JP2007224487A - 連続蒸解システムにおけるチップ含浸方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】様々な蒸解技術に簡単に適用することができ、使用する蒸解工程とは独立して含浸処理を実行する連続蒸解システムにおけるチップの含浸方法。
【解決手段】少なくとも一つの含浸容器101と一つの蒸解釜102とを有する。また、蒸解システムは、頂部分離装置105aから流体を引き出す第一戻りライン106aと、蒸解釜102から黒液を引き出す黒液ライン108との間に配置された熱交換器107を備える。熱交換器107により、二つのライン間の熱移動が行われる。含浸容器101内の流体内容物の主たる部分が、チップ水分、覆水、追加白液及び第一戻しライン106aの頂部分離装置から引き出された流体より成る。
【選択図】図1

Description

本発明は、請求項1の前文に記載の連続蒸解システムにおけるチップの含浸方法に関する。
2容器システム(two-vessel system)において化学セルロースパルプを連続蒸解している間に、蒸解釜の様々な位置から、一定水準の残留アルカリと共に、蒸解温度で、「黒液(black liquor)」として公知の蒸解液の廃液又は蒸解液の廃液の一部を排出し、次いで、この圧力が部分的に又は完全に解放された蒸解液の廃液を、約90℃〜120℃の温度で、含浸のための含浸容器に導く方法は公知である。この方法は、「黒液含浸法」として公知である。この種の含浸処理の最も重要な目的は、アルカリ黒液の良好な含浸を行い、チップを完全に中和して、チップにアルカリpHを与えることにある。別の目的は、蒸解液の廃液の熱をより多く保存し、含浸容器内の冷たいチップを加熱することができるようにすることにある。
黒液含浸法に関して熱い黒液の熱の一部を保存することも公知である。この従来の方法は、減圧サイクロン(pressure-reduction cyclones)によって分離された蒸気の圧力を通して実行され、ここでは、他の方法の中でも、このフラッシュ蒸気(flash steam)が、チップの予備処理又は他の加熱目的のために使用される。黒液を熱交換器に通すことによって黒液からの熱エネルギを保存することも公知である。
スウェーデン特許SE518957C2号には、連続蒸解システムにおいて熱効率を改善する方法が開示されている。この場合、熱い黒液は、蒸解釜に繋がる供給ライン内のチップの熱を上げることを目的として蒸解釜から引き出され、含浸容器の底部に戻される。加熱流体の一部が、頂部分離装置で供給ラインから引き出され、含浸流体として作用するために含浸容器に送られる。
スウェーデン特許SE518738C2号には、連続蒸解システムにおけるチップの含浸処理を改善ための方法及び構造が開示されている。スチームによる前処理が施されていないチップは含浸容器に供給され、含浸容器内で確立される流体レベル(LIQ_LIV)は、チップの最大レベル(CH_LEV)より低い。
改良されたチップの含浸構造は、様々な位置(P1, P2, P3)で、温度を上昇させることにより最大蒸解温度を持った蒸解液の形態の含浸流体(BL1/BL2/BL3)を追加することと、含浸容器の最高部で逆流ゾーン(Z1)を確立することとによって達成される。
この方法では、蒸気予備処理のための要求は相当に減り、同時に、排出される弱ガス(weak gasses)の量が最小限に減少する。木材内の容易に揮発する化合物の大部分が、含浸廃液(RCE)内に留められる。
米国特許US5,679,217号は、移送流体を蒸解釜の頂部分離装置から引き出す含浸方法を開示している。さらに、引出ろ過器(8)を通して蒸解釜から黒液が引き出される。頂部分離装置から引き出された流体と黒液とは、ライン(11)で混合され、含浸容器に戻される。ライン(11)における混合物の一部は、含浸流体として作用するために含浸容器の出発点に導かれる。ライン(11)における混合物の第二の部分は、チップを予熱し、かつ、移送流体として作用するために加熱された後、含浸容器の底部に導かれる。この含浸方法の目的は、蒸解工程の間、流体と木材との比率を最適化することにある。
スウェーデン特許SE527058号は、含浸容器内の含浸後のチップを、循環流体と共に、次の蒸解釜の頂部分離装置に繋がる供給ラインに供給する方法を開示している。循環流体の一部は、頂部分離装置で引き出され、戻しラインを介して含浸容器の底部に戻される。黒液は、蒸解釜から引き出され、黒液ラインを介して含浸容器を通過する。戻しラインと黒液ラインとの間には、熱交換器が配置されている。この熱交換器は、流体を交換することなく二つのライン間の熱移動を可能にする。熱交換器を通過した後は黒液の温度は下がり、同時に、戻しラインの温度が上がる。この従来に係る発明では、黒液含浸は低温で行われ、同時に、チップは含浸容器の底部で加熱されるため、蒸解釜の頂部における蒸気による加熱の必要性が十分に低減している。
上述した全ての含浸技術の特徴は、使用される含浸流体が完全に、又は部分的に、蒸解釜から引き出された蒸解液よりなるので、含浸処理に用いられる含浸流体が、蒸解プラントで用いられる蒸解工程に適合させるために直接的に用いられることにある。
本発明の第一の目的は、連続蒸解システムにおけるチップの含浸方法を提供することにあり、この含浸方法は、例えば、LO−Solids法、MMC法及びEMMC法のような様々な蒸解技術に簡単に適用することができ、使用する蒸解工程とは独立して含浸処理を実行することができる。
本発明の第二の目的は、含浸流体が、蒸解釜から引き出された蒸解液より成らず、もっぱら、含浸容器自身の流量に白液を追加したものより成る含浸方法を提供することにある。
本発明の第三の目的は、既に蒸解プラント内にある流体の流れを使用することによって、様々な蒸解工程内で容易に実施することができる含浸を得ることにある。
本発明の第四の目的は、蒸解釜から引き出された黒液を含浸流体として使用することを避けることにある。
本発明の第五の目的は、含浸流体を加熱するために、再生工程へ送られるべき黒液からの熱エネルギを使用することにある。
上述した目的は、特許請求の範囲の請求項1の特徴部分による方法によって達成される。
上記した目的は、含浸容器内で、蒸解釜から引き出された黒液を含浸流体として使用しないことにより達成される。代わりに、頂部分離装置から引き出された流体が、含浸流体として使用される。頂部分離装置から引き出された流体は、含浸容器からの出口と、頂部分離装置との間の供給ライン内にある流体より成る。含浸流体(頂部分離装置から引き出された流体)を含浸容器に導く前に、熱い黒液から含浸流体への熱移動を行う熱交換器に流体を通すことによって流体は加熱される。熱い黒液の熱容量を、頂部分離装置からの戻りライン中の流体の加熱に使用した後、熱い黒液は再生工程へ送られる。
もっぱら含浸容器自身からの流体の流れと、含浸のために用いられる追加白液との使用を通して、この含浸方法は、例えば、LO−Solids法、MCC法及びEMCC法のような様々な蒸解工程における含浸方法に非常に簡単に適用できるようになる。
「移送流(移送流:transfer flow)」という概念が以下の説明で用いられる。用語「移送流」は、この明細書では、含浸容器(101)、供給ライン(103)、頂部分離装置(105a/105b)、第一戻りライン(106a/106b)及び第二戻りライン(116)により成立する流体の流れを意味するものとして用いられる。
また、「未含浸チップ(unimpregnated chips)」という概念が用いられる。この用語「未含浸チップ」は、スチーム予備処理がなされていないか、又は含浸されてなく、繊維内腔に含浸液が浸透していないようなチップを意味するものとして用いられる。それらのチップには、他方では、チップの表面上に残る薬品が吹き付けられ得る。
図1は、本発明による連続蒸解システムにおけるチップ含浸方法の第一の好ましい実施例を示している。
蒸解システムは、少なくとも一つの含浸容器(101)を備え、この含浸容器(101)に未含浸チップが供給される。それらのチップは、含浸容器(101)の中で予熱され、含浸液内で少なくとも10分間の保持時間の間、含浸液を使用してスラッジ(sludge)にされる。含浸容器の頂部の圧力は、大気圧と0.5バールの過剰圧力との間にある。含浸容器内の含浸温度は、100〜140℃の範囲にある。含浸が完了すると、含浸済チップは、含浸容器の底部に配置された排出口を通して含浸容器から排出される。
含浸容器(101)から排出された含浸済チップは、その後、次の容器(102)の頂部に配置された頂部分離装置(105a)に繋がる供給ライン(103)内に送り込まれる。木材1トンにつき、一緒に移動する流体の総量は、7〜25mの範囲にある。この流体はチップ混合体と共に、供給ライン(103)内を頂部分離装置(105a)まで移動する。
チップ混合体を頂部分離装置(105a/105b)の頂部に到達させるために、供給ライン(103)内のチップ混合体を昇圧機構(図示せず)による加圧下におく必要がある。この昇圧機構は、例えば、一つ又は複数のポンプ、高圧タップ、又はそれらの等価物で構成され得る。
それらのチップは、蒸解釜の中で、130〜180℃の範囲、好ましくは、140〜160℃の範囲の所定の蒸解温度で蒸解される。蒸解済チップ(パルプ)は、蒸解が完了した後に、蒸解釜の底部に設けられた排出口を通して蒸解釜から送り出される。
流体の一部は、供給ライン(103)における頂部分離装置(105a)から引き出され、第一戻しライン(106a)で含浸容器(101)に導かれ、そして、含浸容器(101)内で含浸液として用いられる。脱水後に第一戻しライン(106a)で頂部分離装置(105a)から導かれる流体の総量は、木材1トンにつき5〜23mである。チップ混合体が頂部分離装置(105a)内で脱水された後、木材1トンにつき、3.5m未満の流体が、チップと共に蒸解釜の中に移動する。
含浸容器に加えられる流体の総量の75%以上が、第一戻りライン(106a)で引き出された流体から成る。
蒸解釜(102)の引出ろ過器(104)から、熱い黒液が黒液ライン(108)へ引き出される。黒液ライン(108)に引き出される黒液は、本質的に蒸解温度を維持しており、かつ、本質的に完全な蒸解圧力を維持している。そして、黒液ライン(108)に引き出される黒液のアルカリ含有量は、10g/lより低い。黒液ライン(108)内の黒液は、次いで、再生工程(REC)へ導かれる。第一熱交換器(107)は、第一戻りライン(106a)と黒液ライン(108)との間に配置される。第一熱交換器(107)は、二つのライン間の熱交換を行い、それにより、第一戻りライン(106a)内の流体が加熱される。第一熱交換機(107)において、二つのラインの中にある流体間の流体交換は生じない。
蒸解工程に加えられる白液の総量の50%以上が、移送流に加えられる。移送流に加えられる白液の量は、木材1トンにつき少なくとも1mに達する。この追加白液は、第一戻りライン(106a/106b)に加えられることが好ましい。また、総追加白液の少なくとも30%が第一戻りラインに加えられることが好ましい。
追加白液に加えて、他の流体を移送流に加えることができる。これらは、例えば、黒液又は洗浄液であり得、それらは、それらの範囲に制限され、移送流内で十分に高い流体・木材比率を得るために追加流体としてのみ作用する。「メイクアップ流体(make-up fluids)」又は「追加流体(additional fluids)」として公知のこれらの流体は、含浸液として作用することを意図するものではない。移送流に加えられる木材1トン当たり0.5m未満の流体は、追加白液以外の流体よりなる。
含浸容器(101)の流体内容物の主たる部分は、チップ水分(chips moisture)、覆水(steam condensate)、追加白液(added white liquor)及び第一戻しライン(106a)の頂部分離装置から引き出された流体より成り、従って、含浸容器内の含浸流体は、蒸解釜からの黒液を一切含まない。この方法では、含浸容器は、水力学的に分離されており(hydraulically isolated)、その内部では、流体の流れと、そのアルカリ含有量(alkali content)の確立(establishment)が、蒸解処理における流体の流れからの影響を何も受けることなく行われる。
流体の一部は、ろ過器(114)を通して含浸容器(101)から引き出され、再生ライン(115)を通して再生工程(REC)に送られ得る。
また、図1には第二の好ましい実施例も示されている。この実施例は、第一実施例に構成要素を追加したものである。第一戻りライン(106)における流体の一部は、第一熱交換器(107)を通過した後に、第二戻りライン(116)に導かれる。第二戻りライン(116)では、流体は含浸容器(101)の底部に導かれ、チップが含浸容器から導き出される前に、それらを予熱し、かつ、希釈(dilute)する。
この第二実施例は、その他の点では、第一の好ましい実施例と同一である。
図2は、第三の好ましい実施例を示している。この実施例では、頂部分離装置(105a)から引き出され、含浸容器(101)に導かれる流体を加熱するために第二熱交換器(117)が設けられている。
この場合、引き出された黒液は、黒液ライン(108)で第二熱交換器(117)に導かれる。黒液は、その後、再生工程(REC)に送られる前に第一熱交換機(107)に導かれる。
既に示した実施例の方法に相当する方法では、引き出された流体は、第一熱交換機(107a)を通過した後に、第一戻りライン(106a)で含浸容器の上部に導かれる。第一熱交換機(107a)では、流体は、黒液ライン(108)内の黒液からの熱移動を経て加熱される。
移送流体の一部は、第一熱交換器(107)を通過した後、第一戻りライン(106)内で第二戻りライン(116)に導かれる。第二戻りライン(116)では、流体は第二熱交換器(117)を通過し、黒液ライン(108)内の黒液からの熱交換によって加熱される。第二熱交換器(117)で加熱された後、循環流体の一部は、第二戻りライン(116)で含浸容器(101)の底部に導かれ、チップが供給ライン(103)に供給される前に、チップを予熱する。
第三の実施例は、その他の点では、上述の第一実施例と同一である。
第四及び第五の好ましい実施例が図3に示されており、これらの実施例は、図1に示した実施例に、第二含浸容器(201)を設けたものである。第四実施例では、含浸されたチップは、第一含浸容器(101)から送り出され、供給ライン(103)を通過して、加圧型第二含浸容器(201)の頂部に配置された頂部分離装置(105b)に到達し、第二含浸容器(201)内でチップはさらに含浸させられる。第二含浸容器の圧力レベルは、容器(201)の頂部において少なくとも5バールの過剰圧力である。チップは、含浸容器内での含浸が完了した後、チップライン(203)で、次の蒸解釜(102)の頂部に配置された頂部分離装置(202)へ供給される。
流体は、蒸解釜(202)の頂部分離装置から引き出され、次いで、第二含浸容器(201)の底部に導かれ、チップライン(203)へのチップの出力を促進する。
流体の一部は、供給ライン(103)における頂部分離装置(105b)から引き出され、次いで、第一戻りライン(106b)で含浸容器(101)へ導かれ、含浸容器(101)内で含浸流体として作用する。
第一熱交換器(107)が、第一戻りライン(106b)と黒液ライン(108)との間に配置されている。第一熱交換器(107)により、二つのライン間の熱移動が行われ、第一戻りライン(106b)内の流体が加熱される。第一熱交換器(107)では、二つのライン内の流体間の流体交換は行われない。
図3に示された第四の実施例は、その他の点では、図1に示した第一実施例と同一である。
第五の好ましい実施例も図3に示されており、この実施例は、第四実施例に構成要素を追加したものである。流体の一部は、第一熱交換器(107)を通過した後に、第一戻りライン(106)で第二戻りライン(116)に導かれる。第二戻りライン(116)では、流体は、含浸容器の底部に導かれ、チップが含浸容器から送り出される前に、チップを予熱し希釈する。
本発明の第六の好ましい実施例が図4に示されている。この実施例は、図2に示した第三の好ましい実施例に、第二含浸容器(201)を設けたものである。含浸されたチップは、含浸容器(101)から送り出され、次いで、供給ライン(103)を通過して、第二含浸容器(201)の頂部に配置された頂部分離装置(105b)に到達し、第二含浸容器(201)でさらに含浸される。第二含浸容器の圧力レベルは、容器(201)の頂部において少なくとも5バールの過剰圧力である。チップは、含浸容器内での含浸が完了した後に、チップライン(203)で、次の蒸解釜(102)の頂部に配置された頂部分離装置(202)に供給される。
流体は、蒸解釜(202)の頂部分離装置から引き出され、次いで、第二含浸容器(201)の底部に導かれ、そこで、チップライン(203)へのチップの出力を促進する。
流体の一部は、供給ライン(103)における頂部分離装置(105b)から引き出され、次いで、第一戻りライン(106b)で含浸容器(101)へ導かれ、含浸容器(101)内で含浸流体として作用する。
第一熱交換器(107)が、第一戻りライン(106b)と黒液ライン(108)との間に配置されている。第一熱交換器(107)により、二つのライン間の熱移動が行われ、第一戻りライン(106b)内の流体が加熱される。第一熱交換器(107)では、二つのライン内の流体間の流体交換は行われない。
図4に示した第六の実施例は、その他の点では、図2に示した第三の実施例と同一である。
本発明による含浸方法は、従来技術に対して、以下の効果及び他の効果を奏する。
・含浸処理が、使用される蒸解処理とは別個に実行され得るので、含浸工程を、例えば、LO−Solids法、MCC法及びEMCC法のような様々な蒸解技術に対して簡単に適応させることができる。
・含浸容器(101)の流体内容物の主たる部分が、チップ水分(chips moisture)、覆水(steam condensate)、追加白液(added white liquor)及び第一戻しライン(106a)の頂部分離装置から引き出された流体より成るので、含浸容器内の含浸流体が蒸解釜からの黒液を一切含まない。この方法では、含浸容器は、水力学的(hydraulically)に分離(isolate)して確立され、その内部では、流体の流れと、そのアルカリ含有量(alkali content)の確立が、蒸解処理における流体の流れからの影響を何も受けることなく行われる。
本発明は、上記した説明の範囲に制限されることなく、特許請求の範囲の範囲内において様々な変更を加えることができる。例えば、頂部分離装置(105a/105b)と含浸容器(101)との間の戻りライン(106a/106b)内に複数の熱交換器を設けることができる。
本発明による第一及び第二の好ましい実施例を示している。 本発明による第三の別の実施例を示しており、この実施例では、頂部分離装置から流体を排出する部分が、含浸容器の底部に導かれている。 本発明による第四及び第五の別の実施例を示しており、この実施例では、蒸解システムは第二の含浸容器を備えている。 本発明による第六の別の実施例を示しており、この実施例では、蒸解システムは第二の含浸容器を備えている。

Claims (10)

  1. 連続蒸解システムにおけるチップ含浸方法であって、
    前記蒸解システムが、少なくとも、
    少なくとも一つの含浸容器(101)を備え、
    該含浸容器(101)に未含浸チップを供給し、
    該含浸容器内で、少なくとも10分間の保持時間の間で、チップを予熱して含浸流体を使用するスラッジを形成し、
    該含浸容器の頂部の圧力が、大気圧と0.5バールの過剰圧力との間にあり、
    前記蒸解システムが、少なくとも、さらに、
    含浸容器(101)内で含浸されたチップが供給される蒸解釜(102)と、
    含浸容器(101)からの含浸チップを、次の容器の頂部に配置された頂部分離装置(105a/105b)へ供給する供給ライン(103)と、
    蒸解釜(102)から引出ろ過器(104)を通して熱い黒液を引き出し、次いで、黒液を再生工程(REC)へ送るための黒液ライン(108)と、
    頂部分離装置(105a/105b)から引き出された流体を含浸容器(101)へ導くための第一戻りライン(106a/106b)と、
    第一戻りライン(106a/106b)と黒液ライン(108)との間に配置され、二つのライン間の熱移動を行い、第一戻りライン(106a/106b)内の流体を加熱するための熱交換器(107)と、
    含浸容器(101)、供給ライン(103)、頂部分離装置(105a/105b)及び第一戻りライン(106a/106b)から成る移送流と
    を備えた連続蒸解システムにおけるチップ含浸方法において、
    チップ混合体を頂部分離装置(105a/105b)において脱水した後に、木材1トン当たり3.5m未満の流体をチップと共に蒸解釜内へ供給し、
    木材1トン当たり7〜25mの流体をチップと共に、頂部分離装置(105a/105b)に繋がる供給ライン(103)内へ供給し、
    脱水した後に、木材1トン当たり5〜23mの流体を、頂部分離装置(105a/105b)から第一戻りライン(106a/106b)へ導き、
    含浸容器に加えられる流体総量の75%以上が、第一戻りライン(106a/106b)に引き出された流体より成り、
    移送流に加えられる木材1トン当たり0.5m未満の流体が、追加させる白液以外の流体より成り、
    含浸容器(101)の流体内容物の主たる部分が、チップ水分、覆水、追加白液及び第一戻しライン(106a)の頂部の頂部分離装置から引き出された流体より成り、
    それにより、含浸容器内の含浸流体が、蒸解釜からの黒液を一切含有せず、かつ、含浸容器が水力学的に分離して確立され、含浸容器内において、流体の流れと、そのアルカリ含有量の確立とが、蒸解処理における流体の流れの影響を何も受けないようにした
    ことを特徴とする連続蒸解システムにおけるチップ含浸方法。
  2. 流体の一部が、ろ過器(104)を通して含浸容器(101)から引き出され、再生工程(REC)へ送られる
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 第一戻りライン(106a/106b)内の流体の一部が、熱交換機(107)を通過した後、第二戻りライン(116)を介して含浸容器(101)の底部へ送られる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 第二戻りライン(116)内の流体の一部が、含浸容器(101)の底部に送られる前に、第二熱交換器(117)を通過することによって、さらに加熱される
    ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 黒液が、黒液ライン(108)を介して第二熱交換器(117)へ導かれ、
    第二熱交換機(117)において、黒液ライン(108)内の黒液から、第二戻りライン(116)内の流体への熱移動が行われる
    ことを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 頂部分離装置(105a)が、蒸解釜(102)の頂部に配置されている
    ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。
  7. 頂部分離装置(105b)が、第二含浸容器(201)の頂部に配置され、
    該頂部分離装置(105b)において、チップがさらに含浸され、次いで、含浸チップが、チップライン(203)を介して、次の蒸解釜(102)の頂部に配置された頂部分離装置(202)へ供給される
    ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。
  8. 蒸解釜(102)の頂部分離装置(105a)から流体が引き出され、
    この引き出された流体が、第二含浸容器(201)の底部に繋がる流体ライン(205)内に導かれる
    ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 第二含浸容器が、少なくとも5バールの過剰圧力下におかれる
    ことを特徴とする請求項7又は8に記載の方法。
  10. 白液の総追加量の30%以上が、第一戻りラインで形成される
    ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の方法。
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