JP2009052188A - 化学物質増強洗浄方法を用いた木材チップの加水分解および蒸解のための単一槽反応装置系 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルロース材料が材料投入部から材料排出部へ流れる反応容器であって、加水分解物・液体取り出しスクリーンと、材料投入部と加水分解物・液体取り出しスクリーンとの間に設けられた加水分解領域Bと、加水分解物・液体取り出しスクリーンと洗浄液取り出しスクリーンとの間に設けられた洗浄領域Cと、少なくともその一部が洗浄領域を通過して前記加水分解物・液体取り出しスクリーンによって取り出される洗浄液を注入し、洗浄領域へ導入するための洗浄液注入口61と、洗浄領域と材料排出部との間に設けられた蒸解領域D、Eと、蒸解領域またはその下方および材料排出部の上方に設けられた蒸解溶液取り出しスクリーンと、を含むことを特徴とする反応容器とする。
【選択図】図1
Description
Claims (40)
- セルロース材料を投入する材料投入部および前記セルロース材料を排出する材料排出部を含み、前記セルロース材料が前記材料投入部から前記材料排出部へ流れる反応容器であって、
加水分解物・液体取り出しスクリーンと、
前記材料投入部と前記加水分解物・液体取り出しスクリーンとの間に設けられ、前記セルロース材料において加水分解反応が起こる加水分解温度以上の温度に維持される加水分解領域と、
前記加水分解物・液体取り出しスクリーンと洗浄液取り出しスクリーンとの間に設けられ、加水分解が実質的に抑制される洗浄領域と、
前記加水分解温度より低い温度で前記洗浄領域に導入され、少なくともその一部が前記洗浄領域を通過して前記加水分解物・液体取り出しスクリーンによって取り出される洗浄液を注入し、前記洗浄領域へ導入するための洗浄液注入口と、
前記洗浄領域と前記材料排出部との間に設けられ、蒸解溶液注入口を有する蒸解領域と、
前記蒸解領域またはその下方および前記材料排出部の上方に設けられた蒸解溶液取り出しスクリーンと、
を含み、
前記洗浄液は水と、水酸化ナトリウムおよび本質的に無硫黄の白液の少なくとも一方の混合液である、
ことを特徴とする反応容器。 - 前記洗浄液に含まれる水酸化ナトリウムおよび本質的に無硫黄の白液の少なくとも一方の量は、容器内のセルロース材料の0.01パーセント〜5パーセントの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記水酸化ナトリウムおよび本質的に無硫黄の白液の少なくとも一方の量は、容器内のセルロース材料の0.1パーセント〜1パーセントの範囲にあることを特徴とする請求項2に記載の反応容器。
- 加水分解は前記容器内で150℃〜170℃の範囲の温度において行われることを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記範囲は160℃〜170℃であることを特徴とする請求項4に記載の反応容器。
- 前記加水分解領域において、前記容器内の前記材料のpH値は1〜6の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記範囲はpH3〜pH4であることを特徴とする請求項6に記載の反応容器。
- 前記容器の前記加水分解領域あるいはそれより上方に加熱流体を導入するための熱エネルギー導入口を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記洗浄領域は第1の洗浄領域であって、前記洗浄液取り出しスクリーンは第1の洗浄液取り出しスクリーンであり、前記容器は前記第1の洗浄領域の下方に第2の洗浄領域と、前記第2の洗浄領域の下方で前記蒸解領域の上方に第2の洗浄液取り出しスクリーンを更に含み、前記洗浄液注入口は前記第1の洗浄液取り出しスクリーンの上方に設けられ、前記洗浄液注入口に注入される前記洗浄液の少なくとも一部が前記第1および第2の洗浄液取り出しスクリーンにて取り出されることを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記洗浄領域に導入される際の前記洗浄液の温度は、前記加水分解温度よりも10℃〜70℃の範囲で低いことを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記範囲は20℃〜50℃であることを特徴とする請求項10に記載の反応容器。
- 前記範囲は25℃〜35℃であることを特徴とする請求項10に記載の反応容器。
- 前記洗浄領域に導入される際の前記洗浄液のpH値は3〜7の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記反応容器は前記洗浄液取り出しスクリーンの排出部に連結された洗浄液取り出しパイプを更に含み、前記洗浄液取り出しスクリーンを通して取り出された液体は前記取り出しパイプ内を流れ、前記容器の外部にある洗浄液のソースから供給される洗浄液と混合され、前記混合された取り出された液および洗浄液は前記洗浄液注入口から前記洗浄領域に導入されることを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記反応容器は前記洗浄液取り出しスクリーンを通して取り出される前記液体のpHレベルをモニタリングするpHセンサーを更に含み、前記洗浄液取り出しスクリーンから取り出された前記液体に混合される前記洗浄液の量は前記モニタリングされたpHレベルに基づいて決定されることを特徴とする請求項14に記載の反応容器。
- 前記加水分解物・液体取り出しスクリーンから取り出される液体が流入し、前記容器の前記加水分解領域あるいはそれより上方に蒸気を供給し、加水分解物を加水分解物回収システムへ排出する蒸発タンクを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記加水分解領域における前記材料のpH値は11より低い値に維持されることを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- セルロース材料を投入する材料投入部および前記セルロース材料を排出する材料排出部を含み、前記セルロース材料が前記材料投入部から前記材料排出部へ流れる反応容器であって、
前記容器内の前記セルロース材料を加熱および加圧する蒸気が導入される蒸気入口と、
加水分解物・液体取り出しスクリーンと、
前記材料投入部の下方および前記加水分解物・液体取り出しスクリーンの上方に設けられ、前記セルロース材料において加水分解反応が起こる加水分解温度以上の温度に維持される加水分解領域と、
前記加水分解物・液体取り出しスクリーンの下方および冷却液取り出しスクリーンの上方に設けられ、前記加水分解温度より低い温度に維持される冷却領域と、
前記冷却液注入口に注入され、前記加水分解温度より低い温度で前記冷却領域に導入され、少なくともその一部が前記冷却領域を上方へ流れて前記加水分解物・液体取り出しスクリーンによって取り出される洗浄液を、前記冷却領域へ導入するための洗浄液注入口と、
前記冷却領域の下方および蒸解溶液注入口を有する蒸解領域の上方に設けられた第1の液体取り出しスクリーンと、
前記蒸解領域あるいはそれより下方および前記材料排出部より上方に設けられた蒸解溶液取り出しスクリーンと、
を含み、
前記洗浄液は水と、水酸化ナトリウムおよび本質的に無硫黄の白液の少なくとも一方の混合液である、
ことを特徴とする反応容器。 - 前記洗浄液に含まれる水酸化ナトリウムおよび本質的に無硫黄の白液の少なくとも一方の量は、容器内のセルロース材料の0.01パーセント〜5パーセントの範囲にあることを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記加水分解温度は150℃〜170℃の範囲の温度であることを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記加水分解領域におけるpH値は1〜6の範囲にあることを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記加水分解領域あるいはそれより上方に加熱流体を導入するための熱エネルギー導入口を更に含むことを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記加熱流体は、前記加水分解物・溶液取り出しスクリーンから取り出された流体から回収された蒸気であることを特徴とする請求項22に記載の反応容器。
- 前記反応容器は前記冷却領域の下方に洗浄領域と前記洗浄領域の下方および前記蒸解領域の上方に第2の液体取り出しスクリーンを更に含み、前記第1および第2の液体取り出しスクリーンは少なくとも前記水注入口から注入される前記水の一部を取り出すことを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記反応容器は前記冷却液取り出しスクリーンの排出部に連結された液体取り出しパイプを更に含み、前記冷却液取り出しスクリーンを通して取り出された液体は前記取り出しパイプ内を流れて前記洗浄液と混合され、前記冷却液注入口から前記冷却領域に導入されることを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記洗浄液注入口における前記洗浄液の温度は、前記加水分解温度よりも10℃〜70℃低いことを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記洗浄液注入口における前記洗浄液のpH値は3〜7の範囲にあることを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記反応容器は前記冷却液取り出しスクリーンを通して取り出される前記液体のpHレベルをモニタリングするpHセンサーを更に含み、前記冷却液取り出しスクリーンから取り出された前記液体に混合される前記洗浄液の量は前記モニタリングされたpHレベルに基づいて決定されることを特徴とする請求項27に記載の反応容器。
- 前記反応容器は実質的に垂直であり、少なくとも100フィートの高さを有し、前記材料投入部は前記容器の上部に設けられ、前記材料排出部は前記容器の底部近傍に設けられていることを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記加水分解物・液体取り出しスクリーンから取り出される液体が流入し、前記容器の前記加水分解領域あるいはそれより上方に蒸気を供給し、加水分解物を加水分解物回収システムへ排出する蒸発タンクを更に含むことを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 前記反応容器は前記加水分解領域の下方および前記蒸解領域の上方に第2の冷却液取り出しスクリーンを更に含み、前記蒸解溶液の少なくとも一部が前記冷却液取り出しスクリーンの両方を通して取り出されることを特徴とする請求項18に記載の反応容器。
- 加圧された反応容器の上部投入口にセルロース材料を投入する工程と、
前記容器に圧力および熱エネルギーを与える工程と、
前記反応容器の加水分解領域において前記セルロース材料を加水分解する工程と、
前記セルロース材料から、前記容器の前記加水分解領域の下方および冷却領域の上方に設けられた加水分解物・溶液取り出しスクリーンを通して加水分解物および液体を取り出す工程と、
前記冷却領域における前記セルロース材料の加水分解を抑制し、少なくともその一部が前記セルロース材料を通って上方に流れ、前記取り出しスクリーンによって取り出される冷却液を前記冷却領域に注入する工程と、
前記冷却領域の下方に設けられた蒸解領域において、前記蒸解領域に冷却溶液を注入することにより前記セルロース材料を蒸解する工程と、
前記容器の前記蒸解領域の下方に設けられた排出口から前記蒸解されたセルロース材料を排出する工程と、
を含むセルロース材料からパルプを製造する方法であって、
前記洗浄液は水と、水酸化ナトリウムおよび本質的に無硫黄の白液の少なくとも一方の混合液である、
ことを特徴とするパルプ製造方法。 - 前記洗浄液に含まれる水酸化ナトリウムおよび本質的に無硫黄の白液の少なくとも一方の量は、容器内のセルロース材料の0.01パーセント〜5パーセントの範囲にあることを特徴とする請求項32に記載のパルプ製造方法。
- 前記加水分解領域におけるpH値は1〜6の範囲にあることを特徴とする請求項32に記載のパルプ製造方法。
- 前記加水分解領域における前記セルロース材料は加水分解温度より高い温度に維持され、前記冷却領域における前記セルロース材料は前記加水分解温度よりも少なくとも10℃低い温度に維持されることを特徴とする請求項32に記載のパルプ製造方法。
- 前記加水分解温度は150℃〜170℃の範囲の温度であることを特徴とする請求項35に記載のパルプ製造方法。
- 前記冷却領域に導入される際の前記冷却液の温度は、前記加水分解温度よりも10℃〜70℃低いことを特徴とする請求項35に記載のパルプ製造方法。
- 前記冷却領域あるいはそれより下方に設けられた液体取り出しスクリーンから液体を取り出す工程と、前記取り出された液に前記加水分解温度よりも低い温度の洗浄液を追加する工程と、前記取り出された液および追加洗浄液を前記冷却領域へ注入する工程とを更に含むことを特徴とする請求項32に記載のパルプ製造方法。
- 前記取り出された液のpH値をモニタリングする工程と、前記モニタリングされたpH値が所定のpHレベルを超えた場合に前記取り出された液に追加される洗浄液の流れを増加させる工程とを更に含むことを特徴とする請求項38に記載のパルプ製造方法。
- 前記加水分解物・溶液取り出しスクリーンを通して取り出された前記加水分解物および液体を蒸発させる工程と、
前記蒸発させた加水分解物および液体から前記容器回収された蒸気を注入する工程と、前記蒸発させた加水分解物および液体から加水分解物を分離する工程とを更に含むことを特徴とする請求項32に記載のパルプ製造方法。
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