1.一种用于将一种或多种化学物质输送到造纸工艺的工艺流中的装置，其包括：a.第一管道，其具有一个或多个入口和出口；
b.第二管道，其具有一个或多个入口和出口，其中所述第一管道固定到所述第二管道，并横穿所述第二管道；
c.混合室，其具有一个或多个入口和出口，其中所述第二管道固定到所述混合室，且其中所述第一管道的所述出口和所述第二管道的所述出口与所述混合室相通；以及d.适配器，其与所述混合室的所述出口相通，并固定到所述混合室。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第二管道的所述入口垂直于所述第二管道的所述出口。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述第一管道具有不横穿所述第二管道的头部部分和横穿所述第二管道的部分，其中横穿所述第二管道的所述部分为圆锥形状，且其中所述第一管道的尖端与所述混合室相通。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述第一管道通过紧固装置固定到所述第二管道。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述第二管道通过紧固装置固定到所述混合室。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述混合室通过紧固装置固定到所述适配器。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述第一管道横穿所述第二管道，垂直于所述第二管道的所述入口。
8.一种用于将一种或多种化学物质输送到造纸工艺的工艺流中的方法，其包括：a.提供一个或多个混合装置，所述混合装置包括：第一管道，所述第一管道具有一个或多个入口和出口；第二管道，所述第二管道具有一个或多个入口和出口，其中所述第一管道固定到所述第二管道，并横穿所述第二管道；混合室，所述混合室具有一个或多个入口和出口，其中所述第二管道固定到所述混合室，且其中所述第一管道的所述出口和所述第二管道的所述出口与所述混合室相通；以及适配器，所述适配器与所述混合室的所述出口相通，并固定到所述混合室；
b.将所述适配器安装在所述造纸工艺的稀浆料输浆管道中的孔上，其中所述适配器与所述混合室的所述出口相通，并固定到所述混合室；
c.运行所述造纸工艺，使得所述工艺流流过所述稀浆料输浆管道；
d.通过将所述化学物质和进料液引入到所述第一管道和所述第二管道的所述入口中而将所述化学物质和进料液引入到所述混合室；
e.在所述混合室中混合所述化学物质和所述进料液，以形成所述化学物质和所述进料液的混合物；以及f.通过与所述工艺流相通的所述适配器将所述混合物分配入所述稀浆料输浆管道的所述工艺流中。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述化学物质在其被引入到所述第一管道或所述第二管道前用稀释液稀释。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述化学物质和所述进料液被顺序地或同时地引入。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述稀释液优选淡水。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述进料液选自由以下所组成的组：淡水、清滤液、白水、稀浆料及其组合。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述工艺流含有造纸工艺稀浆料。
14.如权利要求8所述的方法，其中所述化学物质选自由以下所组成的组：生物杀伤剂、增强剂、增白剂、颜料、填充剂、胶粘料、助留剂、助滤剂、絮凝剂、助洗剂、消泡剂、分散剂、固定剂、凝结剂及其组合。
15.如权利要求8所述的方法，其中所述混合步骤是分段混合。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述分段混合步骤持续5微秒至500毫秒。
17.如权利要求8所述的方法，其中所述工艺流含有造纸工艺原料。
18.如权利要求8所述的方法，其中所述混合装置接近所述造纸工艺的流浆箱定位。
19.如权利要求8所述的方法，其中所述装置在所述造纸工艺的流浆箱前串联排列。
20.如权利要求8所述的方法，其中所述化学物质的活性通过调节被引入到所述混合室中的所述化学物质和所述进料液的流动速率来控制。
21.如权利要求20所述的方法，还包括提供一个或多个泵，所述泵与所述装置相通，且其中所述泵控制所述化学物质和所述稀释液的流动速率。
22.如权利要求8所述的方法，其中在所述化学物质被引入到所述工艺流之前，所述化学物质的活性通过调节被引入到所述混合室中的所述化学物质和所述进料液的流动速率来控制。
用于将化学物质输送到工艺流中的方法和装置
发明领域
[0001] 本公开内容涉及一种用于将化学物质输送到造纸工艺的工艺流(process stream)中的方法和装置。
[0002] 背景
[0003] 多种类型和量的化学物质被加入到造纸工艺中。尤其，化学物质被加入到造纸工艺的工艺流中。这些化学物质的最优输送既是质量问题又是成本问题，因为将化学物质最优输送到工艺流中将产生以下结果：a)造纸机的运转性能更好；b)成品的量更可预知，且更一致；c)造纸机的断纸和停机时间更少；d)需要输送到造纸机的化学物质的量减少；e)淡水消耗更小；以及f)需要加热淡水的能量更少。
[0004] 将化学物质最优输送到工艺流在以下条件下产生，这些条件即，存在将化学物质迅速混合到工艺流中、出现局部化学计量条件、在输送装置中水用量最少、以及化学物质的最优滞留/接触时间。更具体地说，具有局部化学计量条件指在用于化学物质反应的工艺流中具有化学物质的最优比率，而化学物质的最优滞留时间指，化学物质应被输送到工艺流中，使得已经被输送入系统中的所有化学物质都具有足够的时间开始作用，但没有太长的时间保持期望的效果。
[0005] 用于将化学物质输送到造纸工艺的工艺流中的许多已有技术方法和装置并不导致将化学物质最优输送到造纸工艺的工艺流中。因此，在造纸行业中，存在对能够将化学物质最优地输送到工艺流中的装置和方法的需求。
发明内容
[0006] 本发明提供一种用于将一种或多种化学物质输送到造纸工艺的工艺流中的装置，其包括：第一管道，其具有一个或多个入口和出口；第二管道，其具有一个或多个入口和出口，其中所述第一管道固定到所述第二管道，并横穿所述第二管道；混合室，其具有一个或多个入口和出口，其中所述第二管道固定到所述混合室，且其中所述第一管道的所述出口和所述第二管道的所述出口与所述混合室相通；以及可选择地，适配器，其与所述混合室的所述出口相通，并固定到混合室。
[0007] 本发明还提供一种用于将一种或多种化学物质输送到造纸工艺的工艺流中的方法，其包括：
[0008] 提供一个或多个混合装置，所述混合装置包括：第一管道，其具有一个或多个入口和出口；第二管道，其具有一个或多个入口和出口，其中所述第一管道固定到所述第二管道，并横穿所述第二管道；混合室，其具有一个或多个入口和出口，其中所述第二管道固定到所述混合室，且其中所述第一管道的所述出口和所述第二管道的所述出口与所述混合室相通；
[0009] 将适配器安装在所述造纸工艺的稀浆料输浆管道(thin stock line)中的孔上，其中所述适配器与所述混合室的所述出口相通，并固定到混合室；
[0010] 运行所述造纸工艺，使得所述工艺流流过所述稀浆料输浆管道；
[0011] 通过将所述化学物质或进料液引入到所述第一管道和所述第二管道的所述入口中而将所述化学物质和进料液引入到所述混合室；
[0012] 在所述混合室中混合所述化学物质和所述进料液，以形成所述化学物质和所述进料液的混合物；以及
[0013] 通过所述适配器将所述混合物分配入所述稀浆料输浆管道的所述工艺流中。
[0014] 附图简述
[0015] 图1是依据本发明一个实施方案的混合装置的侧视图。
[0016] 图2是图1混合装置的截面图。
[0017] 图3是图1混合装置的第一管道的侧视图。
[0018] 图4是图1混合装置的适配器的侧视图。
[0019] 图5是本发明一个实施方案的第一管道、第二管道、混合室和适配器的分解侧视图。
[0020] 图6是表示依据本发明一个实施方案将化学物质输送到工艺流中的方法的示意图。
[0021] 图7是表示本发明装置的示意图。
[0022] 图8展示了流浆箱靠近系统(headbox approach system)/稀浆料输浆管道的示意图。
[0023] 图9是依据本发明一个实施方案的装置的侧视图。
[0024] 发明的详细描述
[0025] “造纸工艺”指一种从纸浆制造纸制品的方法，其包括形成含水纤维质造纸配料(aqueous cellulosic papermaking furnish)，排干该配料中的水形成纸张，并干燥该纸张。形成造纸配料、排干和干燥的步骤可以通过本领域的技术人员通常已知的任何常规方式进行。
[0026] “稀浆料输浆管道”指位于造纸机的成浆池(machine chest)和流浆箱之间的管线。
[0027] 本发明的装置实质上是反应器，其中，化学反应可以或者：a)使加入装置的化学物质在可控条件下迅速地反应，或者b)通过选择对化学动力学和剪切水平的适当的混合时间，可避免化学物质相互混合或与其他物质混合。例如，通过确保化学动力学比装置内原有的慢多倍，可减慢，或者甚至阻止被加入到工艺流的化学物质的反应率。
[0028] 如上所述，本发明的装置包括四个主要部件：第一管道(1)；第二管道(4)；混合室(7)；以及可选择地，适配器(8)。该装置每一个元件的尺寸和几何形状都取决于需要加入到造纸工艺中的化学物质的多少，还取决于其他因素，例如稀浆料输浆管道(9)的结构。本发明的装置可由用于处理各种类型的造纸化学物质的任意适当材料制成，例如由不锈钢制成。
[0029] 第一管道(1)具有一个或多个入口(2)和出口(3)。优选地，管道具有头部部分(10)和圆锥形状的部分(11)。
[0030] 第二管道(4)具有一个或多个入口(5)和出口(6)。第二管道(4)通过由本领域的普通技术人员了解的任意紧固装置固定到第一管道的头部部分(10)，例如，第一管道的头部部分(10)和第二管道(4)可具有一个或多个孔，使得可用螺杆将一个管道固定到另一个管道。
[0031] 混合室(7)具有与第一管道(1)和第二管道(4)的出口均相通的一个或多个入口(17)和出口(18)。混合室(7)固定到第二管道(4)。混合室(7)可通过由本领域的普通技术人员了解的任何紧固装置固定到第二管道(4)，例如，第二管道(4)与混合室(7)可都具有一个或多个孔，使得可用螺杆将第二管道固定到混合室，或者混合室(7)的外表面可熔合到第二管道(4)的外表面。
[0032] 适配器(8)固定到混合室(7)，并与混合室(7)的出口相通。适配器(8)可通过由本领域的普通技术人员了解的任意紧固装置固定到混合室(7)，例如，混合室(7)的一部分可插入到适配器(8)中。
[0033] 在另一个实施方案中，所述第二管道(4)的入口(5)垂直于所述第二管道(4)的所述出口。
[0034] 在另一个实施方案中，第一管道(1)横穿所述第二管道(4)，垂直于所述第二管道(4)的入口(5)。
[0035] 在另一个实施方案中，第一管道(1)具有不横穿所述第二管道(4)的头部部分(10)和横穿所述第二管道(4)的部分，其中横穿所述第二管道(4)的部分(11)为圆锥形状，且其中所述第一管道(1)的尖端(point)与所述混合室(7)相通。
[0036] 如上所述，本发明提供一种向工艺流输送一种或多种化学物质的方法。在一个实施方案中，将适配器(8)单独或作为输送装置(12)的一部分安装在稀浆料输浆管道(9)的孔(16)上，且适配器(8)是通过由本领域的普通技术人员了解的任意装置固定到稀浆料输浆管道(9)的。使本发明的输送装置，如果尚未连接，与适配器连接。可使用用于将化学物质和进料液(feeding liquid)引入装置的各种方法，例如，通过与装置相通的管线和管道。在这一设置被确定后，将一种或多种化学物质和进料液引入到装置(12)中、在混合室(7)中混合、并输送入稀浆料输浆管道(9)。
[0037] 在另一实施方案中，可通过以下步骤实现向工艺流(13)同时输送不同化学物质：将多种不同的化学物质引入装置(12)、使不同化学物质的混合物形成、以及将混合物分配到工艺流(13)；或者通过调节一系列装置(12)，并分配化学物质。化学物质可按本领域的普通技术人员指定的任何顺序被加入系统。例如，化学物质可顺序地、同时地或按预先计划的顺序被加入。
[0038] 在另一个实施方案中，如图8所示，用于将化学物质输送到工艺流的一个或多个装置(12)接近所述造纸工艺的流浆箱(14)定位。这一方位降低了加入工艺流的化学物质钝化的可能性以及不必要的时间延迟，从而减少了所需化学物质的量，并为加入工艺流的化学物质和最终成品的性质提供了更好的控制。
[0039] 在另一个实施方案中，混合是分段混合(staged mixing)-在将化学物质引入工艺流之前混合化学物质。分段混合持续一段时间，该段时间与输送到混合装置中的化学物质的期望反应率相称。在又一实施方案中，该分段混合持续约5微妙至约500毫秒。
[0040] 在另一个实施方案中，通过调节引入所述装置的所述化学物质和所述进料液的流动速率来控制所述化学物质的活性。与所述装置相通的一个或多个泵可调节被引入本发明装置的化学物质和进料液的流动速率。分段混合可通过控制进入混合室的化学物质和进料液的流动速率在混合室中实现。
[0041] 在另一个实施方案中，在将所述化学物质引入所述工艺流之前，通过调节被引入所述混合室中的所述化学物质和所述进料液的流动速率来控制所述化学物质的活性。
[0042] 在另一个实施方案中，化学物质选自由以下所组成的组：生物杀伤剂、增强剂(strength agent)、增白剂、颜料、填充剂、胶粘剂(sizing agent)、助留剂(retention aid)、助滤剂(drainage aid)、絮凝剂、助洗剂(washingaid)、消泡剂、分散剂、纳米颗粒、微粒、固定剂、凝结剂及其组合。使用一种或多种化学物质的多种化学处理程序可由本领域的普通技术人员开发，并由本发明的装置(12)使用。
[0043] 在另一个实施方案中，进料液选自由淡水；清滤液(clear filtrate)；白水；稀浆料；及其组合所组成的组。
[0044] 在另一个实施方案中，化学物质在被引入所述第一管道(1)或所述第二管道(4)之前用稀释液稀释。在又一实施方案中，该稀释液含有水。
[0045] 在另一个实施方案中，工艺流(13)含有造纸工艺配料。
[0046] 在另一个实施方案中，工艺流(13)含有造纸工艺稀浆料。
[0047] 参考图6和7，在一个实施方案中，化学物质(19)被引入第一管道(1)的入口(2)中。随后，化学物质流过管道，并流出第一管道(1)的出口(3)，然后流入混合室(7)的入口(17)。进料液(15)也被引入第二管道(4)中。第二管道(4)中的液体绕第一管道(1)旋转或打圈，并从第二管道的出口(6)排出，然后经混合室(7)的入口(17)进入混合室(7)。来自第一管道(1)和第二管道(4)的两种流体在混合室(7)中混合，且之后，混合物流过混合室(7)的出口(18)，其又流过安装到工艺流(13)中的孔(16)的适配器(8)，且该液体随后流入工艺流(13)。
