除去的木質(zhì)素決定的，以對臭氧漂白時可被容許降低的纖維素相對量平衡。所用的臭氧量，最好能與紙漿中存在的約為50%至70%的木質(zhì)素反應(yīng)。
有許多測量脫去木質(zhì)素程度的方法，但大都不同于高錳酸鹽滴定試驗。當(dāng)量濃度的高錳酸鹽試驗，能夠提供高錳酸鹽或高錳酸“K號”，它是在規(guī)定的條件下被1克干燥箱烘干的紙漿所消耗掉的十分之一當(dāng)量濃度高錳酸鉀溶液的立方厘米數(shù)。它是由TAPPI標(biāo)準(zhǔn)試驗T-214確定的。
由最終的K號表示的全部木質(zhì)素量，將表示臭氧不會過度地與纖維素反應(yīng)而使纖維素的聚合反應(yīng)度顯著降低。最好根據(jù)干燥箱烘干的紙漿重量確定臭氧的添加量，通常約從0.2%至約2%，以對所要求的木質(zhì)素量起作用。如果在此系統(tǒng)中存在著大量被溶固體，則要求更高的臭氧量。由于臭氧比較昂貴，故其優(yōu)點及成本效益在于利用所需最少量的臭氧來獲得所要求的漂白效果。
用于臭氧漂白步驟的反應(yīng)持續(xù)時間，是由臭氧漂白反應(yīng)要求完成的程度確定的，如由所利用的臭氧被完全或基本上完全消耗來表示。反應(yīng)持續(xù)時間的變化取決于臭氧氣體混合物中臭氧的濃度，臭氧混合物的濃度越高，反應(yīng)越快，并且取決于需要除去的木質(zhì)素的相對量。對于紙漿和氣體的最佳滯留時間，下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明的一個重要特點是紙漿能被均勻地漂白。這個重要特點的取得，部分是由于在處理之前用臭氧將紙漿破碎成具有足夠尺寸和松[堆]密度足夠低的離散的紙漿顆粒，以使此臭氧氣體混合物能夠完全滲透到大部分纖維絮片中。
本發(fā)明還有另一個重要特點是，在臭氧漂白過程中，被漂白的顆粒通過混合將被暴露在臭氧漂白混合物中，以使進(jìn)入所有纖維絮片的臭氧氣體混合物大致相等。紙漿在臭氧氣體混合物中的混合所給出的有關(guān)均勻性的結(jié)果，優(yōu)于混合時使用紙漿的靜止的或運(yùn)動的床所得到的結(jié)果，在后者中，由于處在床內(nèi)不同位置處的紙漿在床內(nèi)的高度和松[堆]密度的差異，致使一些紙漿比另一些紙漿脫離臭氧氣體。這就造成含臭氧的氣體非均勻地通過纖維床，進(jìn)而產(chǎn)生氣體與紙漿的非均勻接觸以及非均勻的漂白結(jié)果。本發(fā)明的裝置與僅用于順流移動的床式反應(yīng)器相比，具有更大的能使壓力下降減小的能力，而且具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，可使臭氧氣體相對紙漿的順流或逆流移動容易控制。
為了認(rèn)識本發(fā)明反應(yīng)器的優(yōu)異的性能，必須熟悉用螺旋式輸送器輸送固體中使用的術(shù)語及原理。這種輸送器螺距的概念，對本領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員是公知的(例如可參見Colijn，H.的“用于松散固體的機(jī)械輸送器”一文，Elsevier，NewYork，1985)。
例如對于一個封閉型鏈板螺旋輸送器來說，螺距就是平行于旋轉(zhuǎn)軸的軸線由螺紋齒上的任一點到相鄰螺紋齒上相應(yīng)點測量而測得的距離(相應(yīng)點是指螺旋片邊緣繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)360°后到達(dá)的點)。對于一全螺距的螺紋來說，測得的這些點之間的距離，等于螺紋齒的直徑。
封閉型鏈板螺旋輸送器的一種變型，是用沿螺旋線以一定的間隔設(shè)置的離散的葉片，這種封閉型鏈板螺旋輸送器將被采納。因此，在葉片輸送器中，葉片取代了螺紋齒，而且螺距就是平行于旋轉(zhuǎn)軸的軸線測得的由葉片上任一點到相鄰葉片上相應(yīng)點的距離。然而對于有些葉片被去掉了的某些葉片結(jié)構(gòu)來說，在這種情況下，相應(yīng)點是指葉片轉(zhuǎn)360°后沿葉片邊緣間路程到達(dá)的點。
用于設(shè)計葉片間距的術(shù)語中，包括有由螺距確定的角度關(guān)系和間距。例如對于18″直徑的輸送器來說，60°全螺距的葉片結(jié)構(gòu)，具有沿旋轉(zhuǎn)軸的軸線彼此間隔3英吋的開始的六個葉片，每一接續(xù)的葉片繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周距前一葉片60°。然后的葉片型式，再次重復(fù)下一個18英吋。對于同樣18″直徑的輸送器來說，120°全螺距的葉片結(jié)構(gòu)，具有沿旋轉(zhuǎn)軸的軸線間隔6英吋的開始的三個葉片，每一接續(xù)的葉片繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周相隔120°。隨后的葉片型式，再次重復(fù)下一個18英吋。對于同一個18″直徑的輸送器來說，120°半螺距的葉片結(jié)構(gòu)，會有沿旋轉(zhuǎn)軸的軸線相距3英吋的葉片，每一接續(xù)的葉片繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周相隔120°。再一次重復(fù)的葉片型式，靠在葉片軸向長度的第一個18″處出現(xiàn)。
240°的葉片結(jié)構(gòu)需作另外的討論。作為一個例子，對于18″的輸送器來說，240°的四分之一螺距的葉片結(jié)構(gòu)，也具有沿旋轉(zhuǎn)軸的軸線相隔3英吋的六個葉片，只不過現(xiàn)在每一接續(xù)的葉片繞旋轉(zhuǎn)軸的圓周相隔240°。對于后續(xù)的18″長度葉片來說，此葉片型式將會重復(fù)。通過沿這些葉片的邊緣畫一條螺旋線，人們將會發(fā)現(xiàn)，沿此旋轉(zhuǎn)軸由此六個葉片每隔18英吋產(chǎn)生四條重復(fù)的螺旋線，因而四分之一螺距的排列被確認(rèn)下來，然而只有第一、第四和第七個葉片處在18″旋轉(zhuǎn)軸長度內(nèi)的12點(或0度)位置上。
在葉片輸送器中還有許多其它可控的變量。葉片的角度是各個葉片的取向，它是由從葉片的面下伸至旋轉(zhuǎn)軸的一條線相對于平行于旋轉(zhuǎn)軸的軸線的線測得的。作為輸送器領(lǐng)域技術(shù)熟練的人們是公知的，具有45°角的葉片對于被輸送的材料能提供最大的軸向力(即在旋轉(zhuǎn)軸軸線的方向上)。當(dāng)此角度向著0°減小或向著90°增加時，軸向力將減小。在0°及90°時，完全沒有軸向力提供。
使用這種葉片結(jié)構(gòu)與其它可供選擇的結(jié)構(gòu)(諸如螺條混合機(jī)以及在螺旋片上帶有彎曲開口的連續(xù)螺旋結(jié)構(gòu))相比的明顯優(yōu)點在于，使用這種葉片，存在著能提供葉片相對轉(zhuǎn)軸為唯一確定取向的選擇自由。這就意味著該葉片可被安裝在旋轉(zhuǎn)軸上沿轉(zhuǎn)軸的特定點。另外，上面確定的葉片角度可以這樣配置使該葉片可為特定取向，以為穿過反應(yīng)器被處理的材料提供向前或向后的運(yùn)動。這就在使用本裝置時具有如此優(yōu)點，葉片可按所要求的那樣定向，以便在反應(yīng)器的給定部分內(nèi)提供給定量的反應(yīng)，或者使被處理的材料停滯或向前運(yùn)動。與連續(xù)螺旋以及可能需要整個單元更換的類似葉片相比，本發(fā)明葉片的進(jìn)一步優(yōu)點是，單獨(dú)的葉片容易進(jìn)行調(diào)整，以便按照不同類型的木柴或不同的處理條件之間的操作條件提供變化。
葉片的規(guī)格和形狀是一些附加變量。用于不同直徑葉片輸送器中的特定平面葉片的物理尺寸，已由輸送器設(shè)備制造協(xié)會(“CEMA”)在其ANSI/CEMA300-1981通報上題為“螺旋輸送器尺寸標(biāo)準(zhǔn)”中進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。這份通報記述了特定規(guī)格的細(xì)節(jié)以及可更換的輸送元件結(jié)構(gòu)。此外，其它一些形狀(諸如杯形的，彎曲形的或成角度形的葉片設(shè)計)也可以采用，這取決于需要漂白的效果。
最后，葉片輸送器還有一個可靠的“手”，它與旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動方向結(jié)合以決定被輸送材料流動的軸向方向。旋轉(zhuǎn)軸上的“左手”結(jié)構(gòu)，是當(dāng)從旋轉(zhuǎn)軸的一端觀察時該旋轉(zhuǎn)軸為順時針方向轉(zhuǎn)動，并輸送材料離開觀察者;而“右手”結(jié)構(gòu)順時針轉(zhuǎn)動時，是將材料朝向觀察者輸送。對于逆時針轉(zhuǎn)動，材料的輸送方向相反流動方向的逆轉(zhuǎn)是靠轉(zhuǎn)動方向的逆轉(zhuǎn)實現(xiàn)。
當(dāng)本發(fā)明的裝置的最佳工作方式利用的容器充滿水平約為10～50%(最好約為15～40%)時，圖象分析技術(shù)表明，位于本發(fā)明反應(yīng)器中的大多數(shù)紙漿纖維，是以氣相懸浮。這與使用封閉型螺旋片的連續(xù)螺旋輸送器時，通?？善谕睦w維沿著輸送管底部移動的情形形成對比。
這里所說的“充滿水平”，是指在反應(yīng)器的開放空間中紙漿占有的體積量。例如，25%的充滿水平，表明反應(yīng)器25%的開放空間被紙漿充滿，是建立在靜止時的紙漿松[堆]密度、反應(yīng)器中的紙漿量和反應(yīng)器體積的基礎(chǔ)上的。對于任何特定的輸送器設(shè)計、紙漿進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)來說，可以得到特定的充滿水平。在紙漿進(jìn)給速率不變的情況下，通過變化RPM可以改變充滿水平。如果RPM增加，充滿水平將相應(yīng)地減小。對于本發(fā)明來說，充滿水平必須足以使重大比例的紙漿能被彌散。這一般要求充滿水平高于10%。同樣，充滿水平最好比約50%低，以便提供足夠的開放空間，以使紙漿能被彌散其中。有利的充滿水平范圍約從15%至40%。如約75%高的充滿水平也可以采用，但氣體/紙漿的接觸效率會下降。
本發(fā)明的反應(yīng)器可以按照讓向前輸送的纖維的軸向擴(kuò)散減至最小的方式設(shè)計。常規(guī)技術(shù)教導(dǎo)則偏離葉片輸送器這樣使用，包括以非搭接(nonoverlapping)葉片結(jié)構(gòu)方式安裝的比CEMA的標(biāo)準(zhǔn)尺寸小的葉片。已有技術(shù)予期，反應(yīng)器中大的未掃過面積和死區(qū)會造成寬廣的紙漿滯留時間分布，其結(jié)果是使紙漿非均勻漂白。常規(guī)技術(shù)也還教導(dǎo)，將纖維懸浮起來會使一部分纖維落在輸送器中心的旋轉(zhuǎn)軸上，在這種情況下纖維不能有效地向前輸送，會再一次引起纖維廣泛的軸向擴(kuò)散。本發(fā)明優(yōu)選的葉片設(shè)計，會意外地造成纖維很窄的軸向擴(kuò)散。這種優(yōu)選的葉片設(shè)計通過傳遞足夠的動量而將纖維懸浮起來將其朝前輸送，而另一方面產(chǎn)生徑向運(yùn)動而將纖維懸浮在氣相中。這同一個現(xiàn)象還將力加在死區(qū)中的纖維上同樣使其向前運(yùn)動，其最后結(jié)果是當(dāng)纖維向前運(yùn)動時，該纖維僅有很小程度的軸向擴(kuò)散。這種很小程度的擴(kuò)散等效于很窄的纖維滯留時間分布，從而得到均勻的漂白。這些特性能使紙漿顆粒被均勻地脫木質(zhì)和漂白，使其達(dá)到所要求的木質(zhì)素含量、粘度和亮度。
最佳輸送器，是一種帶有沿旋轉(zhuǎn)軸的長度以240°的間隔分開的按四分之一螺距樣型配置的葉片的輸送器，每個葉片以大約45°角相對于旋轉(zhuǎn)軸的軸線裝定。在19英吋的輸送器反應(yīng)器中(如前所述，輸入高濃度的紙漿)，輸送器的長度是使紙漿的滯留時間在旋轉(zhuǎn)軸速度約75轉(zhuǎn)/每分時約為60秒，而氣體的滯留時間約為50秒。
對于葉片型、切口及彎折型螺旋片以及其它類型的輸送器，可以采用不同的螺距。對于本發(fā)明的反應(yīng)器來說，四分之一螺距被認(rèn)為是最佳的，盡管對一些特殊的應(yīng)用也可使用其它比例的螺距。
CEMA標(biāo)準(zhǔn)對于給定的直徑規(guī)定了一定的尺寸。在本發(fā)明中，這些尺寸將被看作“標(biāo)準(zhǔn)”尺寸。為了實現(xiàn)紙漿與氣體的充分接觸，具有面積為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格兩倍的大葉片也可以采用。然而這樣大的葉片還可使輸送速率顯著地增加。為了提高混合效果，具有面積約為標(biāo)準(zhǔn)葉片之半的小葉片也可以使用。
需要時，也可以改變?nèi)~片的角度。雖然45°角對于獲得最大的軸向運(yùn)動是最佳的，然而為了增加紙漿在反應(yīng)器中的滯留時間，也可以采用其它角度。
為了避免當(dāng)紙漿運(yùn)動通過反應(yīng)器時出現(xiàn)掛料，葉片的間隔是重要的，因為掛料會使所得到的均勻紙漿漂白受到損害。掛料(即朝前運(yùn)動的紙漿以大塊或大堆的形式拱起在接連的葉片之間)，是由作用在紙漿上的壓實力和凝固力以使紙漿的密度及其自身的粘附能力增加引起的。
對于任何特定的輸送器設(shè)計來說，本領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員，可以從輸送器所采用的來自葉片離心運(yùn)動的慣性力以及來自其中的紙漿重量的靜壓力工作特性中，計算出作用在紙漿上的估計的凝固力或者應(yīng)力。對于工作在充滿水平約為25%以及各種不同的RPM的不同直徑的標(biāo)準(zhǔn)葉片輸送器來說，凝固壓力表示在圖1中。例如工作在60RPM的2′直徑的葉片反應(yīng)器，將要產(chǎn)生大約35磅/平方英寸的估計的凝固壓力。
對于被漂白的特定的紙漿來說，人們可以測出紙漿強(qiáng)度與凝固壓力的關(guān)系曲線，然后評價相距多遠(yuǎn)處必須防止葉片掛料(即在此長度之外，紙漿無法支承其重量并將斷成更小的塊。對于稠度為42%的南方軟木紙漿來說，圖2表示計算出來的臨界(最小)葉片間隔對于凝固壓力的函數(shù)曲線圖。作為特定的例子，35磅/平方英寸的凝固力，暗示的最小葉片間隔約為6英寸。
葉片間隔是靠測量相鄰葉片邊緣的兩個最接近點之間的直線距離確定的。對于240°的四分之一螺距葉片輸送器來說，這兩個最接近點就是第一個葉片的后緣和第四個葉片的前緣。對于其它結(jié)構(gòu)例如60°全螺距來說，兩個最接近點將是第一個葉片的后緣和第二個葉片的前緣。對于任何特定的葉片結(jié)構(gòu)來說，此距離必須大于紙漿的臨界拱起尺寸，以避免掛料。
穿過反應(yīng)器外殼的外壁，可將臭氧氣體在任何位置導(dǎo)入。葉片還可幫助臭氧氣體沿著徑向流動，因而可改善塊狀物的傳送。
在RPM低時，葉片驅(qū)使紙漿按一定方式運(yùn)動，使其看來象是“翻滾”或被“提升及跌落”穿過反應(yīng)器。當(dāng)RPM高時，紙漿在該反應(yīng)器中將被彌散為氣相，紙漿顆粒被均勻地分離和遍及氣體分布，使紙漿產(chǎn)生均勻的漂白。因此，目前本發(fā)明優(yōu)選的葉片輸送器，能夠達(dá)到本漂白工藝的目的，具體說來(1)在充滿水平高到足以產(chǎn)生紙漿/氣體滿意地接觸時，高達(dá)數(shù)噸的紙漿可被輸送穿過反應(yīng)器而基本上無有紙漿的壓實、掛料或堵塞，同時紙漿是以接近單向流動的方式推進(jìn)的;
(2)基本上所有的紙漿顆粒在它們離開反應(yīng)器時都被均勻地漂白，以及(3)大量的臭氧(大于75%，而最好是大于90%)在它們離開反應(yīng)器時被消耗掉。
在臭氧漂白反應(yīng)器設(shè)計中另一個重要因素是，通過控制紙漿在反應(yīng)器中的滯留時間分布，使用氣態(tài)漂白劑能夠達(dá)到紙漿顆粒的均勻漂白。紙漿在反應(yīng)器中的滯留時間分布應(yīng)當(dāng)盡可能窄，即紙漿應(yīng)以單向流動的方式理想地穿過反應(yīng)器。假如某些紙漿顆粒穿過反應(yīng)器時速度過快，則它們就會漂白不足，而當(dāng)它們運(yùn)動過慢時就變成漂白過量。
如前面指出過的那樣，葉片輸送器能使紙漿與氣體有效地接觸及混合。然而出乎意外的發(fā)現(xiàn)，增加那些比較低效率的輸送器的RPM，能使彌散的紙漿以單向流動的方式穿過該反應(yīng)器。這種彌散的單向流動運(yùn)動，能使反應(yīng)器中的紙漿達(dá)到所要求的窄的滯留時間分布。
為了確定特定輸送器的紙漿滯留時間，使用鋰鹽的計量技術(shù)被開發(fā)出來。由于在使用臭氧進(jìn)行漂白的本發(fā)明反應(yīng)器的局部脫木質(zhì)的紙漿中一般不存在鋰，所以該技術(shù)包括將鋰鹽(例如硫酸鋰或氯化鋰)作為示蹤劑加入在特定時間送入反應(yīng)器的紙漿中，在添加鋰鹽之后按予定的時間間隔對由反應(yīng)器出來的紙漿進(jìn)行采樣，測出每一樣品中的鋰含量，并且作出鋰濃度相對時間的曲線。
圖3表示對于一個19.5″內(nèi)徑的反應(yīng)器外殼中五種不同的葉片輸送器的滯留時間分布，其中少量的用鋰處理過的紙漿是在反應(yīng)器上的紙漿入口處添加的，并在其后按固定的時間間隔從反應(yīng)器上的紙漿出口進(jìn)行采樣。對于每種輸送器結(jié)構(gòu)而言，反應(yīng)器工作在20%的充滿水平下，而且紙漿的進(jìn)給速率為20噸/每日。該曲線表明，低效率的輸送器，要求工作在高RPM下以保持所要求的充滿水平，提供接近于真實單向流動的窄的紙漿滯留時間分布。這種對于紙漿滯流時間分布的控制，會對紙漿漂白的均勻性作出貢獻(xiàn)。
用一種簡化的符號來表示各種葉片的結(jié)構(gòu)第一個符號是葉片的角度間隔，這個符號是依次由字母F，H或Q構(gòu)成，分別意味著全螺距、半螺距或四分之一螺距的葉片配置。接下去的兩個字母表示葉片的規(guī)格SD為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(即用于全螺距輸送器的CEMA標(biāo)準(zhǔn));LG為大規(guī)格(即為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的2倍);SM為小規(guī)格(即為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格之半)。最后一個符號是旋轉(zhuǎn)軸的RPM，而且每個葉片的角度均相對該旋轉(zhuǎn)軸為45°，除非另有表示的之外。因此，舉例來說，240Q-SM-90RPM，表示裝在以90RPM轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)軸上的240°四分之一螺距的小規(guī)格葉片。240Q-SM-90RPM25°為同樣的設(shè)計，除了葉片的角度為25°而不是45°之外。
在理想的單向流動反應(yīng)器中，經(jīng)過該反應(yīng)器流動的所有材料都有同一個滯留時間，即在它們于另一端排出之前在該反應(yīng)器中都花費(fèi)相同的時間量。其實這種結(jié)果是不能準(zhǔn)確得到的。而有些材料在反應(yīng)器中將比其它材料花費(fèi)更多的時間，以致于相對平均量會漂白過度，同時具有較短滯留時間的其它紙漿，相對該平均量將漂白不足。
紙漿滯留時間分布(“RTD”)，可以使用前面描述過的鋰計量技術(shù)進(jìn)行測定，其中少量的紙漿是用鋰鹽示蹤劑處理過的。然后將此紙漿按時間為0(即t＝0)一齊加到反應(yīng)器的入口。隨后通過對紙漿的不連續(xù)取樣和對鋰的濃度進(jìn)行測定，在反應(yīng)器的出口處對紙漿中鋰的濃度進(jìn)行監(jiān)示。如果對鋰的濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)示，則可以得到連續(xù)的RTD。
下面的定義取自Levenspiel，O.的《化學(xué)反應(yīng)器大全》，OSUBookStores，Inc.，1989，1(ISBND-88246-164-8)。平均紙漿滯留時間為t平均=∫0∞CTtdt ,∫0∞CTdt]]>如果示蹤劑的濃度CT′是按連續(xù)方式獲得的，而如果CT是以離散形式，則t平均可近似地表示為
t平均＝Σi = 1nCT · ftf△tfΣi = 1nCT · f△tf]]>其中n是對于滯留時間分布而得到的樣品。滯留時間分布的離散(variance)σ2，乃是滯留時間分布寬度如何變化的量度?？山o定如下σ2=∫0∞CTt2dt∫0∞CTdt-(t平均)2]]>而且作為離散分布可被近似為σ2＝Σi = 1nCT · ftf2△tfΣi = 1nCT · f△tf-(t平均)2]]>
對于理想的單向流動容器來說，離散σ2將為0。離散σ2越大，紙漿的滯留時間分布越寬，因而存在更強(qiáng)的軸向摻和。此外，更寬的滯留時間分布會使某些纖維漂白過量而另一些漂白不足，因而將導(dǎo)致均勻漂白的下降。這就能綜合考慮漂白紙漿的質(zhì)量，并可消耗掉過剩的漂白化學(xué)物質(zhì)。因此，離散σ2可被用作漂白均勻性的量度，而以小的數(shù)字最佳。
為了比較具有不同的平均滯留時間的各種實驗之間的漂白均勻性，需要將離散σ2歸一化。彌散指數(shù)(“DI”)被定義如下DI=100σ2(t平均)2= 100 〔∫0∞CTt2dt∫0∞CTtdt-1 〕]]>是對連續(xù)測得的滯留時間分布而言，可被近似為DI=100 σ2(t平均)2=100 〔Σi = 1nCT · ftf2△ tfΣi = 1nCT · ftf△tf〕]]>是對離散分布而言。此彌散指數(shù)與離散σ2成正比。這種歸一化的離散σ2，能用來測量對于單向流動的偏離，因而乃是軸向彌散的量度，將被用作漂白均勻性的標(biāo)記。其值為0將表明為理想的單向流動。其值越大則表明漂白均勻性越差。
為了闡明上述概念，可參看圖4，其中由實驗確定的紙漿滯留時間分布，是對兩種不同的葉片設(shè)計繪制的即帶有搭接葉片的60°全螺距和帶有非搭接葉片的240°四分之一螺距。每種情況下的紙漿產(chǎn)出率都是約20噸/每日。該葉片旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速分別為25和90RPM。尤其需要指出的是，盡管它們的平均滯留時間接近相等(即分別為49秒和45秒)，然而其分布寬度是極不相同的。
在第一種情況下(60°設(shè)計)，大約有10%的紙漿所具有的滯留時間小于32秒，而另外10%的紙漿的滯留時間大于71秒。對于第二種情況而言(240°設(shè)計)，相應(yīng)的范圍為36秒和55秒。較寬的分布范圍是由于彌散指數(shù)8.2比2.6高暗示的。相對于平均量漂白來說，具有最短滯留時間的紙漿將漂白不足，而具有最長滯留時間的紙漿將漂白過度。對于具有高彌散指數(shù)的情況而言，這種作用是比較大的。
還可與閉合型螺旋片的螺旋輸送器進(jìn)行比較。當(dāng)提供了接近于具有低彌散值DI值的單向流動時，閉合型螺旋片的螺旋不能把紙漿彌散到漂白用的氣體中。僅得到單向流動是不夠的，除非紙漿也能被彌散，因為無彌散的紙漿的單向流動也會造成非均勻地漂白。正如前面指出過的那樣，葉片輸送器中的紙漿，會在反應(yīng)器中提升和振蕩，由于暴露給臭氧的紙漿纖維表面積量的增大，故能使漂白過程的速率和效率最高。
也曾發(fā)現(xiàn)，采用切口及彎折型螺旋的螺旋片設(shè)計得到的結(jié)果，與通過采用葉片型輸送器得到的結(jié)果有某些類似。典型的切口及彎折螺旋的螺旋片設(shè)計，以圖17中的52表示。此螺旋片56的開口部分54能讓漂白氣體直接通過，而彎折部分58既能使該氣體沿徑向分布和作適當(dāng)?shù)奶嵘?、振蕩及交換位置，又能在紙漿前進(jìn)時被彌散在漂白氣體中，以得到所要求的均勻漂白。因此，通過正確地設(shè)計(tailoring)反應(yīng)器長度、螺旋螺距、螺旋轉(zhuǎn)速及結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)讓紙漿均勻地暴露在漂白氣體中而具有比較短的氣體及紙漿滯留時間，其結(jié)果是使紙漿得到高度均勻地漂白。
用于漂白的本裝置的總體效果，基本上是靠擬定完全不同于傳統(tǒng)輸送技術(shù)的內(nèi)部葉片結(jié)構(gòu)加以控制的。正如前面指出過的那樣，輸送用的傳統(tǒng)葉片結(jié)構(gòu)被特殊開發(fā)來提高輸送效率，而在本發(fā)明中這種結(jié)構(gòu)是用來充分降低輸送效率。然而這種輸送效率的降低，能夠改進(jìn)對于紙漿滯留時間、能與漂白氣體接觸的紙漿量，以及為實現(xiàn)氣體同紙漿適當(dāng)混合所需利用的能量的控制。比較低的輸送效率是供比較高的葉片轉(zhuǎn)速之用，從而增加紙漿以氣相方式的彌散及懸浮，同時在反應(yīng)器中維持比較長的紙漿滯留時間以與臭氧接觸。
圖5及6分別表示葉片結(jié)構(gòu)改變對于充滿水平及紙漿滯留時間的影響。對于這些輸送器來說，紙漿進(jìn)給量為每天20干燥箱烘干噸(ODTPD);除非另有標(biāo)明之外，葉片相對旋轉(zhuǎn)軸的角度為45°，而且有6%的臭氧/氧混合物是在35標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分下被重新利用。氣體滯留時間約為60秒。紙漿的稠度約為42%，以致于所使用的臭氧占干燥箱烘干紙漿的1%。這些數(shù)據(jù)啟示，當(dāng)所使用的臭氧約占所使用的干燥箱烘干紙漿的1%時，在旋轉(zhuǎn)軸速度為40～90RPM且紙漿滯留時間約為40～90秒的情況下，紙漿的充滿水平約在20%與40%之間為最佳。此外，這些曲線表示旋轉(zhuǎn)軸RPM的改變是如何影響充滿水平、紙漿滯留時間和臭氧轉(zhuǎn)化的。在本發(fā)明中，氣體滯留時間至少約為紙漿滯留時間的50%或者更高是有利的，至少約為其67%則最好。
在圖5及6中，臭氧轉(zhuǎn)化的百分比，由與曲線上相關(guān)的某些數(shù)據(jù)點的數(shù)值表示。這些數(shù)值還與相應(yīng)的葉片結(jié)構(gòu)和反應(yīng)器工作條件一起，列在例10的表9中。這些數(shù)據(jù)啟示，通過減小輸送器的螺距、采用較小的葉片或者采用較平直的葉片角，可以達(dá)到較高的充滿水平。具體說來，輸送效率引入注目的降低，可以通過僅將葉片角從45°改變到25°來得到。作為補(bǔ)償，必須以高得多的旋轉(zhuǎn)軸RPM來維持充滿水平。
在維持所要求的20%至40%的充滿水平而不會產(chǎn)生紙漿掛料或堵塞時，低螺距小葉片的輸送器應(yīng)工作在更高的旋轉(zhuǎn)軸RPM下。而且，臭氧氣體轉(zhuǎn)化率在90～99%的范圍內(nèi)是能夠達(dá)到的，因而能夠有效地消耗臭氧和降低生產(chǎn)成本。
本領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員，可從這些數(shù)據(jù)中選擇出為達(dá)到所要求的滯留時間和充滿水平而需要的最佳葉片結(jié)構(gòu)，以及了解到如何通過調(diào)整RPM來控制任意紙漿進(jìn)給速率下的充填速率。例如，在進(jìn)給速率不變的情況下，降低旋轉(zhuǎn)軸的RPM，便會增加滯留時間和充滿水平。因而，這種設(shè)計能供操作者根據(jù)紙漿進(jìn)給性能、產(chǎn)出率或其它工作條件的變化來調(diào)整輸送器的運(yùn)行。
盡管本發(fā)明的反應(yīng)器可用來漂白很寬品種的不同的紙漿，然而作為軟木或硬木紙漿進(jìn)入反應(yīng)器的固有的紙漿性能所希望的范圍，應(yīng)是K號為10或更小，粘性大于約13厘泊，稠度高于25%，但低于60%。在進(jìn)入反應(yīng)器之前，紙漿顆粒可通過酸化作用使其達(dá)到所要求的狀態(tài)，和/或加入金屬螯合劑以提高紙漿消耗臭氧的效率。在紙漿如此所述被漂白之后，由臭氧反應(yīng)器中出來的紙漿所具有的GE亮度，至少約為45%，通常約為45～70%，而且軟木通常高于45%，硬木通常高于55%。紙漿(對于硬木或軟木來說)還具有大于約10的粘性以及K號為5或者更小，而且一般約在3和4之間。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，示意表示在圖7中。在進(jìn)入本裝置之前，紙漿被導(dǎo)入混合箱并在其中用酸和螯合劑進(jìn)行處理，使其達(dá)到所要求的狀態(tài)。這種酸化作用過的螯合的低稠度紙漿被導(dǎo)入增稠單元，以便從該紙漿中除去多余的液體，諸如在其中進(jìn)行雙輥擠壓而使紙漿的稠度提高到所需要的水平。至少一部分這種多余的液體可被再回收到混合箱中。
然后讓得到的高稠度紙漿流過螺旋進(jìn)給裝置，其在反應(yīng)器一端的作用象是臭氧氣體的氣密封;隨后通過象松砂機(jī)之類的粉碎單元，而在該單元中紙漿被粉碎成具有足夠尺寸的紙漿纖維絮片，最好測出約為10毫米或更小的尺寸。然后將粉碎過的紙漿顆粒導(dǎo)入動態(tài)臭氧反應(yīng)室，該室包括一個輸送器，被特別設(shè)計來混合及運(yùn)送該紙漿顆粒，以便在紙漿運(yùn)動時能讓顆粒的整個表面暴露在臭氧氣體混合物中。經(jīng)過臭氧漂白處理之后，此紙漿纖維絮片便從反應(yīng)器落入稀釋罐中。
如圖7中所示，高稠度的紙漿10被導(dǎo)入象松砂機(jī)12那樣的粉碎裝置，它安裝在臭氧反應(yīng)器14的一端。松砂機(jī)12將進(jìn)來的高稠度紙漿粉碎成紙漿纖維顆粒16，隨后落入反應(yīng)器室。按一定方式將臭氧氣體18導(dǎo)入反應(yīng)器14，使其逆著紙漿的方向流動。紙漿纖維顆粒16在反應(yīng)器14中由臭氧進(jìn)行漂白，通常是由其脫去木質(zhì)素的大部分而不是全部。通過使用葉片輸送器20使紙漿纖維顆粒16同臭氧密切接觸和混合，這種輸送器20的最佳實施例，包括安裝在由馬達(dá)26驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸24上的多個葉片22。
輸送器20推進(jìn)紙漿纖維顆粒16前進(jìn)，而與此同時沿半徑方向使其振蕩和移動位置。而且，臭氧氣體是靠葉片22導(dǎo)致流動并環(huán)繞在紙漿纖維顆粒周圍的，以致使該顆粒的全部表面暴露在臭氧中，從而被其基本上完全滲透。葉片輸送器以類似單向流動的方式，在可被控制的紙漿滯留時間內(nèi)推動該紙漿纖維顆粒前進(jìn)。臭氧氣體的滯留時間也是可被控制的。這些性能是使紙漿纖維顆?；旧夏鼙怀粞蹙鶆虻孛撃举|(zhì)及漂白。
在逆流工藝結(jié)構(gòu)中，還應(yīng)特別注意紙漿纖維入口/氣體出口部件的設(shè)計，以便能將氣體和纖維流有效地分離。具體說來，在氣體-紙漿分離區(qū)內(nèi)，氣體的速度應(yīng)保持在臨界速度之下，而臨界速度可在出射的氣體流中夾帶紙漿。
圖8是圖7中反應(yīng)器14的放大的外觀圖。圖9A及9B表示布置在反應(yīng)器內(nèi)的葉片輸送器20的輸送器部件。來自松砂機(jī)的紙漿通過入口34進(jìn)入反應(yīng)器14，并且落到上部外殼38內(nèi)的葉片輸送器部件20A上。輸送器部件20A具有如下所述的右手葉片設(shè)計。紙漿入口34包括有氣體漂白劑出口82，能讓臭氧/氧混合物與紙漿接觸之后由其退出。紙漿沿箭頭A的方向運(yùn)動，直到它到達(dá)上部外殼38的一端為止，這時它經(jīng)過滑槽40形式的管道降落并跌落在下部外殼44內(nèi)的輸送器部件20B上。輸送器部件20B具有左手葉片設(shè)計，以使紙漿能沿箭頭B的方向輸送。在下部外殼44的端部，紙漿經(jīng)過出口46降落并進(jìn)入如圖7中表示的稀釋罐。在稀釋罐30的上部，含有殘留量臭氧的高稠度紙漿被接收下來。殘余的臭氧可與紙漿繼續(xù)反應(yīng)，直到它到達(dá)該罐的底部為止，此罐底部有稀釋水32，被用作該反應(yīng)器另一端處的臭氧氣體密封，加進(jìn)來以將紙漿的稠度降低到低水平，便于使漂白過的紙漿34運(yùn)動以通過后續(xù)的工藝步驟。葉片輸送器部件20A和20B是由馬達(dá)48驅(qū)動的，它使輸送器部件20B的軸轉(zhuǎn)動，然后由20B部件經(jīng)過驅(qū)動聯(lián)接器50將轉(zhuǎn)動力傳遞給輸送器部件20A的轉(zhuǎn)軸?？晒┻x擇的是，采用分離的驅(qū)動電機(jī)來驅(qū)動每一根轉(zhuǎn)軸。
上部外殼38中的輸送器部件20A用的旋轉(zhuǎn)軸(表示在圖9A中)有三個性質(zhì)不同的區(qū)域第一個為紙漿進(jìn)給區(qū)(A)，位于紙漿入口34的正下方;第二個區(qū)域(B)用作氣體漂白劑反應(yīng)區(qū);第三個為紙漿顆粒送出區(qū)(C)，由帶有非葉片的光的旋轉(zhuǎn)軸組成，位于滑槽40的上方。在某些應(yīng)用中，區(qū)域A可以具有與區(qū)域B同樣的葉片結(jié)構(gòu)。
當(dāng)紙漿進(jìn)入上部外殼38中時，它是在通過松砂機(jī)12之后以其最低的松[堆]密度存在的。當(dāng)這種低密度的紙漿與進(jìn)給區(qū)的葉片22A相遇時，將發(fā)生最初的壓實。因此，旋轉(zhuǎn)軸的第一個區(qū)域具有能比第二個區(qū)域輸送速率高的葉片結(jié)構(gòu)，為的是提供所要求的紙漿充滿水平。紙漿運(yùn)動的速度約為氣態(tài)漂白劑反應(yīng)區(qū)域(B)中出現(xiàn)的速度的二倍。為此，區(qū)域(A)中采用的是與旋轉(zhuǎn)軸成45°角取向的120°半螺距標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格葉片22A，而區(qū)域(B)則采用也與旋轉(zhuǎn)軸成45°角取向的240°四分之一螺距小規(guī)格(即一半)葉片22B。在區(qū)域A和B中的葉片按“右手”結(jié)構(gòu)被固定在輸送器20A的轉(zhuǎn)軸上，通過該轉(zhuǎn)軸的順時針轉(zhuǎn)動(當(dāng)從圖8左側(cè)觀看時)而將紙漿朝向紙漿顆粒出口區(qū)域C輸送。
在經(jīng)由滑槽40降落到下部的外殼44中后，紙漿在輸送器部件20B上以與輸送器部件20A轉(zhuǎn)動得出的方向相反的方向運(yùn)送。這種運(yùn)動的產(chǎn)生，是由于輸送器部件20B上的葉片22C為“左手”結(jié)構(gòu)排列，它與輸送器部件20A上的葉片22A和22B的“右手”結(jié)構(gòu)恰好相反。輸送器部件20B的葉片22C，也是以類似于上部外殼38中葉片的方式按順時針方向旋轉(zhuǎn)的(從左側(cè)看)。在輸送器部件20B上，紙漿開始進(jìn)入氣態(tài)漂白劑反應(yīng)區(qū)D，并在這里同葉片22C接觸。葉片22C是與旋轉(zhuǎn)軸成45°角取向的240°四分之一螺距小規(guī)格(即為一半)葉片。正如前面指出過的那樣，這種安排是為了方便紙漿和含臭氧的漂白劑之間進(jìn)行反應(yīng)。直接位于出口46上方的輸送器部件20B的E區(qū)，在規(guī)定長度內(nèi)沒有葉片，以讓紙漿與該反應(yīng)器脫離，通過出口46并進(jìn)入直接位于下方的稀釋罐。
如前所述，馬達(dá)48和聯(lián)接器50，同時同步驅(qū)動每一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
圖10表示分別處于上部外殼38及下部外殼44的氣體漂白劑反應(yīng)區(qū)(即B區(qū)和D區(qū))中的葉片的結(jié)構(gòu)。如上所述，葉片22B和22C為與轉(zhuǎn)軸成45°角取向的具有240°四分之一螺距的葉片。
圖11及12表示所有葉片22都連在轉(zhuǎn)軸24上。葉片的片22被焊接或以其它方式適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ诼菽?3上。這種組合靠螺桿25穿過螺帽23a與螺母23結(jié)合將其固定在轉(zhuǎn)軸24上。以便按所要求的方向?qū)⑷~片的片22可靠地夾持在該轉(zhuǎn)軸24上。對于圖11～12中表示的葉片來說，葉片的片22是以最優(yōu)選的45°角相對于旋轉(zhuǎn)軸24的縱軸定位的。通過松開螺帽23a，轉(zhuǎn)動葉片22并再擰緊螺帽23a，可以讓葉片22以任意需要的角度定位，因而能讓輸送器的葉片針對特定的用途加以變化。替代這種螺栓連接安排，作為更永久性的輸送結(jié)構(gòu)，可將葉片直接焊在轉(zhuǎn)軸上。
該葉片包括一個具有一定寬度及長度的表面，足以沿反應(yīng)器的整個半徑拾取、提升及彌散紙漿。該表面的構(gòu)形及定位也能沿軸向推進(jìn)紙漿顆粒。
盡管葉片輸送器是優(yōu)選的，然而其它輸送器結(jié)構(gòu)也可采用。實用的反應(yīng)器，可以使用具有如圖17中表示的上述被稱之為“切口及彎折”螺旋片的螺旋式螺旋片輸送器來制做。以橫截面表示在圖20中的楔形螺旋片60，或以側(cè)視圖及橫截面表示在圖19中的肘角形提升件62系列，對于讓紙漿懸浮在氣體漂白劑中都是有效的。還可以采用螺條混合器64(圖18)。一種傾斜的反應(yīng)器，采用了總體上為平的螺條式螺旋片(即一種具有無限大螺距的)，以平的葉片取代成角度的葉片，能以類似于提升及滴落(dropping)作用的方式輸送纖維顆粒，以對所需要的氣體-紙漿接觸及反應(yīng)產(chǎn)生影響。這種傾斜螺條(ribbon)結(jié)構(gòu)，會造成帶有少量返混的彌散紙漿單向流動式前進(jìn)，但這種結(jié)構(gòu)不象葉片輸送器那樣容易調(diào)節(jié)。如果需要的話，可根據(jù)上文采用葉片和切口及彎折型螺旋片的組合。常用的未改變的全螺旋式的螺旋片輸送器是不能接受的，因其一般是將紙漿向前“推動”，而不是象葉片輸送器那樣使其振蕩及移位。因而，傳統(tǒng)性的螺旋式螺旋片是不能為紙漿及臭氧提供充分混合及接觸以實現(xiàn)紙漿均勻漂白的，除非它們工作在極低的充滿水平(＜10%)和比較高的紙漿滯留時間之下。
如本說明書所論述的那樣，優(yōu)選的氣態(tài)漂白劑是臭氧。然而本反應(yīng)器的工作原理可被應(yīng)用在使用其它氣態(tài)漂白劑(例如氯氣、二氧化氯氣等)對紙漿進(jìn)行漂白。而含氯的漂白劑并不是優(yōu)選的，由于會產(chǎn)生含有大量氯的廢水及廢氣，而且這種廢水及廢氣中的氯的有機(jī)物會造成潛在的環(huán)境影響，但它們可以成功地在本發(fā)明的反應(yīng)器中用作漂白劑。為了避免環(huán)境污染，臭氧是最優(yōu)選的氣態(tài)漂白劑。
在圖7中臭氧反應(yīng)器被畫成一個水平的長形外殼。然而如果需要，該外殼也可相對水平線略微傾斜，以使重力能幫助推進(jìn)紙漿顆粒前進(jìn)。常用的高達(dá)25°的“前進(jìn)角”可以采用。
圖7的反應(yīng)器表明，紙漿是使用逆流的臭氧氣體混合物進(jìn)行臭氧處理的。紙漿在進(jìn)入該反應(yīng)器時具有最高的木質(zhì)素含量并開始接觸臭氧混合物，而從反應(yīng)器出來時幾乎耗盡臭氧混合物，從而為消耗掉實際上全部臭氧提供了最佳機(jī)會。這是一種從臭氧/氧或臭氧/空氣混合物中除去臭氧的有效方法。然而另一方面，也可以讓被漂白至最低程度的一部分紙漿，通過順著紙漿流動方向流動的含臭氧氣體，使其一開始就同新導(dǎo)入的含有最大臭氧量的臭氧混合物接觸。
當(dāng)臭氧18以逆流方式與紙漿接觸時，殘余的臭氧氣體28可如圖7中那樣被回收。從出口82(圖8)出來的殘余的臭氧氣體28被導(dǎo)入載體氣體予處理階段36，并在這里將載體氣體氧(或空氣)37添入。然后將這種氣體混合物40送入臭氧發(fā)生器42，并在其中產(chǎn)生適量的臭氧以達(dá)到所要求的濃度。恰當(dāng)?shù)某粞?氣體混合物18，如上所述，最好包括重量比約為6%的臭氧，隨后被送進(jìn)臭氧反應(yīng)器14以進(jìn)行脫木質(zhì)及漂白紙漿。
經(jīng)臭氧處理后的漂白紙漿，將具有降低量的木質(zhì)素，因而具有較低的K號和滿意的粘度。所能得到的K號和粘度的確切植，取決于紙漿所經(jīng)受的特定處理工藝。所得到的紙漿亮度，還將明顯地高于開始的紙漿。例如南方軟木，將具有約為45～70%的GE亮度。
實例本發(fā)明的范圍將結(jié)合下面的實例作進(jìn)一步描述，這些實例的提出僅為了說明的目的，并不以任何方式構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。除另有說明外，所有化學(xué)物質(zhì)的百分比，都是在干燥箱烘干的纖維重量基礎(chǔ)上計算出來的。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員將會理解，并不需要準(zhǔn)確地達(dá)到目標(biāo)亮度值，而作為目標(biāo)亮度值±2%的GEB值就是可以接受的。在這些實例中，供給的紙漿是疏松過的被氧漂白的紙漿，具有約為10或者更低的K號，粘度大于約13厘泊，稠度約為42%，而且送入的亮度一般在約38～42%GEB的范圍內(nèi)。在導(dǎo)入本發(fā)明的反應(yīng)器之前，這種紙漿被酸化到pH值約為2。
在例1～10和13中，反應(yīng)器的內(nèi)徑為19.5″，外殼內(nèi)被限定的輸送間隔為20英尺長。對于這種反應(yīng)器的全螺距是19″，而且供給速率除非另有說明的之外，通常約為每天20噸稠度42%的部分漂白過的上述軟木紙漿。除非另有說明的外，所利用的是逆向流動的臭氧氣體流。例如11及12中的數(shù)據(jù)，是在17″輸送器內(nèi)得到的。
例1將一種切口及彎折型螺旋輸送器的反應(yīng)器，同采用了類似紙漿供給速率、轉(zhuǎn)速和氣體滯留時間的本發(fā)明的葉片型輸送器的反應(yīng)器的一種實施例進(jìn)行了比較。如由表1中列舉的結(jié)果所表示的那樣，使用葉片結(jié)構(gòu)所得到的臭氧轉(zhuǎn)化作用率，約比使用普通切口及彎折型螺旋輸送器的反應(yīng)器高18%。此葉片型反應(yīng)器還表現(xiàn)出改進(jìn)了的彌散指數(shù)(即降低了的)，表示紙漿運(yùn)動接近于單向流動。
例2在普通的螺旋型輸送器的反應(yīng)器和葉片型輸送器的反應(yīng)器之間進(jìn)行對比，此葉片型輸送器的結(jié)構(gòu)是特別設(shè)計來以比螺旋型低的速率傳送紙漿。這就要讓葉片型輸送器以顯著高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時保持充滿水平與螺旋型相當(dāng)。表2說明，葉片型輸送器大大高的轉(zhuǎn)速的結(jié)果，是使臭氧轉(zhuǎn)化作用在葉片型輸送器中提高了24%。表2還說明，如何才能特殊設(shè)計葉片結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)極好的氣體-纖維接觸，以與普通輸送結(jié)構(gòu)形成對照。
例3對于葉片型輸送器的葉片設(shè)計加以改變，以讓其以更高的RPM進(jìn)行工作，同時在供給速率約為每日18～20干燥箱烘干噸的情況下保持20%的充滿水平不變，從而保持紙漿滯留時間不變。這種設(shè)計的改變提供如表3中證明的臭氧轉(zhuǎn)化作用的顯著增加。如由此例表明的那樣，按照本發(fā)明的教導(dǎo)改變?nèi)菥嗥胀ㄈ~片的結(jié)構(gòu)，讓其以合理的充滿水平在高RPM下工作，能夠顯著地改善氣體-纖維間的接觸。
例4紙漿滯留時間分布被認(rèn)為是漂白均勻性的關(guān)鍵指標(biāo)。在本發(fā)明的一個實施例中，葉片結(jié)構(gòu)被調(diào)整到反應(yīng)器具有改進(jìn)了的(即窄的)紙漿滯留時間分布。表4中表示的結(jié)果說明，采用變化了的葉片結(jié)構(gòu)，能夠在充滿水平不變的高RPM之下，以顯著改善了的彌散指數(shù)(DI)更好地混合。DI為0是一種理想的無彌散的單向流動，而較高彌散指數(shù)值表明紙漿以較低的類似單向流動方式流動。
例5優(yōu)選的葉片結(jié)構(gòu)，是采用以25°輸送角安裝的規(guī)格為CEMA標(biāo)準(zhǔn)一半的葉片的240°四分之一螺距設(shè)計。采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠提供如例2中葉片輸送器表示的高的臭氧轉(zhuǎn)化效率。令人意外的是，采用這種結(jié)構(gòu)，還能夠為在廣泛的操作條件范圍內(nèi)保持滯留時間分布和纖維滯留時間不變提供額外的好處，因而確保漂白的均勻性。這可由圖13中表示的鋰指示數(shù)據(jù)來說明。
例6對于氣體沿逆向流動和沿同向流動的兩種流動方向所得到的好結(jié)果進(jìn)行了對比。如表5中表示的效率的增加，是由采用逆向氣流得到的。
例7將反應(yīng)器內(nèi)氣體的滯留時間調(diào)整到與紙漿滯留時間相似的水平。下表6中表示的結(jié)果，說明臭氧轉(zhuǎn)化作用接近全部完成，同時獲得極好水平的亮度提高。
例8通過改變?nèi)魏尉唧w結(jié)構(gòu)葉片的轉(zhuǎn)速，可對紙漿的滯留時間加以控制，以便實現(xiàn)如下表7中表示的所要求的臭氧轉(zhuǎn)化目標(biāo)。這里的數(shù)據(jù)是作為240°Q-STD45°輸送器提供的。
例9以下的試驗，旨在表示作為固定供給速率及同樣的轉(zhuǎn)軸RPM下，葉片結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生的效果。
這些數(shù)據(jù)表明，換成小規(guī)格的葉片，能夠顯著地降低輸送效率，同時提高反應(yīng)器中的充滿水平和增加紙漿滯留時間。這些變化的結(jié)果是使漂白性能得到改善，如由臭氧轉(zhuǎn)化率和GEB亮度變化測得的那樣。
其它一些變化表示在例10中。從這些資料中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠很好地確定，對于特定紙漿所要求的漂白程度，如何去設(shè)計和操作特定的葉片輸送器的反應(yīng)器。
例10下表9中總結(jié)了特定葉片的結(jié)構(gòu)和操作條件，曾被用來產(chǎn)生出圖5和6。對于表9中前五行在約20%的目標(biāo)充滿水平下，所使用的是每日20噸的紙漿供給量和19.5″內(nèi)徑的反應(yīng)器外殼尺寸。此外，使用的是重量比為6%的臭氧漂白劑，以35標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘(SCFM)的流動速率將約1%的臭氧加進(jìn)干燥箱烘干(OD)的紙漿中。
表9中的數(shù)據(jù)與其圖5和6中的圖示一起，說明可能的漂白結(jié)果取決于變化的操作條件，由此可以確定最佳的氣體-紙漿接觸和臭氧轉(zhuǎn)化水平。這些數(shù)據(jù)還告訴我們?nèi)绾稳ジ淖冝D(zhuǎn)軸的RPM，以控制充滿水平和紙漿滯留時間。
例11.
為了驗證圖1及2中提供的能夠反映該葉片輸送器實際工作的理論計算出來的結(jié)果，需要作一系列實驗，以確定工作在不同參數(shù)下的各種葉片輸送器中紙漿掛料的情況。為了進(jìn)行這些實驗，給17″的輸送器裝配上一個具有五種不同葉片間隔(3.5″，4.7″，5.9″，7.2″及9″)的葉片旋轉(zhuǎn)軸，然后讓其按下表10中表示的那樣工作。以磅/每平方英尺為單位的實際的紙漿凝固力(PCF)是計算出來的，而且最小的葉片間隔是由理論數(shù)據(jù)估算出來的，并同實際結(jié)果進(jìn)行比較。

這些數(shù)據(jù)暗示，理論計算出來的結(jié)果與實際觀察的結(jié)果一致，誤差在±1″范圍內(nèi)，而且此理論計算結(jié)果對估算出最大葉片間隔是有用的。
例12為了確定在不同工作條件下紙漿進(jìn)入反應(yīng)器開放空間的相對彌散度，需進(jìn)行下面的實驗。17″，240°的四分之一螺距的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格45°葉片型輸送器，以逆時針轉(zhuǎn)動工作在不同的RPM下，。反應(yīng)器對每一實驗均有相同的充滿水平-約為25%。在轉(zhuǎn)軸的一端安裝一臺攝影機(jī)，并且拍攝當(dāng)一個葉片處在12點位置時旋轉(zhuǎn)軸工作在不同RPM下的靜止照片。對反應(yīng)器左上部控制區(qū)內(nèi)的圖象進(jìn)行過分析，并且進(jìn)行過計算，以確定有多少紙漿進(jìn)入這一控制區(qū)，因為它代表轉(zhuǎn)軸工作在特定轉(zhuǎn)速下輸送器對紙漿的相對彌散特性。這些結(jié)果表示在下表11及圖14～16中。
表11
這就說明當(dāng)葉片型輸送器工作在高轉(zhuǎn)速RPM時，其對紙漿的彌散能力也高。如前面解釋過的那樣，當(dāng)采用較高的轉(zhuǎn)軸RPM時，反應(yīng)器的充滿水平將下降，但這些數(shù)據(jù)說明，對于同樣的充滿水平來說，紙漿彌散方面的獲益，也可在高RPM下實現(xiàn)。
例13在很寬的紙漿供給速率范圍內(nèi)，葉片型輸送器都能獲得優(yōu)良的結(jié)果。例如，在18ODTPD供給速率和11ODTPD供給速率的情況下，可以達(dá)到轉(zhuǎn)化率至少為90%，而且亮度提高的水平相同，而在11ODTPD供給速率下，降低葉片的轉(zhuǎn)速以維持反應(yīng)器中的充滿水平大致固定，如下表12中表示的那樣。
表12<
當(dāng)這里公開的本發(fā)明經(jīng)過精心計算以達(dá)到上述目的變得明顯時，應(yīng)當(dāng)意識到，本領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可從中想出許多變化和實施例。例如，除了優(yōu)選的葉片型輸送器之外，其它一些輸送元件也可以采用，如圖17～20中表示的切口及彎折螺旋型螺旋片，螺條混合器，肘角形提升元件和楔形螺旋片元件。企圖讓所附的權(quán)利要求書能夠包括所有這些變化及實施例，因此落在本發(fā)明的真實精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將具有稠度高于20%的、第一GE亮度的高稠度紙漿顆粒用臭氧漂白成具有第二較高GE亮度的紙漿顆粒的高稠度紙漿/臭氧漂白反應(yīng)器裝置，當(dāng)紙漿顆粒暴露給臭氧時，其顆粒的大小足以使臭氧能滲透大部分的紙漿顆粒，該裝置包括一個具有一紙漿入口和一紙漿出口的外殼；用于將高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入該外殼的裝置；用于將含臭氧的氣態(tài)漂白劑流體導(dǎo)入外殼以在所述的外殼內(nèi)提供含臭氧氣體相的裝置；及彌散和推進(jìn)裝置，用于連續(xù)地將大部分高稠度紙漿顆粒的幾乎全部表面彌散和暴露給氣體漂白劑，通過沿徑向提升、移位和振蕩紙漿顆粒而使紙漿顆粒彌散并且以氣相懸浮，使臭氧能與全部紙漿顆粒等量接觸，同時以彌散指數(shù)約小于8的單向流動方式推進(jìn)彌散的和暴露給臭氧的紙漿顆粒穿過外殼，在預(yù)定的紙漿滯留時間內(nèi)，當(dāng)紙漿顆粒以氣相懸浮時，足以維持被彌散的紙漿顆粒充滿水平至少約為上述外殼中的10%，并通過與所述穿過大部分紙漿顆粒的臭氧反應(yīng)，得到基本均勻的漂白以形成具有第二GE亮度的漂白的紙漿，所述的彌散和推進(jìn)裝置包括一個穿過殼體并沿外殼縱軸線延伸的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸在靠近紙漿入口處有一第一端，在靠近紙漿出口處有一個第二端，以及從該旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的裝置，該裝置用于將顆粒移動穿過殼體，既在沿徑向提供所述的暴露和彌散，又沿縱向提供所述單向流動和所述的預(yù)定滯留時間。
2.如權(quán)利要求1的裝置，還包括用于回收殘余氣體漂白劑的裝置和收回已漂白過的紙漿的裝置。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述的彌散和推進(jìn)裝置包括一相對于水平面斜置的殼體，以便在推進(jìn)紙漿顆粒時借助地心引力。
4.如權(quán)利要求1的裝置，其中從旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的裝置上包括多個以限定彌散和推進(jìn)裝置的螺距的預(yù)定樣型定位和取向的葉片型片。
5.如權(quán)利要求1的裝置，其中從旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的裝置包括限定了彌散和推進(jìn)裝置螺距的連續(xù)的螺旋型螺旋片，所述的螺旋片上有多個部位被切開而形成開口，所述的切開部位相對于該旋轉(zhuǎn)軸以一預(yù)定角度被彎折。
6.如權(quán)利要求1的裝置，其中從旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的裝置包括限定了彌散和推進(jìn)裝置的螺距的連續(xù)螺旋型螺旋片，所述的螺旋片有一個或多個裝在每個螺旋片上的提升件。
7.如權(quán)利要求1的裝置，其中從旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的裝置包括一限定了彌散和推進(jìn)裝置螺距的螺條型葉片。
8.如權(quán)利要求1的裝置，其中從旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的裝置，包括一具有無限大螺距的斜置的螺條。
9.如權(quán)利要求4、5、6、或7中任一權(quán)利要求的裝置，還包括在給定的旋轉(zhuǎn)軸RPM的轉(zhuǎn)數(shù)下，通過減少所述的螺距而獲得較高的充滿水平并增加裝置中的紙漿滯留時間，以增加氣體漂白劑的轉(zhuǎn)化的裝置。
10.如權(quán)利要求4、5、6、7或8中任一權(quán)利要求的裝置，還包括在不改變紙漿顆粒彌散和推進(jìn)裝置的螺距的條件下，通過減少旋轉(zhuǎn)軸RPM的轉(zhuǎn)數(shù)而增加充滿水平，進(jìn)而增加氣體漂白劑的轉(zhuǎn)化或控制紙漿滯留時間的裝置。
11.如權(quán)利要求4、5、6、或7中任一權(quán)利要求的裝置，其中彌散和推進(jìn)裝置具有變化的螺距，其位于旋轉(zhuǎn)軸第一端的螺距大于位于旋轉(zhuǎn)軸第二端的螺距，以便在外殼上紙漿顆粒入口處提高輸送速率，由此得到在所述反應(yīng)器中提供預(yù)定的紙漿顆粒充滿水平的裝置。
12.如權(quán)利要求1的裝置，其中從旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的裝置，沿該旋轉(zhuǎn)軸軸向地以足夠的距離間隔開，以使其間紙漿顆粒的掛料或堵塞最少或得以避免。
13.如權(quán)利要求2的裝置，進(jìn)一步包括用于接收已漂白的紙漿的稀釋罐。
14.如權(quán)利要求13的裝置，其中水被加入到稀釋罐用以降低被漂白的紙漿的稠度，并用于臭氧氣體的密封，且其中用于收回漂白后的紙漿的裝置包括一位于稀釋罐下部的第一出口。
15.如權(quán)利要求1的裝置，進(jìn)一步包括與將紙漿顆粒導(dǎo)入外殼的裝置協(xié)同工作的用于粉碎紙漿顆粒的裝置。
16.如權(quán)利要求1的裝置，其中用于將氣體漂白劑導(dǎo)入外殼的裝置，被安置于能在與前行的紙漿逆流的方向上導(dǎo)入該漂白劑的位置上。
17.如權(quán)利要求1的裝置，其中用于將氣體漂白劑導(dǎo)入外殼的裝置，被安置于能在與前行的紙漿順流的方向上導(dǎo)入該漂白劑的位置上。
18.一種用于將具有稠度高于20%的第一GE亮度的紙漿顆粒用臭氧漂白成具有第二較高GE亮度的紙漿顆粒的高稠度紙漿/臭氧漂白反應(yīng)器裝置，當(dāng)紙漿顆粒暴露給含臭氧的氣體漂白劑時，其顆粒的尺寸足以促使含臭氧的氣體漂白劑滲透大部分的紙漿顆粒，該裝置包括一個具有一紙漿入口和一紙漿出口并包括一第一紙漿顆粒充滿水平提供區(qū)和一第二紙漿顆粒/漂白劑反應(yīng)區(qū)的外殼;用于將高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入該外殼的裝置;以一個足以能提高紙漿顆粒GE亮度的量將含臭氧的氣體漂白劑導(dǎo)入該外殼的裝置;用于為紙漿顆粒提供預(yù)定充滿水平至少為所述外殼中的約10%的裝置;以及彌散和推進(jìn)裝置，用于連續(xù)地將大部分紙漿顆粒的幾乎全部表面彌散和暴露給氣體漂白劑，通過沿徑向提升、移位和振蕩紙漿顆粒而彌散該顆粒，使臭氧幾乎能與全部紙漿顆粒等量接觸，同時以單向流動方式推進(jìn)該彌散和暴露給臭氧的紙漿顆粒穿過殼體，在預(yù)定的滯留時間內(nèi)維持預(yù)定的充滿水平，并通過與所述穿過大部分紙漿顆粒的臭氧反應(yīng)得到基本均勻的漂白，以形成具有第二GE亮度的漂白的紙漿，所述的彌散和推進(jìn)裝置包括一位于所述第一區(qū)的第一輸送器部件和一位于所述第二區(qū)的第二輸送器部件，其中每所述的輸送器部件包括一個穿過殼體并沿殼體縱軸線伸展的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸在靠近紙漿入口處有一第一端，在靠近紙漿出口處有一第二端，以及從該旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的裝置，該裝置用于將顆粒移動穿過殼體，既在沿徑向上提供所述的暴露和彌散，又沿縱向提供所述的單向流動和所述的預(yù)定滯留時間;其中，用于在所述的殼體中提供所述紙漿顆粒預(yù)定充滿水平的裝置包括其輸送速率大于所述第二輸送器部件的輸送速率的第一輸送器部件。
19.如權(quán)利要求18的裝置，其中第一輸送器部件與第二輸送器部件有一個公用旋轉(zhuǎn)軸。
20.如權(quán)利要求18的裝置，其中第一和第二輸送器部件，包括以能最大限度地減少或避免其間紙漿顆粒的掛料或堵塞的間隔安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的輸送件。
21.如權(quán)利要求20的裝置，其中第一和第二輸送器部件上的輸送件包括裝在旋轉(zhuǎn)軸上的葉片型片。
22.如權(quán)利要求20的裝置，其中第一和第二輸送器部件的輸送件，包括一連續(xù)的螺旋型螺旋片，該螺旋片上有多個部位被切開而形成開口，所述的開口部位相對于旋轉(zhuǎn)軸按預(yù)定角度被彎折。
23.如權(quán)利要求20的裝置，其中紙漿顆粒彌散裝置包括一連續(xù)的螺旋型螺旋片，該螺旋片沿旋轉(zhuǎn)軸作徑向和螺旋形伸展，并具有預(yù)定的螺距，所述的螺旋片的每一個片上有一個或多個提升件。
24.如權(quán)利要求20的裝置，其中第二輸送器部件的輸送件，包括一相對于旋轉(zhuǎn)軸沿徑向和螺旋形伸展的并具有預(yù)定螺距的螺條型葉片。
25.如權(quán)利要求20的裝置，其中第二輸送器部件的輸送件，包括無限大螺距的并與旋轉(zhuǎn)軸分離開的斜置螺條。
26.如權(quán)利要求20的裝置，其中第一或第二輸送器部件的輸送件，包括一系列裝在旋轉(zhuǎn)軸上的楔形螺旋片。
27.如權(quán)利要求20的裝置，其中第一或第二輸送器部件的輸送件，包括一系列肘角形提升件。
28.如權(quán)利要求18的裝置，其中氣體漂白劑導(dǎo)入裝置在操作上與紙漿顆粒導(dǎo)入裝置相關(guān)聯(lián)，并包括將恒量氣體漂白劑導(dǎo)入紙漿顆粒中的裝置。
29.如權(quán)利要求28的裝置，其中氣體漂白劑導(dǎo)入裝置包括以紙漿顆粒運(yùn)動方向逆流方向?qū)霘怏w漂白劑的裝置。
30.如權(quán)利要求18的裝置，其中第一和第二輸送器部件提供的在反應(yīng)器中紙漿顆粒的滯留時間至少約40秒，且氣體漂白劑導(dǎo)入裝置提供的在反應(yīng)器中氣體漂白劑滯留時間至少是紙漿顆粒滯留時間的67%。
31.如權(quán)利要求18的裝置，其中第一和第二輸送器部件提供的反應(yīng)器充滿水平約為15～50%，且彌散指數(shù)約小于8。
32.一種用臭氧將稠度高于20%的第一GE亮度的紙漿顆粒漂白成第二較高GE亮度的紙漿顆粒的反應(yīng)器裝置，當(dāng)紙漿的顆粒暴露給包含臭氧的氣體漂白劑時，其顆粒的尺寸足以使含臭氧的氣體漂白劑基本完全滲透大部分的紙漿顆粒，該裝置包括一個包括一紙漿顆粒導(dǎo)入?yún)^(qū)、一紙漿顆粒充滿水平提供區(qū)、至少一個紙漿顆粒/臭氧氣體漂白劑反應(yīng)區(qū)以及一個已漂白的紙漿顆粒出口區(qū)的外殼;用于將紙漿顆粒導(dǎo)入該外殼中的紙漿顆粒導(dǎo)入?yún)^(qū)的裝置;位于外殼的紙漿顆粒充滿水平提供區(qū)的用于提供紙漿顆粒的預(yù)定充滿水平的裝置;用于以預(yù)定的充滿水平將紙漿顆粒彌散到氣體漂白劑中去的裝置，同時該裝置以單向流動方式推進(jìn)彌散的紙漿顆粒穿過外殼，在足夠的時間內(nèi)，使大部分紙漿顆粒基本上被均勻地漂白，形成具有第二GE亮度的已漂白的紙漿，所述的彌散和推進(jìn)裝置包括通過沿徑向提升、移位和振蕩彌散紙漿顆粒，使大部分紙漿顆粒的全部表面基本上都暴露給氣體漂白劑而使紙漿顆粒與氣體漂白劑密切接觸和混合的裝置;以及用于從外殼的已漂白紙漿顆粒出口區(qū)除去已漂白的紙漿顆粒的裝置。
33.如權(quán)利要求32的裝置，其中紙漿顆粒充滿水平提供裝置，包括一用于彌散和推進(jìn)紙漿顆粒的裝置中的第一輸送器部件，所述的第一輸送器部件具有足夠高的輸送速率，用以提供并維持預(yù)定的紙漿顆粒的充滿水平，紙漿顆粒彌散和推進(jìn)裝置還包括一個在臭氧氣體漂白劑中提升和彌散紙漿的第二輸送器部件，其第一輸送器部件的輸送速率大于第二輸送器部件的輸送速率。
34.如權(quán)利要求33的裝置，其中所述的外殼包括第一和第二外殼部分，第一外殼部分包括紙漿顆粒導(dǎo)入?yún)^(qū)、紙漿顆粒充滿水平提供區(qū)和一第一紙漿顆粒/臭氧氣體漂白劑反應(yīng)區(qū);第二外殼部分包括一第二紙漿顆粒/臭氧氣體漂白劑反應(yīng)區(qū)和已漂白的紙漿顆粒出口區(qū)。
35.如權(quán)利要求34的裝置，其中第一外殼部分位于第二外殼部分的上方，并通過滑槽與第二外殼部分相連，第一和第二輸送器部件位于第一外殼部分內(nèi)，并且每個都包含安裝在一公用旋轉(zhuǎn)軸上并且間隔開來的輸送件，該間隔足以最大限度地減小或避免其間紙漿顆粒的掛料或堵塞，第二外殼部分包括一第三輸送器部件，其輸送件安裝在一旋轉(zhuǎn)軸上，用以將紙漿顆粒從滑槽中導(dǎo)出，穿過第二紙漿顆粒/臭氧氣體漂白劑反應(yīng)區(qū)，并到達(dá)紙漿顆粒出口區(qū)。
36.如權(quán)利要求35的裝置，其中第一和第二外殼部分以反向相對，第三輸送器部件的旋轉(zhuǎn)軸及其上的輸送件被排列成能以與第一和第二輸送器部件的輸送件相反的方向輸送紙漿顆粒，故用單臺驅(qū)動裝置即可使每個旋轉(zhuǎn)軸沿同一方向旋轉(zhuǎn)。
37.如權(quán)利要求36的裝置，其中第一、第二和第三輸送器部件中至少有一個輸送器部件的輸送件包括葉片型片。
38.一個用于將高稠度紙漿顆粒彌散進(jìn)入一氣體反應(yīng)劑中的裝置，包括用于將高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入外殼的裝置;用于將氣體反應(yīng)劑導(dǎo)入外殼的裝置;在一定的輸送速率和輸送效率下，穿過殼體輸送顆粒的裝置;彌散和推進(jìn)裝置，包括用于降低輸送裝置的輸送效率的裝置，及在推進(jìn)顆粒沿軸線方向前行時，通過使顆粒沿徑向提升、換位和振蕩以使紙漿顆粒與氣體反應(yīng)劑密切接觸和混和的裝置，其中氣體反應(yīng)劑在被提升、被換位和被振蕩的顆粒周圍流動和環(huán)繞;以及用于提高輸送裝置的輸送速率的裝置，用于以單向流動方式推進(jìn)彌散的紙漿顆粒穿過外殼，為在外殼中的紙漿顆粒提供一個預(yù)定的充滿指數(shù)。
39.一個用于將高稠度紙漿顆粒彌散進(jìn)入一氣體反應(yīng)劑中的裝置，包括一個外殼;用于將高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入該外殼的裝置;用于將含臭氧的氣體反應(yīng)劑導(dǎo)入該外殼的裝置;以一定的輸送速率和輸送效率輸送顆粒穿過外殼，同時為外殼內(nèi)的紙漿顆粒提供預(yù)定的充滿水平的顆粒輸送裝置;以及彌散裝置，該裝置包括;通過在徑向提升、換位和振蕩該顆粒以使紙漿顆粒與氣體反應(yīng)劑密切接觸和混合的裝置、用于降低輸送效率的裝置和用于提高輸送速率的裝置，其中的氣體反應(yīng)劑在被提升、被換位和被振蕩的顆粒周圍流動和環(huán)繞，且在降低輸送效率時提高輸送速率，在預(yù)定充滿指數(shù)下以單向流動方式推進(jìn)彌散的顆粒穿過殼體。
40.一個用于將高稠度紙漿顆粒彌散進(jìn)入氣體反應(yīng)劑中的裝置，包括一個含有一顆粒導(dǎo)入?yún)^(qū)、一顆粒充滿水平提供區(qū)、至少一個顆粒/氣體反應(yīng)劑混合區(qū)和一個顆粒出口區(qū)的外殼;用于將高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入該外殼的顆粒導(dǎo)入?yún)^(qū)的裝置;用于將含臭氧的氣體漂白劑導(dǎo)入該外殼的裝置;在一定的輸送速率和輸送效率下輸送顆粒穿過外殼，并在該外殼內(nèi)的顆粒充滿水平提供區(qū)提供該外殼中的的紙漿顆粒預(yù)定的充滿水平的顆粒輸送裝置;彌散裝置，該裝置包括通過在經(jīng)向上提升、換位和振蕩顆粒使顆粒與氣體反應(yīng)劑密切接觸和混合的裝置，其中氣體反應(yīng)劑在被提升、被換位和被振蕩的顆粒周圍流動和環(huán)繞，并且在減小輸送效率時提高輸送速率，以單向流動方式推進(jìn)彌散的顆粒穿過殼體;以及將紙漿顆粒從殼體的顆粒出口區(qū)移出的裝置。
41.如權(quán)利要求38、39或40中任一項權(quán)利要求的裝置，其中所述的顆粒輸送裝置包括一旋轉(zhuǎn)軸;所說的彌散裝置包括多個安裝在該旋轉(zhuǎn)軸上的葉片組件;所述的輸送效率減少裝置包括能至少相對于該旋轉(zhuǎn)軸改變所述的葉片組件的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)和取向中一項參數(shù)的裝置;以及所述的輸送速率提高裝置，包括用于提高旋轉(zhuǎn)軸的每分鐘內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)以補(bǔ)償葉片組件的改變并獲得所述的單向流動的裝置。
42.如權(quán)利要求1的反應(yīng)器裝置，其中所述的旋轉(zhuǎn)軸以一定速度轉(zhuǎn)動，所說的徑向伸展裝置具有一定的螺距、間隔、角度、尺寸和形狀;且其中所述的速度、螺距、間隔、角度、尺寸和形狀可選成能在反應(yīng)器內(nèi)提供一預(yù)定的紙漿顆粒充滿水平并且提高紙漿顆粒的徑向彌散及減小其軸向彌散，同時以單向流動方式彌散和推進(jìn)紙漿顆粒穿過殼體，在預(yù)定的滯留時間內(nèi)獲得預(yù)定的臭氧轉(zhuǎn)化。
43.如權(quán)利要求42的反應(yīng)器裝置，其中預(yù)定的滯留時間約少于2分鐘，且預(yù)定的臭氧轉(zhuǎn)化約大于70%。
44.如權(quán)利要求43的反應(yīng)器裝置，還包括用于控制所說的漂白劑的流動以為在殼體中的所述漂白劑提供一個預(yù)定的滯留時間的裝置，并且其中所述的控制裝置被調(diào)整成將所述滯留時間至少設(shè)置為實際紙漿滯留時間的50%。
45.一種用于對具有稠度高于20%的高稠度紙漿顆粒進(jìn)行臭氧漂白的高稠度紙漿/臭氧漂白反應(yīng)器裝置，包括一個具有一紙漿入口和一紙漿出口的殼體;用于將高稠度紙漿顆粒在紙漿入口處導(dǎo)入殼體的裝置;用于將含臭氧氣體流導(dǎo)入殼體以在所述殼體內(nèi)提供含臭氧氣氛的裝置;以及在所述殼體內(nèi)的彌散和輸送裝置，用以將高稠度紙漿顆粒彌散進(jìn)入臭氧，通過在含臭氧的氣體中沿徑向彌散紙漿顆粒，使幾乎等量的臭氧與紙漿顆粒接觸，并以單向流動方式將紙漿顆粒從入口輸送到出口，在預(yù)定的時間內(nèi)足以使在所述殼體內(nèi)彌散的紙漿顆粒的充滿水平至少為10%，所述的彌散和輸送裝置，還可用作增加紙漿的徑向彌散使大多數(shù)紙漿顆粒懸浮在含臭氧的氣體中的裝置，和減少紙漿的軸向彌散使當(dāng)彌散和輸送所述紙漿顆粒穿過殼體時提供約小于8的彌散指數(shù)的裝置，所述彌散和輸送裝置包括一個穿過殼體并沿殼體縱軸線伸展的旋轉(zhuǎn)軸，其第一端靠近入口，其第二端靠近出口，及從該旋轉(zhuǎn)軸上沿徑向伸展的、用以沿殼體的徑向提升、換位和振蕩紙漿顆粒，以使大部分紙漿顆粒懸浮在含臭氧的氣體中，同時軸向地輸送紙漿顆粒穿過該殼體的裝置，所述的沿徑向伸展的裝置圍繞所述的旋轉(zhuǎn)軸安裝，以便為在預(yù)定的速度下工作的所述混合和輸送裝置提供至少一個預(yù)定的輸送速率。
46.如權(quán)利要求45的反應(yīng)器裝置，其中所述的彌散和輸送裝置使紙漿顆粒最大限度地徑向彌散和最小限度地軸向彌散，以使所述裝置的輸送效率低于一個可能達(dá)到的最大的輸送效率。
47.如權(quán)利要求45的反應(yīng)器裝置，其中所述的彌散和輸送裝置包括在上述的殼體內(nèi)提供一個預(yù)定的紙漿充滿水平的裝置;以及所述的提供裝置包括一個在上述旋轉(zhuǎn)軸上的第一部件，其第一部件的輸送速率高于后續(xù)部件的輸送速率。
48.如權(quán)利要求47的反應(yīng)器裝置，其中所述的徑向伸展裝置包括小于CEMA標(biāo)準(zhǔn)尺寸以非搭接結(jié)構(gòu)安裝的葉片。
49.如權(quán)利要求47的反應(yīng)器裝置，其中所述的徑向伸展裝置包括至少沿著旋轉(zhuǎn)軸上的一部分以1/4螺距為間隔的螺旋線樣型成約240°地將葉片定位。
50.如權(quán)利要求47的反應(yīng)器裝置，其中所述沿徑向伸展的裝置被構(gòu)形為可在所說的反應(yīng)器中提供15～40%的紙漿充滿水平，并且使沿軸向?qū)垵{的彌散具有約為3或約小于3的彌散指數(shù)(DI)。
51.如權(quán)利要求47的反應(yīng)器裝置，其中徑向伸展裝置包括沿著旋轉(zhuǎn)軸的長度上以1/4螺距為間隔的螺旋線的樣型成約240°地將葉片定位，所述的在第一部件上的所述葉片為CEMA標(biāo)準(zhǔn)尺寸葉片;且所述的旋轉(zhuǎn)軸包含一第二部件，其中所述的葉片具有1/2CEMA標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
52.一種用于將高于20%的高稠度的第一GE亮度的紙漿顆粒漂白成具有第二較高GE亮度的紙漿顆粒的方法，當(dāng)紙漿顆粒暴露給氣體漂白劑時，其顆粒的尺寸足以促使氣體漂白劑基本完全滲透大部分的紙漿顆粒，該方法包括將所述高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入反應(yīng)器;將含臭氧氣體的漂白劑導(dǎo)入反應(yīng)器;以及通過沿徑向提升、換位和振蕩紙漿顆粒來彌散紙漿顆粒，使紙漿顆粒與臭氧密切地接觸和混合，并使大部分紙漿顆粒的全部表面基本上暴露給氣體漂白劑，同時以單向流動方式推進(jìn)彌散的紙漿顆粒穿過該反應(yīng)器，在一個預(yù)定的時間內(nèi)基本上使大部分的紙漿顆粒被均勻漂白并形成具有第二GE亮度的已漂白的紙漿。
53.如權(quán)利要求52的方法，該方法還包括控制反應(yīng)器中紙漿顆粒的充滿水平及滯留時間，同時還控制反應(yīng)器中氣體漂白劑流速和滯留時間。
54.如權(quán)利要求52的方法，該方法還包括當(dāng)使紙漿顆粒被提升、換位和振蕩時，減小紙漿顆粒的軸向運(yùn)動，而將紙漿顆粒的徑向運(yùn)動增至最大，以便最大限度地使紙漿顆粒與氣體漂白劑混合和接觸。
55.如權(quán)利要求53或54的方法，其中控制氣體漂白劑的流速和滯留時間以便使氣體漂白劑的轉(zhuǎn)化率至少約為69%。
56.如權(quán)利要求52的方法，其中將氣體漂白劑以與紙漿顆粒運(yùn)動逆流的方向被導(dǎo)入。
57.如權(quán)利要求52的方法，還包括通過將高稠度的紙漿和殘留的氣體漂白劑導(dǎo)入一個罐的上部，并在該罐的下部加水來降低被漂白的紙漿的稠度，以在隨后的處理步驟中有利于使紙漿運(yùn)動的從反應(yīng)器中收回已漂白的紙漿的方法。
58.如權(quán)利要求53的方法，其中通過操作在一個可轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)軸上安裝有多個葉片型的輸送裝置而使紙漿顆粒與氣體漂白劑接觸并混合。
59.如權(quán)利要求58的方法，其中通過結(jié)合旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動速度選取特定的葉片結(jié)構(gòu)、間隔、螺距、形狀或表面積，將反應(yīng)器中的紙漿顆?？刂圃谥辽僖环N充滿水平或滯留時間下。
60.如權(quán)利要求59的方法，該方法還包括至少改變?nèi)~片結(jié)構(gòu)、間隔、螺距和表面形狀之一以降低輸送效率，并使旋轉(zhuǎn)軸在較高的轉(zhuǎn)數(shù)下轉(zhuǎn)動以補(bǔ)償這種輸送效率的降低，可使紙漿顆粒與氣體漂白劑有效接觸，提高氣體漂白劑的轉(zhuǎn)化或殼體內(nèi)紙漿顆粒的基本恒定的充滿水平。
61.如權(quán)利要求59的方法，該方法還包括控制氣體漂白劑的滯留時間，以便既能獲得高的漂白速度又能獲得氣體漂白劑的高的轉(zhuǎn)化率。
62.如權(quán)利要求59的方法，其中葉片的結(jié)構(gòu)、間隔、螺距、形狀或表面積以及旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速均被選定，以控制紙漿滯留時間獲得高的漂白速度。
63.如權(quán)利要求52的方法，還包括在將所述的紙漿顆粒導(dǎo)入該反應(yīng)器之前，將紙漿顆粒粉碎成具有較低松(堆)密度的紙漿顆粒;通過開始時以第一速率推進(jìn)所述較低松(堆)密度的紙漿顆粒使在該反應(yīng)器中維持所述紙漿顆粒在一基本恒定和預(yù)定的充滿水平，并以低于所述第一速率的第二速率推進(jìn)所述松(堆)密度增加了的顆粒。
64.如權(quán)利要求52的方法，其中所述的開始時的接觸和混合包括將大部分的紙漿顆粒懸浮在氣體漂白劑中。
65.如權(quán)利要求58的方法，還包括在所述的葉片之間基本上防止紙漿顆粒的掛料。
66.如權(quán)利要求60的方法，其中旋轉(zhuǎn)軸以約大于每分鐘30轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動。
67.如權(quán)利要求52的方法，其中所述的開始時使紙漿顆粒與臭氧接觸和混合的步驟，包括沿反應(yīng)器的徑向彌散紙漿顆粒，使大部紙漿顆粒懸浮于含臭氧的氣體漂白劑中，以利于基本全部的紙漿顆粒表面的所述暴露。
68.一種用于將高于20%的高稠度的第一GE亮度的紙漿顆粒用臭氧漂白成具有第二較高GE亮度的紙漿顆粒的方法，當(dāng)紙漿顆粒暴露給氣體漂白劑時，其顆粒的尺寸足以促使氣體漂白劑基本完全滲透大部分的紙漿顆粒，該方法包括將一含臭氧的氣體漂白劑導(dǎo)入一個反應(yīng)器，以在所述的反應(yīng)器中提供含臭氧的氣氛;將高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入該反應(yīng)器;以及通過沿徑向提升、換位和振蕩紙漿顆粒來沿該反應(yīng)器徑向彌散紙漿顆粒，使紙漿顆粒與臭氧密切接觸和混合，以使大部分紙漿顆粒懸浮在含臭氧的氣氛中，因而當(dāng)以單向流動方式推進(jìn)彌散的紙漿顆粒穿過該反應(yīng)器時，大部分紙漿顆粒的幾乎全部表面都暴露給氣體漂白劑，在預(yù)定的時間內(nèi)，使大部分的紙漿顆粒獲得基本均勻的漂白并形成具有第二GE亮度的已漂白的紙漿。
69.一種用臭氧漂白具有高于20%高稠度紙漿顆粒的方法，包括將含臭氧的氣體導(dǎo)入具有第一和第二端的反應(yīng)器中;將高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入該反應(yīng)器的第一端;以單向流動方式從反應(yīng)器的第一端推進(jìn)高稠度紙漿顆粒穿過含臭氧的氣體到達(dá)該反應(yīng)器的第二端;徑向地將高稠度紙漿顆粒彌散入所述含臭氧氣體中以連續(xù)地使大部分紙漿顆粒的幾乎全部表面暴露給含臭氧的氣體，所述的彌散與所述的推進(jìn)同時進(jìn)行;維持彌散的高稠度紙漿顆粒在反應(yīng)器中的預(yù)定的充滿水平，所述的充滿水平介于約10%至50%之間。
70.如權(quán)利要求69的方法，還包括在將高稠度紙漿顆粒導(dǎo)入反應(yīng)器前，通過粉碎來降低該高稠度紙漿顆粒的松(堆)密度。
71.如權(quán)利要求70的方法，其中維持預(yù)定的充滿水平的步驟包括維持將紙漿顆粒導(dǎo)入所述殼體的速度基本恒定;在所述的導(dǎo)入之后，立即以第一速度推進(jìn)所述的紙漿顆粒;以及隨后以第二速度推進(jìn)所述紙漿顆粒，其中所述的第一推進(jìn)速度大于所述的第二速度。
全文摘要
一種不使用氯元素而脫去木質(zhì)素并漂白木質(zhì)纖維紙漿的裝置和方法。該漂白反應(yīng)器是一個具有中心旋轉(zhuǎn)軸的水平容器，中心旋轉(zhuǎn)軸上最好包括葉片型、切口及彎折型螺旋片或螺條型螺旋片，用來以單向流動方式彌散和推進(jìn)紙漿顆粒，同時使紙漿顆粒與諸如臭氧的氣體漂白劑接觸并混和，從而獲得基本均勻的漂白。
文檔編號B01F7/00GK1078006SQ92103090
公開日1993年11月3日 申請日期1992年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月26日
發(fā)明者D·E·懷特, M·A·皮庫林, T·P·岡德克, W·H·弗蘭德 申請人:友聯(lián)坎普專利控股有限公司