JP2001520328A - パルプを加熱する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はパルプを加熱する方法および装置に関し、該方法において、低圧蒸気がプラグ流れとして流れるパルプ内に供給され、この供給は、パルプの流れ方向に且つ低圧蒸気の供給前にパルプが加圧されるようにおこなわれ、この加圧は、、蒸気の供給点におけるパルプの圧力が利用しうる蒸気の圧力より低くなるように且つ蒸気の供給後パルプが昇圧混合装置によって蒸気をパルプ内に均一に分散しおよび／またはパルプの温度を均等にするようにおこなわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の属する技術分野） 本発明はパルプを加熱するための方法および装置に関する。とくに、本発明に
よる方法および装置は、低圧蒸気による木材処理工業の中程度のコンシステンシ
ーを有する繊維懸濁液を加熱するため使用可能である。

【０００２】 （従来の技術） 木材処理工業において、コンシステンシーを６〜２０％の範囲に調整されたパ
ルプ懸濁液を加熱または冷却することがしばしば必要になる。１９８０年代の中
期までは、このことを直接加熱することによってまたは間接熱交換器によって経
済的に実施することは可能でなかった。最初に、ミルスケール即ち工場規模（ｍ
ｉｌｌｓｃａｌｅ）の現代の技術によって、どのようにパルプが加熱または冷却
されるかを説明するため、いくつかの例を挙げる。

【０００３】 たとえば漂白工程に関連して、適切な反応温度を達成するため１０〜２０℃、
場合により３０℃でさえも、パルプの温度を上昇させることがしばしば必要であ
る。熱は通常蒸気がパルプに給送前に混入されるように加えられる。混合は、多
量のエネルギを消費する、大型で、重量が大きくかつ高価な装置である、ペグミ
キサーにより、またはたとえばパルプポンプ上流のパルプ用ドロップ・レッグ内
に蒸気噴射器によって実施される。この技術は、いくつかの欠点を有し、その一
つはこの種の直接加熱から生ずる騒音である。他の欠点は、蒸気の大容積のため
に、きわめて多量の蒸気をパルプ内に混入することかできないことである。さら
に、第３の欠点は、加熱がつねに、実際上、蒸気の凝縮が信頼性に乏しくかつ均
一でない開放された非加圧装置内で実施されるため、パルプが不均等に加熱され
るようになることである。非加圧混合技術を使用するとき、加熱は、きわめて経
済的な熱源であるが、結果として大型の装置を使用することになる、低圧蒸気に
よって実施される。さらに、低圧蒸気を使用するとき、温度の上限は非加圧状態
において約９０〜９５℃になるであろうことは自明である。それゆえ、上記欠点
のため、温度はある範囲、実際上最大で約１０〜１５℃だけしか上昇できない。
もちろん、温度を２０℃も上昇することは可能であるが、その場合、使用される
装置は、予想によれば、不合理なまでに大型になるであろう。上記欠点を回避す
るためまたパルプの加熱を一層有効にするため、間接加熱法の開発が、１９８０
年代後半に開始された。

【０００４】 この型の間接熱交換器、すなわちいわゆるＭＣ熱交換器は、ＥＰ特許２７５５
０２号、ＦＩ特許出願７８１７８９号、９４３００１号、９４５７８３号、９５
３０６４号、９５４１８５号および９５５００７号および国際特許出願ＰＣＴ／
ＦＩ９６／００３３０号各明細書に記載されている。これらの多数の出願は、調
整されたパルプが６〜２０％の範囲のコンシステンシーで強い繊維の網目を形成
し、それにより流通路においてパルプを分散または結合することは特殊な方法に
よらなければ可能でない、という事実に基づいている。調整されたパルプが漂白
場所に達するとき、繊維の網目はきわめて強くパルプ流はそれ自体で分散するこ
とは可能でないであろう。多分、繊維の網目は流通路においてばらばらな点に膠
着し、水の排出および目つまりを生ずるであろう。また、二つの流れを合流させ
ることは困難である。繊維の網目における内部の力は強力で、二つの小さい流れ
は、特殊な方法によらなければ、大きい、均一な流れを形成することは可能でな
いであろう。必要な方法が採用されると、装置の技術的実現性が可能となり、低
圧蒸気が熱源として使用される。一方、装置は、少なくともさしあたり、比較的
高価かつ製造困難であり、したがって調整されたパルプを加熱する間接熱交換器
は、僅かな、選択された使用目的のみに対して採用することができる。それゆえ
、間接熱交換器の開発は、依然として、パルプを加熱するのに直接の低圧蒸気の
使用を思案する根拠もあるという状態にある。

【０００５】 それゆえ、それにも係わらず、パルプの直接加熱に対して低圧蒸気を使用する
ことが好ましい。セルローズパルプ工場において、低圧蒸気は廃棄物として分類
され、その除去、すなわち凝縮は、何んとかしてやならければならない。もし低
圧蒸気の熱量が工場での方法（ｍｉｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）において利用可能で
あるならば、ミル即ち工場で発生するエネルギの大部分を販売することが可能で
あろう。

【０００６】 しかしながら、低圧蒸気の使用に基づく上記従来技術の加熱方法は、信頼性の
ないものとなった。発明者等の観察によれば、一つの理由は、パルプがその底部
からポンプによって除去される大気圧のドロップ・レッグ内に蒸気を供給すると
き、蒸気は圧力が一層低い方向、すなわち上方に、換言すればポンプから離れる
方向に上昇する傾向がある。したがって、蒸気の一部はパルプから排出し、それ
により、予想によれば、パルプ内への蒸気の供給を、パルプ内への蒸気の凝縮が
確保されるような量に、限定することが必要になる。この方法を使用すると、温
度は最大で１０℃以上上昇させることができない。当然、この工業においてある
程度使用すらされている一つの解決法は、蒸気を高圧で、排出ポンプの高圧側に
移動するパルプ内にドロップ・レッグから供給することであり、それにより蒸気
はパルプからいかなる他の場所にも排出される可能性を有せず、蒸気が唯一おこ
なうことは蒸気の熱の量によって必要とされるできるだけ高い程度にパルプを加
熱することである。しかしながら、高圧蒸気は使用するのに経費がかかり、した
がってその使用を回避するのがきわめて好ましい。

【０００７】 ＳＥ特許４１２６１０号、ＦＩ特許出願９５１１９６号、およびＳＥ特許出願
９５０１０９４号各明細書は、パルプの直接加熱における低圧蒸気の使用を可能
にする装置を開示しており、この装置では加熱されるべきパルプが、一つの工程
からつぎの工程に僅か数バールだけパルプの圧力を上昇させるポンプによって管
装置内において流れるようにされるが、しかしながら、管装置内の圧力は加熱の
ために使用される蒸気の圧力より低い。蒸気は、たとえばＳＥ特許４１９６０３
号明細書に記載された回転ミキサーまたはＷＯ特許出願９５／２１０１６号明細
書に記載された基本的に静的なミキサーである特別のミキサーによって、上記の
流動するパルプ内に混合される。その後、パルプは第２ポンプに流れ、そのポン
プによってパルプの圧力は後続の処理段階のための十分な値に上昇され、その段
階でパルプは大気圧または高圧反応容器に導入される。しかしながら、上記刊行
物記載の方法において、特別な流動化または少なくとも有効に混合する装置によ
って蒸気を混合することが必要と考えられる。前記ＳＥ特許出願９５０１０９４
号明細書に引用されたＳＥ−Ｂ−４１９６０３号明細書に開示された従来技術の
ミキサーは、最初、装置内の流動化されたパルプに酸素、塩素および二酸化塩素
を混合するための流動化ミキサーであった。そのようなＭＣミキサーが必要とさ
れる容量は、同様に、きわめて大きい。さらに、流動化ＭＣミキサーのロータは
、流れに対して軸線方向に回転し、それによりミキサーの入口側に渦が形成（導
入）される。実際、このことは、パルプ懸濁液が混合領域に到達するときすでに
ロータの接線方向に平行な成分ｖ₀を有すること、を意味している。それゆえ、 ロータが速度ｖ₁で回転するとき、パルプは量ｖ₁−ｖ₀だけ加速されるにすぎな い。乱流の強さ、すなわち混合効率は、もしｖ₀がゼロであるならば一層強くな り、それは本発明による混合室の入口導管において意図していることである。

【０００８】 別の、一層最近のＷＯ９５／２１０１６号明細書には基本的に静的のミキサー
か記載され、該ミキサーにおいて、流動管内を流れるパルプはきわめて狭い穴を
通って流れるように強制され、それによりパルプの速度は流過する面に対して当
然増加する。換言すれば、穴内のパルプの流速は実際上管内の流れと比較して数
倍となり、非常に大きな流連となるのでパルプは、混合されるべき薬剤または蒸
気が導入される穴内において流動化されていると考えることができる。換言すれ
ば、前記装置の両方は、パルプがその状態を変化するため別のミキサーにおいて
機械的作用をうけ、そこで蒸気がパルプ内に均一に混合可能となることを特徴と
している。

【０００９】 （発明が解決しようとする課題） そのような直接蒸気加熱装置の欠点は、第１に、三つの別の装置、すなわち、
ポンプ、ミキサーおよび第２のポンプが必要であること、第２に、パルプの機械
的特性が各処理工程において変化し、それによりパルプの強度がある程度低下す
ること、そして第３に、ある圧力損失が従来技術のミキサーにおいてつねに発生
すること、である。

【００１０】 （発明を解決するための手段） 本発明者等は、工場即ちミルの全体的な経済性に関して、パルプを加熱するも
っとも好適な方法は、少なくとも一つのポンプ、圧力を上昇させる一つの蒸気混
合装置およびそれらの間で低圧蒸気を供給する一つの装置より成る装置において
、直接低圧蒸気による加熱を実施することである、ことを発見した。換言すれば
、パルプが均一なプラグ流れ（ｅｖｅｎ ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ）として蒸気供給
装置を通って流れるとき、パルプはいかなる種類の応力もうけない。供給装置は
、混合装置から所望の距離で、圧力を上昇させる混合装置の吸込み管内に設置さ
れる。

【００１１】 本発明の方法および装置の特徴事項は、頭書の特許請求の範囲の各請求項から
明らかになるであろう。

【００１２】 下記の記載において、本発明による方法および装置を、本発明の好適な実施例
を示す添付図面に基づいて説明する。

【００１３】 図面を参照すると、好適な実施例による装置は、パルプ移送装置１２、蒸気供
給装置１６およびパルプの移送管１４内に設けられた蒸気混合装置１８より成っ
ている。前記パルプ移送装置１２は対象とするパルプを移送しうる装置である。
換言すれば、パルプはもっとも多くの現代のセルロース工場即ちセルローズ・ミ
ル（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｍｉｌｌ）におけるように、中程度のコンシステンシ
ーのものであり、同様にＭＣ（登録商標）ポンプとして公知の、いわゆる流動化
遠心ポンプを使用するのが好適である。もちろん、調整されたパルプを移送しう
る他のポンプ、たとえばこの工程に関連して使用しうる容積型ポンプも存在する
。パルプは、たとえば洗浄装置のドロップ・レッグ１０からあるいは貯蔵タンク
からあるいは対象とする方法の他の位置から、移送装置１２に移送されてよい。
供給装置として、アールストローム・プンプト・オイ（Ａｈｌｓｔｒｏｅｍ Ｐ
ｕｍｐｔ Ｏｙ）社から市販されている製品が存在する。蒸気混合装置１８とし
て、圧力を上昇させる装置が設けられ、そこでパルプは、パルプ供給装置とも称
せられる、混合装置１８によって、パルプが加熱される必要のある方法のための
処理塔２０または対応する目的物内に供給される。

【００１４】 上記装置は、もしそれが流動化ＭＣポンプであるとしても、移送装置１２によ
り、パルプがプラグ流れ（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ）として移送管１４を通って蒸気
供給装置１６に移送され、この移送では蒸気供給装置における移送管１４内の圧
力は利用しうる蒸気の圧力より小さい。上記のように低圧蒸気が使用されるのが
好適で、その圧力は通常３〜５バール（絶対圧力）である。当然、低圧蒸気の圧
力が３〜５バールとは異なる状態も、本発明の範囲内に含まれる。換言すれば、
移送管内１４のパルプの圧力は蒸気圧力より低く、温度を上昇させることによっ
て丁度必要とされる蒸気量が、プラグ流れとして流れるパルプ内に供給される。
このような場合、移送管内の蒸気の作用は、蒸気が従来技術による方法において
ドロップ・レッグ内において混合されるときと反対である。ドロップ・レッグ内
において、蒸気は上方に、すなわち混合装置から離れる方向に上昇する傾向があ
る。換言すれば、それは、圧力の低い方向に向かう傾向がある、一般のガス状物
質のような蒸気の特性である。これはまた本発明による装置においてもあてはま
り、蒸気が蒸気混合装置すなわちパルプ供給装置１８に向かって移送装置１２か
ら離れ、それにより、温度は均等化されパルプは後続の処理装置に移送され、当
然同時にパルプの圧力を上昇させる。

【００１５】 蒸気供給装置１６は、一つ以上（１〜２０好適には２〜１０）の蒸気供給ノズ
ル等より成り、そこから蒸気がプラグ流れとして流れるパルプ内に供給されるの
が本発明の好適な実施例の特徴である。前記ノズル等は、蒸気供給装置１８から
０〜１０ｍの距離に設置されている。少なくとも一つのノズル等は、パルプ供給
装置１８から０．５〜１０ｍの距離に設置され、そこで蒸気はパルプ供給装置１
８内をパルプが通過する前に、少なくとも部分的に凝縮する。換言すれば、蒸気
の一部を蒸気混合装置に直接に導入しそして残りの部分を蒸気混合装置の上流の
ある適当な点に導入することが可能である。しかしなから、上記の距離は、一般
的なガイドラインと考えるべきであり、その理由はそれが最終的に寸法を決定す
る利用可能な管装置の圧力であるからである。上記方法によって、供給装置の作
用におけるガス状部分（蒸気）の潜在的な負の効果を回避することが可能である
。供給装置の作動における蒸気の存在の負の効果を回避する他の方法は、供給装
置を、それが蒸気含有パルプを乱流なしに処理しうるように設計することである
。

【００１６】 前記昇温混合装置即ちパルプ供給装置１８は、中程度のコンシステンシーのパ
ルプの場合、好適には流動化遠心ポンプ、すなわち中程度のコンシステンシーの
パルプを給送可能な遠心ポンプであり、該ポンプは軸に取付けられたポンプイン
ペラを囲むポンプハウジングを有し、該インペラ上にはパルプを流動化し、ポン
プハウジングの一部をなすかまたはそこに別に取付けられた吸込み通路まで延在
するロータが配置されている。さらに、パルプが給送領域に達する前に蒸気を確
実に十分凝縮させるため、若干の変更が流動化遠心ポンプに対しておこなわれて
もよい。従来の流動化ポンプに対して実施されるべきこれらの種類の変更は、た
とえば、吸込み通路の壁に配置されたリブ、ピン、こぶまたは対応する部材を含
み、その部材によってパルプにおける乱流レベルが上昇する。さらに、本発明の
好適な実施例によれば、昇圧装置は遠心ポンプであり、該遠心ポンプに混合室が
連結される。この混合室は、好適には吸込み通路の最小直径より大きいが、必ら
ずしも必須というわけではない。混合室内には、それ自体の駆動装置によって作
動されるロータ、または、流動化遠心ポンプの場合、その流動化装置である混合
部材が設けられる。もし必要とすれば、乱流レベルを上昇するリブ、ピンまたは
他の部材は、混合装置の前および／または後側および／または吸込み通路または
混合室の壁において混合装置に設置される。

【００１７】 本発明の好適な実施例によれば、パルプと蒸気との混合物は前記流動化遠心ポ
ンプ内に、より正確に言えばその吸込み通路に、または前記混合室内に導入され
、この導入は、ポンプ中を通過する前に前記混合物が前記ロータの回転円を通過
しなければならず、それにより蒸気がパルプ内に有効に凝縮するようにおこなわ
れる。そのような作用を達成する一つの方法は、パルプと蒸気との混合物を非軸
線方向から、好適には半径方向で混合室内にまたは流動化遠心ポンプの吸込み通
路内に供給することであり、前記吸込み通路は混合室として作用する。ここにお
いて、混合室内で回転するまたは流動化遠心ポンプの吸込み通路内で回転するロ
ータは、混合空間に到達するパルプと蒸気を全部受入れ、それらを互いに均一に
混合する。同時に、ある滞留時間がその混合のため確保され、そこで蒸気はパル
プ内に凝縮するのに十分な時間を有する。構造的にはいくぶん複雑になるが、別
の方法は、前記混合物を軸線方向に供給するが、その後室内の混合物の流れを上
記作用が発生するように指向することである。もし必要と考えるならば、他の種
類の変形も可能である。

【００１８】 本発明を使用する好適な対象物は、すでに使用中のしかし近代化を必要とする
方法を含んでいる。たとえばポンプの容量が所定の管装置の抵抗に対して予定さ
れている方法において、パルプの直接または間接加熱を実施することは不可能で
ある。その理由はいずれの場合にもこのことは管装置の抵抗を増加し、この増加
は、パルプを加熱装置を通って後続の方法工程へ移送するようにポンプが作動す
ることを不可能とするからである。もし現在の技術によってそのような装置を近
代化することが望まれるならば、新規で有効なポンプおよび高圧蒸気用供給装置
が、必要とされなければならないであろう。換言すれば、パルプを加熱するため
高圧蒸気が必要となる。この課題は本発明によって古いポンプはそのままにして
低圧蒸気および昇温蒸気混合装置が追加されるようにして解決される。

【００１９】 本発明の好適な実施例の数例が上記に記載されたが、それは本発明を限定する
ものでなく、本発明は特許請求の範囲の記載のみによって限定されることを理解
すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法を実施する装置の好適な実施例。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年４月１３日（２０００．４．１３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】 蒸気供給装置１６は、一つ以上（１〜２０好適には２〜１０）の蒸気供給ノズ
ル等より成り、そこから蒸気がプラグ流れとして流れるパルプ内に供給される、
本発明の好適な実施例の特徴である。前記ノズル等は，蒸気混合装置１８から０
〜１０ｍの距離に設置されている。少なくともノズル等の一つは、蒸気混合装置
１８から０．５〜１０ｍの距離に設置され、そこで蒸気は蒸気混合装置１８内に
パルプが通過する前に、少なくとも部分的に凝縮する。換言すれば、蒸気の一部
をミキサーに直接そして残りの部分をミキサー上流のある適当な点に導入するこ
とが可能である。しかしなから、上記の距離は、一般的なガイドラインと考える
べきであり、その理由はそれが最終的に寸法を決定する利用可能な管装置の圧力
であるからである。上記方法によって、供給装置の作用におけるガス（蒸気）の
一部のポテンシャルにおける負の効果を回避することが可能である。供給装置の
作用における蒸気の存在の負の効果を回避する他の方法は、供給装置を、それが
蒸気含有パルプを外乱なしに処理しうるように設計することである。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルプを加熱する方法であって、該方法では、低圧蒸気がパ
   ルプ内に供給され、この供給は、パルプの流れる方向に且つ低圧蒸気の供給前に
   、パルプが第１の圧力に加圧されるようにおこなわれ、この加圧は、蒸気供給点
   においてパルプの圧力が、該利用し得る蒸気の圧力より低くなるようにおこなわ
   れる前記パルプを加熱する方法において、蒸気がプラグ流れとして前方に向かう
   パルプ流内に供給されること、蒸気供給後にパルプは、蒸気をパルプ内に均一に
   分散するためおよび／またはパルプの温度を均等にするため昇圧蒸気混合装置に
   よって混合されること、およびパルプは、前記昇圧蒸気混合装置によって発生さ
   れた圧力により後続の方法段階に供給されることを特徴とするパルプを加熱する
   方法。
2. 【請求項２】 蒸気圧力が３〜５バール（絶対圧力）であることを特徴とす
   る請求項１に記載された方法。
3. 【請求項３】 パルプが蒸気供給点まで遠心ポンプによって移送されること
   を特徴とする請求項１または２に記載された方法。
4. 【請求項４】 パルプは、プラグ流れとして蒸気供給点から混合装置内まで
   前記第１の圧力の作用によって流れることを特徴とする請求項１、２または３に
   記載された方法。
5. 【請求項５】 流動化遠心ポンプが昇圧蒸気混合装置として使用されること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載された方法。
6. 【請求項６】 パルプを加熱する装置であって、パルプ移送装置（１２）お
   よび移送管（１４）内に配置された低圧蒸気用供給装置（１６）を有する前記パ
   ルプを加熱する装置において、蒸気を混合するおよび／またはパルプの温度を均
   等にする昇圧装置（１８）をさらに有することを特徴とする前記パルプを加熱す
   る装置。
7. 【請求項７】 蒸気混合装置（１８）は、パルプを後続の方法に供給するた
   めに使用されることを特徴とする請求項６に記載されたパルプを加熱する装置。
8. 【請求項８】 移送装置（１２）および／または蒸気混合装置（１８）は、
   遠心ポンプ、好適には流動化遠心ポンプであることを特徴とする請求項６に記載
   されたパルプを加熱する装置。
9. 【請求項９】 蒸気混合装置は、流通路内で回転するロータを有することを
   特徴とする請求項６に記載された前記パルプを加熱する装置。
10. 【請求項１０】 前記流通路内に配置された、たとえばリブ、ピン、こぶ等
    のような、乱流のレベル即ち程度を増加させる部材も設けられることを特徴とす
    る請求項９に記載されたパルプを加熱する装置。
11. 【請求項１１】 混合装置（１８）は昇圧装置の吸込み通路に連結された混
    合室を有することを特徴とする請求項８または９に記載されたパルプを加熱する
    装置。
12. 【請求項１２】 混合装置（１８）は昇温流動化遠心ポンプであり、その吸
    込み通路内に混合室が配置されていることを特徴とする請求項１１に記載された
    パルプを加熱する装置。
13. 【請求項１３】 パルプおよび蒸気の混合物のための入口導管が混合室内に
    配置され、この配置は、昇圧装置に向かって進む該混合物がロータまたは流動化
    装置の回転円を通過しなければならないような配置であることを特徴とする請求
    項１１または１２に記載されたパルプを加熱する装置。
14. 【請求項１４】 前記混合室の入口導管は半径方向を向いていることを特徴
    とする請求項１３に記載されたパルプを加熱する装置。