JP2007138336A - 緑液の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな工程、装置により緑液中の不純物を充分に除去できる緑液の処理方法を提供する。
【解決手段】クラフトパルプの製造の際に発生する緑液に、アニオン系高分子凝集剤を２回以上に分けて添加し、不溶解分を除去する緑液の処理方法であって、最初のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液をクラリファイヤーに送液するラインに設けられたポンプの前、またはポンプの後の乱流域にて行い、最後のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液がクラリファイヤーに入る前に行う。
【選択図】なし

Description

本発明は、クラフトパルプの製造の際に発生する緑液の処理方法に関する。

紙の原料となるクラフトパルプは、例えば、以下のように製造される。
（１）蒸解釜にて、水酸化ナトリウムおよび硫化ナトリウムを含む蒸解薬品（後述の回収工程にて回収された白液）でチップを蒸煮してパルプを得る（蒸解工程）。
（２）蒸解釜から出てきたパルプを洗浄する（洗浄工程）。この際、洗浄廃液として、パルプの煮汁を含む黒液が得られる。
（３）洗浄されたパルプを漂白する（漂白工程）。

黒液は、回収工程によって再処理される。この回収工程によって、蒸解薬品（白液）および熱エネルギの回収が行われる。
回収工程は、例えば、以下のように行われる。
（１）エバポレータ（多重効用缶等）で、黒液を燃やせる濃度まで濃縮する（黒液濃縮工程）。
（２）熱回収ボイラーにて、濃縮された黒液を燃やす。ボイラーの底に、炭酸ナトリウムおよび硫化ナトリウムを含むスメルトと呼ばれる無機溶融物が残る（黒液燃焼工程）。
（３）ディソルバタンクにて、無機溶融物を水、または後述の白液製造工程の廃液である弱液に溶かして緑液を得る（緑液製造工程）。
（４）クラリファイヤーにて、緑液の不溶解分をドレッグスとして沈降させ、上澄み液を得る（緑液清澄化工程）。
（５）緑液の上澄み液に水酸化カルシウムを加え、炭酸ナトリウムを水酸化ナトリウムに転化する（か性化）。液は生成する炭酸カルシウムの微粒子で白濁するので白液と呼ばれる（白液製造工程）。
（６）炭酸カルシウムは沈降させて、スラッジ（石灰泥）として白液から分離する。白液は、蒸解薬品として蒸解工程の蒸解釜に送られ、リサイクルされる。（白液清澄化工程）。
（７）スラッジは石灰キルンに送られ、ここでスラッジを焼成することにより水酸化カルシウムを再生する（石灰焼成工程）。

緑液清澄化工程にてドレッグスが充分に除去されない場合、以下のような問題が発生する。
（ｉ）ドレッグスが白液中に混入すると、白液の品質を低下させる。
（ii）白液清澄化工程でのスラッジの沈降性、ろ過性を悪化させる。
（iii)スラッジ中にドレッグスが混入すると、石灰キルンの能力が低下し、生産性が悪化する。また、焼成された水酸化カルシウムの品質低下を招く。さらに、品質低下防止のために補充する水酸化カルシウムの量を増やさなければならない。
よって、緑液を清澄化する際に、ドレッグスをできる限り除去することが必要である。

ドレッグスの凝集、沈降を早め、緑液の清澄化を促進させる目的で、従来から緑液にアニオン系高分子凝集剤等の沈降助剤を添加する方法が採用されている。該方法によって、比較的粒子の粗いドレッグスは、クラリファイヤーにて除去できる。しかし、粒径の細かいドレッグスは、単一の沈降助剤だけで効果的に凝集、沈降させることが困難であり、緑液から充分に除去されずに後工程へ持ち込まれる。

この問題を解決する方法として、アニオン系凝集剤とカチオン系凝集剤とを併用する方法が提案されている（特許文献１）。しかし、該方法では、２種の凝集剤のための２系統の供給系が必要になるため、装置（凝集剤調液、添加系）が複雑になり、コスト高になる欠点がある。
特開２００５−２００８２１号公報

本発明の目的は、シンプルな工程、装置により緑液中の不純物を充分に除去できる緑液の処理方法を提供することにある。

本発明の緑液の処理方法は、クラフトパルプの製造の際に発生する緑液に、アニオン系高分子凝集剤を２回以上に分けて添加し、不溶解分を除去する緑液の処理方法であって、最初のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液をクラリファイヤーに送液するラインに設けられたポンプの前、またはポンプの後の乱流域にて行い、最後のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液がクラリファイヤーに入る前に行うことを特徴とする。
乱流域のレイノルズ数は、２３００以上であることが好ましい。

本発明の緑液の処理方法によれば、アニオン系高分子凝集剤のみで不純物を充分に除去でき、既存の装置に大きな改造を加えることなく、シンプルな装置、工程で緑液を清澄化ができる。

アニオン系高分子凝集剤としては、（メタ）アクリルアミド系水溶性高分子が好ましい。（メタ）アクリルアミド系水溶性高分子としては、アニオン基として（メタ）アクリル酸塩および／またはアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩を有するものが好ましい。

アニオン系高分子凝集剤中のアニオン基の含有量は、（メタ）アクリル酸塩の場合、３〜７０モル％が好ましく、５〜５０モル％がより好ましい。アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の場合、１〜２０モル％が好ましい。

１回目（最初）に添加されるアニオン系高分子凝集剤と、２回目以降に添加されるアニオン系高分子凝集剤とでは、アニオン度および分子量が同じものを用いてもよく、アニオン度および／または分子量が異なるものを用いてもよい。アニオン度および分子量が同じものを用いれば、１系統の凝集剤調液設備のみで処理できる。

アニオン系高分子凝集剤としては、４質量％食塩水にアニオン系高分子凝集剤を溶解させて得られる、１質量％アニオン系高分子凝集剤溶液の粘度が３００ｍＰａ・ｓ以上のものが好ましく、１０００ｍＰａ・ｓ以上のものがより好ましい。該粘度は、アニオン系高分子凝集剤の分子量の指標となる。該粘度は、Ｂ型回転粘度計を用い、２５±０．５℃、６ｒ．ｐ．ｍの条件で測定される。

アニオン系高分子凝集剤の添加量は、緑液に含まれるドレッグスの量、その粒子径、アニオン系高分子凝集剤のイオン性の強さによって適宜決定すればよい。アニオン系高分子凝集剤を２回に分けて添加する場合、１回目の添加量は、通常０．１〜１００ｐｐｍ対緑液好ましくは０．１〜２０ｐｐｍさらに好ましくは０．１〜１０ｐｐｍであり、２回目の添加量は、通常０．１〜１００ｐｐｍ対緑液好ましくは０．１〜２０ｐｐｍさらに好ましくは０．１〜１０ｐｐｍである。

緑液にアニオン系高分子凝集剤を２回以上に分けて添加する方法としては以下のような方法が挙げられる。
（ｉ）最初のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液をクラリファイヤーに送液するラインに設けられたポンプの前にて行い、最後のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液がクラリファイヤーに入る前に行う方法。
（ii）最初のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液をクラリファイヤーに送液するラインに設けられたポンプの後の乱流域にて行い、最後のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液がクラリファイヤーに入る前に行う方法。

（ｉ）の方法は、具体的には、ディソルバタンクで調製された緑液をクラリファイヤーへ移送する際に、ポンプのサクション側で１回目のアニオン系高分子凝集剤の添加を行い、ポンプ内で緑液とアニオン系高分子凝集剤とを急速撹拌し、クラリファイヤーの前で２回目のアニオン系高分子凝集剤の添加を行い、該緑液をクラリファイヤーに供給する方法である。

（ii）の方法は、具体的には、ディソルバタンクで調製された緑液をクラリファイヤーへ移送する際に、ポンプの出側でかつ乱流域にある配管中に１回目のアニオン系高分子凝集剤を添加し、流れの中で急速撹拌し、クラリファイヤーの前で２回目のアニオン系高分子凝集剤の添加を行い、該緑液をクラリファイヤーに供給する方法である。（ii）の方法の場合、ポンプの出側から２回目の供給まで平均滞留時間が５秒以上あることが好ましい。

乱流域であるかどうかの判断は、レイノルズ数を計算することで行う。具体的には、レイノルズ数が２３００以上であれば、乱流域である。レイノルズ数は、液密度、流速、管径の積を液粘度で除して計算される無次元数である。
（ｉ）、（ii）の方法いずれれの場合も、アニオン系高分子凝集剤の供給ラインを付加するだけでドレッグスを充分に除去できる。
ポンプとしては、遠心ポンプ、回転ポンプ等が挙げられる。

アニオン系高分子凝集剤は、通常、水溶液で供給される。水溶液中のアニオン系高分子凝集剤の濃度は、通常、０．０５〜０．３質量％である。
アニオン系高分子凝集剤の添加は、２回以上であってもよい。例えば、最初の添加を２段以上で行ってもよく、最後の添加を２段以上で行ってもよく、最初の添加と最後の添加との間でさらにアニオン系高分子凝集剤を添加してもよい。

クラリファイヤーにて、アニオン系高分子凝集剤の作用によりドレッグスが大きなフロックとなり沈降する。
クラリファイヤーとしては、多段クラリファイヤー、ユニットクラリファイヤー、貯槽兼用型クラリファイヤー、沈降濃縮式クラリファイヤー等が挙げられ、貯槽兼用型クラリファイヤーが好ましい。

以上説明した本発明の緑液の処理方法にあっては、緑液にアニオン系高分子凝集剤を２回以上に分けて添加するため、従来では除去が難しかった粒子の細かいドレッグスも緑液から充分に除去できる。また、処理に用いる凝集剤添加系が、１系統の供給系のみを有すればよいため、既存の装置に大きな改造を加えることなく、シンプルな装置、工程で緑液を清澄化できる。

緑液にアニオン系高分子凝集剤を２回以上に分けて添加することにより、粒子の細かいドレッグスも緑液から充分に除去できる理由としては、以下のことが考えられる。
比較的粒子の粗いドレッグスは、アニオン系高分子凝集剤によって凝集、沈降させることができる。しかし、コロイド状に分散する粒子の細かいドレッグスまで凝集させることは困難である。これは、１回の添加では、均一に混合される前にアニオン系高分子凝集剤と粒子の粗いドレッグスのみが反応するためだと考えられる。一方、２回以上に分けてアニオン系高分子凝集剤を添加し、かつ最初の添加後に激しく撹拌することで微細な粒子と凝集剤の反応が促進される。そのままでは微細なフロックしか形成しないが２回目以降の添加でそれらの微小なフロックが凝集剤と反応し大きいフロックに成長し、１回のみの添加と比べて微小粒子まで効率よく捕捉し、かつ粗大なフロックを形成する。

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（フロック径の測定方法）
凝集剤が添加された緑液をシャーレに取り、フロックの大きさを計測した。
（色度の測定方法）
色度はＪＩＳ Ｋ０１０１ 工業用水試験法に記載の色度である。具体的には緑液の上澄み液を試験管に取り、光電比色計（エルマ社製、ＡＥ−１１Ｍ）にて４２０ｎｍで測定した。

〔実施例１〕
Ａ製紙工場にて、クラリファイヤーへ緑液を移送するためのポンプのサクション側に、アニオン系凝集剤（アクリルアミド８０モル％−アクリル酸ナトリウム２０モル％共重合体、質量平均分子量：１６００万、４質量％食塩水における１質量％共重合体溶液の粘度：３２００ｍＰａ・ｓ）を、緑液中の凝集剤の濃度が１．５ｐｐｍとなるように添加し、さらにクラリファイヤーに供給される直前の緑液に、１回目と同じ凝集剤を、緑液中の追加の凝集剤の濃度が１．５ｐｐｍ（凝集剤の濃度がトータルで３ｐｐｍ）となるように添加した。クラリファイヤーの出口における上澄み液は透明であり、その色度は３６０であった。

〔比較例１〕
ポンプのサクション側における凝集剤の添加を行わず、クラリファイヤーの緑液に実施例１と同じアニオン系凝集剤を、緑液中の凝集剤の濃度が３ｐｐｍとなるように添加した以外は、実施例１と同様にして緑液の処理を行った。上澄み液の色度は４１０であり、上澄み液にはミクロフロックが観察された。

〔実施例２〕
Ａ製紙工場にてクラリファイヤーへ緑液を移送するためのポンプの突出側から１ｍのところに実施例１と同じアニオン系凝集剤を緑液中の凝集剤の濃度が１．５ｐｐｍになるように添加した。配管の管径１５ｃｍ、液流速１．１６ｍ／ｓｅｃであり、レイノルズ数は５８０００であった。配管２５ｍ先で液はクラリファイヤーに入るが、クラリファイヤーの入り口前１ｍの地点で、１回目と同じアニオン凝集剤を、緑液中の追加の凝集剤の濃度が１．５ｐｐｍ（凝集剤の濃度がトータルで３ｐｐｍ）となるよう添加した。１回目添加から２回目添加までの平均滞留時間は２０．７秒である。クラリファイヤー出口における上澄み液は透明であり、その色度は３６０であった。

本発明の緑液の処理方法は、クラフトパルプの製造で用いられる薬品を、シンプルな装置、工程により高品質、高効率で、かつ安定して回収、再生することができることから、クラフトパルプの製造コストの低減に有効である。

Claims (2)

1. クラフトパルプの製造の際に発生する緑液に、アニオン系高分子凝集剤を２回以上に分けて添加し、不溶解分を除去する緑液の処理方法であって、
   最初のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液をクラリファイヤーに送液するラインに設けられたポンプの前またはポンプの後の乱流域にて行い
   最後のアニオン系高分子凝集剤の添加を、緑液がクラリファイヤーに入る前に行うことを特徴とする緑液の処理方法。
2. 乱流域のレイノルズ数が、２３００以上である、請求項１に記載の緑液の処理方法。