JP2000154486A - 反転式トップセパレ―タ―を備えた連続蒸解缶システムおよびその使用方法 - Google Patents

反転式トップセパレ―タ―を備えた連続蒸解缶システムおよびその使用方法

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JP2000154486A JP11325336A JP32533699A JP2000154486A JP 2000154486 A JP2000154486 A JP 2000154486A JP 11325336 A JP11325336 A JP 11325336A JP 32533699 A JP32533699 A JP 32533699A JP 2000154486 A JP2000154486 A JP 2000154486A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】セルロースパルプ連続蒸解缶において、満液式
蒸解缶の利点を有しつつ、液面上にガス充満ゾーンがあ
る気相蒸解缶の特徴を生かす方法および装置を提供す
る。 【解決手段】チップと蒸解液のスラリーを反転式トップ
セパレーター132から蒸解缶頂部へ導入する。液面1
04を反転式トップセパレーター132の上に確立す
る。チップレベル137を反転式トップセパレーター1
32の下に確立する。反転式トップセパレーター132
の少なくとも一箇所134から液を抜き出して、導入さ
れた細砕セルロース繊維材スラリーから遊離液の実質的
全てを取り出し、少なくとも日量約1000トンの速度
で蒸解缶の底部近くからクラフトパルプを抜き出す。ト
ップセパレーター132からの液の抜き出しは、トップ
セパレーター近くの細砕セルロース繊維材に関して液の
向流流れが起こるように行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セルロースパルプ
連続蒸解缶に関し、特に、満液式蒸解缶の利点を有しつ
つ、液面上にガス充満ゾーンがある気相蒸解缶の特徴を
生かす装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】細砕セルロース繊維材を連続蒸解して、
紙製品の原料であるセルロースパルプを製造する技術に
は、実質的に二種の蒸解缶:満液蒸解缶と、2相または
気相蒸解缶とがある。満液蒸解缶は、耐圧の槽で、内部
に細砕セルロース繊維材と液が満杯になっているもので
あり、この槽へ液を入れたりあるいは槽かから液を抜い
たりすると、通常大気圧より高い槽内圧力は影響を受け
る。気相蒸解缶は、液が満杯になっておらず、頂部には
大気圧より高い圧力のスチームが充満している。このガ
スゾーンは、下部の液ゾーンに較べて圧縮性が高いの
で、気相蒸解缶内の圧力は、普通、蒸解缶頂部に存在す
るガスの圧力によって定まる。従来技術の気相蒸解缶
は、米国特許第3,380,883号、第3,429,
773号、第3,532,594号、第3,578,5
54号、および第3,802,956号に記載されてい
る。
【0003】パルプ薬剤と細砕セルロース繊維材とを反
応させて化学パルプを製造するには、140〜180℃
の範囲の温度が必要である。大気圧条件では、セルロー
ス材を処理するのに使われる薬剤水溶液は、そのような
温度では沸騰してしまうので、商業的化学パルプ製造工
程は、少なくとも約5バールゲージ(すなわち、少なく
とも約70psiゲージ)の圧力の下で耐圧槽の中で行
われるのが普通である。
【0004】これら二種の蒸解缶の操作法の間の顕著な
差の一つは、蒸解缶の内容物が所望の140〜180℃
へ如何に加熱されるかである。満液蒸解缶では、細砕セ
ルロース繊維材(普通は木材チップ)と蒸解液とは、加
熱液循環手段、すなわち、一本または複数の循環ループ
によって加熱されるのが普通である。液は、普通、蒸解
缶から、例えば、円環式スクリーンアセンブリとポンプ
とを用いて抜き出され、間接熱交換器でスチームで加熱
され、槽の中心に挿入されているパイプを用いて槽内の
セルロース材に再導入される。気相蒸解缶では、チップ
は、スチームにチップを曝すことによって加熱されるの
が普通である。このスチーム加熱は、蒸解缶の頂部にあ
るスチーム充満ゾーンにチップが導入される時に行われ
るのが普通である。
【0005】加熱方法に加えて、満液蒸解缶と気相蒸解
缶との操作は、槽内のチップと液のレベルを監視、制御
するのに用いられる方法においても異なる。満液蒸解缶
は液が満杯であるので、チップのレベルだけを監視すれ
ばよい。満液蒸解缶のチップレベルは、普通、機械式回
転羽根を用いて監視される。回転羽根の曲がり(たわ
み)を電子式ストレインゲージなどのデバイスで検出す
る。普通は二個以上、好ましくは三個以上の電子/機械
式デバイスを満液蒸解缶の内面に備える。回転羽根の位
置にチップがあるかないかは、チップで各回転羽根が曲
がる(たわむ)か動かされる程度で決定される。各回転
羽根の動かされかたは、ストレインゲージで検出され、
満液蒸解缶内のチップの概略レベルが数学的アルゴリズ
ムで決定され、パーセント表示される。オペレーター
は、満液蒸解缶出入のパルプ量を変えてチップレベルを
変化させることができる。
【0006】気相蒸解缶では、二つのレベルを監視し、
制御しなければならない。チップのレベルは、満液蒸解
缶と同様であるが、これに液のレベルが加わる。しか
し、満液蒸解缶とは異なり、気相蒸解缶ではチップは蒸
解缶の頂部の液に浸漬してはいない。気相蒸解缶の性質
上、チップを加熱スチームに直接曝す必要があるので、
気相蒸解缶のチップレベルは液面の上になる。この浸漬
されていない(露出した)チップ面は、普通、蒸解缶の
側面に取り付けられたガンマ線放射/検出デバイスで検
出される。気相蒸解缶の液面は、従来の液圧検出デバイ
ス、例えば、「DPセル」で検出される。
【0007】更に、チップは、二種類の蒸解缶には異な
る機械装置で導入される。木材チップ、または他の細砕
セルロース繊維材は、普通、別個の供給装置を用いて連
続蒸解缶の入口へ供給される。供給装置に普通備えられ
るのは、脱気、加熱、加圧の装置や、チップと液とのス
ラリーを蒸解缶へ移送する前にチップに蒸解液を混ぜる
装置である。満液蒸解缶の場合は、このチップ/液スラ
リーは、この技術分野で「トップセパレータ」と呼ばれ
る下向きのスクリュー式コンベヤーで導入される。気相
蒸解缶では、スラリーが気相へ導入されるので、チップ
/液のスラリーは、スクリュー式コンベヤーで上向きに
輸送され、コンベヤーの頂部でチップと液が溢流し、ス
チーム充満の雰囲気に自由落下する。この上向き流と、
チップと液の溢流とは、気相蒸解缶に理想的に適合した
ものである。何故ならスラリーを蒸解缶へ導入する時の
ガスの漏洩が防止されるとともに、過剰の液を除去する
のに堰式液貯留部ができるからである。この装置は、
「反転式トップセパレーター」としてこの技術分野で知
られている。両装置とも、スラリーから過剰の液を分離
し、この液を、スラリー化用液の源として供給システム
(例えば、従来の高圧フィーダー)へ戻すことができ
る。これらの装置の機能は同じようなものではあるが、
蒸解缶の形式に応じて明確に適用される。
【0008】従来、満液蒸解缶と気相蒸解缶の構造と操
作は、明確に異なるものである。一の形式の蒸解缶を他
の形式の蒸解缶と同じように操作しようということは、
当業者なら考えもしない筈である。少なくともそれぞれ
の蒸解缶に顕著な改造を加えなければならない。例え
ば、気相蒸解缶には、満液蒸解缶の加熱に必要な円環式
スクリーンや液循環は同じ数だけは備わっていないのが
普通である。また、満液蒸解缶には、気相蒸解缶が必要
とする液面上のチップレベルを検出するデバイスは備わ
っていない。更に、二種の頂部セパレータは構造も操作
モードも異なっている。
【0009】気相蒸解缶には、満液蒸解缶に比較して欠
点が幾つかある。例えば、木材チップをスチームに直接
曝すのはチップ繊維に有害な恐れがある。チップをスチ
ームに曝すことによって普通起こる温度の急激な変化
は、チップに不均一処理を引き起こす恐れがある。例え
ば、チップに蒸解薬剤が均一に浸透しない場合は、この
温度上昇によって蒸解薬剤と、チップのセルロース成分
と非セルロース成分との間に不均一反応が起こる恐れが
ある。この結果、パルプの品質が低下し、例えば、紙の
強度が落ちることになることもあるし、不均一脱リグニ
ンとなることもある。液満杯の満液蒸解缶では、より均
一の加熱と処理が行われるので、液に浸漬されているチ
ップに不均一処理が行われる危険性は少ない。
【0010】気相蒸解缶は、チップと液の相対的レベル
の変化に敏感でもある。気相蒸解缶ではチップを蒸解温
度まで加熱する主要素は、スチーム雰囲気にある滞留時
間であるので、この滞留時間が少なくなれば、加熱が不
足することを意味する。従って、気相蒸解缶では、チッ
プレベルは、適切な加熱を確実に行うには、液面上に十
分に高く常時維持する必要がある。スチーム雰囲気の滞
留時間が少なくなると、チップの加熱が不十分となり、
生成パルプ中に未蒸解チップ粒子、つまり「滓」が増え
ることになる。であるから、気相蒸解缶の運転員は、チ
ップと液の相対的レベルを連続的に監視し、調節しなけ
ればならない。この問題は、循環液を用いて加熱する満
液蒸解缶には存在しない。
【0011】また、気相蒸解缶の液面上に存在するチッ
プ山は、不均一な圧力分布を引き起こしやすいので、蒸
解缶のチップの垂直運動に不均一性をもたらす。すなわ
ち、これら不均一性は「チップ柱運動」と呼ばれるもの
に影響を与える。液に浸漬されていると、チップ重量
は、液から受ける浮力である程度軽くなる。しかし、浸
漬されていない方のチップは、蒸解缶中のチップ分布次
第で、下方のチップに上方から押付力を及ぼす。チップ
は、普通、蒸解缶の中心付近から導入されるので、円錐
形のチップ山ができ、蒸解缶の壁よりもチップ柱の中央
部に下向きの荷重が大きくかかる。このように中心付近
に余分の荷重がかかり、一方、槽の壁には摩擦力がある
関係で、蒸解缶の中央部でチップが下降する動き、つま
り「チャネリング」として知られる現象が促進される。
この結果起こるチップの不均一運動によって、チップは
不均一処理されることになる。これが起こると、滓が増
え、紙強度が低下し、蒸解液の消費量が増え、蒸解缶の
操作性が悪くなる。一方、満液蒸解缶では、チップ柱の
荷重変化や不均一運動は起こらない。
【0012】しかし、必要に応じて下向きに力を更に加
えることができる能力は、有利なこともある。チップ山
の下向きの動きを制限して置くと、例えば、運転条件が
乱れた時とか、望ましい場合には、未浸漬のチップ山を
使って下向きに荷重を掛け、チップ柱の下向きの動きを
促進することが考えられる。従って、液面に相対的にチ
ップレベルを変化させる自由度を持つと、運転員は蒸解
缶を制御する付加的な柔軟性を有することになる。この
オプションは、従来の満液蒸解缶には本質的に欠けてい
るものである。この能力は従来の気相蒸解缶にも本質的
に持たせられていない。気相蒸解缶の気相ゾーンに必要
な滞留時間で制約されているからである。従って、蒸解
缶にこのような能力を賦与することは技術的に新規であ
る。
【0013】更に、気相蒸解缶のチップ柱レベルを監視
・制御するために普通用いられるガンマ線放射/検出器
も望ましいものではない。放射線を発するデバイスは、
どんな種類のものであれ、工場では望ましくない。安全
の問題があるばかりか、運用・維持に資格者が必要だか
らである。このようなデバイスを必要としない蒸解缶、
例えば、満液蒸解缶が、工場経営者や維持管理者にとっ
て好ましい。
【0014】満液蒸解缶の方が、より効率的に、より均
一にチップの加熱を行うことができる。向流加熱循環系
を有する満液蒸解缶は、チップ柱に対する熱と蒸解薬剤
の分散をより効率的に、より均一に行うことができるこ
とが示されている。例えば、アールストローム マシー
ナリー社から市販され、米国特許第5,489,363
号、第5,547,012号、および第5,536,3
66号に記載のローソリッド(登録商標「Lo−Sol
ids」)蒸解に用いられる満液蒸解缶では、加熱され
た蒸解液兼希釈液の流れが設けられ、これを、下向きに
流れるチップに対して向流に流すと、チップ柱の加熱を
より均一に行うことができるし、チップ柱への液分散を
より均一に行うことができる。特に、前に気相蒸解缶と
して構成された蒸解缶を構成し直して、向流加熱循環系
を有する満液蒸解缶とすれば、元の気相蒸解缶が持って
いた加熱機能と薬剤分散機能を置き換え、更には改良す
ることができる。スチームに直接曝してチップを加熱す
ることは、スチームエネルギーの効率的利用法でない
し、更にセルロース繊維を損傷させるばかりか、システ
ムに新たな液を持ち込んでしまうことにもなる。新たに
持ち込まれた液、すなわち、スチームの凝縮液が、チッ
プに存在する所望の液を希釈してしまうだけである。こ
の水分を持ち込んでしまうことは、チップをスチームに
直接曝す場合の本質的問題である。スチームの直接曝露
を行うと、満液蒸解缶に較べ、蒸気蒸解缶では液/木材
比が更に0.1〜0.3上がることになる。この追加の
液は蒸解プロセスでは何ら益となることはなく、回収シ
ステムでの蒸発必要量を上げるに過ぎないので不利であ
る。更に、この加熱媒体であるスチーム凝縮液を後段の
パルプ製造工程で損失してしまうことになる。これは、
間接スチーム加熱の場合と全く対照的である。間接スチ
ーム加熱では、加熱媒体は実質的になくならず、スチー
ム回路に循環され、必要に応じて他のところで使用もで
きるし、あるいはスチームを発生するのに再使用するこ
ともできる。本発明は、エネルギーと液のこの非効率な
使用を回避するものである。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、満液式蒸解
缶の利点を有しつつ、液面上にガス充満ゾーンがある気
相蒸解缶の特徴を生かす装置および方法を提供すること
を課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の蒸解缶は、気相
蒸解缶を超える明快な利点を幾つか有するのみならず、
既存の気相蒸解缶を改変し、あるいは「付け替えて」、
満液蒸解缶と同じモードで、より効率的に操作するのに
用いることができる。
【0017】既存の気相蒸解缶は、普通、満液蒸解缶と
しては操作することは不可能である。ハードウェアとオ
ペレーションに決定的な違いがあるからである。特に、
普通、気相蒸解缶を満液蒸解缶として運転できないの
は、気相蒸解缶では液にチップを浸漬する前に加熱スチ
ームにチップを直接曝露することが必須だからである。
しかし、本発明では、気相蒸解缶を、満液蒸解缶として
効果的に機能するように転換させることが可能であり、
しかもその運転上・性能上の利点を保持し、更にチップ
加熱に要する有利なメカニズムも提供するのである。
【0018】気相型の運転の利点も幾つかは存在する。
例えば、チップと液のレベルの上にガス充満の空間があ
るお陰で、圧力調節に対して蒸解缶への液流の変動が小
さくなり得る。満液蒸解缶では槽内の圧力は、導入液、
例えば、従来の圧力制御バルブ経由で導入される洗浄濾
液の量を制御することによって調節される。他にも変化
する条件があれば、これは圧力制御される流れに過剰な
変動を与えかねない。しかし、気相蒸解缶では圧力はガ
ス充満空間の圧力を制御して調節される。これは、普
通、蒸解缶の頂部のガス充満空間の近くにある入口を通
して圧縮ガスを入れることによって行われる。蒸解缶の
頂部にガスを導入しても、液の流れやその下のチップ柱
の動きは干渉されない。従って、そのようなガス充満空
間があれば、これにスチームや圧縮ガスを含ませて、変
動を緩和することになるので、蒸解缶への液の流れが、
より安定化する。
【0019】更に、加熱モードを一つから別のモードに
スイッチする能力を持たせることも有利である。例え
ば、加熱循環スクリーンが満液式加熱の際に、万一閉塞
した場合、本発明に従って設計された蒸解缶の運転員
は、チップを蒸解温度に加熱するのに、蒸解缶の頂部に
スチームを導入するというオプションを有し、加熱スク
リーンを使わないで、閉塞物を取り除くためにチップ柱
で「拭き」とり掃除したり、液で逆洗浄する余裕が生じ
る。
【0020】従来技術の気相蒸解缶でもチップを向流蒸
解液で処理する例も幾つかある。しかし、これらの蒸解
缶では、クラフト蒸解の前に、「予備加水分解」と呼ば
れる工程を行うのが普通である。予備加水分解とは、セ
ルロース材の酸処理であり、セルロースのヘミセルロー
ス成分を除去し、比較的純粋な形のセルロースを得よう
とするものである。このようなパルプは、「ビスコース
パルプ」あるいは「溶解パルプ」と呼ばれ、レーヨン繊
維やセロファンなどのセルロースフィルムの製造原料に
使われる。例えば、米国特許第3,380,883号に
示されるように、このチップは連続蒸解缶の気相で加水
分解処理され、次いでアルカリ液に浸漬されて酸による
加水分解反応が停止され、その後アルカリクラフトパル
プ製造反応が開始される。このアルカリ処理は向流的に
行われる。
【0021】このビスコースパルプ製造工程は、本発明
のクラフトプロセスとは明確に異なる(本発明はビスコ
ースパルプの製造には適用されない)。クラフトパルプ
からヘミセルロースを除くことは望ましくない(ヘミセ
ルロースは、クラフトパルプの強度などに重要である)
ばかりか、例えば、米国特許第3,380,883号に
記載の処理は、明らかに、予備加水分解処理をしてから
次にクラフト処理をするという特別な要求に対する問題
に対処するものである。アルカリ液の向流の流れは、明
らかに、アルカリ液から酸性液を分離するのに助けにな
るから行われている。
【0022】本発明は、また、ガス充満空間に加えて、
蒸解缶の頂部に前処理または浸透ゾーンを備えた蒸解缶
およびその蒸解缶を用いる方法を提供する。従来の気相
蒸解缶では、蒸解缶の頂部へ導入されるチップは、普
通、高温のスチーム、つまり、130℃を超え、普通は
150℃を超える温度のスチームに直接曝露される。こ
れらの温度では、蒸解プロセスが始まってしまうので、
更に前処理するとか浸透操作を行う余裕はない。この理
由は、前と同じく、従来の気相蒸解缶では、チップの温
度を所望の蒸解温度、すなわち、160〜170℃に上
げるのにこのスチーム加熱に実質的に依存するからであ
る。
【0023】本発明では、蒸解の開始を蒸解缶の頂部に
限定するものではない。蒸解缶の頂部より下のところで
チップを蒸解温度に加熱すること、好ましくは向流満液
式加熱を行うことによって、加熱ゾーンの上の蒸解缶部
を、低い温度で、例えば、前処理に用いることができ
る。例えば、蒸解缶の上部を、蒸解温度より低い温度で
チップの並流または向流浸透操作に用いることができ
る。この処理ゾーンの温度は、80〜150℃、普通は
90〜140℃、好ましくは100〜130℃である。
この処理の温度は、ガス充満の空間に導入されるスチー
ムの圧力や温度を調節することによって、蒸解ゾーンの
温度とは別個に制御することができる。この処理の時間
は、5分から2時間であるが、好ましくは10分から6
0分である。
【0024】本発明の前処理温度を制御できる能力は、
収率または強度向上剤、例えば、アントラキノンとその
誘導体または同等品、またはポリサルファイドとその誘
導体または同等品を有するチップの処理に特に有利であ
る。例えば、アントラキノンでの処理は、普通、90〜
110℃の温度に限定され、ポリサルファイドでの処理
は、普通、90〜140℃の温度に限定される。従来の
気相蒸解缶では蒸解缶の頂部でそのような処理を行おう
としても効果はなかった。スチームの温度が高いので、
普通、添加物に干渉してしまうか、時には添加物を単純
に分解してしまうからである。
【0025】本発明は、多重基数式蒸解缶システム、例
えば、蒸解缶の前に設けられる浸透槽を有する二槽式シ
ステムにも適用できる。本発明は、一槽式システムと同
じように多槽式システムにも同じような柔軟性を持たせ
るものである。例えば、二槽式システムでの浸透時間
は、第二槽の頂部の蒸解温度より低い温度で行うことに
より、長くすることができる。現在の二槽式気相システ
ムでは、第二槽の頂部に高温スチームを導入するので、
制約がある。
【0026】本発明の態様の一つでは、既存のセルロー
スパルプ気相蒸解缶を実質的に萬液蒸解缶として機能す
るように改造する方法が提供される。なお、この既存気
相蒸解缶は、頂部と底部、頂部の反転式トップセパレー
ター、蒸解缶の液面より上のチップレベルを検出するデ
バイス、反転式トップセパレーターから第一距離に位置
する蒸解缶第一液面、およびポンプを含むトリム循環系
(ただし、普通は加熱装置は含まない)を備えている。
本方法は、(a)チップレベルを検出するデバイスを除
去または動かさないようにし、(b)反転式トップセパ
レーターから垂直に位置する第二液面を、第一距離より
もはるかに短い第二距離に設け、(c)トリム循環系を
改造または取替して循環系の液を加熱する加熱装置を組
み込むものである。普通は、液面センサは、液面を変え
ても動かす必要がない「DPセル」である。この「DP
セル」は、参照レベルより上の水柱のヘッドを検出す
る。
【0027】本方法には、更に(d)加熱装置付の循環
系と反転式トップセパレーターとの間で蒸解缶から液を
抜き出すスクリーンアセンブリを設けるのを含めてもよ
い。本法には、上の(a)〜(d)の後に(e)改造さ
れた蒸解缶を運転するに際し、蒸解缶液面をチップレベ
ルより上であるが反転式トップセパレーターより下に維
持し、(f)液面より上のガス充満ゾーンを温度160
℃未満、圧力50〜200psig(0.34〜1.3
8MPa)に維持し、(g)蒸解缶の底部近くからセル
ロースパルプを抜き出すのを含めてもよい。すなわち、
ガス充満ゾーンのガスは通常大気圧より高く、例えば、
50〜200psig(0.34〜1.38MPa)
で、好ましくは80〜150psi(0.55〜1.0
3MPa)ゲージである。ガス充満ゾーンの温度は16
0℃未満で、普通は140℃未満で、好ましくは130
℃未満である。ガス充満ゾーンのガスは空気、窒素また
は他の如何なるガスでもよく、スチームでもかまわない
が、好ましいのは圧縮されたガスである。
【0028】本発明の別の態様では、頂部と底部、頂部
に反転式トップセパレーター、底部に排出口を備えたセ
ルロースパルプ蒸解缶を運転する方法が提供される。本
方法は、(a)細砕セルロース繊維材と蒸解液(例え
ば、クラフト蒸解液)とのスラリーを反転式トップセパ
レーターから蒸解缶へ導入し、(b)蒸解缶液面を反転
式トップセパレーターの下に確立し、(c)蒸解缶セル
ロース繊維材レベルを前記トップセパレーターの下(例
えば、液面の下)に確立し、(d)液面より上のガス充
満ゾーンを温度160℃未満、圧力50〜200psi
g(0.34〜1.38MPa)に確立し、(e)蒸解
缶の底部近くからセルロース(例えば、クラフト)パル
プを抜き出すものである。上記ステップ(d)は、ガス
充満ゾーンの温度約130℃未満、圧力80〜150p
sig(0.55〜1.03MPa)を維持するように
行われる。更に(f)液面より下のセルロース材とこれ
に接触する高温蒸解液との向流を確立することによって
蒸解缶の頂部近くの蒸解缶セルロース材を均一に加熱す
る。ステップ(f)は、溶解有機物を高濃度に含有する
液を抜き出し、循環ループを確立し、循環ループに抜き
出された液を加熱し、蒸解液と、蒸解液とは異なる補充
液とを導入するように行われる。補充液は、溶解有機物
の濃度が低いものである。
【0029】本発明の別の態様では、セルロースチップ
から化学セルロースパルプを製造する連続式蒸解缶シス
テムが提供される。このシステムは、頂部と底部を有す
る連続式蒸解缶、蒸解缶頂部のセパレーターであって、
チップと液とを蒸解缶槽へ導入し、チップから液をある
程度分離するセパレーター、セパレーターの下に蒸解槽
液面を確立する手段、セパレーターの下(例えば、液面
の下)に蒸解槽チップレベルを確立する手段、萬液式加
熱を行って蒸解槽チップを蒸解温度に上げる手段、液面
より上の蒸解缶にガス充満ゾーンを確立する手段、およ
び蒸解槽底部近くからパルプを抜き出す手段を備える。
【0030】セパレーターは、反転式トップセパレータ
ーが好ましいが、ガスを上にして液面を維持できる分離
装置なら如何なる装置でも用いて差し支えない。ガス充
満ゾーンを確立する手段は、ガス充満ゾーンへ圧縮ガス
を導入する手段を備えるのが好ましいが、この機能を果
たす如何なる従来構造も用いて差し支えない。蒸解缶で
チップを萬液式に加熱する手段は、蒸解缶頂部近くに、
循環スクリーン、ポンプ、間接加熱器、導管を備えた循
環ループを備え、ポンプでスクリーンから抜き出された
液を加熱器で加熱し、導管で蒸解缶へ戻すものが好まし
いが、その機能を果たす他の如何なる従来構造も用いて
差し支えない。しかし、チップを萬液式に加熱する手段
は、普通、更に、循環スクリーンとセパレーターとの間
の抜き出しスクリーンを備え、チップを加熱するため
に、これと加熱された液との向流の流れを確立する。
【0031】チップレベルを確立する手段の一部とし
て、蒸解缶は、普通、チップレベルを検出する手段を備
える。例えば、電子ストレインゲージ付の従来的機械的
回転羽根のような電子/機械デバイス一基または複数基
を備える。しかし、この究極の機能を果たす好適な従来
構造は如何なるものでもチップレベル確立手段として用
いて差し支えない。同様に、液面確立手段は、DPセル
が好ましいが、その究極の機能を果たす好適な従来構造
は如何なるものでも液面確立のために用いて差し支えな
い。
【0032】本発明の更に別の態様では、頂部と底部を
備えた連続式セルロース蒸解槽を運転する方法が提供さ
れる。本方法は、(a)チップと液とを蒸解槽へ導入
し、分離ゾーンでチップから液を幾分分離し、(b)蒸
解槽液面を分離ゾーンの下に確立し、(c)蒸解槽チッ
プレベルを分離ゾーンの下(例えば、液面の下)に確立
し、(d)蒸解槽チップを萬液式に加熱し、蒸解温度ま
で上げ、(e)液面より上に蒸解缶のガス充満ゾーンを
確立し、(f)蒸解槽の底部近くからパルプを抜き出す
ものである。ステップ(e)は、液面の上蒸解槽の頂部
に圧縮ガス(例えば、不活性ガス)を加えて行うことが
できる。ガス充満ゾーンは、温度約140℃未満、圧力
80〜200psig(0.55〜1.38MPa)で
あるのが好ましい。ステップ(d)は、チップレベルよ
り下でチップから液を取り出し、取り出された液を加熱
し、その温度を上げ、その温度が少なくとも約130℃
(例えば、160℃〜180℃またはこれ以上)とし、
チップレベルの下の再導入ゾーンで、この加熱された液
を蒸解缶へ戻して再循環することによって行うのが好ま
しい。
【0033】本発明の別の態様では、頂部と底部、頂部
に反転式トップセパレーター、底部に排出口、頂部で約
3〜5メートルの第一直径部分、および頂部より下で少
なくとも約7メートル(例えば、7〜12メートル)の
第二直径部分を備えたセルロース蒸解缶を運転する方法
が提供される。本方法は、(a)細砕セルロース繊維材
と、遊離液を含むクラフト蒸解液とを、第一直径の反転
式トップセパレーター経由で蒸解缶へ導入し、(b)蒸
解缶液面を反転式トップセパレーターの下に確立し、
(c)蒸解缶細砕セルロース繊維材レベルをトップセパ
レーターの下(好ましくは、必ずしも必要ではないが、
第二直径部分)に確立し、(d)液面より上のガス充満
ゾーンを温度約160℃未満、圧力50〜200psi
g(0.34〜1.38MPa)に確立し、(e)蒸解
缶の底部近くからクラフトパルプを、日量約1,000
トンを超える速度で抜き出すものである。ステップ
(d)は、上に記載のように行うのが好ましい。液面と
チップレベルとが狭い上部にある蒸解缶の場合は、ステ
ップ(c)は、チップレベルを上部に確立するように行
われる。
【0034】本方法は、更に、反転式トップセパレータ
ーの少なくとも一つの位置(例えば、複数の異なる位
置)から液を抜き出し、導入された細砕セルロース繊維
材スラリーから遊離液の実質的大部分(例えば、90%
以上)を除き、液を蒸解缶へ(例えば、細砕セルロース
繊維材レベルより上へ)導入し、少なくとも部分的には
ステップ(b)の液面確立を行うようにすることができ
る。
【0035】ステップ(a)と(b)とは、反転式トッ
プセパレーターの二つの(またはそれ以上の)異なる位
置(例えば、円周上に互いに約30〜180゜間隔で配
置された)から液を抜き出し、この液を二つの異なるラ
インで異なる目的で用いるように行うのが好ましい。ス
テップ(b)は、普通、第一直径部分で液面を確立する
ように行われる。更に、(f)第二直径部分(例えば、
チップレベルより上)から液を抜き出し、(g)抜き出
された液の部分を循環・加熱し、(h)抜き出された部
分を第一直径部分の液面の下に再導入する別のステップ
もある。ステップ(h)は、第一直径部分の円周の回り
の複数の異なる位置に液を再導入することによって行っ
て差し支えない。
【0036】本発明の更に別の態様では、頂部と底部を
備えた連続式セルロース蒸解槽を運転する方法が提供さ
れる。本方法は、(a)チップと液とを蒸解槽へ導入
し、分離ゾーンでチップから液を幾分分離し、(b)蒸
解槽液面を分離ゾーンの下に確立し、(c)蒸解槽チッ
プレベルを分離ゾーンの下に確立する際に、チップレベ
ルと液面との間に遊離液が存在するようにし、(d)蒸
解槽でチップを萬液式に加熱する際に、遊離液部から液
を抜き出し、抜き出された液を加熱し、加熱された液を
液面より下の蒸解缶へ再導入するようにし、(e)液面
より上に蒸解缶のガス充満ゾーンを確立し、(f)蒸解
槽の底部近くからパルプを抜き出すものである。反転式
トップセパレーターを、分離ゾーンへ設けることも差し
支え無く、本方法は、更に、反転式トップセパレーター
の少なくとも一つの位置(好ましくは、複数の離れた位
置)から液を抜き出し、導入された細砕セルロース繊維
材スラリーから遊離液の実質的全部を除き、液を蒸解缶
へ(例えば、細砕セルロース繊維材レベルより上へ)導
入し、少なくとも部分的にはステップ(b)の液面確立
を行うようにすることができる。
【0037】本発明の別の態様では、セルロースチップ
から化学セルロースパルプを製造する連続式蒸解缶シス
テムが提供される。このシステムは、頂部と底部を有
し、頂部で約3〜5メートルの第一直径部分、および頂
部より下で少なくとも約7メートルの第二直径部分を備
えた連続式蒸解槽、蒸解槽頂部の第一直径部の反転式セ
パレーターであって、チップと液とを蒸解缶槽へ導入
し、チップから液をある程度分離する反転式セパレータ
ー、反転式セパレーターの下でその第一直径部に蒸解槽
液面を確立する手段、液面の下(例えば、第二直径部)
に蒸解槽チップレベルを確立する手段、萬液式加熱を行
って蒸解槽チップを蒸解温度に上げる手段、液面より上
の蒸解缶にガス充満ゾーンを確立する手段、および蒸解
槽底部近くからパルプを抜き出す手段を備える。
【0038】反転式トップセパレーターは、円周上に間
隔を開けて配置された少なくとも第一と第二の抜き出し
導管を備え、これらから液を抜き出し、抜き出し導管
は、蒸解缶の異なる外部構造に連結されているのが好ま
しい。また、蒸解缶には、第一直径部分と第二直径部分
の間に肩の部分があるのが好ましく、抜き出しスクリー
ンは、この肩の部分の真下の第二直径部分に設けられ
る。蒸解缶でチップを萬液式に加熱する手段は、抜き出
しスクリーンと抜き出しスクリーンに接続された循環ル
ープを備える。循環ループは、ポンプ、間接加熱器、導
管を備え、ポンプでスクリーンから抜き出された液は、
加熱器で加熱され、次いで導管で蒸解缶へ戻される。導
管は、第一直径部分の円周の回りの複数の異なる位置の
蒸解缶へ液を再導入するのが好ましい。
【0039】本発明の更に別の態様では、セルロースチ
ップから化学セルロースパルプを製造する連続式蒸解缶
システムが提供される。このシステムは、頂部と底部を
有し、頂部で第一直径部分、および頂部より下で第二直
径部分を備え、第二直径部分が第一直径部分より少なく
とも20%大きく(例えば、100〜300%)、第一
直径部分と第二直径部分の間に肩の部分が形成されてい
る連続式蒸解槽、肩の部分の真下の第二直径部分に設け
られる抜き出しスクリーン、蒸解槽頂部の第一直径部の
反転式セパレーターであって、チップと液とを蒸解缶槽
へ導入し、チップから液をある程度分離する反転式セパ
レーター、反転式セパレーターの下でその第一直径部に
蒸解槽液面を確立する手段、液面の下(例えば、第二直
径部分)に蒸解槽チップレベルを確立する手段、萬液式
加熱を行って蒸解槽チップを蒸解温度に上げる手段、液
面より上の蒸解缶にガス充満ゾーンを確立する手段、お
よび蒸解槽底部近くからパルプを抜き出す手段を備え
る。
【0040】本発明の別の態様では、直前に記載されて
いるような連続式セルロース蒸解缶を運転する方法が提
供される。本方法は、(a)チップと液とを蒸解槽の第
一直径部分へ導入し、分離ゾーンでチップから液を幾分
分離し、(b)蒸解槽液面を分離ゾーンの下であるが第
一直径部分に確立し、(c)蒸解槽チップレベルを分離
ゾーンの下(例えば、抜き出しスクリーンの下で第二直
径部分)に確立し、(d)蒸解槽でチップを萬液式に加
熱する際に、抜き出しスクリーン経由でチップレベルの
上から液を抜き出し、抜き出された液を加熱し、加熱さ
れた液を液面より下で第一直径部分で蒸解缶へ再導入す
るようにし、(e)液面より上に蒸解缶のガス充満ゾー
ンを確立し、(f)蒸解槽の底部近くからパルプを抜き
出すものである。
【0041】本発明の別の態様では、頂部と底部、頂部
に反転式トップセパレーター、底部に排出口を備えたセ
ルロースパルプ蒸解缶を運転する方法が提供される。本
方法は、(a)細砕セルロース繊維材と、遊離液を含む
液とを、反転式トップセパレーター経由で蒸解缶へ導入
し、(b)蒸解缶液面を反転式トップセパレーターの上
に確立し、(c)蒸解缶細砕セルロース繊維材レベルを
トップセパレーターの下に確立し、(d)反転式トップ
セパレーターの少なくとも一箇所から液を抜き出し、導
入された細砕セルロース繊維材スラリーから実質的に全
部の遊離液を取り出し、(e)蒸解缶の底部近くからク
ラフトパルプを(例えば、日量約1,000トンを超え
る速度で)抜き出すものである。
【0042】本方法を行うに際しては、ステップ(d)
は、トップセパレーター近くの細砕セルロース繊維材に
関して液の向流流れが起こるように行うことができる
し、及び/又はステップ(d)は、抜き出された液から
繊維をインライン抜き出し装置で除去するように行うこ
ともできるし、及び/又はステップ(d)は、抜き出さ
れた液を少なくとも5℃冷却するように行うこともでき
るし、及び/又はステップ(d)は、周囲に配置された
複数の個所から液を抜き出するように行うこともできる
し、ステップ(b)は、蒸解缶を実質的に完全に萬液状
態に充填するように行うこともできる。反転式トップセ
パレーターには、多孔式のスクリュー翼を備えさせるこ
とができ、そうすれば、ステップ(d)は、この多孔式
のスクリュー翼を用いて液の流れの通過を助けるように
行うこともできる。蒸解缶は、頂部で約3〜5メートル
の第一直径部分、および頂部より下で少なくとも約7メ
ートルの第二直径部分を備え、この場合、反転式トップ
セパレーターは、第一直径部に収めることができ、ステ
ップ(c)は第二直径部に細砕セルロース繊維材のレベ
ルを確立するように行うことができる。また、蒸解缶は
実質的に完全に向流流れで操作することができる。
【0043】本発明の別の態様に従えば、セルロースチ
ップから化学セルロースパルプを製造する連続式蒸解缶
システムが提供され、該システムは、頂部と底部を備
え、頂部には第一の小径部分と前記頂部の下には第二の
大径部分とを有する連続式蒸解缶;前記蒸解缶頂部の前
記第一直径部分の反転式セパレーターであって、チップ
と液とを前記蒸解缶槽へ導入し、チップから液をある程
度分離する反転セパレーター;前記反転トップセパレー
ターの上の前記蒸解缶槽の液面;前記液面の下の前記蒸
解缶槽のチップレベル;萬液式加熱を行って前記蒸解缶
槽のチップを蒸解温度に上げる手段;前記反転式トップ
セパレーターから液を抜き出す手段;および前記蒸解缶
槽の底部近くからパルプを抜き出す手段を備えることを
特徴とする。
【0044】前記反転式トップセパレーターから液を抜
き出す手段は、液を抜き出すために、円周上に間隔を開
けて配置された少なくとも第一と第二の抜き出し導管を
備えることができるが、前記抜き出し導管は、前記蒸解
缶の異なる外部構造に連結されている。蒸解缶には、前
記第一直径部分と第二直径部分の間に肩の部分を備えさ
せることができ、更に抜き出しスクリーンを、前記肩の
部分の真下の前記第二直径部分に設けることができる。
このシステムには、更に前記蒸解缶でチップを萬液式に
加熱する手段が備えられ、これには、前記抜き出しスク
リーンと、前記抜き出しスクリーンに接続された循環ル
ープを備えることができる。前記循環ループは、ポン
プ、間接加熱器、導管を備え、前記ポンプで前記スクリ
ーンから抜き出された液は、前記加熱器で加熱され、次
いで前記導管で前記蒸解缶へ戻される。反転式トップセ
パレーターには、多孔式のスクリュー翼を備えさせるこ
とができる。抜き出し手段は、少なくとも一本の導管を
備え、更に、前記導管に接続されたインライン抜きだし
装置を備えることができ、蒸解缶は、実質的に完全に萬
液状態、つまり液面が前記反転式トップセパレーターと
前記蒸解缶の頂部との間にあるようにし、小さなガス空
間が前記蒸解缶の頂部と前記液面との間にあるようにす
ることができる。
【0045】本発明のこの目的および他の目的は、以下
の詳細な図面の説明をよく吟味し、特許請求の範囲を読
めば一層明白となろう。
【0046】
【発明の実施の形態】さて、添付図面を詳細に説明す
る。図1と図2は、従来の二種類の連続蒸解缶の上部を
示す。気相蒸解缶10の頂部が図1に示され、萬液蒸解
缶20については、図2に示される。これらの蒸解缶
は、パルプ製造システムでは、唯一の蒸解槽である場合
もあるし、例えば、二槽の内の一槽である場合もある。
後者の場合、システムには第二の槽、当該技術分野で浸
透槽として知られるものが備えられる。これらの蒸解缶
には、普通、細砕セルロース繊維材(普通は木材チッ
プ)と蒸解液(例えば、クラフト白液)とのスラリーが
受け入れられる。このスラリーは、普通、供給装置、例
えば、米国、ニューヨーク州グレンス フォールス(G
lens Falls)のアールストローム マシーナ
リー社(Ahlstrom Machinery)から
販売のローレベル(登録商標「Lo−Level」)供
給装置で先ず処理される。図1の気相蒸解缶には、普
通、導管11にチップと液のスラリーが供給される。蒸
解缶へ供給されるスラリーは、当該技術分野で「反転式
トップセパレーター」として知られる従来の垂直配置の
スクリューコンベヤー12を用いて行われる。スラリー
はセパレーター12に上向きに送られ、チップと液は、
矢印13で示されるようにセパレーター12の頂部から
放出される。スラリーが上向きに送られるにつれて、円
筒スクリーン14を用いて過剰の液がスラリーから取り
除かれ、導管15を経て供給装置へ戻される。セパレー
ター12から放出されたチップと液13は、ガス充満ゾ
ーン16から落下して、チップ山17へ到る。チップの
スチーム加熱を続けるために、チップ山17は、図1に
見られるように、蒸解液レベル18より上に維持され
る。スチーム加熱後、チップは蒸解液に浸漬され、図1
に18として示される液面から下に動いて行き、蒸解プ
ロセスが続行する。
【0047】チップ柱とチップ山17全体の熱分布を改
良するために、気相蒸解缶10には液抜き出しスクリー
ン19と循環系21とが備えられている。液を半径方向
に外側に抜き出し、真ん中に配置しているパイプ24を
経てチップ柱へと戻す。循環系21は、普通、ポンプ2
5を備えるが、液加熱器25’を備えてもよい。液抜き
出しスクリーン19と関連循環系21(ポンプ25とパ
イプ24とを含む)は、当該技術分野で「トリム循環」
と呼ばれている。トリム循環スクリーン19の下では熱
と薬剤とも均一な分布状態になり、蒸解プロセスは続行
する。
【0048】気相蒸解缶10では、チップ山17のレベ
ルは、普通、ガンマ線源と検出器で監視されている。こ
れらは、図1の26と26’にそれぞれ概略示され、チ
ップ山17の近くに対向して配置されている。線源と検
出器26と26’は、山17にチップがあるかないかを
検出し、チップレベルは、槽10へ流れ込むスラリーを
変化させるか、槽10から流出するパルプを変化させる
かして制御することができる。パルプを槽10の底部か
ら抜き出すのは、全く従来の抜き出し装置を用いて行わ
れる。
【0049】チップレベルに加えて、気相蒸解缶10で
は液面も監視し、制御しなければならない。液面18
は、普通、従来の液面検出器を用いて監視される。これ
は、図1の27に概略示され、例えば、「DPセル」ま
たは類似品であり、参照レベルより上の液柱のヘッドを
検出する。
【0050】ガス充満ゾーン16の圧力、温度も蒸解缶
10では監視しなければならない。ゾーン16の圧力
は、普通、空気圧縮機を用いて維持される。圧縮機は、
参照圧力の低下に応答して、空気、あるいは蒸解缶10
の化学プロセスに不活性な他のガス、例えば、殆ど純粋
な窒素ガスを蒸解缶の頂部へ送入する。過剰の圧力、例
えば、流入するチップスラリーに同伴されるガスによっ
て起こされる圧力は、普通、図1の28のところに概略
示される従来の圧力逃がしデバイスを用いて放出され
る。ゾーン16のところの温度は、スチーム源23から
導管22を経て圧力スチームを加えることによって監視
・制御される。
【0051】図1の気相蒸解缶10と同じように、図2
の従来の萬液蒸解缶20は導管60経由でチップと液の
スラリーが供給装置から供給される。蒸解缶20へ供給
されるスラリーは、下向きのスクリューコンベヤーであ
る従来の「トップセパレーター」61を用いて行われ
る。セパレーター61から導入される液は2重線矢印6
2で示され、チップは単線矢印63で示される。スラリ
ーがコンベヤー61で下向きに送られるにつれて、円筒
スクリーン64を通って過剰の液がスラリーから取り除
かれ、導管65を経て供給装置(例えば、高圧フィーダ
ー)へ戻される。
【0052】セパレーター61から落とされたチップ6
3は、チップレベル66を形成する。蒸解缶20は萬液
状態であるから、チップレベル66の上のゾーン67は
液で満杯であり、ガスゾーンは普通は存在しない。萬液
の槽20中のチップのレベルは、普通、槽の内表面に沿
って設置される一基または複数基数の従来の機械的回転
羽根68(例えば、米国、ニューヨーク州グレンス フ
ォールスのアールストローム社が「K−1000」とい
う名称で販売)を関連する電子式ストレインゲージと一
緒に用いて監視される。チップがあるか、ないかは羽根
68の回転運動によって検出され、チップレベルは数学
的アルゴリズムに基づいて、パーセントで計算される。
ガンマー放射線機器(例えば、図1の26と26’)は
いらない。気相蒸解缶の場合と同じように、萬液蒸解缶
20のチップレベルは、スラリーの流入量を変えるか、
蒸解されたチップの流出量を変えるかによって制御する
ことができる。
【0053】図1の蒸解缶10と対照的に、山66の頂
部にあるチップは、普通、完全に蒸解温度になるまでは
加熱しないで、むしろ蒸解が始まらないように加熱しな
ければならない。これは、普通、一本または複数本数の
加熱蒸解循環ループ70を用いて行われる。加熱は並流
でも向流でも行い得るが、図2に示される循環ループ7
0はチップを向流的に加熱している。スラリーは、先ず
導管78経由でスラリーから液を抜き出す液除去(抜き
出し)スクリーン71を通過する。導管78経由で抜き
出された液は、薬剤回収へ送っても、あるいは蒸解缶2
0の前のチップ前処理に送ってもよい。このように液を
抜き出すと、二重線矢印76で示されるように、遊離液
の流れが誘発され、単線矢印77で示される下向チップ
流れに向流に流れる。加熱された液76は、循環系70
から得られる。液は、先ずスクリーン72、導管73、
ポンプ79経由でスラリーから分離され、間接スチーム
加熱器74で(例えば、135℃〜170℃の温度へ)
加熱され、真ん中に配置された戻り導管75によってス
クリーン72の近くに戻される。蒸解液、例えば、クラ
フト白液が、普通、この循環系に添加される。米国特許
第5,489,363号、第5,547,012号、お
よび第5,536,366号に記載され、アールストロ
ーム社で販売のローソリッド(登録商標「Lo−Sol
ids」)蒸解が、槽20で行われる場合は、導管73
経由で取り出された液の一部を薬剤回収システムに送
り、これを、溶解有機物の濃度の小さい液と置き換え
て、例えば、蒸解液と希釈液(または希釈水)との組み
合わせとしても差し支えない。循環系70で蒸解温度ま
で加熱後は、スラリーを蒸解することができるが、更に
スクリーン72の下で処理することもできる。
【0054】図3は、本発明の好ましい態様の一つを行
う蒸解缶30を示す。蒸解缶30は蒸解缶10を改造す
ることによって構成される。その際、センサ素子26,
26’を除去するか、または動かさないようにし、回転
羽根68を追加し、更に加熱器74を追加し、そして恐
らく「トリム循環系」を再配置することになる。普通、
DPセル27は、位置も変えず、取り外しもしない。別
法としては、蒸解缶30を全く新設してもよい。
【0055】図1のシステムで用いる場合と同じよう
に、導管31とアールストローム社販売の従来の反転式
トップセパレーター32とを経由して気相蒸解缶30の
頂部にチップと液のスラリーが供給される。このスラリ
ーは、普通、温度90〜130℃で蒸解缶30へ導入さ
れる。この温度は、蒸解缶30の前の供給装置でチップ
を処理する仕方に依存する。例えば、供給装置が、米
国、ニューヨーク州グレンス フォールスのアールスト
ローム マシーナリー社から販売され、米国特許第5,
5476,572号、および1995年4月25日出願
の米国出願第08/428,302号に記載されるロー
レベル(登録商標「Lo−Level」)供給装置であ
る場合は、スラリーは、約95〜100℃で蒸解缶に入
る。チップが、従来の供給装置、例えば、水平設置の加
圧スチーム処理槽で供給される場合は、スラリーは、1
15〜120℃で蒸解缶に入る。従来のように、トップ
セパレーター32は、スラリーが上向きに送られるにつ
れて、過剰の液をスラリーから取り除き、チップと液と
を矢印33で示すように排出する。除かれた液は、導管
34を経て上流工程、例えば、アールストローム社販売
の高圧フィーダーまたは浸透槽へ戻される。
【0056】チップ33は、ガス雰囲気35に曝され、
その後液面36の所に入り、落下してチップ山37へ到
る。液面36の上のガス雰囲気35は、普通、空気また
はチップと液のスラリーと一緒に蒸解缶30へ同伴され
るガスで構成される。必要でもあり、望むならば、この
空気を他のガス、例えば、スチーム、窒素で、あるいは
処理や所望の圧力を維持するのに使うことができる他の
好適なガスで補充することができる。サルファイトパル
プ製造装置では、ガス空間35は、普通、二酸化硫黄
(SO2)ガスが充満している。雰囲気35は、温度1
60℃未満、普通は140℃未満、好ましくは130℃
未満(120℃未満のこともある)で圧力は50〜20
0psig(0.34〜1.38MPa)、好ましくは
80〜200psig(0.55〜1.38MPa)、
例えば、80〜150psi(0.55〜1.03MP
a)ゲージに維持される。空間35の圧力を維持するた
めには、従来技術に普通なように、圧縮されたガスを源
39から導管38を経て導入してよい。また、当該技術
分野で既知のように、過剰な圧力は、従来の圧力逃がし
デバイス80を用いて逃がすことができる。蒸解缶30
の頂部では、矢印42で示されるチップは、2重線矢印
43で示される液と並流に流れる。
【0057】液面36は、普通、従来の液面指示計、例
えば、「DPセル」27で監視される。もっとも、他の
デバイスも用いることができる。液面は蒸解缶30への
液の出入りを調節することによって、例えば、導管51
または蒸解缶30への液を増減する他の導管の流出量を
調節することによって変えることができる。チップレベ
ル37も、チップレベル37の近くの蒸解缶30壁に取
り付けられた1基または複数基数の従来の機械式回転羽
根とストレインゲージ装置との組み合わせ68を用いて
独立に監視される。従来のように、チップのレベル37
は、蒸解缶30へ流入するチップの流れを増加または減
少することによって、または蒸解缶30から流出するパ
ルプの流れを増加または減少することによって調節する
ことができる。
【0058】流入するチップは、ガス雰囲気35中では
スチームに曝されないのが好ましいので、チップの蒸解
温度への加熱は、萬液式に、例えば、一つまたはそれ以
上の液循環系を用いて行うのが好ましい。チップを処理
する好ましい方法の一つは、スクリーンアセンブリ40
と41とを用いることである。液は、スクリーンアセン
ブリ41を経て導管44を経て、普通は、従来のポンプ
53を用いて取り出される。取り出された液は、間接熱
交換器45を経て(例えば、少なくとも130℃へ)加
熱され、その後で導管46を経てスクリーン41の近く
に戻される。普通は、蒸解液、例えば、クラフト白液ま
たは黒液が導管47から導管44へ添加される。好まし
くは、米国特許第5,489,363号、第5,54
7,012号、および第5,536,366号に記載さ
れ、アールストローム社で販売されているローソリッド
(登録商標「Lo−Solids」)蒸解も、蒸解缶3
0で行われる。この場合は、希釈液、例えば、洗滌濾過
液、漂白プラント濾液、または弱黒液のような溶解有機
物の濃度の小さい液を、導管48経由で導管44へ添加
することができる。
【0059】導管46経由で蒸解缶30へ再挿入される
加熱された液は、矢印50にて示される下向き流のチッ
プに対し、2重線矢印49で示されるように向流に流れ
るのが好ましい。液49は、液がスクリーン40経由で
導管51へ取り出された結果、向流的に誘発される。液
の流れ49は、普通、下向き流のチップ50を140〜
180℃の蒸解温度まで加熱する。図3に示される液の
流れは、向流であるけれども、加熱された並流の液も、
向流液の代わりに、または向流液と一緒に用いることが
できる。導管51の液は、薬剤回収系に送ることもでき
るし、蒸解缶30の処理前もしくは処理中にチップを前
処理するのに用いることができる。 選択肢としては、
戻し循環系52も設けることができる。
【0060】スクリーン41を通過した後、加熱された
チップスラリーは、普通、パルプ製造プロセスを続行す
る温度に維持されるが、蒸解缶30の後半のゾーンで更
に何らかの処理を施し、その後で排出することも差し支
えない。
【0061】雰囲気35の温度は低いから(好ましくは
130℃以下)、収率および/または強度向上剤(例え
ば、アントラキノンとその誘導体、および/またはポリ
サルファイドとその誘導体または同等品)を用いて、こ
れら添加剤を損なうことなく、パルプを処理し、その後
でパルプを槽30へ導入することができる。雰囲気35
の温度は、アントラキノンまたはその誘導体での処理
(または連続処理)が行われるならば、90〜110℃
に維持すべきであるし、ポリサルファイドまたはその誘
導体または同等品での処理(または連続処理)が行われ
るならば、90〜140℃に維持すべきである。雰囲気
35での処理の時間は、5分から2時間であるが、好ま
しくは約10分から60分であり、所望の条件は、図3
の38の箇所に導入されるスチームの温度、圧力を調節
することによって維持される。
【0062】図4は、本発明の別の態様である連続蒸解
缶システム100を示すもので、図3に示される態様と
同じようである。図4に示されるものの多くは、図3に
示されるものと同一でないにしても似たものであるの
で、図3の番号の頭に「1」を付けて示すものとする。
例えば、図4の反転式トップセパレーター132は図3
の反転式トップセパレーター32と同じようなものであ
る。
【0063】図4のシステムは、チップと液のスラリー
を蒸解缶130へ供給する導管131を備える。スラリ
ーは、セパレーター132へ導入され、セパレーターは
スクリューコンベヤーでスラリーを上方へ持ち上げ、一
方、スラリー中の液は、従来のように円筒スクリーン、
小空間、導管134を経て除かれる。チップと未除去の
液とは、矢印133で示されるようにセパレーターから
排出され、スチーム(またはガス)雰囲気135に曝さ
れる。スチーム(またはガス)は源139から導管13
8経由で導入される。チップと過剰の液とは、液面13
6として記された液の所へ落下し、チップはチップ山1
37の所に堆積する。液とチップとのレベルは、普通、
図1、図2、および図3に示される態様に関して記載の
ように調節される。
【0064】蒸解缶システム100と図3のシステムと
の相違は、図4のシステムが第一直径部分(入口部)9
5を有する蒸解缶130を備え、この部分が第二直径部
分(主ボディ)98より小さい直径であるということで
ある。第二直径部分98は第一直径部分95よりも少な
くとも20%大きい(例えば、約100%〜300%大
きい)。この部分95は、大規模の蒸解缶、例えば、日
量1,000トン以上生産する蒸解缶130でセルロー
ス材を処理するときに好ましい。この部分95は、普通
は、約3〜5メートルしかない直径を有するが、一方、
蒸解缶130の主槽(第二直径部分98)は約7〜12
メートル以上の直径を有することもある。この態様は、
主槽の直径とは異なる入口部直径を有する蒸解缶に限定
されるわけでなく、部分95と部分98との直径が大体
同じでも本発明は依然として有効である。部分95と部
分98との直径の差は、如何に本発明を既存のシステム
に導入することができるか、特に既存の二槽式萬液蒸解
缶システムに導入できるかについて特に示唆的である。
そのような設備の場合は、主な改造項目として、既存の
入口またはトップセパレーターを、図4に示される反転
式トップセパレーター132と入口131とに置き換え
ればよいのである。
【0065】図4の態様はトップセパレーター132か
らの液出口86を備え、導管134経由で抜き出される
液の他にトップセパレーターからも液を取り出す。出口
134,86は、(設けられる他の出口と同様に)円周
上に互いに約30〜120 0間隔で配置されるのが好ま
しい。この新しく設けられた液出口86があると、導管
134経由で普通取り出されるよりもたくさんの液をセ
パレーター132から取りだし、供給装置、例えば、米
国、ニューヨーク州グレンス フォールスのアールスト
ローム マシーナリー社から販売されている高圧フィー
ダーまたはローレベル(登録商標「Lo−Leve
l」)供給装置へのスラリー液、または前処理槽の底部
へのスラリー液、例えば、浸透槽に対するスルース液を
供給することができる。導管86の流出量は、生産パル
プトン当たり0.5〜5立方メートル(すなわち、m3
/tp)の範囲であるが、普通は約1〜3m3/tpで
ある。
【0066】導入されたチップスラリーから遊離液の実
質的全部を取り出すために他の方法も用いることができ
る。例えば、セパレーター132自体の構造を変えて、
例えば、セパレーター132のスクリューと抽出スクリ
ーン部分を従来よりも長くして、あるいは、実質的にプ
ラグフィーダーとして機能する先細スクリュー型プレス
構造を持たせて、殆ど遊離液を含まない(例えば、普通
は遊離液の最初の量の10%未満、好ましくは約5%未
満)か、あるいは全く含まないスラリーを排出すること
も可能である。あるいは、単純に、図4に見られる追加
導管86’を設けることによって、より多くの液をBC
戻り導管134自体から抜き出すことができる。
【0067】反転式トップセパレーター132から液を
取り出す上記の方法は、導管131に導入され前の処理
で用いられた処理液を、液面136として示されるセパ
レーター132下存在の液から隔離するのに特に適用し
得る。例えば、槽130に先立つ処理が、冷却液による
処理(1996年8月7日出願の第08/911,36
6号に記載のような)の場合、導管134では過剰な冷
却液が除けなかったにしても、導管86からは除けるの
で、液面136で示される熱い液には、冷たい液はほん
の僅かしか、あるいは全く導入されないで済む。また、
このシステムが有利なのは、槽130に存在している液
から他の前処理液、例えば、アントラキノンまたはポリ
サルファイドまたは硫化水素およびこれらの同等品と誘
導体のような強度または収率向上添加剤含有の液を隔離
する時である。導管86から除かれた液は、薬剤回収系
へ送ることもできるし、必要に応じて、漂白プラントを
含めてパルプミルの何処でも用いることができる。
【0068】図4には、加熱循環系85が示され、これ
に関連するものとして、肩99の直下に配置された抜き
出しスクリーン87、導管88、ポンプ89、導管9
0、間接スチーム加熱器91、戻り導管92、液分散ヘ
ッダー93、および複数の入口ノズル94がある。この
循環は、トップセパレーター132の下にある液を抜き
出し、加熱し、所望に応じて、新規液を添加するのに用
いられる。例えば、クラフト白液または黒液などの蒸解
液、または蒸解添加剤を含む他の液、またはスクリーン
87の所にある液よりも溶解固形物濃度が小さい希釈液
を、導管96経由で循環85へ導入することができる。
液を導管96経由で導入すると同時に、または導入する
代わりに、液を導管97から抜き出すこともできる。例
えば、蒸解缶130の上部で液の向流の流れが望ましい
時には、導管96から液を導入するのではなく、導管9
7から液を抜き出すこともできる。図4に示されるシス
テムは、既存の二槽式萬液蒸解缶システムを改造するの
に特に適用できる。この場合、既存の頂部循環スクリー
ンが液抜き出しスクリーン87として用いられる。一槽
式蒸解缶と気相蒸解缶も本発明を実施できるように改造
できる。
【0069】図3の蒸解缶の運転と同じように、蒸解缶
130の運転では、供給装置からまたは前の処理から、
例えば、浸透槽から送られてきた細砕セルロース繊維
材、例えば、針葉樹チップのスラリーは、導管131経
由で反転式トップセパレーター132へ導入され、液が
セパレーターから除かれ、前のシステムまたは槽へ導管
134経由で戻される。これらは従来と同じである。ま
た従来のように、セパレーター132のスクリューコン
ベヤーがスラリーを上方へ持ち上げ、液は除かれるか
ら、その結果、チップと残っていた液は、矢印133で
示されるように、セパレーター132の堰の頂部から滝
のように落下する。セパレーター132から排出された
チップはガス/スチーム雰囲気135から下に落ちて、
槽130にある液に入って、液面136が形成される。
次にチップはチップ山137に沈積し、その後所望のよ
うに処理される。例えば、処理できる方法としては、次
の米国特許第5,489,363号、第5,536,3
66号、第5,547,012号、第5,575,89
0号、第5,620,562号、および第5,662,
775号などに記載のローソリッド(登録商標「Lo−
Solids」)蒸解プロセス、または米国特許第5,
635,026号に記載のEAPC(登録商標)蒸解プ
ロセスが挙げられる。しかし、本発明では、導管86経
由でセパレーター132から更に液を抜き出すことがで
きる。この付加的に液を抜き出すことは、導管131か
ら導入された遊離液(すなわち、チップと結合していな
い)が液面136で示される内部液へ流れるのを制約
し、あるいは実質的に無くして(つまり、遊離液の約1
0%以下しか残らない)しまうのに好ましいことであ
る。また、更に加熱したり液を添加することも、例え
ば、液面136の液面センサで制御されるライン96中
の弁を用いて、上記のように循環85で行うことができ
る。139の所で導入される圧縮されたガス/スチーム
は、図3の態様と同じ方法で導入し、同じ条件を確立す
ることが好ましい。
【0070】図3と図4に関して記載された本発明は、
細砕セルロース繊維材を処理して、木材パルプを製造す
る方法、または既存の気相蒸解缶を改造してクラフトパ
ルプを製造する方法を提供するものであり、この方法を
用いると、チップの加熱や処理が、より均一となり、チ
ップレベル変動に対して変化が敏感でなくなり、チャネ
リングが起き難くなり、チップレベルを検出するのに放
射線源の手当をする必要がなくなり、結果として運転の
し易い蒸解缶が提供される。
【0071】図5の態様では、本発明に従った図4の態
様と同じような連続蒸解缶システム100Aが提供され
る。違いは、蒸解缶槽130Aが実質的に萬液状態であ
るので、液とチップの上に圧縮ガスゾーンが存在しない
ことである。この態様では、図4の態様に対応する構造
は、同じ参照数字で示されている。
【0072】槽130Aは、実質的に萬液状態なので、
図4の態様の液面136、導管138、またはガス源1
39、またはこれらに関連する構造は備えていない。図
5の態様は、これらの部品や構造が不要なので、既存の
単槽式または二槽式蒸解缶、例えば、気相蒸解缶を改造
して取り付けるのに特に有利である。この態様で導管1
34,86,86’経由で取り出される液は、繊維を含
んでいたり、所望の温度より高温なことがあるので、導
管134,86,86’の中の一本または複数の導管
に、繊維を濾過したり、液を冷却する装置を備え、その
後で該液をパルプミルの他の箇所に(例えば、二槽式シ
ステムの浸透槽の底部でのスラリー化用液として)使用
することも差し支えない。例えば、この目的のために、
図5ではインライン抜き出し装置101が導管134に
示されている。このようなインライン抜き出し装置10
1は、米国特許第5,401,361号の図2に示され
ているようなもの(この特許の開示を本明細書に参考文
献として引用する)でよく、あるいは抜き出し装置10
1の代わりに従来の間接熱交換器を設け、導管134中
の液を、例えば、少なくとも5℃だけ冷却(例えば、約
10〜30℃の範囲で冷却)するのもよい。
【0073】図5の蒸解缶130Aの望ましい運転モー
ドでは、液が導管134,86,86’の中の一本また
は複数の導管経由で抜き出されるので、矢印102で概
略示されるように、蒸解缶槽130A頂部に向流の液流
れが生じる。この向流の液流れは、例えば、図5の85
の箇所に示されている循環で加熱することができる。こ
の循環は、図5に循環103として概略示されているよ
うに、導管86,86’,134の中の一本に取り付け
られるだけである。加熱された液は、槽130Aに再導
入したり、アントラキノンのような強度または収率向上
添加剤でセルロース材を処理するのに用いることができ
る。このような状況下では、循環85は必要がなく、む
しろ液を加熱するためには槽130Aの下側の循環を用
いることができる。
【0074】図6の蒸解缶システムの態様100Bは、
図5のシステムと実質的に同じで、違いは、槽130B
が実質的に萬液状態に保たれているのではなく、図6の
104の箇所に概略示されているように液はセパレータ
ー132の上部の所まで充満しているだけなので、圧縮
ガス源139で示されているように、槽130Bの頂部
と液面104との間の小さなガス相容積部分へガスを加
えることができることである。
【0075】図5および図6の態様双方では、内部トッ
プセパレーター132は液が順方向でも逆方向でも自由
に流れるように操作可能である。蒸解缶130A、13
0Bの頂部で、液とセルロース材(例えば、チップ)と
が向流にも並流にもなることができ、所望に応じて、蒸
解缶130A、130B全体を向流にすることもでき
る。また、どちらの態様でも、図7に概略示されるよう
に、多孔式のスクリュー翼106をトップセパレーター
132のスクリュー翼として用いることができる。スク
リュー翼106は、シャフト105の周りに回転自在で
あり、液の流れを通過させるのを助けるのに好適なよう
に、どんな形式でも、どんな寸法でも、どんな数の孔1
07を用いたものでも差し支えない。
【0076】本発明については、最も実際的かつ好まし
い態様であると現在考えられているものについて本明細
書に示し、かつ説明したものであるので、本発明の範囲
内で多くの部分的改変を行い得ることは当業者には明白
であろう。従って、本発明の特許請求の範囲について
は、すべての等価の構造および方法を含むように最も広
く解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の気相蒸解缶の典型的な入口部と上部の
概略側面図で、一部断面、一部立面を示す図である。
【図2】 従来の萬液蒸解缶の典型的な入口部と上部の
概略側面図で、図1と同じような図である。
【図3】 本発明の蒸解缶であって、本発明の方法を行
うのに使用される蒸解缶の典型的な入口部と上部の概略
側面図で、図1と図2と同じような図である。
【図4】 本発明の蒸解缶の別の態様を示す図で、図3
と同じような図である。
【図5】 本発明の方法を行うための、本発明の蒸解缶
の別の態様を示す図で、図4と同じような図である。
【図6】 図5の態様と多くの類似点がある更に別の態
様の連続蒸解缶を示す図である。
【図7】 図5と図6の蒸解缶の反転式トップセパレー
ターのスクリューの例示的変形の上面図で、シャフトの
断面を一緒に示している図である。
【符号の説明】
10,20,30,130,130A,130B…蒸解
缶、11,15,22,31,34,38,44,4
6,47,51,60,65,73,75,78,8
6,86’,88,90,92,96,97,131,
134,138…導管、12,32,61,132…反
転式トップパレーター、13,33,42,43,4
9,62,63,76,77,102,133…矢印、
14,64…円筒スクリーン、16,35,135…ガ
ス充満ゾーン,17,37,66,137…チップ山、
18,36,104,136…液面、19,71,7
2,87…液抜き出しスクリーン、21,52,70,
85,103…循環系、23,139…スチーム源、2
4…パイプ,25,53,79,89…ポンプ、25’
…液加熱器、26,26‘…ガンマ線源/センサ、27
…DPセル、28,80…圧力逃がし、39,139…
ガス源、37,55…チップレベル、40,41…スク
リーンアセンブリ、45,91…間接加熱器、67…液
満杯ゾーン、68…回転羽根、74…加熱器、93…ヘ
ッダー、94…入口ノズル、95…第一直径部分、98
…第二直径部分、100,100A…蒸解缶システム、
101…インライン抜き出し装置、106…スクリュー
翼、105…シャフト、107…孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シー.バーティル ストロンバーグ アメリカ合衆国、12801 ニューヨーク州、 グレンス フォールス、エディソン ロー ド 4 (72)発明者 カイ オー.ヘンリックソン フィンランド国、ヘルシンキ SF− 00441、セントネリキヤ 2、ピー.オー. ボックス 5

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 頂部と底部、頂部に反転式トップセパレ
    ーター、底部に排出口を備えたセルロースパルプ蒸解缶
    を運転する方法において、(a)細砕セルロース繊維材
    と、遊離液を含む液とのスラリーを反転式トップセパレ
    ーター経由で蒸解缶へ導入し、(b)蒸解缶液面を反転
    式トップセパレーターの上に確立し、(c)蒸解缶セル
    ロース繊維材レベルを反転式トップセパレーターの下に
    確立し、(d)反転式トップセパレーターの少なくとも
    一箇所から液を抜き出して、導入された細砕セルロース
    繊維材スラリーから遊離液の実質的全てを取り出し、そ
    して(e)日量約1000トン以上の速度で蒸解缶の底
    部近くからクラフトパルプを抜き出すことを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項2】 ステップ(d)が、トップセパレーター
    近くのセルロース繊維材に関して液の向流流れが起こる
    ように行われることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 ステップ(d)が、抜き出された液から
    繊維をインライン抜き出し装置で除去するように更に行
    なわれることを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 ステップ(d)が、抜き出された液を少
    なくとも5℃冷却するように更に行われることことを特
    徴とする請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 ステップ(d)が、周囲に配置された複
    数の個所から液を抜き出するように行われることことを
    特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 ステップ(b)が、蒸解缶を実質的に完
    全に萬液状態に充填するように行われることを特徴とす
    る請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 反転式トップセパレーターが、多孔式の
    スクリュー翼を備え、ステップ(d)が、前記多孔式の
    スクリュー翼を用いて液の流れの通過を助けるように行
    われることを特徴とする請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 蒸解缶には、頂部で約3〜5メートルの
    第一直径部分、および頂部より下で少なくとも約7メー
    トルの第二直径部分を備え、この場合、反転式トップセ
    パレーターは、第一直径部に収め、ステップ(c)が、
    第二直径部にセルロース繊維材のレベルを確立するよう
    に行われることを特徴とする請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 蒸解缶が、実質的に完全に向流流れで操
    作されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  10. 【請求項10】 セルロースチップから化学セルロース
    パルプを製造する連続式蒸解缶システムにおいて、頂部
    と底部を備え、頂部には第一の小径部分と前記頂部の下
    には第二の大径部分とを有する連続式蒸解缶;前記蒸解
    缶の前記第一直径部分の反転式セパレーターであって、
    チップと液とを前記蒸解缶槽へ導入し、チップから液を
    ある程度分離する反転式セパレーター; 前記反転トッ
    プセパレーターの上の前記蒸解缶槽液面;前記液面の下
    の前記蒸解缶槽のチップレベル;萬液式加熱を行って前
    記蒸解缶槽のチップを蒸解温度に上げる手段;前記反転
    式トップセパレーターから液を抜き出す手段;および前
    記蒸解缶槽の底部近くからパルプを抜き出す手段を備え
    ることを特徴とする連続式蒸解缶システム。
  11. 【請求項11】 前記反転式トップセパレーターから液
    を抜き出す前記手段が、液を抜き出すために、円周上に
    間隔を開けて配置された少なくとも第一と第二の抜き出
    し導管を備え、前記抜き出し導管が、前記蒸解缶の異な
    る外部構造に連結されることを特徴とする請求項10記
    載の連続式蒸解缶システム。
  12. 【請求項12】 前記蒸解缶が、前記第一直径部分と第
    二直径部分の間に肩の部分を備え、前記肩の部分の真下
    の前記第二直径部分に設けられた抜き出しスクリーンを
    更に備えることを特徴とする請求項11記載の連続式蒸
    解缶システム。
  13. 【請求項13】 前記蒸解缶にチップを萬液式に加熱す
    る手段を、前記抜き出しスクリーンと前記抜き出しスク
    リーンに接続された循環ループとを含んで、更に備え、
    前記循環ループは、ポンプ、間接加熱器、導管を備え、
    前記ポンプで前記スクリーンから抜き出された液が、前
    記加熱器で加熱され、次いで前記導管で前記蒸解缶へ戻
    されることを特徴とする請求項10記載のシステム。
  14. 【請求項14】 前記反転式トップセパレーターが、多
    孔式のスクリュー翼を備えることを特徴とする請求項1
    0記載のシステム。
  15. 【請求項15】 前記抜き出し手段が、少なくとも一本
    の導管を備え、前記導管に接続されたインライン抜き出
    し装置を更に備えることを特徴とする請求項10記載の
    システム。
  16. 【請求項16】 前記蒸解缶が、実質的に完全に萬液状
    態にあることを特徴とする請求項10記載のシステム。
  17. 【請求項17】 前記液面が、前記反転式トップセパレ
    ーターと前記蒸解缶の頂部との間にあるようにし、小さ
    なガス空間が前記蒸解缶の頂部と前記液面との間にある
    ようにすることを特徴とする請求項10記載のシステ
    ム。
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