氧脱木素反应塔的制作方法

本发明涉及造纸制浆领域，尤其涉及一种适用于大型中浓纸浆进行氧脱木素反应的反应塔。

背景技术：

现代造纸制浆行业的无氯漂白或少氯漂白工艺中，中浓氧脱木素工段通常是必要的工艺环节，利用氧气脱除部分残余木素，可以大量减少后续漂白工段的化学品用量，节省漂白成本。而且氧脱木素技术是一种无氯漂白技术，对环境非常友好，可以减少废物排放。

中浓氧脱木素一般采用带压升流反应，即中浓纸浆从反应塔的底部进入，从顶部的喷放管喷出。

对于小型的漂白生产线，氧脱木素工段的氧脱木素反应塔也比较小。小型的氧脱木素反应塔塔底通常采用倒锥形封头，且锥形封头的半顶角θ一般小于25°，其目的是使纸浆在反应塔的直段能均匀上升，避免沟流现象（沟流现象即中间部分的纸浆上升速度快，外侧的中浓纸浆上升速度慢，当出现沟流现象时，纸浆经过的氧脱木素反应时间是不同的，甚至差别很大，严重时会影响纸浆质量。具体结构见说明书附图图1。

但对于大、中型氧脱木素反应塔，由于直径比较大，底部采用倒锥形封头会导致裙座很高，反应塔的总高度增加过多对中浓泵性能提出更高的要求，制造和运输难度也大，所以采用锥形封头不合适。对于中型的氧脱木素反应塔，传统的处理方法是采用塔底分配器，具体结构见说明书附图图2，这种塔底分配器原理是旋转的分配头将纸浆往四周分配。由于分配直径范围有限，当氧脱木素反应塔直径较大时，纸浆分配也很不均匀，不能适用于大型的氧脱木素反应塔。

小型的氧脱木素反应塔顶部通常采用球形封头，球形封头的中间设有喷放管，反应结束的带压中浓纸浆从喷放管喷出进入喷放锅，喷放速度由安装在喷放管道上的调节阀控制。球形封头对纸浆的运动阻力比蝶形、椭圆形封头较小，利于外侧的纸浆向喷放管流动，减少沟流的可能。具体结构见说明书附图图3。小型氧脱木素反应塔的塔顶球形封头对外侧纸浆的运动阻力有限，一般不会形成沟流现象。

大、中型的氧脱木素反应塔的顶部也采用球形封头，但由于直径较大，封头对外侧中浓纸浆的运动阻力也大，极易形成沟流现象。当出现沟流现象时，纸浆经过的氧脱木素反应时间是不同的，甚至差别很大，严重时会影响纸浆质量。此前通常的处理方法是在塔顶设带压卸料器，塔顶带压卸料器一般有两种，一种是刮板式卸料器（具体结构见说明书附图图4），说明书附图图4（a）是耙形刮板，说明书附图图4（b）是伞形刮板，刮板的工作原理都是利用刮板将外侧纸浆刮向中心，利用塔顶压力从中间的喷放管喷出实现带压卸料。另外一种是湍流化卸料器，具体结构见说明书附图图5，其工作原理是在塔顶的球形封头喷放管中心设一个高速旋转的剪切转子，把塔顶的中浓纸浆强力剪切达到湍流化后具有流动性，再进行喷放，由于剪切转子顶面的剪切强度高，中间部分的剪切强度低，利于外侧的纸浆向中间流动，解决了大、中型氧脱木素反应塔塔顶的沟流现象。

但是，上述塔顶卸料器虽然解决了大、中型氧脱木素反应塔塔顶的沟流现象，但缺点也是明显的，既增加了设备投资又提高了运行能耗。例如，一台用于15万吨/年规模的氧脱木素反应塔塔顶湍流化卸料器，需要配备45kw电机，每年耗电约23万千瓦时；即使采用刮板式卸料器，每年也需要耗电约15万千瓦时。

技术实现要素：

为解决以上结构存在的技术问题，本发明提供了一种适用于大型中浓纸浆氧脱木素反应塔的新型结构。

本发明提供一种氧脱木素反应塔，包括反应塔筒体，反应塔筒体底部采用裙座支撑结构，反应塔筒体底部封头上设有数个进浆口，裙座内设有纸浆匀速分配器，纸浆匀速分配器顶部设有数个出浆口，出浆口数量与塔底封头上的进浆口数量相同，且该出浆口与塔底封头上的进浆口一一对应，用管道连接，纸浆匀速分配器底部设有水平进浆口，反应塔筒体顶部设有喷放卸料结构，喷放卸料结构包括两个直径不同的球形封头，两个球形封头的中间连接一个小筒体，其中直径较小的球形封头的中心部位连接一个喷放接管和法兰。

作为优选，塔底封头的中间部位设置一个垂直向下的进浆口，其余垂直向下的进浆口沿某个中心圆均布，中心圆半径为反应塔筒体直径的1/4～1/3。上述中心圆半径最佳值用计算流体力学通过模拟塔底流体流动状态，进行优化后确定。

作为优选，纸浆匀速分配器为圆形筒体结构，筒体顶部采用凸形封头，凸形封头上设有数个出浆口,其中凸形封头中心设有一个垂直出浆口，反应塔底部封头的中心设有一个垂直进浆口，上述出浆口与进浆口用管道连接；其余出浆口设于纸浆匀速分配器外壁或凸形封头外侧，倾斜向上，且沿纸浆匀速分配器外壁或凸形封头外侧周向分布，并与相对应的进浆口通过管道连接。

作为优选，纸浆匀速分配器采用搅拌分配方式，其内部设置有搅拌器，匀速分配器底部设置有驱动电机和传动机构，搅拌器由驱动电机和传动机构驱动旋转。传动机构为带传动或减速机。

作为优选，纸浆匀速分配器采用依靠流量仪表和调节阀均匀分配纸浆流量的方式，其在用于连接纸浆匀速分配器出浆口与塔底封头上的进浆口的管道上，设置有流量计和调节阀。

作为优选，喷放卸料结构的两个球形封头直径比为1.5～2.5。

作为优选，球形封头与两个球形封头中间的小筒体之间采用圆弧过渡。

本发明的氧脱木素反应塔，有效降低大型氧脱木素反应塔的总体高度使中浓纸浆在大型氧脱木素反应塔底部进浆分布均匀，纸浆能均匀上升，避免在反应塔底部形成沟流现象。在塔顶可以免除使用各种卸料器，有效减少外侧纸浆的运动阻力，避免中浓纸浆在升流塔顶部形成沟流现象。并且，由于免除使用塔顶卸料器，可以降低投资和运行成本。

附图说明

图1为小型的氧脱木素反应塔塔底结构示意图；

图2为大、中型的氧脱木素反应塔塔底结构示意图；

图3为小型的氧脱木素反应塔顶部结构示意图；

图4为大、中型的氧脱木素反应塔塔顶刮板式卸料器结构示意图；

图5为大、中型的氧脱木素反应塔塔顶伞形刮板结构示意图；

图6为本发明实施例1的纸浆匀速分配器结构原理图；

图7为本发明实施例2的纸浆匀速分配器结构原理图；

图8为本发明的喷放卸料结构原理图；

其中：1、进口接管法兰；2、筒体；3、凸形封头；4、接管法兰；5、接管法兰；6、管道；7、管道；8、接管法兰；9、接管法兰；10、凸形封头；11、搅拌器；12、驱动电机；13、传动机构；14、喷放卸料机构；15、小筒体；16、第1个球形封头；17、喷放接管；18、法兰；19、第2个球形封头；20、流量计；21、自动调节阀；22、流量计；23、自动调节阀。

具体实施方式

实施例1

根据说明书附图图6，本实施例1公开一种氧脱木素反应塔，包括反应塔筒体，反应塔筒体底部采用裙座支撑结构，反应塔筒体底部封头10上设有数个进浆口，数个进浆口上分别设有接管法兰8和接管法兰9。其中，筒体底部封头10的中间部位设置一个垂直向下的进浆口，其余垂直向下的进浆口沿某个中心圆均布，中心圆半径为反应塔筒体直径的1/4～1/3。上述中心圆半径最佳值用计算流体力学通过模拟塔底流体流动状态，进行优化后确定。

裙座内设有纸浆匀速分配器。纸浆匀速分配器为圆形筒体结构，筒体2顶部采用凸形封头3，凸形封头3上设有数个出浆口,数个出浆口上分别设有接管法兰4和接管法兰5。其中，凸形封头3中心设有一个垂直出浆口。反应塔底部封头的中心设有一个垂直进浆口，上述出浆口与进浆口分别用管道6连接；其余出浆口设于纸浆匀速分配器外壁或凸形封头外侧，倾斜向上，且沿纸浆匀速分配器外壁或凸形封头外侧周向分布，并与相对应的进浆口通过管道7连接。纸浆匀速分配器底部设有水平进浆口，水平进浆口设有进口接管法兰1。纸浆匀速分配器采用搅拌分配方式，其内部设置有搅拌器11，匀速分配器底部设置有驱动电机12和传动机构13，搅拌器11由驱动电机12和传动机构13驱动旋转。传动机构13为带传动或减速机。当中浓纸浆由进口接管法兰1经过管道进入纸浆匀速分配器后，被分配器内的搅拌器11搅拌流动，均匀的分配到出口接管法兰4和接管法兰5，通过管道6和管道7分别流到接管法兰8和接管法兰9，后进入凸形封头10内，由多点进入凸形封头的中浓纸浆在反应塔内部汇合后，均匀向上流动，避免了底部的沟流现象出现。

根据说明书附图图8，反应塔筒体顶部设有喷放卸料结构14，喷放卸料结构14包括两个直径不同的球形封头，两个球形封头直径比为1.5～2.5，最佳直径比为2。两个球形封头的中心位置之间连接一个小筒体15，三个部件之间均为焊接连接。该小筒体15的直径为反应塔筒体直径的1/2，其长度大于其筒体的直径。两个球形封头与中间的小筒体之间采分别用圆弧过渡。其中直径较小的第1个球形封头16的中心部位连接一个喷放接管17和法兰18，为焊接连接。纸浆运动流场因球形封头发生改变，中间部位的纸浆运动阻力小而外侧的纸浆运动阻力大，如果两者的运动阻力差别很大会造成外侧纸浆运动速度严重减慢甚至停止运动而中间部位的纸浆继续上升形成沟流现象。当中浓纸浆上升到第1个球形封头18内的时候，位于外侧的纸浆的运动阻力减少了约1/2，大大减少了大型氧脱木素塔反应塔在顶部形成沟流现象的几率，降低了沟流现象的严重性，使纸浆经过氧脱木素后质量基本均匀一致。纸浆进入两封头之间的小筒体15内后均匀上升，到达第2个球形封头19内时，由于筒体直径比较小，内外纸浆的运动阻力差别不大，与小型氧脱木素反应塔的情况一样，不会产生沟流现象或沟流现象不严重，纸浆从喷放管喷出进入喷放锅。

实施例2

与实施例1不同的是，纸浆匀速分配器采用的不是搅拌分配方式，管道6内的纸浆流量由安装在管道6上的流量计20的流量信号通过dcs自动控制系统反馈给自动调节阀21进行自动调节。管道7内的纸浆流量由安装在管道7上的流量计22的流量信号通过dcs自动控制系统反馈给自动调节阀23进行自动调节。通过dcs自动控制系统可以控制各个管道内的纸浆流量基本一致，由多点进入凸形封头的中浓纸浆在反应塔内部汇合后，均匀向上流动，避免了底部的沟流现象出现。

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