用于將至少一種化學(xué)物質(zhì)送入至主工藝流中的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將至少一種化學(xué)物質(zhì)送入到主工藝流中的方法和裝置、特別地涉及一種用于將至少一種化學(xué)物質(zhì)送入到特定主工藝流中的方法和裝置，在該特定主工藝流中，主工藝流的質(zhì)量流量遠(yuǎn)大于化學(xué)物質(zhì)流的質(zhì)量流量。
【背景技術(shù)】
[0002]混合兩種或多種流體流在許多工業(yè)工藝中是典型的步驟。因此，本發(fā)明可用于多種應(yīng)用。作為本發(fā)明的方法和裝置的示例和優(yōu)選實(shí)施例，將更詳細(xì)地描述將助留化學(xué)制品和/或其它添加劑送入到漿料懸浮液中，該漿料懸浮液在造紙或造紙板工藝中被送入到造紙機(jī)中?？商砑拥綕{料懸浮液中的通常的添加劑的示例是用于改善/改變紙的性能的常用造紙?zhí)砑觿?例如填充劑、施膠劑、濕的和干的強(qiáng)度增強(qiáng)劑、防粘連劑、阻燃劑、抗靜電劑、疏水劑、染料和光學(xué)增白劑)和工藝化學(xué)制品(例如上述助留化學(xué)制品、絮凝和助濾劑、固定劑、粘液控制劑、濕潤(rùn)劑、消泡劑、殺菌劑等)。根據(jù)特性和數(shù)量，工藝化學(xué)制品和填充劑以眾所周知的方式取決于造紙機(jī)和期望的紙張品種的要求。
[0003]使用未經(jīng)利用的紙料和/或再生的紙漿(即通過(guò)回收廢紙得到的紙料)或使用機(jī)械紙漿來(lái)生產(chǎn)紙和紙板。在紙或單一漿種紙板(solid board)的生產(chǎn)中遇到的典型問(wèn)題是紙漿成分的往往不符合要求的助流性能，特別是當(dāng)使用高比例的回收紙和/或機(jī)械或熱機(jī)械紙漿時(shí)。通常，紙漿成分的助濾性能也是不符合要求的。因此，通常向漿料懸浮液添加助留化學(xué)制品。助留化學(xué)制品是化學(xué)劑，該化學(xué)劑用于使由漿料懸浮液承載的各種物質(zhì)相互結(jié)合或特別地結(jié)合至漿料懸浮液的纖維上，以便當(dāng)紙幅在造紙機(jī)的流漿箱中的導(dǎo)線(xiàn)截面處脫水時(shí)改善其在紙幅上的保留，由此減少固體物質(zhì)在造紙工藝中的損失。助留化學(xué)制品在經(jīng)濟(jì)上的另一重要影響涉及減少用于預(yù)定和非預(yù)定熬煮的停機(jī)時(shí)間。助留化學(xué)制品還有助于使諸如樹(shù)脂和施膠劑的易沉積材料結(jié)合至纖維，減少其以沉積結(jié)束的可能性或減少產(chǎn)品上的斑點(diǎn)。另外，助留化學(xué)制品可以降低紙幅破裂的頻率，因?yàn)榧垜腋∫褐懈哓?fù)荷的精細(xì)材料傾向于使得體系不穩(wěn)定。工藝化學(xué)過(guò)程的任何小的變化很可能導(dǎo)致在紙幅紙張上保留或多或少的細(xì)小顆粒，改變產(chǎn)品的成分。精細(xì)等級(jí)的突然增加通常意味著紙張即刻變得太濕，并且其在開(kāi)式牽引中將很可能破裂。
[0004]通常，助留化學(xué)制品總體帶有正電荷，以使通常帶有負(fù)電荷的紙漿纖維和其它添加劑或填充劑相互結(jié)合，由此增加在漿料懸浮液中形成絮凝物的能力。然而，也使用帶有負(fù)電荷的助留化學(xué)制品。助留化學(xué)制品的示例是硫酸鋁和聚合氯化鋁、陽(yáng)離子型或陰離子型丙烯酰胺共聚物或兩種不同的聚合物或共聚物的組合，該聚合物或共聚物有時(shí)甚至帶有不同的電荷。助留化學(xué)制品的其它示例包括聚乙烯和聚胺。有用的助留化學(xué)制品還包括高分子量聚丙烯酰胺和膨潤(rùn)土或硅膠的微粒體系。有用的助留劑還包括高分子量聚丙烯酰胺和膨潤(rùn)土或硅膠的微粒體系與陰離子型有機(jī)聚合物、更特別地是陰離子型的可選地交聯(lián)的聚丙烯酰胺的組合。這種基于微粒體系的助留劑例如從EP 462365、WO 02/33171、WO01/34908或WO 01/34910中是已知的。有用的助留劑還包括部分水解的N-乙烯基甲酰胺的均聚物和部分水解的N-乙烯基甲酰胺與二烯丙基二甲基氯化銨、N, N- 二甲氨基乙基丙烯酰胺、N，N-二甲氨基丙基丙烯酰胺的共聚物。有用的助留劑還包括例如從US 2003/0192664Al中已知的高分子量聚乙烯胺和陰離子型、陽(yáng)離子型或兩性交聯(lián)聚丙烯酰胺的微粒體系。
[0005]助留化學(xué)制品的受控的劑量在造紙工藝中和對(duì)于最終產(chǎn)品的質(zhì)量而言是關(guān)鍵的。雖然需要助留化學(xué)制品的特定最小添加量來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，但是過(guò)量劑量的助留化學(xué)制品導(dǎo)致在最終產(chǎn)品中形成絮凝物，而絮凝物被視作產(chǎn)品的品質(zhì)不均勻并且因此必須避免。
[0006]助留化學(xué)制品遇到的常見(jiàn)問(wèn)題是水解，其中，所討論的化學(xué)制品與水起反應(yīng)，并且趨向于失去其效力。因此，如果可以?xún)?yōu)化送入到紙漿中的助留化學(xué)制品以使得所討論的化學(xué)制品以盡可能短的時(shí)間與水接觸，則僅是在化學(xué)制品成本方面就可以得到很大的節(jié)省。另外，水解導(dǎo)致電荷適時(shí)地改變，這可以導(dǎo)致已經(jīng)形成的絮凝物溶解，由此減弱化學(xué)制品的效力。對(duì)絮凝物穩(wěn)定性的附加的影響還有剪切力。在通向流漿箱的路徑中，絮凝的漿料懸浮液經(jīng)受剪切力，該剪切力導(dǎo)致絮凝物隨時(shí)間破壞。因此，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化送入到紙漿中的助留化學(xué)制品，以使得化學(xué)制品可被引入到盡可能靠近造紙機(jī)的流漿箱的位置中。
[0007]然而，至今不存在適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案以允許將助留化學(xué)制品均勻且快速地混合到漿料懸浮液中。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)均勻混合，助留化學(xué)制品通常在流漿箱的供應(yīng)管道中的上游路徑中(例如在篩漿機(jī)中或緊接著篩漿機(jī)之后的供料泵中)與紙漿混合，以保證在到達(dá)流漿箱之前有足夠長(zhǎng)的混合時(shí)間。然而，這存在助留化學(xué)制品例如由于上述原因而已損失其一部分效力的缺點(diǎn)。由于效力的損失必須通過(guò)過(guò)量的劑量來(lái)補(bǔ)償，因此最終產(chǎn)品的品質(zhì)可能受到損害。
[0009]已知多種不同的現(xiàn)有技術(shù)的用于向漿料懸浮液送入助留化學(xué)制品和其它添加劑的方法和裝置。例如，在傳統(tǒng)的紙料制造方法中，制造工藝中所需要的各種紙漿纖維組分和添加劑、填充劑、粘合劑等在所謂的短循環(huán)中被送入到混合箱中。通過(guò)流漿箱供料泵將紙漿從混合箱(在多數(shù)情況下經(jīng)由渦流清洗、氣體分離和流漿箱篩或所謂的篩漿機(jī))泵送到流漿箱中。供料泵和流漿箱篩進(jìn)一步混合紙漿，即，它們保持紙漿盡可能地均勻。在多數(shù)情況下，助留化學(xué)制品(或助留化學(xué)制品的主要部分，如果一部分助留化學(xué)制品已經(jīng)被引入混合箱中)在流漿箱篩之后被送入到紙漿中，以保證漿料懸浮液的添加劑、填充劑或粘合劑保留在造紙機(jī)的導(dǎo)線(xiàn)截面中。
[0010]將助留化學(xué)制品或其它添加劑送入到主漿料懸浮液流中遇到的另一問(wèn)題基于如下這點(diǎn)，即這種添加劑的劑量通常被確定成與主質(zhì)量流量相比非常小的體積。將小體積均勻地供應(yīng)到大體積中要求在供應(yīng)位置處的有效混合。如果混合不足，則化學(xué)制品僅與漿料懸浮液的小部分接觸，這導(dǎo)致最終產(chǎn)品的性能的變化。
[0011]另外，由于上述原因，助留化學(xué)制品不能儲(chǔ)存為立即準(zhǔn)備使用的稀釋溶液。相反地，通常制備助留化學(xué)制品的濃縮流，該濃縮流可儲(chǔ)存至少幾個(gè)小時(shí)。根據(jù)一現(xiàn)有技術(shù)方法，提供了助留化學(xué)制品的濃縮流。緊接在與漿料懸浮液混合之前，稀釋劑被送入濃縮流中。隨后，稀釋的助留化學(xué)制品流被注入主工藝流中，即漿料懸浮液中。為了保證均勻混合，助留化學(xué)制品的稀釋流通常在供料泵或機(jī)械混合器的上游被注入流漿箱的主工藝流供應(yīng)中。然而，為了保證有效且均勻的混合，機(jī)械混合器或供料泵通常產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切力，該剪切力可能破壞不穩(wěn)固的化學(xué)制品，例如一些助留化學(xué)制品的聚合物鏈。另外，機(jī)械混合器昂貴并且需要高的運(yùn)行成本。
[0012]從文獻(xiàn)US 4 289 732 A、EP I 254 699 Al 和 US 2004/131538 Al 中已知使用射流噴嘴以在混合室連接至用于混合流體流的管道處混合兩種流體。這些文獻(xiàn)不涉及送入到第三流(即主工藝流)中的兩種流體的混合或預(yù)混合。在文獻(xiàn)US 2 645 463 A中描述了一種用于三種流體的連續(xù)流動(dòng)混合的裝置。該文獻(xiàn)沒(méi)有針對(duì)該目的公開(kāi)或建議對(duì)射流噴嘴的使用。文獻(xiàn)US 2001/028999 Al描述了三種流體在共同的混合室中的混合。這些文獻(xiàn)都沒(méi)有涉及紙漿加工。
[0013]德國(guó)實(shí)用新型DE 92 05 111 Ul描述了混合裝置，該混合裝置用于以恒定的流率混合兩種液體，以供給造紙機(jī)的流漿箱。
[0014]US 2008/0011788 Al描述了一種用于將一種或多種化學(xué)制品送入造紙過(guò)程中的方法，更特別地，一種用于將化學(xué)品(例如一種或多種諸如助留劑和供給液的化學(xué)制品)送入造紙過(guò)程的厚坯中的方法。US 2008/0011788 Al沒(méi)有為此使用射流噴嘴或噴射噴嘴。相反地，化學(xué)制品和供給液在混合室中混合，混合室包括中心供料尖刺物，供料尖刺物具有徑向的開(kāi)口，以將一種液體送入圍繞供料尖刺物的另一液體中。
[0015]US 5 549 792 A描述了一種造紙機(jī)的流漿箱，流漿箱包括紙漿分配器，該紙漿分配器包括紊流插入件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于將至少一種化學(xué)物質(zhì)送入到主工藝流中的方法和裝置，這克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。具體地，本發(fā)明的方法將允許使化學(xué)物質(zhì)均勻且快速地混合到主工藝流中