[发明专利]使用气体反应剂处理纤维材料的方法和装置

说明书

本发明一般地涉及用于造纸的纸浆工艺，特别是涉及采用气体漂白反应剂进行纸浆漂白。

漂白本纸浆所用的气体反应剂，例如二氧化氯或臭氧，含有与反应气体共存的高体积百分比的载体气体。这是制备这种气体漂白反应剂时所产生的结果。

臭氧由空气或氧气流过具有足够强度以产生电晕放电的电场而产生，该电晕放电将一部分氧气转变成臭氧。例如在某些臭氧发生器中流动的氧气通过电晕后约有百分之六的氧气转变成臭氧。剩余的氧气作为“载体气体”和臭氧一起进入漂白工序。在与纸浆发生反应后臭氧部分基本上耗尽而氧气在所采用的漂白条件下不参与反应而从纸浆中被移出，氧气的回收对于臭氧发生器的经济性是重要的。

一种通常有效的臭氧漂白设备在浓度高达百分之二十至五十的条件下处理纸浆。纸浆在反应气体中由机械式疏松机处理成蓬松状并用气体吹送通过导管落在一疏松的蓬松纸浆的疏松层体上，后者连续地下移通过一圆柱状反应塔移向一个作为气体分离室的膨胀部。臭氧/载体气体混合体最初在疏解机内与纸浆混合构成气体悬浮混合体，用于输送与引起反应，然后它通过导管到达塔体顶部。臭氧与载体气体以基本上高于疏松层体向下穿过反应塔的速度穿过该疏松层。载体气体从外缘离开纸浆层进入气体分离室并从那里再循环至臭氧发生器。在这种类型的反应器内的漂白作用通常会由于蓬松的纸浆团凝聚的渗透性的变化而导至其出现一种带斑点的外观。这种变化也是由下落的纸浆的集中碰撞造成的疏松纸浆层的不均匀压缩而引起的。纸浆层中集中深度较大处也增加了集中的压缩作用。这些压缩因素由于臭氧与载体气体通过纸浆层时的压降而进一步恶化。因为压降与纸浆层的压缩密度是成比例的，故气体流的特性变劣也是很明显的。再之，放热的漂白反应在低密度区域内产生了较高的温度，因而在这些区域内的漂白率较高。因为臭氧/纸浆的反应是非常迅速的且反应率随着浓度的降低而迅速下降，因此由于大部分的臭氧在其有机会接触纸浆层的较为稠密的区域的纤维以前已被耗尽，现有技术的反应器的漂白不均匀的结果被进一步恶化。

疏松层体型反应器的一个重要特征是它具有高的将臭氧从氧气载体中清除出去的能力。对离开疏松层进入气体分离室的气体的测定显示出其中只含有很低量的残余臭氧，例如百万分之三十（当在反应器顶部的喂入气体中氧气里含有4%的臭氧时）。由于臭氧是一种相对昂贵的化学物质，这种臭氧气体的高利用率对于臭氧漂白的经济效益是非常重要的。可以认为这种臭氧利用的高效率是下述事实的结果，即纸浆层的松密度主要在接近气体分离区处增大，这是上方的纸浆与通过该层体的全高的气流的压降的综合作用的结果。例如，当反应器在分离层上的纸浆层体高度为八英尺时进行操作，且疏松层反应器上部的气流速度约为40英尺/分时，在气体分离区的纸浆松密度将上升至约40磅/立方英尺而孔隙度将降低至约为总体积的36%。

在这个孔隙度下降的区域，臭氧气体被迫与纸浆纤维直接接触。最终的痕量臭氧是在漂白过程中被消耗而不穿过疏松层体，并不会在用于回收氧气载体的再循环系统中被驱逐。

上面所述的是现有的气体反应剂纸浆漂白反应器中所存在的公知缺陷。因而很明显地如提供一个可克服上述一个或多个缺陷的替换方案是很有益处的。故相应地提出了适宜的替换方案，其技术特征将在下面作充分公开。

在本发明的一个方面是，提供一个用气体反应剂处理纤维材料的装置使本发明得以实现，其中气体反应剂用于使纤维材料在气体反应剂存在的情况下变得蓬松以构成纤维材料的气体悬浮体，并有一个用于接收和搅拌上述纤维材料的气体悬浮体以机械地维持纤维材料悬浮于气体反应剂中直至气体反应剂基本上与纤维材料完成反应为止的机构。该混合体然后被分送至疏松层体反应及除气室，在此完成反应而剩余的反应气体被从纤维材料中排出。

前述的和其它的方面将从下面对本发明的详述及参照附图而更明确。

附图简述：

图1是一个体现本发明特征的装置的局剖示意图;

图2是图1的装置按2-2线的部分局剖视图;

图3是臭氧与本纸浆在疏松层体反应器中反应率的图解;而

图4是本发明另一个实施例的部分的局部剖视图，其中气体反应剂被导入混合室的喂入漏斗而不是进入疏解器。