JP2003522845A - パルプ化方法 - Google Patents
パルプ化方法Info
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- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
- D21C1/04—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with acid reacting compounds
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- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
Description
一つの酸素原子を含むガス化合物を含む脱リグニンガスで処理することを特徴と
するリグノセルロースを含む材料からのリグニンの除去方法に関する。
的は必要により薬品の存在下のメカニカル処理の使用によりリグノセルロースを
含む材料の構造を種々の寸法の断片に分断することである。
り製造され、それにより繊維成分の実質的に全てがパルプ中に保持される。
砕方法では、洗浄された丸太が回転粉砕ディスクに押しやられてリグノセルロー
スを含む材料を小片に引き裂き、次いでこれらが選別又はリファイニングにより
更に加工されてメカニカルパルプを製造する。リファイニング方法では、選別さ
れた洗浄されたチップが回転ディスク又は回転かつ静止ディスクの間を通ってリ
グノセルロースを含む材料をパルプに破砕する。得られるパルプはその後に更に
リファイニングされ、選別され、洗浄されて所望のメカニカルパルプを製造して
もよい。
は破砕することであり、これはエネルギーを消費する。このエネルギーは研削と
石又は一つ以上のリファイナディスクを回転するのに必要とされる力として測定
される。
繊維及びヘミセルロース繊維に結合されたリグニンを分解又は軟化するのに必要
とされる。粉砕方法又はリファイニング方法の前にリグニン構造を弱化又は分解
することは完成高歩留り(メカニカル)パルプを製造するための動力要求のかな
りの減少をもたらす。
要な構成部分である。こうして、パルプ製造コストはエネルギーのコストにより
直接増大する。
ニンを軟化又は分解して高歩留りパルプを製造するのに必要とされるエネルギー
のかなりの低減をもたらす前処理方法を提供することである。
前処理に関する。 米国特許第4750973号明細書は水酸化ナトリウム及び硫化ナトリウムを使用し
て木材の硫酸パルプ化における炭水化物損失を低減する方法に関するものであり
、木材が水の存在下で酸素ガス及び窒素酸化物で前処理される。
がチップを亜塩素酸ナトリウムを含む溶液に暴露する前に湿潤剤の水溶液と接触
され、それにより充分な酸を使用して二酸化塩素の遊離を確実にする。 WO 8908165はアルカリ脱リグニン操作の前の二酸化硫黄ガスによる木材チップ
の前処理方法に関する。
示している。 JP 49020241は水溶性セルロース誘導体の存在下で二酸化塩素又は二酸化塩素
と塩素からなる混合物を木材チップと反応させる工程及びその後にとりわけ酸素
化されたリグニンを抽出により除去する工程を含むパルプ化法に関する。
、二酸化塩素ガスがパルプ化法、例えば、化学的クラフト法、硫化法又はメカニ
カル法から得られたパルプについて使用される。
技術の書類に共通である。
ル、化学的又はこれらの組み合わせであってもよい)後の二酸化塩素ガスの使用
を開示している。
ネルギーのかなりの低減が特許請求の範囲に記載の方法を提供することにより得
られることがわかった。更に詳しくは、本発明は高歩留りパルプ化法の前にリグ
ノセルロースを含む材料を脱リグニンガスで処理することを含むリグノセルロー
スを含む材料からのリグニンの除去方法に関するものであり、この場合、ガスが
少なくとも一つの酸素原子を含むガス化合物を含む。
葉樹、広葉樹、ガム、わら、バガス及び/又は竹に由来するあらゆるリグノセル
ロースを含む材料であってもよい。リグノセルロースを含む材料の物理状態は重
要ではないが、脱リグニンガス及び必要により処理薬品の浸透を最大にする大表
面積を与える物理状態が好ましい。好適には、このリグノセルロースを含む材料
はこの方法装置及びプロセスパラメーターにより支配されるサイズを有するチッ
プの形態である。 本発明の更なる利点は明細書から明らかである。
を一層有効にする当業者に知られているあらゆる方法、例えば、スチーム処理及
び/又は真空排気に従って処理されることが好適である。
ス化合物を含む脱リグニンガスで処理される。好適には、この脱リグニンガスは
二酸化塩素、窒素酸化物、二酸化炭素もしくは二酸化硫黄又はこれらの混合物を
含む。窒素酸化物として、一酸化窒素、二酸化窒素、これらの重合酸化物及び二
重分子、例えば、N2O4又はN2O3が挙げられる。
この二酸化塩素を含むガスはその他のガス、例えば、窒素、酸素、空気もしくは
スチーム又はこれらの混合物を含んでもよい。この二酸化塩素を含むガスはまた
少量の塩素を含んでもよいが、このガスは塩素を実質的に含まないことが好適で
あり、好ましくは10体積%未満、更に好ましくは1体積%未満の塩素を有する。
解消する。例えば、二酸化塩素を含む溶液によるリグノセルロースを含む材料の
処理は繊維源への溶液中の二酸化塩素拡散、続いてリグニンへの繊維源内の二酸
化塩素の拡散の速度により制限される。その結果は主として繊維源表面に作用す
る遅い脱リグニン方法及び二酸化塩素、溶解された繊維成分及び塩化物を含む水
性の流出流(これは環境上正しい様式で処理し難い)である。
害を有しないことがわかった。このガスは繊維源に迅速かつ一様に流入して材料
中の均等な脱リグニンをもたらす。更に、水性の流出流がない。
材料に適用されることが好ましい。好ましくは、このリグノセルロースを含む材
料の含水量はオーブン乾燥材料を基準として約30重量%から約60重量%まで、更
に好ましくは約40重量%から約50重量%までである。
66号、同第5091197号及び同第5380517号(これらは参考として全て含まれる)に
記載された二酸化塩素生成方法を使用して製造されることが好適である。
ースを含む材料は実質的に純粋な二酸化塩素ガスで処理されてもよい。二酸化塩
素、即ち、ガス混合物中に含まれる二酸化塩素の量の上限は安全性の考慮により
単純に決められる。このガス混合物中に含まれる二酸化塩素の好適な濃度は約0.
05体積%から約100体積%まで、更に好ましくは約0.05体積%から約50体積%ま
で、最も好ましくは約1体積%から約20体積%までである。
り方法の前に二酸化塩素に暴露されなかった方法と較べてパルプの製造に必要と
されるエネルギーの低減をもたらす量で適用される。通常、前記ガス(混合物)
中に含まれる二酸化塩素の増大された適用量は脱リグニンの程度を増大する。二
酸化塩素の仕込みはオーブン乾燥材料1トン当り約0.5kg/トンから約300kgの活
性Cl2まで、更に好ましくはオーブン乾燥材料1トン当り約2kgから約100kgの活
性Cl2まで、最も好ましくはオーブン乾燥材料1トン当り約30kg/トンから約50kg
の活性Cl2までである。
置で行なわれてもよい。 好ましい実施態様によれば、少なくとも一つの酸素原子を含むガス化合物を含
むガスによる処理はリファイニング方法の前、好適には最初のリファイニング方
法の前に行なわれる。
れてもよい。実用的な理由のために、この装置は気密であるべきである。二酸化
塩素を含むガスによる処理はまたその後のパルプ化法に使用されるのと同じ装置
(容器)中で行なわれてもよい。
、即ち、この処理は水溶液の不在下で行なわれる。水溶液を実質的に含まないこ
とは、リグニンの除去効率が有意に損なわれない限り、即ち、リグノセルロース
を含む材料への二酸化塩素を含むガスの総合の拡散(処理される材料の合計に関
するガスの拡散)が有意に損なわれない限り、又は高歩留りパルプの製造に必要
とされるエネルギーの低減がリグノセルロースを含む材料を前記高歩留り方法の
前に二酸化塩素に暴露しなかった方法と較べて得られる限り、少量の水溶液が二
酸化塩素を含むガスによる処理中に存在し得ることを意味する。
又は大気圧以上の圧力を含むあらゆる好適な圧力である装置中でリグノセルロー
スを含む材料と混合されることが好適である。好適には、その処理は約10kPaか
ら約500kPaまで、好ましくは約50kPaから約250kPaまでの範囲の圧力で行なわれ
る。最も好ましい圧力は約80kPaから約120kPaまでの範囲である。
い得る。処理の上限温度レベルは経済的考慮及び安全性考慮により決められる。
温度は約10℃から約400℃まで、好適には約15℃から約200℃まで、更に好ましく
は約20℃から約95℃まで、最も好ましくは約25℃から約90℃までの範囲であって
もよい。好適な温度範囲はまた上記範囲の低温レベルのいずれかを高温レベルの
いずれかと組み合わせることにより得られる温度範囲である。
酸化塩素を含むガスに暴露される前に前処理される。前処理は脱リグニンガスに
使用されたのと同じ装置中で行なわれてもよいが、前処理はまた脱リグニンガス
による処理の上流に配置されたあらゆる好適な装置中で行ない得る。好適には、
前処理は種々のスチーム処理方法及び/又は真空排気方法を含む。この前処理は
リグノセルロースを含む材料の格子構造を開放し、それにより材料への脱リグニ
ンガスの拡散を改良すると考えられる。
計のリグノセルロースを含む材料を基準として約70重量%から約100重量%まで
であるパルプ化法である。普通、高歩留りパルプ化法は石砕木(SGW)パルプ、加
圧砕木(PGW)パルプ、リファイナメカニカルパルプ(RMP)及びこれらの改良、サー
モメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)又はケミメカニ
カルパルプ(CMP)と称される。この高歩留りパルプ化法の基本原理は必要により
亜硫酸塩の如き薬品と一緒の機械的処理の使用により木材構造を種々の寸法の断
片に分断することである。通常リファイナが使用され、そこで木材シップが二つ
の金属ディスク(そのうちの少なくとも一つのディスクが回転している)の間に
供給され、木材繊維が二つのディスクの表面に配置された溝及びバーの作用によ
り分離される。明らかに、エネルギー用量は高歩留りパルプ化法、特にTMPパル
プ化法において高い。
ロースを含む材料を処理することにより、前記パルプ化法におけるエネルギーの
投入が有意に減少し得ることである。 その方法はバッチ様式又は連続様式で操作されてもよい。 本発明を更に説明するために、下記の実施例が示される。全ての部及び%は特
に明記されない限り重量基準である。温度は℃である。
素を含むガスで処理された木材チップを特定のカナダ標準ろ水度(CSF)レベルま
でリファイニングするための全エネルギー消費を測定した。
チップ供給からランダムに抜き取り、次いで混合し、サンプル1及び2に分離し
た。実験の前に特別な取扱、分離又は分類がなかった。サンプル1のチップを充
填床反応器中で二酸化塩素を含むガスで処理し、ガスは体積基準で約3%〜5%
の二酸化塩素を含んでいた。二酸化塩素約20gを使用して木材チップ1kgを処理し
た。次いで得られる処理された木材チップを前スチーム処理し、スプラウト-バ
ウエル12-1CP加圧実験用リファイナを使用して特定のカナダ標準ろ水度レベルま
で機械的にリファイニングした。第一段階リファイニングはチップからマッチス
ティック材料へのサイズ減少を伴い、約30%のコンシステンシーで行なった。全
てのその後のリファイニング段階を15%のコンシステンシーで行なった。チップ
前スチーム処理を3〜5分間にわたって206.8kPa(30psig)のスチームの直接噴射
により行なった。その後のリファイニング段階において、パルプを直接噴射によ
り低圧スチーム13.8-20.7kPa(2-3psig)でスチーム処理することにより加熱して
木材を100℃に加熱した。夫々のCSFレベルにおけるエネルギー消費を測定した(
表1)。
し、サンプル1の木材と同じ装置及び操作を使用して同じCSFレベルまでリファ
イニングしてリファイニング方法に関する基本エネルギー消費を証明した。
ップ(対照)及び先に概説されたように二酸化塩素を含むガスで処理された木材
チップ(処理)に関するCSFを示す。
ルプを製造する場合のエネルギー要求の有意な減少を明らかに示す。商業上関連
する領域、即ち、50〜150mlの間のCSFでは、処理チップに関するエネルギー要求
は未処理チップより約45%低い。
材料1トン当り約0.5kgの活性Cl2からオーブン乾燥リグノセルロースを含む材料
1トン当り約300kgの活性Cl2までであることを特徴とする請求の範囲第1項記載
の方法。
材料1トン当り約2kgの活性Cl2からオーブン乾燥リグノセルロースを含む材料1
トン当り100kgの活性Cl2までであることを特徴とする請求の範囲第2項記載の方
法。
%から約100体積%までであることを特徴とする請求の範囲第1項〜第3項のい
ずれか1項に記載の方法。
%から約50体積%までであることを特徴とする請求の範囲第4項記載の方法。
kPaまでであることを特徴とする請求の範囲第1項〜第5項のいずれか1項に記
載の方法。
徴とする請求の範囲第1項〜第6項のいずれか1項に記載の方法。
料をスチーム処理及び/又は真空排気にかけることを特徴とする請求の範囲第1
項〜第7項のいずれか1項に記載の方法。
することを特徴とする請求の範囲第1項〜第8項のいずれか1項に記載の方法。
Claims (11)
- 【請求項1】 リグノセルロースを含む材料を高歩留りパルプ化法の前に脱
リグニンガスで処理することを含むリグノセルロースを含む材料からのリグニン
の除去方法であって、前記ガスが少なくとも一つの酸素原子を含むガス化合物を
含むことを特徴とするリグニンの除去方法。 - 【請求項2】 脱リグニンが二酸化塩素、窒素酸化物、二酸化炭素もしくは
二酸化硫黄又はこれらの混合物を含むことを特徴とする請求の範囲第1項記載の
方法。 - 【請求項3】 ガスが二酸化塩素を含むことを特徴とする請求の範囲第1項
又は第2項記載の方法。 - 【請求項4】 二酸化塩素の仕込みがオーブン乾燥リグノセルロースを含む
材料1トン当り約0.5kgの活性Cl2からオーブン乾燥リグノセルロースを含む材料
1トン当り約300kgの活性Cl2までであることを特徴とする請求の範囲第1項〜第
3項のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 二酸化塩素の仕込みがオーブン乾燥リグノセルロースを含む
材料1トン当り約2kgの活性Cl2からオーブン乾燥リグノセルロースを含む材料1
トン当り100kgの活性Cl2までであることを特徴とする請求の範囲第4項記載の方
法。 - 【請求項6】 脱リグニンガス中に含まれる二酸化塩素の濃度が約0.05体積
%から約100体積%までであることを特徴とする請求の範囲第1項〜第5項のい
ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 脱リグニンガス中に含まれる二酸化塩素の濃度が約0.05体積
%から約50体積%までであることを特徴とする請求の範囲第6項記載の方法。 - 【請求項8】 脱リグニンガスによる処理における圧力が約10kPaから約500
kPaまでであることを特徴とする請求の範囲第1項〜第7項のいずれか1項に記
載の方法。 - 【請求項9】 処理における温度が約10℃から約400℃までであることを特
徴とする請求の範囲第1項〜第8項のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項10】 脱リグニンガスによる処理の前のリグノセルロースを含む
材料をスチーム処理及び/又は真空排気にかけることを特徴とする請求の範囲第
1項〜第9項のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項11】 脱リグニンガスによる処理をバッチ様式又は連続様式で操
作することを特徴とする請求の範囲第1項〜第10項のいずれか1項に記載の方
法。
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