JP2001192990A - 収率向上または強度増進剤によるパルプの処理方法 - Google Patents

収率向上または強度増進剤によるパルプの処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有益な添加剤60、例えば、AQやポリサル
ファイドを用いて細砕セルロース繊維材のスラリーから
化学セルロースパルプを製造する方法を提供する。 【解決手段】 第一処理ゾーンで効果的なアルカリ濃度
および温度条件を用いて、セルロースのアルカリ劣化が
実質的に起こらないようにし、その結果セルロース材が
添加剤で効果的に浸透されるようにする。次にセルロー
ス材を蒸解温度でアルカリ蒸解液で処理し、低温、低ア
ルカリ、添加剤による前処理を行わなかった場合に較べ
て高収率または高強度の化学セルロースパルプを製造す
る。第一ゾーンにおける典型的なアルカリおよび温度条
件はそれぞれ、NaOHとして表すと10g/l未満
で、約80〜130℃、例えば、約80〜110℃であ
る。第一ゾーンは連続式蒸解缶11へスラリーを供給す
る供給システム12(独立した浸透槽を含んでいてもよ
い)であり、蒸解プロセスは連続式蒸解缶11で行われ
るのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、収率向上または強
度増進剤によるパルプの処理方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】1999年2月10日
出願の同時係属(弁理士事務所番号10−1265)米
国特許出願第09/248,009号明細書(この全開
示を本明細書に参考文献として引用する)は、化学蒸解
に先だって有利な添加剤で細砕セルロース繊維材を処理
する方法を開示している。この添加剤は、アントラキノ
ン(AQ)またはポリサルファイド(PS)およびこれ
らの誘導体並びに同等品のような強度増進剤または収率
向上剤であることが好ましい。本発明は更に、細砕セル
ロース繊維材、普通は木材チップ(本発明は他の形のセ
ルロースの処理にも同じく適用できるけれども)の前処
理に用いて、得られるパルプの品質(例えば、強度)を
改良し、あるいはパルプ製造工程の効率(例えば、収
率)を改良する方法および装置を提供する。
【0003】
【課題を解決するための手段】発見されたことによる
と、細砕セルロース繊維材、例えば、木材チップの前処
理は、なかんずく、前処理後のチップの加熱と蒸解と
を、前処理工程から本質的に分離すると、一層効果的に
なる。すなわち、前処理工程が、より低温で、アルカリ
が存在してもよいが、好ましくは実質的にアルカリの存
在なしに行われ、蒸解温度へのチップの加熱が、前処理
(セルロース材の浸透)が本質的に終了した後に行われ
る場合に、一層効果的な前処理を行うことができる。本
発明の態様の一つでは、添加剤は処理工程の初期段階で
添加され、一方、蒸解薬剤、例えば、クラフト白液は、
前処理の初期段階では量を減少したり、あるいは導入を
避け、導入は前処理の後段階、あるいは正式な蒸解処理
の際に行うようにする。従って、本発明に従えば、前処
理は恐らく従来に比して長時間、低温、低アルカリ量で
行われ、蒸解添加剤により、チップは、蒸解温度、すな
わち、140℃を超える温度に加熱される前に一層効果
的に処理される。
【0004】本発明の態様の一つに従えば、細砕セルロ
ース繊維材スラリーから化学セルロースパルプを連続的
に製造する方法が提供される。この方法は、(a)セル
ロースのアルカリ劣化が実質的に起こらず、かつ酸加水
分解が殆どあるいは実質的に全く起こらない効果的なア
ルカリおよび温度条件下で収率向上または強度増進添加
剤含有の溶液でセルロース材を浸透するステップ、およ
び(b)、ステップ(a)の後に、蒸解温度でセルロー
ス材をアルカリ蒸解液で処理し、ステップ(a)を行わ
なかった場合に較べて高収率または高強度の化学セルロ
ースパルプを製造するステップを実質的に連続的に行う
ものである。
【0005】本方法では、ステップ(a)はセルロース
材からリグニンの溶解が実質的に全くないように行うこ
とができる。セルロース材は、ステップ(a)の終期に
収率向上または強度増進添加剤(AQまたはその誘導体
並びに同等品)を浸透させたものなので、従来の高温添
加剤浸透に関連する問題は回避される。例えば、特にA
Qについて言えば、AQは巨大分子であるから、木材チ
ップまたはセルロース材のようなものへの拡散は、例え
ば、アルカリに較べて長時間を要するので、よく拡散で
きるように溶解するには還元する必要がある。従って、
時にはAQは還元形(普通、SAQと称される)で用い
られる。しかし、普通はAQの約80%は溶解リグニン
と反応してしまうので、意図した収率向上または強度増
進という機能を果たすことができず、所望の機能を行う
ためのAQは約20%が残されるだけである。本発明を
用いることによって、従来より高いパーセンテージ(最
大では実質的に全部)の添加AQが実際に木材チップを
浸透し、その収率向上または強度増進という機能を果た
すので、AQは還元形で添加してもよいし添加しなくて
もよい。AQがチップに成功裡に浸透すれば、ヘミセル
ロースは蒸解中に溶解しないので、収率が向上し、強度
を増進させる他の機構も用いられる。他の物質、例え
ば、界面活性剤を用いて添加剤をチップに浸透しやすく
することもできる。
【0006】上記の方法ではステップ(a)のアルカリ
濃度は、NaOHで表すと0〜10g/l未満で、温度
は約80〜130℃、普通は約120℃未満、好ましく
は約110℃以下で行うことができる。アルカリの量は
最も好ましくは実質的にゼロであるが、好ましくはNa
OHとして表すと約5g/l未満である。
【0007】本方法では、ステップ(a)は連続式蒸解
缶への供給システムで、ステップ(b)は連続式蒸解缶
で行うことができる。正確には供給システムの何処でス
テップ(a)を行うかは、広範囲に変えることができ
る。例えば、チップビンは、これを木材ヤードに設置す
ることができ、この場合添加剤は、噴霧方式などで木材
チップの上に掛けるが、チップをチップビンに入れる前
にも、入れている途中にも、あるいはチップビンに入っ
ている間にも掛けることができる。次に、この木材チッ
プを木材ヤードから蒸解缶まで、スラリー化媒体として
主にあるいは実質的に独占的に水を用いて(アルカリ添
加は意図的には行わないで)ポンプ輸送することができ
るので、このチップは、相当な時間望ましい低温、低ア
ルカリという浸透に容易な条件にある。典型的な条件で
はステップ(a)での浸透は、大気圧より高い圧力で少
なくとも約20秒間、例えば、約2〜60分間行われる
(大気圧より高い圧力は、従来の方法で作ることができ
る。例えば、液レベルがチップの上に来るようにした
り、ポンプで加圧したり、加圧槽で行ったりして圧力を
上げる)。別法としては、添加剤の導入は、チップビン
の後で、かつポンプおよび/または高圧フィーダーの前
において、浸透槽のような別個の槽で行うことができる
し、あるいは供給システムの他の位置でも、何らかの理
由で有利ということが確かならば導入することができ
る。
【0008】また、本発明は、ステップ(a)の浸透の
実質的直後に、ステップ(b)を含めてセルロース材処
理に使用されるアルカリの約35〜100%をセルロー
ス材に添加する方法も含むことができる。別法として
は、アルカリはずっと下流側に添加することもできる。
また、本発明の方法は、ステップ(a)とステップ
(b)との間に、(c)約110〜130℃、かつステ
ップ(a)の温度より高い温度で、NaOHで表すと約
5〜15g/l未満、かつステップ(a)の濃度より高
い有効アルカリ濃度の添加剤を含む溶液を用いて第二ゾ
ーンでセルロース材を処理するステップを更に含むこと
ができる。
【0009】本方法では、ステップ(a)はAQまたは
その誘導体または同等品、ポリサルファイドまたはその
誘導体または同等品、または二酸化硫黄、NaHSO3
またはNa2SO3の形のサルファイトのうちの少なくと
も一つを添加剤として用いることができる。好適な量の
添加剤を用いることができる。例えば、AQまたはその
誘導体または同等品を用いる場合は、ステップ(a)は
普通、木材に対して約0.02〜0.5%、普通は木材
に対して約0.02〜0.1%の全添加剤濃度で行われ
る。添加剤は蒸解工程中にも添加することができるが、
これは従来通りである。
【0010】本発明の態様の別の一つに従えば、細砕セ
ルロース繊維材を実質的に連続的に処理する方法が提供
される。この方法は、(a)約80〜130℃の第一温
度で少なくとも約20秒間、例えば、約2〜60分間、
大気圧を超える圧力で、最大有効アルカリ濃度10g/
l未満の有益な添加剤を含む主にあるいは実質的に独占
的に水から成る第一液を用いて細砕セルロース繊維材の
スラリーを処理するステップ、および(b)、ステップ
(a)の後に、130℃を超える(例えば、140℃を
超える)第二温度でNaOHで表すと10g/lを超え
る(好ましくは15g/lを超え、最も好ましくは20
g/lを超える)初期有効アルカリ濃度を有する第二液
を用いてスラリー中のセルロース材を処理し、化学セル
ロースパルプを製造するステップを実質的に連続的に行
うものである。
【0011】上記の方法は、ステップ(a)とステップ
(b)との間に、(c)第一温度より高く、かつ140
℃より低い第三温度で、第一液より高く第二液より低い
最大有効アルカリ濃度の有益な添加剤を含む第三液でス
ラリーを処理するステップを更に含むことができる。
【0012】本発明の態様の別の一つは、細砕セルロー
ス繊維材を処理する方法である。この方法は、(a)第
一温度で第一アルカリ濃度(例えば、0〜10g/l未
満)の有益な添加剤を含む液を用いて細砕セルロース繊
維材のスラリーを処理(例えば、前処理)するステッ
プ、(b)、ステップ(a)の後に、第一温度を超える
第二温度で第二有効アルカリ濃度(ゼロより高く、第一
有効アルカリ濃度より好ましくは少なくとも10%高
い)の有益な添加剤を含む第二液を用いてスラリーを処
理するステップ、および(c)、ステップ(b)の後
に、第一温度と第二温度より高く、かつ130℃より高
い(例えば、140℃より高い)温度で第一と第二有効
アルカリ含有量より高い有効アルカリ含有量(すなわち
濃度)を有する第三液でスラリーを処理し(恐らく、添
加剤を実質的に全て置換した後であるが、必ずしもそう
でなくてもよい)、化学セルロースパルプを製造するス
テップを行うものである。
【0013】上記のように、ステップ(a)とステップ
(b)で用いられる有益な添加剤は、AQ(最も望まし
くはSAQ)、ポリサルファイド、硫黄、界面活性剤、
およびこれらを組み合わせたものである。NaOHとし
て「有効アルカリ」(EA)として表される第一アルカ
リ濃度は好ましくは10g/l未満で、約5g/l未満
でも良く、第一液にはアルカリが全く含まれないのも差
し支えない。例えば、第一液は、工場用水、スチーム凝
縮液、またはアルカリを殆ど、あるいは全く含まない洗
浄機濾液でよい。処理ステップ(a)の第一温度は、好
ましくは比較的低温、すなわち、130℃未満、好まし
くは約120℃未満の温度で、第一温度は約90〜11
0℃の範囲、あるいはこれより低くても差し支えない。
【0014】ステップ(a)の手順は、米国、ニューヨ
ーク州グレンス フォールス(Glens Fall
s)のアンドリッツ−アールストローム社(Andri
tz−Ahlstrom Inc.)が商標ロー・レベ
ル(LO−LEVEL)(登録商標)供給システムとし
て販売のシステムである米国特許第5,476,572
号公報、第5,622,598号公報、第5,632,
025号公報に記載の方法および装置を用いて行うこと
ができる。ロー・レベル(登録商標)供給システムは、
チップポンプを用い、水平式「スチーム処理槽」を用い
ないシステムであり、本発明の処理に特に好適である。
このシステムは、従来の供給システムで取り扱うことが
できる温度より低温でチップを供給し、処理することが
できるからである。他の従来の機器と方法も、例えば、
チップポンプを用いずに、水平式スチーム処理槽を備え
るものも本発明を行うのに用いることができる。
【0015】ステップ(b)の第二液は、少なくともあ
る程度はアルカリを含むのが好ましく、例えば、第二液
は 15g/l未満のEA、普通は約5〜10g/lの
EAを含む。このアルカリ含有量は、クラフト白液、緑
液、黒液、または白液、緑液、黒液の混合液および水ま
たは洗浄機濾液によって供給することができる。第二温
度も好ましくは140℃未満、例えば、約120℃未満
の温度で、普通は約110〜130℃の範囲である。ス
テップ(b)の手順は普通、連続式蒸解缶、例えば、米
国、ニューヨーク州グレンス フォールスのアンドリッ
ツ−アールストローム社販売のカミヤ(Kamyr)式
(登録商標)連続式蒸解缶の上部で行われる。
【0016】ステップ(c)の手順は正式のパルプ製造
プロセスであり、どんな形の化学パルプ製造法でも差し
支えないが、米国特許第5,489,363号公報、第
5,536,366号公報、第5,547,012号公
報、第5,575,890号公報、第5,620,56
2号公報、第5,662,775号公報などに記載のプ
ロセスの一つまたは複数のプロセスであるのが好まし
い。これらの特許に記載のプロセスと装置はアンドリッ
ツ−アールストローム社から商標ロー・ソリッド(LO
−SOLIDS)(登録商標)の下に市販されている。
【0017】本発明の態様の別の一つに従えば、細砕セ
ルロース繊維材スラリーから化学セルロースパルプを連
続的に製造する方法が提供される。この方法は、(a)
第一処理ゾーンにおいて、セルロース材のアルカリ劣化
が実質的に起こらないように効果的なアルカリおよび温
度条件下で収率向上または強度増進添加剤含有の溶液で
セルロース材を処理(その際、セルロース剤と添加剤の
流れとがある時間互いに接触するように)するステッ
プ、(b)、ステップ(a)の後に第二ゾーンにおいて
約110〜130℃、かつステップ(a)の温度より高
い温度でNaOHとして表される有効アルカリ濃度約5
〜15g/l未満を有する添加剤を含む液でセルロース
材を処理するステップ、および(c)、ステップ(b)
の後に(恐らく、添加剤を実質的に全て取り出してセル
ロース材と接触させないようにした後であるが、必ずし
もそうでなくてもよい)セルロース材をアルカリ蒸解液
で蒸解温度で処理し、ステップ(a)とステップ(b)
とを行わなかった場合に較べて高い(例えば、少なくと
も2%高い)収率向上または高強度の化学セルロースパ
ルプを製造するステップを連続的に行うものである。
【0018】本方法では、ステップ(a)は連続式蒸解
缶の供給システムで行い、ステップ(b)は連続式蒸解
缶の頂部ゾーンで行い、ステップ(c)は頂部ゾーンの
下の連続式蒸解缶で行うのが好ましい。また、ステップ
(a)は、NaOHとして表される0〜10g/l未
満、かつステップ(b)より低いアルカリ濃度で、温度
は約80〜110℃で行うのが好ましい。添加剤の少な
くとも50%をステップ(a)に導入することができる
が、約40%をステップ(a)に、60%の添加剤は主
としてステップ(b)で使用するためここ以外に導入す
ることも差し支えない。添加剤がAQまたはその誘導体
または同等品である態様では、ステップ(a)とステッ
プ(b)とは、パルプに対して約0.05〜0.15%
の全添加剤濃度で行われる。
【0019】本発明を実施するのに用いられる装置は、
主に従来の装置であるが、幾つかの点の相違を述べれ
ば、供給システムと連続式蒸解缶の頂部とへ添加剤を添
加する個所と、頂部(連続式蒸解缶の頂部ゾーンと蒸解
ゾーンの間の遷移部のスクリーンを含む)から抜き出さ
れた添加剤を場合によっては循環し、これを供給システ
ムへ導入する個所とが相違する。
【0020】本発明の態様の別の一つに従えば、セルロ
ース材スラリー処理装置が提供される。この装置は、頂
部近くの入口と底部近くの出口とを備える垂直の連続式
蒸解缶;スラリーポンプを含む蒸解缶用供給システム;
スラリーポンプの前のスラリーに収率向上または強度増
進添加剤を導入する収率向上または強度増進添加剤導
管;蒸解缶の頂部処理ゾーンと頂部処理ゾーンの底部近
くのスクリーンアセンブリとスクリーンアセンブリの下
の蒸解ゾーン;蒸解缶内で温度遷移部を生成させるスク
リーンアセンブリ;スクリーンの上の蒸解缶に上向きの
液の流れを確立するために設けられた、液を蒸解缶に導
入、または再循環する手段;および蒸解缶の頂部ゾーン
および/または供給システムへ収率向上または強度増進
添加剤を導入する手段を備える。
【0021】本装置では、供給システムへ添加剤を導入
する手段は、流れている液またはスラリーに液を導入す
ることができる従来の導管、ノズル、ベンチュリー、ま
たは他の従来構造で差し支えない。スクリーンアセンブ
リ(これは、蒸解缶の頂部から底部へ配置される第二ス
クリーンアセンブリであるのが好ましい)の直近に上向
き流を確立する蒸解缶に液を導入する手段は、この目的
を達成するどんな従来の構造でもよく、ポンプ等に接続
された中央パイプを備える再循環導管などである。ま
た、本発明は、蒸解缶の頂部ゾーンから抜き出された添
加剤を供給システム関連の添加剤導入手段へ再循環する
手段を備えるのが好ましい。このような再循環手段は、
この目的のための従来の導管、および/またはポンプ、
バルブ、または同様な流体構造品でよく、再循環される
液の一部から添加剤を分離する分離機器を備えることも
できる。好ましい添加剤は、同時係属米国特許出願第0
9/248,009号に記載されるものである。
【0022】本発明の主目的は、細砕セルロース繊維材
を効果的に処理するに当たって、パルプの強度および/
または他の有利な性質を増進させたり、あるいは処理プ
ロセスの収率を向上させたりすることである。本発明の
この目的および他の目的は、本発明の詳細な説明をよく
吟味し、前記の特許請求の範囲をよく読めば明白となろ
う。
【0023】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の好ましい実施の
形態の一つを示す。図1は、連続式蒸解缶11と連続式
蒸解缶供給システム12とから実質的に構成される細砕
セルロース繊維材処理装置10を示す。供給システム1
2は、アンドリッツ−アールストローム社から販売され
ているロー・レベル(LO−LEVEL)(登録商標)
供給システムであるが、細砕セルロース繊維材を導入
し、スチーム処理し、スラリー化する従来のどんな供給
システムも用いることができるし、および/または個別
の浸透槽も一基または複数基用いることもできるし、お
よび/または従来的でないシステム、例えば、蒸解缶に
送るポンプを有する木材ヤードの機器および/またはチ
ップビンを備えるシステムを用いることもできる。ま
た、状況によっては複数の浸透池を用いることができ
る。この場合、添加剤の浸透が一旦完了すれば特定の池
からスラリーがポンプ移送される(あるいは移送中に浸
透が完了する)。
【0024】例えば、針葉樹チップの形の細砕セルロー
ス繊維材13が遮断装置へ導入され、遮断装置はチップ
を槽14でスチーム処理するために送る。槽14は、米
国特許第5,500,083号公報、第5,617,9
75号公報、第5,628,873号公報、第4,95
8,741号公報、第5,700,355号公報に記載
され、ダイアモンドバック(登録商標)という商品名の
もとにアンドリッツ−アールストローム社から販売の槽
であることが好ましい。もっとも他のタイプのスチーム
処理槽も用いることができる。槽14からチップは計量
装置15経由で導管16へ入り、導管16はアンドリッ
ツ−アールストローム社販売のチップチューブ(Chi
p Tube)であることが好ましい。スラリー液は導
管17経由で導管16へ導入され、液のレベルが導管1
6に保たれる。チップと液のスラリーはチップポンプ1
8の入口に供給され、チップポンプ18は、導管19経
由で高圧輸送装置20の入口へスラリーを供給する。
【0025】装置20は普通、アンドリッツ−アールス
トローム社から販売の高圧フィーダーである。装置20
は更にスラリーを約5〜15バールの圧力に昇圧して、
導管21経由でスラリーを連続式蒸解缶11の頂部へ圧
送する。スラリー中に含まれる過剰液は、分離装置2
2、普通は従来のトップセパレーターを用いて、蒸解缶
11の入口の所でスラリーから取り出される。この過剰
液は導管23とポンプ24経由で供給システム12へ戻
される。ポンプ24と導管25で昇圧されたスラリー
は、フィーダー20から蒸解缶11へスラリーを圧送す
る駆動力を提供する。
【0026】供給システムはまた普通インライン液抜出
器26、レベルタンク27および補給液ポンプ28のよ
うな従来の装置を備える。蒸解液、例えばクラフト白液
(WL)は普通レベルタンク27に従来どおり送られ
る。
【0027】蒸解缶11は普通、複数の段数の円環状ス
クリーン31,32,33,34,35を備える。図1
には5段のこのようなスクリーンアセンブリが概略示さ
れているけれども、本発明は、2〜5段、またはそれ以
上の段数のスクリーンを備えた蒸解缶で行うことができ
る。各スクリーンアセンブリ31〜35は普通、再循環
導管36〜40、ポンプ41〜45、熱交換器46〜5
0を備える。実質的に完全に処理されたパルプは蒸解缶
11の底部から導管51経由で排出される。
【0028】本発明に従えば、蒸解添加剤60、例え
ば、AQ、ポリサルファイドなどは、導管61,62,
63の一本または複数の導管経由で供給システム12へ
導入される。例えば、クラフト白液、緑液、黒液、また
は洗浄機濾過液を含むアルカリは導管64経由で供給シ
ステム12へ導入される。あるいは、相当な量のアルカ
リ(すなわち、10g/l以上、または5g/l以上)
導入は後の工程になるまで遅らせることができる(すな
わち、供給システムでは相当な量のアルカリ添加は全く
行わない。精々フィーダー20や類似機器を潤滑する程
度である)。普通は、これらのアルカリ源で、NaOH
として10g/l未満、好ましくはNaOHとして5g
/l未満の有効アルカリ濃度(AG)が得られる。本発
明の態様の一つでは、導管64に導入される液はアルカ
リを殆ど、または全く含まない。例えば、導入される液
は水、凝縮液、高温黒液、または弱い黒液である。
【0029】本発明に従えば、供給システム12の温度
は、好ましくは130℃以下、すなわち、好ましくは約
80〜130℃、最も好ましくは約120℃未満、ある
いは約110℃未満に保ち、アルカリ含有量は、十分に
低くして、セルロースのアルカリ劣化が殆どあるいは全
く起こらないようにして、添加剤、例えば、AQでの処
理の際にリグニンの溶解が実質的に起こらないようにす
る。浸透剤、例えば、界面活性剤も添加剤と一緒に導入
して、添加剤の処理を増強したり、アルカリのチップへ
の浸透を増進させることができる。ロー・レベル(登録
商標)供給システムはこの種の低温処理に適しているの
であるが、この処理は従来の供給システムでも、供給シ
ステムの温度を下げることによって行うことができる。
温度低下は、例えば、水平式スチーム処理槽の圧力を下
げたり、および/または液のフラッシュ蒸発を防止する
ために冷却熱交換器を用いて供給システム内または周り
の液を冷却したりして行うことができるし、あるいは他
の機器も用いることができる。
【0030】好ましくは、低温かつ殆どあるいは全くア
ルカリがない状態でのこの前処理の後、セルロース材を
従来のアルカリ蒸解液(例えば、クラフト、サルファイ
ト、または他のアルカリ法液)で蒸解し、化学パルプを
製造する。蒸解レベルのアルカリ(例えば、NaOHと
して表して初期に30g/l以上)での処理は、添加剤
添加の浸透操作の実質的直後で差し支えないが、これら
は処理の中間段階で行ってもよい。このような中間段階
処理は図1に見られる。
【0031】図1において、供給システム12での前処
理の後、前処理されたスラリーは導管21経由で蒸解缶
11へ輸送され、更に前処理(蒸解缶11の頂部、例え
ば、ゾーン29で)され、その後に正式な蒸解(蒸解缶
11の真ん中、スクリーン32の近くの下で)に掛けら
れる。分離器22を通過後、依然として好ましくは約1
20℃未満の温度にあるチップスラリーが矢印65に概
略示されているようにスクリーン31に達するまで下向
きに流れる。スクリーン31ではスラリー中の液がある
程度スラリーから除かれる。除去されたスラリーの一部
は導管66経由で除き、他で使ったり、処理したりする
ことができ、および/または液の一部は取り除いて導管
36経由で循環し、スクリーン31の近くに戻すことが
できる。再循環された液はポンプ41でポンプ移送され
るが、熱交換器46で加熱・冷却しても、あるいはしな
くてもよい。導管66の液は普通、少なくともある程度
の添加剤を含んでいる。この添加剤は、例えば、これを
導管67に導入することによって供給システム12へ戻
すこともできる。導管66の液は熱交換器68で冷却す
ることもできる。蒸解薬剤、添加剤、希釈液、またはこ
れらを組み合わせた液を導管69経由で循環ライン36
へ添加することができる。
【0032】セルロース材のスラリーはスクリーン31
を通過して、次にスクリーン32へ入って来る。本発明
に従えば、スクリーン31から液を取り出すと、矢印7
0に概略示されているようにスクリーン31とスクリー
ン32との間のチップの流れに対して液の向流が生じ
る。スクリーン32の所で、液が更に除かれ、ポンプ4
2、導管37、熱交換器47経由で再循環される。加熱
はしてもしなくてもよい。またここでも、添加剤、希釈
液、蒸解液、および/またはこれらを組み合わせた液を
導管71経由で循環ライン37へ導入することができ
る。熱を循環ライン47に加えることができ、そうすれ
ばスクリーン32を通過しながら120℃より高い温度
にスラリー温度を上げられる。運転モードの一つでは、
スクリーン32の上の液の流れは上向きであり、スクリ
ーン32の下の液の流れは下向きなので、スクリーン3
2の近くで温度差が生じる。
【0033】ゾーン29では、スラリーには添加剤(例
えば、AQ)が含まれ、適当なアルカリ添加があれば、
第二アルカリ濃度(例えば、約5〜15g/l未満で、
供給システム12の第一アルカリ濃度より高い)で、供
給システム12の第一温度より高い第二温度(例えば、
約110〜130℃)にある。ゾーン29では、わずか
なアルカリ劣化が起こるかも知れないが、添加剤による
効果的な処理も行われる。
【0034】スクリーン32を通過すると、スラリーは
普通、正式な蒸解温度、すなわち、140℃より高い温
度に加熱され、正式な蒸解プロセスが始まる。添加剤の
幾部分かは蒸解工程の方へ流れるが、別法としては、蒸
解プロセスが始まる前に、例えば、導管80の方に流し
てしまって、添加剤を部分的あるいは実質的に完全に
(例えば、90%を超えて)除いてしまうこともでき
る。
【0035】本発明によれば、前処理添加剤は供給シス
テム12に導入され、チップは添加剤で処理され、その
後でチップスラリーが蒸解缶11に導入される。この処
理は120℃未満の温度で行われるのが好ましい。AQ
の場合、添加剤濃度は普通、パルプに対して約0.20
%未満で典型的にはパルプに対して約0.02〜0.5
%である。AQの約50%を導管61経由で導入し、約
25%を導管69と導管71に導入することができる。
また、AQ全部、すなわち、実質的に100%を供給シ
ステム12に(あるいは別法では、アルカリ添加を実質
的に行う前に)導入することができ、そうすれば蒸解缶
11にはAQは殆ど、あるいは全く導入されない。実施
の形態の別の一つでは、AQの約40%を供給システム
12に導入し、約60%を蒸解缶11に導入することが
できる。
【0036】装置10に導入される全アルカリの50%
未満を供給システム12に導入することができる。これ
は、約40%未満でもあるいは約30%未満でも差し支
えない。態様の一つでは、アルカリは供給システム12
へ導入されない、すなわち、供給システム12での処理
の際には、チップは実質的に添加剤と主に水(新鮮な水
や濾過水の形にかかわらず)のみに曝されるのも差し支
えない。
【0037】供給システム12、蒸解缶11の頂部ゾー
ン29、蒸解缶11の蒸解ゾーン(32の下)における
処理時間は、処理される具体的なセルロース材や他の因
子によって変化する。普通の針葉樹では、供給システム
12での添加剤による処理時間(セルロースのアルカリ
劣化が実質的に起こらない条件下では)は約2〜60分
間で、ゾーン29での処理は、この処理を用いるなら
ば、処理時間は約20〜60分間で、蒸解時間は通常通
りで、例えば、約1〜3時間である。
【0038】スクリーンアセンブリ33〜35各々に関
連して、抽出導管81〜83があるが、これらはフラッ
シュタンクや薬剤回収系に連結することができるし、あ
るいは単に、ロー・ソリッド(LO−SOLIDS)
(登録商標)蒸解プロセスの際に比較的高濃度の溶解有
機物を含む液を抽出するために用いることができる。単
一槽装置の代わりに、多槽装置(浸透槽を含む)も用い
ることができ、この場合(機器を円滑に動かすことを除
いて)相当程度のアルカリ添加は浸透槽の最後の所に、
あるいはその後の所のみに使用することができる。
【0039】以上開示した説明では、各広い範囲内にあ
る具体的な範囲は全て本明細書に開示されたものとす
る。例えば、例示するだけであるが、10g/l未満の
EAとは、0〜1g/l、0.2〜5g/l、3〜8g
/l、およびこの広い範囲内の他の狭い範囲全てを意味
する。
【0040】本発明は、最も実際的かつ好ましい実施の
形態であると現在考えられたものについて示し、記載し
たものであるので、本発明は開示された態様に限定され
ず、本発明の精神と特許請求の範囲内に含まれる多くの
部分的修正や等価の工程や装置を含むものであることは
当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法を実施するための例示的装置の
概略図であり、本発明の例示的装置を含んでいる。
【符号の説明】
10…蒸解缶装置、11…連続式蒸解缶、12…供給シ
ステム、13…細砕セルロース繊維材、14…スチーム
処理槽、15…計量装置、16…チップチューブ、1
7,19,21,23,25、51,61,62,6
3,64,66,67、69,71,80…導管、18
…スラリーポンプ、20…高圧輸送装置、22…セパレ
ーター、24,41,42,43,44,45…ポン
プ、26…インライン液抜出器、27…レベルタンク、
28…補給液ポンプ、29…上部ゾーン、31,32,
33,34,35…円環状スクリーン、36,37,3
8,39,40…再循環ライン、46,47,48,4
9,50,68…熱交換器、60…添加剤、65,70
…矢印、81,82,83…抽出導管。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年10月13日(2000.10.
13)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項5
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【発明が解決しようとする課題】1999年2月10日
出願の米国特許出願第09/248,009号明細
、化学蒸解に先だって有利な添加剤で細砕セルロース
繊維材を処理する方法を開示している。この添加剤は、
アントラキノン(AQ)またはポリサルファイド(P
S)およびこれらの誘導体並びに同等品のような強度増
進剤または収率向上剤であることが好ましい。本発明は
更に、細砕セルロース繊維材、普通は木材チップ(本発
明は他の形のセルロースの処理にも同じく適用できるけ
れども)の前処理に用いて、得られるパルプの品質(例
えば、強度)を改良し、あるいはパルプ製造工程の効率
(例えば、収率)を改良する方法および装置を提供す
る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】本装置では、供給システムへ添加剤を導入
する手段は、流れている液またはスラリーに液を導入す
ることができる従来の導管、ノズル、ベンチュリー、ま
たは他の従来構造で差し支えない。スクリーンアセンブ
リ(これは、蒸解缶の頂部から底部へ配置される第二ス
クリーンアセンブリであるのが好ましい)の直近に上向
き流を確立する蒸解缶に液を導入する手段は、この目的
を達成するどんな従来の構造でもよく、ポンプ等に接続
された中央パイプを備える再循環導管などである。ま
た、本発明は、蒸解缶の頂部ゾーンから抜き出された添
加剤を供給システム関連の添加剤導入手段へ再循環する
手段を備えるのが好ましい。このような再循環手段は、
この目的のための従来の導管、および/またはポンプ、
バルブ、または同様な流体構造品でよく、再循環される
液の一部から添加剤を分離する分離機器を備えることも
できる。好ましい添加剤は、米国特許出願第09/24
8,009号明細書に記載されるものである。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】本発明に従えば、蒸解添加剤60、例え
ば、AQ、ポリサルファイドなどは、導管61,62,
63の一本または複数の導管経由で供給システム12へ
導入される。例えば、クラフト白液、緑液、黒液、また
は洗浄機濾過液を含むアルカリは導管64経由で供給シ
ステム12へ導入される。あるいは、相当な量のアルカ
リ(すなわち、10g/l以上、または5g/l以上)
導入は後の工程になるまで遅らせることができる(すな
わち、供給システムでは相当な量のアルカリ添加は全く
行わない。精々フィーダー20や類似機器を潤滑する程
度である)。普通は、これらのアルカリ源で、NaOH
として10g/l未満、好ましくはNaOHとして5g
/l未満の有効アルカリ濃度(EA)が得られる。本発
明の態様の一つでは、導管64に導入される液はアルカ
リを殆ど、または全く含まない。例えば、導入される液
は水、凝縮液、高温黒液、または弱い黒液である。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 細砕セルロース繊維材スラリーから化学
    セルロースパルプを連続的に製造する方法において、 (a)セルロースのアルカリ劣化が実質的に起こらず、
    その結果酸加水分解が殆どあるいは実質的に全く起こら
    ないように効果的なアルカリおよび温度条件下で収率向
    上または強度増進添加剤含有の溶液でセルロース材を浸
    透するステップ、および(b)、ステップ(a)の後
    に、蒸解温度でセルロース材をアルカリ蒸解液で処理
    し、ステップ(a)を行わなかった場合に較べて高収率
    または高強度の化学セルロースパルプを製造するステッ
    プを実質的に連続的に行うことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 ステップ(a)を連続式蒸解缶の供給シ
    ステムで行い、ステップ(b)を連続式蒸解缶で行うこ
    とを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 ステップ(a)が、NaOHで表すと0
    〜10g/l未満のアルカリ濃度で約80〜130℃の
    温度で行われることを特徴とする請求項1に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 使用される添加剤の少なくとも50%
    が、ステップ(a)に導入され、その際添加剤がSAQ
    であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 添加剤がAQまたはその誘導体または同
    等品で、ステップ(a)が、木材に対して約0.02〜
    0.5%水溶液で全添加剤を添加して行われることを特
    徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 ステップ(a)を行う際のアルカリ濃度
    が、NaOHとして表すと約5g/l未満で、約120
    ℃未満の温度で行われることを特徴とする請求項1に記
    載の方法。
  7. 【請求項7】 ステップ(a)が、収率を少なくとも1
    %向上するように行われることを特徴とする請求項1に
    記載の方法。
  8. 【請求項8】 ステップ(a)が、約110℃未満の温
    度で行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 ステップ(a)が、セルロース材からリ
    グニンが実質的に溶解しないように行われることを特徴
    とする請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 ステップ(a)が、大気圧より高い圧
    力条件下に約20秒〜60分間の時間行われることを特
    徴とする請求項3に記載の方法。
  11. 【請求項11】 ステップ(a)の浸透操作の実質的直
    後に、ステップ(b)を含めてセルロース材処理に使用
    されるアルカリの約35〜100%をセルロース材に添
    加するステップを更に含むことを特徴とする請求項1に
    記載の方法。
  12. 【請求項12】 ステップ(a)が、AQまたはその誘
    導体または同等品、ポリサルファイドまたはその誘導体
    または同等品、または二酸化硫黄、NaHSO3または
    Na2SO3の形のサルファイトのうちの少なくとも一つ
    を添加剤として用いて行われることを特徴とする請求項
    1に記載の方法。
  13. 【請求項13】 ステップ(a)とステップ(b)との
    間に、(c)NaOHとして表すと約5〜15g/l未
    満で、ステップ(a)よりも高い有効アルカリ濃度で、
    約110〜130℃で、ステップ(a)よりも高い温度
    にて添加剤を含む液で第二ゾーンのセルロース材を処理
    するステップを更に含むことを特徴とする請求項1に記
    載の方法。
  14. 【請求項14】 細砕セルロース繊維材を処理する方法
    において、 (a)約80〜130℃の第一温度にて約20秒〜60
    分間、大気圧より高い圧力で最高有効アルカリ濃度10
    g/l未満で有益な添加剤を含む主としてまたは実質的
    に独占的に水から成る第一液を用いて細砕セルロース繊
    維材のスラリーを処理するステップ、および (b)、ステップ(a)の後に、約130℃を超える第
    二温度にてNaOHとして表すと10g/lを超える初
    期有効アルカリ濃度を有する第二液でスラリー中のセル
    ロース材を処理して化学セルロースパルプを製造するス
    テップを行うことを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】 ステップ(a)とステップ(b)との
    間に、(c)第一温度より高く、130℃未満の第三温
    度で、第一液より高く、第二液より低い最高有効アルカ
    リ濃度で有益な添加剤を含む第三液を用いてスラリーを
    処理するステップを更に含むことを特徴とする請求項1
    4に記載の方法。
  16. 【請求項16】 ステップ(c)に関連して、更に有益
    な添加剤を添加するステップを更に含むことを特徴とす
    る請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】 ステップ(a)が、AQまたはその誘
    導体または同等品、ポリサルファイドまたはその誘導体
    または同等品、または二酸化硫黄、NaHSO3または
    Na2SO3の形のサルファイトのうちの少なくとも一つ
    を添加剤として用いて行われることを特徴とする請求項
    14に記載の方法。
  18. 【請求項18】 ステップ(a)を連続式蒸解缶の供給
    システムで、ステップ(b)を連続式蒸解缶で行うこと
    を特徴とする請求項14に記載の方法。
  19. 【請求項19】 セルロース材スラリー処理装置におい
    て、 頂部近くの入口と底部近くの出口とを備える垂直の連続
    式蒸解缶;スラリーポンプを含む蒸解缶用供給システ
    ム;前記スラリーポンプの前のスラリーに収率向上また
    は強度増進添加剤を導入するための収率向上または強度
    増進添加剤導管;前記蒸解缶の頂部処理ゾーンと頂部処
    理ゾーンの底部近くのスクリーンアセンブリと前記スク
    リーンアセンブリの下の蒸解ゾーン;前記蒸解缶内で温
    度遷移部を生成させる前記スクリーンアセンブリ;前記
    スクリーンの上の前記蒸解缶に上向きの液の流れを確立
    するために設けられた、液を前記蒸解缶に導入、または
    再循環する手段;および前記蒸解缶の前記頂部ゾーンお
    よび/または供給システムへ収率向上または強度増進添
    加剤を導入する手段を備えることを特徴とする処理装
    置。
  20. 【請求項20】 前記蒸解缶の頂部ゾーンから抜き出さ
    れた収率向上または強度増進添加剤を、前記スラリーポ
    ンプ前のスラリーへ添加剤を導入する前記手段へ再循環
    する手段を更に備えることを特徴とする請求項19に記
    載の方法。
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