专利名称：一种用于稻草或其他轻粗大物料的处理容器的制作方法稻草以及其他轻质、大体积纤维素材料被转化浆状物以用于造纸、建筑材 料或其他基于浆状物的制品。这些材料经过化学和机械处理，所述材料的化学 处理特别包括腐蚀化学药剂和短加工时间。处理稻草以及其他轻质、大体积纤维素材料的化学处理容器提供了在对这 些材料进行化学处理工艺如水解中严格的化学条件和短期保持时间。。 一种传 统的化学处理容器，包括一系列并行排布的水平导管，正如潘迪亚蒸煮器。管 道连接该些导管并提供一用于原材料流通的、从一导管的流出口到下一根导管 的流入口的流经通道。这些导管的排布需要相对较为复杂的机械装配以支撑潘 迪亚蒸煮器。正在经受处理的原材料从一个导管流向下一个导管。在每个导管中，原材料以20(TC的温度、20巴(约每平方英寸290磅(psi)) 的压力被保存至少30分钟的保留时间。每根导管的内螺杆经由每根导管移动 原材料。上述螺杆容易阻塞原材料且需要维护。多管道使得潘迪亚蒸煮器成为带有很多可移动部件如螺旋的机械式庞杂 装置。然而对于处理容器来说，带有较少的可移动部件是人们长期需要的，最 起码对于有多个螺杆传送装置的潘迪亚蒸煮器是这样的。此外人们希望有一种 能够处理大量材料的化学处理容器，如以四分钟的停留时间时间保存在容器 里可日处理400吨。因此，急需一种结构相对比较简单且有能力处理大容量的 稻草或其他轻质大体积纤维素材料的化学处理容器。
一种结构简单的容器被开发出来用于某些轻质的、大体积纤维素材料如稻 草或其他非木质纤维素材料的化学处理。所述容器呈圆柱体形，该容器有一内部处理室，该内部处理室带密封顶部和底部以保证内部可以存在至少20巴优 选为40巴的压力以及至少10(TC优选20(rC的温度。所述内部处理室基本竖直， 例如同竖直方向成10。，内部处理室直径1.5至4米，高0.5至20米，上述尺 寸取决于期望达到的测定体积的流量以及原材料在所述内部处理室的保持时 间。原材料可以经由上部入口进入所述容器。处理液体(如若需要，这些液体 优选为酸性化学药剂以支持水解，尽管使用氨水处理也适合)和水被掺入以促 进在所述内部处理室里的处理以及通过低排出口放掉原材料。抗压环 (anti-compression ring)可以被设置于所述内部处理室相对较高的位置，
且所述搅拌器可以被包括在离抗压环较近处。所述内部处理室的底部排出口可 以包括便于排出原材料的装置，如所述内部处理室的一维侧壁过渡以促进材料 流动，将材料运往所述排出口的旋转装置，以及当原材料从所述内部处理室或 组合体中排出时用于向原材料中喷入液体以提高原材料中液体比率的挡板。
一种已被开发出来用于化学处理轻质、大体积纤维素材料的方法包括将 上述材料引入基本竖直处理容器的上部入口；以至少20巴的压力和至少200 "C的温度将所述材料保持在所述容器里；在所述容器里用蒸煮液处理所述材 料；当所述材料向下流过所述容器时，驱动所述材料通过至少一个安装于所述 容器内表面的抗压环；在所述容器里搅动所述材料，以及从所述容器低排出口 排出被处理过的材料。
一种已被开发出来用于化学处理轻质、大体积纤维素材料的处理容器，所 述容器包括带密封顶端、底端以及从顶端延伸到底端的侧壁的基本竖直容器， 其中所述容器在至少20巴的压力和至少20(TC的温度的条件下运行;位于所述 容器上部的材料进入口，其中所述进入口接收所述纤维素材料；位于所述容器 或与所述材料进入口相配合的材料进给系统上的蒸煮液进入口；至少一个位于 所述侧壁内表面的抗压环；用于搅拌所述容器内原材料的、最近于所述抗压环 的搅拌器，以及位于所述容器较低位置处的排出口。


图1为一种用于轻质材料、大体积纤维素材料的化学处理如煮解以生成如
浆状物的处理容器的示意图2为一种用于如图1所示的示范性抗压环的截面示意图； 图3为如图1所示容器的排出口部分的侧视图。

以下结合图1-3和具体实施例对本发明进行详细说明。 图1示意性地举例说明了一种化学处理容器IO，该化学容器开发用来处理 轻质材料、大体积纤维素材料，如稻草(统称为轻质纤维素材料)。通过一个 例子说明，轻质纤维素材料的密度为50-120千克/每立方米，该密度值小于传 统木片的密度。在此处公开的实施例中，所述容器10为一竖直反应堆，能够 日处理400吨轻质纤维素材料，且有14立方米的容积。所述容器10是可以是 一圆柱体形状的密闭容器，所述圆柱体有一半径不变的圆形横截面，该圆柱体 有被密封的上端和下端。
在一具体的实施例中，圆柱体形容器10的直径为1. 5米、高8米。在另 一些实施例中，容器10的直径在范围为1至10米内取值，或者更窄的范围 3至4米。容器10的高度可以在下列范围内取值0.5-40米。所述容器10的 直径、高度可以根据预定设计流经容器10的原材料容积流率以及原材料在容 器10中的保持时间选择。
所述容器10的形状可以与在此公开的示范性圆柱体容器实施例不同。所 述容器10可以是非圆形横截面形状且不同尺寸即尺寸非恒定，如圆锥体形、 四方体形或椭圆形，和比简单圆柱体、矩形或椭圆形(横截面)更复杂的形状。 所述容器10的一种优选形状为单容器，与现有技术处理容器中的多管道不同。
所述容器10必须能够承受至少20巴的压力和20(TC温度的工作环境，且 优选为40巴的压力(约580磅每平方英寸(psi))和300。C的温度。这些温 度和压力适合于对轻质纤维素材料的处理工艺如水解。.任何被加入到所述容器 的液体，如为了便于通过容器排出口输送原材料而加入的溶液或冷却液体，优 选为水或是酸性的液体。 一些有机工作液，如醋酸、蚁酸、乙醇或甲醇也可以被用于上述液体中。在一个实施例中，容器10被用来在酸性处理条件下通过 水解处理如稻草等非木质纤维素材料。在又一实施例中，原材料在容器中的保 持时间优选为10至120分钟，此处保持时间越长越好。
所述容器10的操作可以包括用于控制纤维素材料在一个化学处理容器里
流量的常规装置，如材料含量控制器。所述控制系统可以监控所述采用了如Y
射线测量仪的容器内的固形物含量，且提供用于控制从原材料进给系统12进 入所述容器的原材料速率和从底部排出口 20排出浆料的排出速率的反馈信号。 另外，力传感器如应变仪可以被包括在所述容器内以监测所述容器内的压力和 推动力。进一步地，传感器可以监测所述系统内可以运动部件例如所述进给系 统12内的螺旋输送器的旋转速率以及搅拌器的运动。
所述容器内纤维素材料的保持时间和温度优选控制在一个统一的水平。保 持时间和温度的控制有益于从所述容器内原材料和液体的化学反应得到预先 设计的产品产量。更进一步地，保持时间和温度的控制是需要的以避免在所述 容器内发生附加反应从而导致反应产品产量的减少。
所述容器10包括用于轻质纤维素材料的进给系统12。所述进给系统12 可以是常规的进给系统，如料仓、带多个用于蒸汽和液体进出以便于原材料的 输送以及通过所述容器的进入口的碎片螺旋输送器。所述容器10在其顶部或 上部设有进入口 14。所述进给系统12可以被用于从以大气压运行的料仓到所 述容器进入口 14输送纤维素材料。所述进入口 14在例如20(TC的温度和20 巴的加压环境下，该环境也是所述容器的操作环境。
所述容器10为一个能保持纤维素材料以统一速率流经所述容器的加压容 器。优选地，被引入容器的液体例如用于煮解纤维素材料为桨料的带化学试剂 的液体的量被最小化以便于加热所述容器中待处理的原材料并保持其温度。热 源16如热蒸汽、热气体以及其他的热媒介物，可以被加入到所述容器。
所述容器10可以有带竖直侧壁的内部处理室18，在所述内部处理室18 内原材料向下流向位于所述容器底部的材料排出口 20。沿着所述内部处理室侧 壁不同高度的位置处设有多个抗压环22或其他适合环以减少所述容器内的材 料的压縮。这些环有利于纤维素材料通过所述容器。所述环安排设置于所述内 部处理室的不同高度，优选地设置于上部如上半部。图2示出了一示范性抗压环22，该抗压环22可以是一截面形状为大体三 角形的环孔。所述环的顶部24与所述容器的内壁26相连接，且第一竖直圆柱 腿28也与内壁26相连接。所述抗压环22还可以包括一朝内斜靠于所述容器 上的斜侧壁30。所述抗压环22有助于所述容器整个高度内的材料流的统一压 力。该环向沿着所述斜侧壁30向下移动的材料的施加轻微压力。被所述环所 施加的压力支撑着所述容器上部高度的材料并减少由于上部高度材料所产生 的对材料的冲载力。当材料流过所述环，由于材料流过了所述斜侧壁30的地 脚空白并且膨胀到较大直径的所述容器内壁26处，所述压縮力快速解除。比 较适合的抗压环在专利号为6， 280， 569及5， 454， 490的专利中被描述。
搅拌器32可以被包括在所述内部处理室18内以帮助材料通过所述容器的 运动，而且，特别是流经抗压环的运动。所述搅拌器可以被设置于抗压环22 的附近，并尽可能地与之相连接。所述搅拌器可以是与所述容器的表面如斜侧 壁30相连接的棒形物或是轴形物，这有利于作出如摇动、互倒运动以及振动 等搅拌运动。所述搅拌器的运动被用于纤维素材料以促进通过所述容器的材料 的运动。
原动力34被用于所述搅拌器以产生搅拌运动。所述搅拌器可以是用于辅 助通过所述容器的材料的运动的常规搅拌装置。所述抗压环同所述搅拌器的组 合，如采用在斜侧壁30上安装振动臂，可以减少所述容器的组件尤其是运动 组件。更进一步地，所述抗压环同所述搅拌器的组合可以减少同原材料接触的 组件，从而减少那些妨碍原材料通过所述容器的组件。
图3示出了一安装于所述容器较低位置的示范性排出装置36，在所述排出 装置内，内壁从圆柱形壁过渡成有一一维收敛和侧面凸起的壁，以至于一菱形 锯齿(a diamond shaped indention)被形成于排出装置的相对侧。所述排出装置 36可以包括安装于临近排出装置底部的水平进给螺杆38。位于所述容器底部 的排出装置36可以是如美国专利5， 500， 083、 5， 628， 873和5， 617， 975所描述 的能促进流动的装置。
除了水平进给螺杆，还可以选择转动刮板40 (可以是常规的设计)安装于 所述容器的较低位置。所述刮板可以将纤维素材料推到位于所述容器底部的中 央卸料点42。挡板44可以被设置于所述容器的较低处，该处为所述卸料点42的上游。 挡板44将材料扫向所述卸料点。进一步地，稀释液体通过管路44被引入所述 挡板区域。所述稀释液体从挡板区域流向朝卸料点运动的材料。所述稀释液体 增加了原材料中液体的含量从而有助于原材料向卸料点的运动。
虽然本发明已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例进行了描述，但 是应可理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包括在所附 权利要求的精神和范围内的各种改进和等同布置。


一种化学处理轻质、大体积纤维素材料的方法，包括将上述材料引入基本竖直的处理容器的上部入口；以至少20巴的压力和至少200℃的温度将所述材料保持在所述容器里；在所述容器里用蒸煮液处理所述材料；当所述材料向下流过所述容器时，驱动所述材料通过至少一个安装于所述容器内表面的抗压环；在所述容器里搅动所述材料，以及从所述容器低排出口排出被处理过的材料。