JP2017510727A

JP2017510727A - 木材をパルプ化するためのシステムおよびプロセス

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Publication number: JP2017510727A
Application number: JP2016561337A
Authority: JP
Inventors: ラモスルイズ，アイヴァン
Original assignee: ヴェオリアウォーターテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: US20170030018A1; CN106460331A; CA2944995C; CN106460331B; US10392748B2; EP3129548B1; WO2015156814A1; PT3129548T; EP3129548A1; ES2685666T3; JP6283426B2; CA2944995A1

Abstract

木材のパルプ化プロセスは木材をパルプ化することを含み、パルプ化廃水またはパルプ化リカーを生成する。前濃縮ユニットでリカーを前濃縮することは、濃縮リカー、汚染凝集物および非汚染凝集物を生成する。濃縮リカーを濃縮し、高濃縮リカーを形成する、強制循環固体濃縮装置の多重効用トレインに濃縮リカーを向ける。スチーム除去装置に前濃縮ユニットによって生成された汚染凝集物を向け、そこからガスを除去し、プロセスにおいて、汚染蒸気流を生成する。汚染蒸気流、およびその熱エネルギーを多重効用トレインの強制循環固体濃縮装置を動かすために利用する。【選択図】図１

Description

本発明は、木材のパルプ化プロセスに関し、特に、パルプ化リカーを濃縮するプロセスを含む木材のパルプ化プロセスに関する。

本発明は、廃水流（本明細書中でパルプ化廃水またはパルプ化リカーと称する）を生成する、木材をパルプ化するためのシステムおよびプロセスに関する。パルプ化プロセスからの廃水は、前濃縮ユニットに向けられる。一つの実施形態において、前濃縮ユニットは１つ以上の機械的蒸気再圧縮（ＭＶＲ）蒸発装置を含んでいる。これらの蒸発装置はリカーを濃縮する。一例として、固形分が約１５から２０％になる。濃縮リカーは一連の強制循環固体濃縮装置を含む多重効用トレインに向けられる。濃縮リカーは、加熱され、多重効用トレインでさらに濃縮される。一つの実施形態において、固形分は約６０から７０％になる。蒸発装置と多重効用トレインはガス除去装置によって連結されている。蒸発装置によって生成された汚染凝縮物は、ガス除去装置を通り下方に向けられる。スチームがガス除去装置に噴射され、汚染凝縮物からの、メタノールおよび他の揮発性有機物のようなガスを取り除く。これは、これらのガスによって汚染され、かつガス除去装置を出る、蒸気流を生成する。この汚染蒸気流は、一つの効用に向けられる。そして、それに関連する熱エネルギーが、熱効用、および、特に、多重効用トレインを形成する一連の強制循環固体濃縮装置を通って流れる濃縮リカーを加熱するために利用される。

したがって、３つの強制循環固体濃縮装置を有する多重効用トレインの場合において、例えば、ガス除去装置によって生成された汚染蒸気流の使用は、３から４つから熱効用を効果的に高めることでスチームの経済性を高めることは理解される。

他の対象および本発明の利点は、以下の記載、および、そのような発明の例示にすぎない添付図面の検討から、明確かつ自明になるだろう。

図１は本発明に係る木材のパルプ化プロセスの概略図である。図２Ａは木材のパルプ化プロセスの一つの特定の実施形態を示している。図２Ｂは木材のパルプ化プロセスの一つの特定の実施形態を示している。

本発明は、木材のパルプ化ユニットおよびプロセスを含む木材のパルプ化プロセス、パルプ化プロセスによって生成されるパルプ化廃水またはパルプ化リカーを濃縮するためのシステムおよびプロセス、およびパルプ化プロセスによって生成される濃縮リカーを燃やすための焼却炉またはボイラに関する。

図１および図２Ａに見られるように、システムは、木材のパルプ化ユニット１０を含んでいる。さまざまなタイプの木材のパルプ化ユニット１０が採用され得る。例えば、木材のパルプ化ユニット１０は、機械パルプ化ユニットまたは化学パルプ化ユニットであり得る。パルプ化ユニット１０、および、それで実行されるプロセスの詳細は、本明細書で詳細に扱われない。そのようなパルプ化ユニットおよびプロセスは、当業者において、よく知られかつ理解されているためである。本システムおよびプロセスは、機械パルプ化プロセスおよび化学パルプ化プロセスの両方にとって有用であるが、機械パルプ化プロセスに特に有用であることは留意されたい。機械パルプ化プロセスのいくつかの実施例は役に立つかもしれない。機械パルプ化の一つのタイプにおいて、木材は水潤滑回転砥石に対して砕かれる。砕くことによって発生した熱は、繊維を結合しているリグニンを柔らかくし、かつ機械的な力が繊維を切り離して砕かれた木材を形成する。木材チップである木材をパルプ化する別の機械技術は、回転鋼製ディスクと固定板の間の強いせん断力を施される。これらのタイプの機械プロセスは、継続して洗練され、およびサーモメカニカルパルプ化プロセスとして称される今日のパルプ化プロセスがある。本明細書において、木材チップは熱によって予め柔らかくされ、およびこれはフィブリル化を容易にする。別のサーモメカニカルパルプ化プロセスにおいて、木材チップは砕かれる前に硫化ナトリウムに浸漬される。砕かれた後、パルプは、等級にパルプを分けるスクリーンを利用して区分される。採用されたパプル化プロセスのタイプに関係なく、パルプ化廃水またはパルプ化リカーは生成される。リカーは弱いリカーと称されることもある。従来のパルプ化プロセス、特に機械パルプ化プロセスからの廃水は、約１．５％の固形分濃度を有するリカーを通常生成する。パルプ化廃水の効果的かつ効率的な処分のため、それは、十分に濃縮されるべきである。これは、パルプ化廃水またはパルプ化リカーを焼却炉またはボイラで燃やすことが可能になる。本明細書で記載されるように、一つの実施形態において、パルプ化プロセスで生成されるリカーは、約１．５％の乾燥固形分（ＤＳ）で開始し、および前濃縮化工程、それに続く高濃縮化工程を通り、パルプ化リカーの乾燥固形分は約６０％から約７０％に上昇する。このレベルの濃縮で、濃縮リカーは効率的に燃やされ得る。
本発明の基本システムおよびプロセスは、前濃縮化プロセス、それに続く、後濃縮化プロセスまたは第２濃縮化プロセスを必要とする。前濃縮化プロセスにおいて、リカーの乾燥固形分は約１．５％ＤＳから１５−２０％ＤＳに増加する。これは濃縮リカーと本明細書で称されるものを形成する。濃縮リカーは、次いで、第２濃縮化プロセスに向けられる。第２濃縮化プロセスは、約１５−２０％ＤＳを有する濃縮リカーを、６０−７０％ＤＳを有する高濃縮リカーに変える。用語「高濃縮リカー」は相対的な用語であり、用語の意味は前濃縮化プロセスで生成された用語「濃縮リカー」と相対する。つまり、「高濃縮リカー」は、高濃縮リカーの乾燥固形分が「濃縮リカー」の乾燥固形分より多いことを意味している。

以下でより詳細に記載されるように、前濃縮化プロセスにおいて、濃縮リカーが生成されるだけでなく、プロセスは、非汚染凝集物に加えて、汚染凝集物または悪臭凝集物も生成する。用語「非汚染凝集物」も相対的な用語であり、用語は、この特定の凝集物が汚染凝集物より少ない汚染であることを意味する。

前濃縮化プロセスおよび第２濃縮化プロセスは、ガス除去装置によって連結されている。ガス除去装置の機能は汚染凝集物を処理することである。例えば、汚染凝集物はガス除去装置を通り下方に向けられ、および、スチームが除去装置の下方部に噴射され、かつメタノールおよび揮発性有機物のような特にガスである汚染物を汚染凝集物から除く、除去装置を通り上昇する。したがって、汚染蒸気流はガス除去装置で生成する。この汚染ガス流は十分な熱エネルギーを含み、および、第２濃縮化プロセスに向けられる。汚染蒸気流に関する熱エネルギーは第２リカー濃縮化プロセスを動かすために利用される。後述されるだろうように、一つの実施形態において、第２濃縮化プロセスは強制循環固体濃縮装置の多重効用トレインによって実行される。ガス除去装置によって生成された汚染蒸気流の熱エネルギーは、多重効用トレインを形成する強制循環固体濃縮装置を動かくために利用される。

ここで図１を見ると、本発明のパルプ化プロセスの一つの実施形態がそこに示されている。木材または木材チップは、上述のように、パルプ化プロセスを実行する木材パルプ化ユニット１０に向けられる。木材パルプ化ユニット１０は、本明細書でリカーと称されるパルプ化廃水を生成する。リカー（フィードリカー）は、ライン１３を経由して、予熱ヒータ１４に向けられ、かつ予熱ヒータ１４を通る。予熱ヒータ１４はフィードリカーを加熱する。予熱ヒータ１４から、リカーは前濃縮システム１６に向けられる。一つの実施形態において、図２Ａに示されるように、前濃縮システム１６は、２つの機械的蒸気再圧縮（ＭＶＲ）蒸発装置１６Ａおよび１６Ｂを含んでいる。蒸発装置１６Ａおよび１６Ｂは、蒸気を圧縮する圧縮機を駆動する電気で基本的に動かされる。前濃縮システム１６の主な機能はリカーを前濃縮することである。前濃縮システム１６は濃縮リカーを生成する。濃縮リカーは。番号３０で大体示される第２濃縮システムにライン８４を通り向けられる。この第２濃縮システム３０は後で本明細書で論じることにする。

濃縮リカーに加えて、前濃縮システム１６は、予熱ヒータ１６を通りライン１８を経由する前濃縮システムから向けられる、清浄または非汚染凝集物を生成する。清浄凝集物は比較的高温であるので、それは木材のパルプ化ユニット１０から前濃縮システム１６を通るリカーを効果的に加熱する。予熱ヒータ１４を通過後、清浄凝集物は、ライン２０を通り、パルプミルに向けられ、さらに使用する。前濃縮システム１６も汚染凝集物または悪臭凝集物を生成する。汚染凝集物または悪臭凝集物は、前濃縮システム１６から、詳細に後で論じられることになるガス除去ユニット５０に向けられる。

前濃縮システム１６によって生成された濃縮リカーは、番号３０で大体示される最終または第２濃縮システムに向けられる。第２濃縮システム３０の機能は前濃縮システム１６によって生成された濃縮リカーを十分に濃縮することである。本明細書で後で論じることになるように、一つの実施形態において、前濃縮システム１６によって生成された濃縮リカーは、約１５重量％から約２０重量％の乾燥固形分を有する。第２濃縮システム３０は、一つの実施形態において、濃縮リカーを約６０％から７０％の乾燥固形分にさらに濃縮するように設計される。この濃縮で、リカーは焼却炉またはボイラで燃やされ得る。

より詳細な第２濃縮システム３０を参考に、一つの実施形態において、システムは、番号３２、３４および３６で大体称される、３つの強制循環固体濃縮装置から構成される多重効用トレインを含んでいる。強制循環固体濃縮装置３２は第１効用を形成し、強制循環固体濃縮装置３４は第２効用を形成し、および、強制循環固体濃縮装置３６は第３効用を形成する。これらの強制循環固体濃縮装置は、ＶＢ１、ＶＢ２およびＶＢ３で示される蒸気本体を含んでいる。さらに、それらは熱交換器ＨＥ１、ＨＥ２およびＨＥ３を含んでいる。最後に、強制循環固体濃縮装置は、番号４２、４４および４６で示される再循環ポンプを含んでいる。

前濃縮システム１６および第２濃縮システム３０はガス除去装置５０によって連結されている。ガス除去装置５０は汚染物を前濃縮システム１６によって生成された汚染凝集物から除去するように機能し、および、結果として生じる蒸気流は、第２濃縮システム３０を駆動するための熱エネルギーを供給するために利用される。

図１に示されるように、汚染凝集物は前濃縮システム１６からガス除去装置５０の上部に向けられる。スチーム源６０からスチームはライン６２を経由してリボイラ６６に向けられる。スチーム除去装置５０から凝集物はリボイラ６６を通り循環され、および循環凝集物の一部はスチームに変換される。スチームは、降下していく凝集物からメタノールおよび揮発性有機物のような汚染ガスを除去する、スチーム除去装置を通り上方に移動する。ガス除去装置５０の底から出る処理された凝集物は、ライン５４を通り向けられ、およびプロセス凝集物を形成する。

リボイラ６６によって発生したスチームはガス除去装置５０を通り上昇し、そこの上部ベントを出る。これは、十分な熱エネルギーを含む汚染蒸気流を生じる。一つの実施形態において、汚染蒸気流に十分な熱エネルギーがあり、上述された強制循環固体濃縮装置３２、３４および３６を十分駆動する。この熱エネルギーを利用するため、汚染蒸気流はガス除去装置５０からライン７０を経由して、第１強制循環固体濃縮装置３２に関係する熱交換器ＨＥ１に向けられる。汚染蒸気流はＨＥ１に入り、かつ通過する濃縮リカーを加熱する。ＨＥ１を通り向けられた汚染蒸気流に関係する十分な熱エネルギーがあり、および、これは、濃縮リカー中の水を蒸発させ、さらなる蒸気を生成し、およびＨＥ１を通過してリカーをさらに濃縮する。ＨＥ１に入る汚染蒸気流は凝縮して、かつ別の凝集物を形成する。別の凝集物もＣＯＤで汚染され得り、およびこの汚染凝集物はＨＥ１からライン７２を経由して、ガス除去装置５０の上部に向けられる。ＨＥ１からの汚染凝集物は前濃縮システム１６によって生成した汚染凝集物と共になる。したがって、２つの汚染凝集物は、ガス除去装置５０で共になり、かつ上昇スチームを通り下降する。スチームは両者からガスを除去する。

汚染蒸気流と関係するエネルギーは、第１強制循環固体濃縮装置３２のＶＢ１に回収される、さらなる蒸気を生成する。ＶＢ１に回収された蒸気は副次的蒸気流と称されることがある。それは、第２効用または第２強制循環固体濃縮装置３４を動かすために使われる。図１に示されるように、強制循環固体濃縮装置３２で生成した、この副次的蒸気流はライン７４を通り、第２強制循環固体濃縮装置３４に関係する熱交換器ＨＥ２に向けられる。ここで再度、副次的蒸気流に関係する熱エネルギーがＨ２を通過するリカーを加熱するため、および蒸発させるために利用される。副次的蒸気流は、濃縮リカーを加熱し、および、また副次的蒸気流と称されるＶＢ２中に新たな蒸気流を形成する。この副次的蒸気流はＶＢ２から排気され、およびライン７６を通り、第３効用または第３強制循環固体濃縮装置３６の熱交換器ＨＥ３に向けられる。ここで再度、ライン７６の蒸気は、ＨＥ３を通過する濃縮リカーを加熱するため、および蒸発させるために利用され、および、これはＶＢ３に回収される別の蒸気流を生成する。ＶＢ３に回収された蒸気は冷却器または凝縮器８０に向けられる。蒸気は凝縮され、ライン８２を経由して冷却器から出る凝集物で、かつプロセス凝集物の一部を形成する凝集物を形成する。

したがって、ガス除去装置５０から出る汚染蒸気流に関係する熱エネルギーは、強制循環固体濃縮装置の多重効用トレインを駆動するため、および前濃縮システム１６によって生成された前濃縮リカーをさらに濃縮するために利用されることがわかる。

ライン８４中のリカーをさらに濃縮するために、リカーは一対のフラッシュタンク８６に向けられる。ライン８４の濃縮リカーに関係する顕著な熱エネルギーがあり、および、そのため、フラッシュタンク８６に達すると、いくらかのリカーはスチームにフラッシュする。第１フラッシュタンクのスチームはＨＥ２に向けられ、およびライン７４に副次的蒸気流によって供給される熱エネルギーを補う。第２フラッシュタンクのスチームはＨＥ３に向けられ、およびライン７６に副次的蒸気流によって供給される熱エネルギーを補う。

フラッシュタンク８６から、濃縮リカーが、強制循環固体濃縮装置３６である、第３効用または最終効用に向けられる。濃縮リカーは熱交換機ＨＥ３および蒸気本体ＶＢ３を通りポンプ４６によって連続的に循環される。濃縮リカー中の水は連続的に蒸発させられるので、それに続いて、濃縮リカーは第３効用でさらに濃縮される。濃縮リカーの一部は、第３効用から抜き取られ、および第２効用または第２強制循環固体濃縮装置３４に向けられる。そこで、ポンプ４６が、濃縮リカーをＨＥ２を通りＶＢ２に連続的に循環させ、およびポンプに戻る。第３効用のように、第２効用は第２効用を通り循環する濃縮リカーを濃縮することを続ける。濃縮リカーの一部は、第２効用３４で循環しているものから抜き取られ、かつ第１効用３２に向けられる。そこで、濃縮リカーは、熱交換器ＨＥ１を通り、およびＶＢ１を通るように、ポンプ４２によって送り込まれ、およびポンプに戻る。濃縮リカーのこの循環および熱交換器ＨＥ１の熱エネルギーにさらすことは、第１強制循環固体濃縮装置３２を通り循環する濃縮リカーをさらに濃縮する。熱交換器ＨＥ１は、そこから蒸気を排気する蒸気ベントを含んでいる。この蒸気ベントはライン９１に接続されている。この蒸気は、メタノールおよび他の揮発性化合物に通常濃縮され、およびトリム凝縮器に向けられ得る。トリム凝縮器からの蒸気は、除去されているガス（ＳＯＧ）とみなされ、およびパルププラントの敷地境界線の外側に送られる。熱交換器ＨＥ１もライン９０に接続されたリカー放出口を含んでいる。ＨＥ１から抜き出すリカーは高濃縮されている。前述のように、一つの実施形態において、このリカーは６０−７０％オーダーの乾燥固形分を有する。この高濃縮リカーは、十分に濃縮されており、経済的であり、かつ焼却によって事実上処分され得る。本明細書で説明された実施形態の場合、ライン９０の高濃縮リカーは焼却炉またはボイラ２２に向けられる。

図２Ａおよび図２Ｂは木材のパルプ化プロセスの別の実施形態を示している。このプロセスは図１に示されたプロセスと多くの点で類似しているが、いくつかの細部で異なっている。図２Ａを見ると、木材のパルプ化ユニット１０はフィードタンク１００に向けられたリカーを生成する。フィードタンク１００から、リカーは、予熱ヒータ１４を通るライン１３を通り、および予熱ヒータから前濃縮ユニット１６へ延びる、ライン１５を通り向けられている。この実施形態において、前濃縮ユニット１６は２つのＭＶＲ蒸発装置１６Ａおよび１６Ｂを含んでいる。ライン１５のリカーは、第１蒸発装置１６Ｂに関係する再循環ラインにまず向けられる。蒸発装置１６Ａおよび１６Ｂは、この実施形態において、流下液式膜蒸発装置である。蒸発装置１６Ｂのサンプの濃縮リカーは、蒸発装置の頂部を通り再循環される。リカーは伝熱管に排出される。リカーは伝熱管の内側に薄膜を形成し、かつサンプに落下する。このプロセスにおいて、スチームは、蒸発装置のシェル側に供給され、蒸発されるようにリカーの薄膜の一部を生じ、および、したがって、濃縮される。これは、同じ物を圧縮する圧縮機に向けられた蒸気を生成し、かつ圧縮蒸気またはスチームを蒸発装置のシェル側に噴射する。第１蒸発装置１６Ｂに向けられたリカーは蒸発装置を通り連続的に再循環され、同一物を濃縮する。第１蒸発装置１６Ｂのリカーはライン１７を通り、第２蒸発装置１６Ａに向けられる。それは二重再循環ループを含んでいる。本明細書において、リカーは蒸発装置１６Ａのサンプから２つの再循環ループを通り、蒸発装置の上部に送り出される。リカーは、蒸発装置１６Ｂに関して記載されたと同様な方法で伝熱管に排出される。リカーは蒸発装置１６Ａを通り、それが選択された程度に濃縮されるまで、連続的に再循環される。一つの実施形態の場合、前濃縮ユニット１６に向けられたライン１５のリカーは約１．５％の乾燥固形分を有する。この実施形態の場合、蒸発装置１６Ａを出て、かつタンク１０２にライン８４を通過した濃縮リカーは約１５−２０％の乾燥固形分を有する。

図１に示される実施形態で論じたように、蒸発装置１６Ａおよび１６Ｂは、それら各々が悪臭凝集物または汚染凝集物を生成し、かつ清浄凝集物または非汚染凝集物を生成するように設計される。まず、図２Ａに見られるように、蒸発装置１６Ａは、ライン１１０を通り、凝集物タンク１１２に向けられる非汚染凝集物を生成する。蒸発装置１６Ｂは、ライン１１４を通り、凝集物タンク１１２に向けられる非汚染凝集物流を生成する。凝集物タンク１１２から、凝集物は予熱ヒータ１２を通り、凝集物タンク１０４に送り出される。液体凝集物の一部は、蒸発装置１６Ａおよび１６Ｂで減温媒体として使われるように、ライン１１６を通り、各々の蒸発装置の蒸気迂回路に向けられる。凝集物は、効果的に蒸気ライン中にフラッシュし、飽和温度付近の温度まで圧縮機によって生成された過加熱蒸気を冷やす。

図２Ａに見られるように、悪臭凝集物または汚染凝集物は蒸発装置１６Ａおよび１６Ｂの右側から流出する。ライン１１８および１２０は汚染凝集物を凝集物タンク１２２に向ける。凝集物タンク１２２から、汚染凝集物はライン１２４を通り、汚染凝集タンク１０６に流れる。蒸発装置１６Ａおよび１６Ｂも汚染蒸気を生成する。汚染蒸気は、ライン１２６を出て、蒸気を凝縮し、かつライン１３２を通り、凝縮物タンク１２２に向けられる汚染凝集物を形成する凝縮器１２８に向けられる。

図２Ａの参照を続けると、スチーム源６０からのスチームはリボイラ６６に向けられる。スチーム源６０からのいくらかのスチームは蒸発装置１６Ａおよび１６の構成スチームとして使われる。スチーム除去装置５０の凝集物は、リボイラ６６を通り循環し、およびスチーム除去装置の底部に導入されるスチームに変換される。スチーム源６０からのスチームは、凝集し、かつスチーム凝集物としてリボイラから向けられる。タンク１０６中の汚染凝集物はライン５２を経由し、スチーム除去装置５０の上部に送り出される。次いで、この汚染凝集物は、スチーム除去装置５０を通り下方に下降し、一方、その中のスチームは上向きに動く。スチームは、汚染凝集物からのメタノールおよび揮発性有機物のようなガスを取り除く。スチームは汚染蒸気流としてスチーム除去装置５０の上部のベントから抜ける。それが汚染凝集物から除去されたガスを含むという意味で、それは汚染されている。上述したように、この汚染蒸気流は、図２Ｂに示される第２濃縮システム３０を動かすことに利用され得る、十分な熱エネルギーを含んでいる。特に、汚染蒸気流はスチーム除去装置５０からライン７０を経由して、第１強制循環固体濃縮装置３２の熱交換器ＨＥ１に向けられる。同時に、かつ、そこを通過する濃縮リカーを加熱する、熱交換器ＨＥ１を通過する汚染蒸気流は、副次的蒸気流を生じ、ＶＢ１に回収される。副次的蒸気流はライン７４を経由し、第２効用３４の熱交換器ＨＥ２に向けられる。ＨＥ１に入る汚染蒸気流は、凝集し、かつ再度いくつかの汚染ガスを含み得る凝集物を形成する。この汚染凝集物は、処理のため、ＨＥ１からライン７２を経由して、ガス除去装置５０に向けられる。図２Ａおよび２Ｂを参照。このプロセスは上述のように連続する。第２効用に向けられた副次的蒸気流に関係する熱エネルギーは、ＶＢ２からライン７６を経由し、熱交換器ＨＥ３に向けられる別の副次的蒸気流を形成するために使われる。

図２Ａおよび２Ｂの参照を続けると、中間タンク１０２の濃縮リカーはライン８４を通り、フラッシュタンク８６に向けられる。上述するように、フラッシュタンク８６は熱交換器ＨＥ２およびＨＥ３に向けられるスチームを生成する。これは、ライン７４および７６の副次的蒸気流によって、これら２つの熱交換器に向けられる熱エネルギーを補う。フラッシュタンク８６から、濃縮リカーは一連の強制循環固体濃縮装置３２、３４および３６に供給される。濃縮リカーの供給は第３濃縮器３６から第１濃縮器３２である。再度、各々の場合において、濃縮リカーは、熱交換器および関連する蒸気本体を通り、各々ポンプによって循環し、およびポンプに戻る。プロセスにおいて、濃縮リカーは各々の濃縮器で濃縮されるにつれ、および濃縮リカーは第３濃縮器３６から第１濃縮器３２に動くにつれ、濃縮リカーは次第に濃縮される。第１強制循環固体濃縮装置３２を出る濃縮リカーはライン１４２を通り、濃縮タンク１４０に向けられる。濃縮タンク１４０によって受け取られた濃縮リカーは、第２濃縮システム３０に入るリカーと比べ十分に濃縮されている。一つの実施形態において、ライン１４２の濃縮リカーの乾燥固形分は約６０−７０％乾燥固形分である。前述のように、濃縮タンク１４０の濃縮リカーはライン９０を経由し、高濃縮リカーを燃やすために、焼却炉２２、またはボイラのような他の装置に向けられる。

一つの実施形態において、強制循環固体濃縮装置３２、３４および３６は、熱交換器ＨＥ１、ＨＥ２およびＨＥ３の管を通過するリカーへの伝熱を高めるように設計される。これは、熱交換管に増強構造と呼ばれるものを挿入することで達成される。一つの実施形態において、らせん形状エレメントが管内のらせん流経路を引き起こす目的で各々の熱交換管に挿入される。したがって、各々の熱交換管に入るリカーは略らせん状経路で管を通り移動する。層流特性を有する流れが乱流特性を有する流れより低い加熱速度を有し得ることは、温度勾配の違いのため、一般的に受け入れられている。したがって、より効率的な伝熱は、リカーが熱交換器ＨＥ１、ＨＥ２およびＨＥ３の各々の管を通り移動するとき、らせん状経路の流れにリカーを誘導することで達成され得ることは前提とされる。

スチーム除去プロセスおよび結果として生じる蒸気流が、強制循環固体濃縮装置３２、３４および３６によって形成される他の３つの熱ステージを有する第４熱ステージを効率的に形成することは留意されたい。本明細書において、除去システムは第１熱ステージとみられ得り、加えて、強制循環固体濃縮装置３２、３４および３６は第２、第３および第４熱ステージとしてみられ得る。

本発明の全システムおよびプロセスは、塩の逆溶解性の本質的な部分のためスケール化の可能性を増やす高温を避けるまたは少なくとも減らすように設計された方法で実行される。本明細書で開示されるような木材のパルプ化プロセスの設計の別の配慮は、リカーフィードにおける浮遊物質に関する。例えば、従来のクラフトリカーと比べ、例えば機械パルプ廃水のための濃度因子はより高い。クラフトリカーにおいて、例えば濃度因子は、約４．５程度になり得る。本明細書で開示されたそれと同様のプロセスにおいて、濃度因子は４０以上になり得る。これは、フィードリカー中の同様の浮遊物質含有量のため、リカーがより濃縮されることになるので、浮遊物質の濃度が、従来のクラフトプロセスにおけるより、本明細書で開示されるようなプロセスにおいて、より高まることを意味する。したがって、本発明の一つの実施形態において、目的は、蒸発装置技術を用い、リカーを約１５％から約２０％ＤＳまで濃縮すること、および、次いで、多重効用トレインで具体的に表した強制循環技術にプロセスを変えることである。

本発明は、当然ながら、発明の本質的特徴から逸脱することなく、本明細書に具体的に記載のもの以外の他の方法で実行され得る。前述の本実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならず、および、添付の特許請求の範囲に属する、およびそれの均等範囲に属する全ての変更は、すべて本発明の範囲内のものである

Claims

木材のパルプ化プロセスであって、
木材をパルプ化してリカーを生成すること、
１つ以上の蒸発装置で前記リカーを前濃縮して、濃縮リカー、汚染凝集物、および非汚染凝集物を生成すること、
前記濃縮リカーを、前記濃縮リカーをさらに濃縮して高濃縮リカーを形成する一連の強制循環固体濃縮装置を含む多重効用トレインに向けること、
前記汚染凝集物をガス除去ユニットに向けること、
前記ガス除去ユニットの前記汚染凝集物をスチーム除去して前記汚染凝集物から除去された汚染物を有する蒸気流を生成すること、
前記蒸気流を前記ガス除去ユニットから前記多重効用トレインの１つの前記効用に向け、前記濃縮リカーに前記蒸気流からの熱を伝えることによって前記効用を通過する前記濃縮リカーを加熱し、蒸気流に関係する前記熱エネルギーを採用して前記多重効用トレインの１つ以上の他の効用を動かしてそこを通過する前記濃縮リカーを加熱すること、および、
焼却炉またはボイラの中で前記多重効用トレインによって生成された前記高濃縮リカーを燃やすこと
を含む木材のパルプ化プロセス。
前記リカーが１つ以上の蒸発装置によって約１５％ＤＳから約２０％ＤＳまで前濃縮されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記濃縮リカーが前記多重効用トレインによって約６０％ＤＳから約７０％ＤＳまで濃縮されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記多重効用トレインの少なくとも１つの効用が第２汚染凝集物を生成し、前記方法が前記第２汚染凝集物を前記多重効用トレインから前記除去ユニットに向けること、および前記除去ユニットの前記第２汚染凝集物をスチーム除去することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記多重効用トレインが最初の効用および最後の効用を含み、前記方法が、前記濃縮リカーを、前記最後の効用に向け、前記最後の効用から前記最初の効用に向け、および間にある効用を通るように向けること、前記プロセス中において、前記濃縮リカーを濃縮して前記高濃縮リカーを形成すること、前記除去ユニットから前記最初の効用に前記蒸気流を向けることによって前記最後の効用から前記最初の効用に通過する前記濃縮リカーを加熱すること、前記蒸気流から前記最初の効用を通過する前記濃縮リカーに熱を伝えること、１つ以上の他の効用を通過する前記濃縮リカーを直接または間接的に加熱するように利用される第１効用蒸気を生成することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記濃縮リカーをフラッシュすること、そこからスチームを生成すること、生成したスチームを１つ以上の前記多重効用に向けることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
各々効用が蒸気本体、再循環ポンプ、および前記濃縮リカーを受ける取る複数の管を有する熱交換器を含み、前記方法が、前記蒸気本体を通る前記濃縮リカーを循環すること、前記熱交換器の前記管を加熱すること、前記管を通る前記濃縮リカーを向けること、前記管を通り、らせん状経路を動く前記濃縮リカーを含み、前記濃縮リカーへの伝熱を高めることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記多重効用トレインが第１効用、最後の効用、および任意の１つ以上の間にある効用を含み、前記方法が、前記除去ユニットから前記第１効用の前記熱交換器に前記蒸気流を向けること、前記第１効用の前記熱交換器を通過する前記濃縮リカーを加熱すること、１つ以上の他の効用の前記熱交換器を通過する前記濃縮リカーを加熱するように利用される第１効用蒸気を生成することを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
前記除去ユニットから放出された前記蒸気流が、前記多重効用を通り流れる前記濃縮リカーを過熱するために使われる１つ以上の副次的蒸気流を直接または間接的に生成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記蒸気流および１以上の副次的蒸気流の流れ方向に逆らう一般的な方向の前記多重効用を通るように前記濃縮リカーを向けることを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記多重効用トレインが第１強制循環固体濃縮装置、第２強制循環固体濃縮装置、および第３強制循環固体濃縮装置を含み、各々の強制循環固体濃縮装置が蒸気本体、熱交換器、および再循環ポンプを含み、前記方法が、一連の前記強制循環固体濃縮装置を通る前記濃縮リカーを向けること、前記蒸気流を前記スチーム除去ユニットから前記第１強制循環固体濃縮装置の前記熱交換器に向けることによってそこを通過する前記濃縮リカーを加熱すること、副次的蒸気流を生成すること、前記第２強制循環固体濃縮装置の前記熱交換器に前記副次的蒸気流を向けること、第２副次的蒸気流を生成すること、前記第２副次的蒸気流を前記第３強制循環固体濃縮装置に関係する熱交換器に向けることを含み、前記スチーム除去ユニットによって放出された前記蒸気流に関係する前記熱エネルギーが前記濃縮リカーをさらに濃縮し、かつ前記強制循環固体濃縮装置から放出される前記高濃縮リカーを形成するために利用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
木材のパルプ化システムであって、
（ａ）木材または木材チップをパルプ化するためのパルプ化ユニットであって、リカーを生成するパルプ化ユニット、
（ｂ）前記パルプ化ユニットから前記リカーを受け取り、かつ濃縮化するための前濃縮ユニットであって、前記リカーを受け取るための少なくとも２つの蒸発装置を含み、かつ、
（ｉ）濃縮リカー、
（ｉｉ）汚染凝集物、
（ｉｉｉ）非汚染凝集物
を生成する前記前濃縮ユニット、
（ｃ）前記濃縮リカーを受け取るための一連の強制循環固体濃縮装置を含む多重効用トレインであって、前記濃縮リカーをさらに濃縮し、高濃縮リカーを形成する多重効用トレイン、
（ｄ）各々の強制循環固体濃縮装置であって、
（ｉ）熱交換器、
（ｉｉ）再循環ポンプ、
（ｉｉｉ）蒸気放出口を含み、
（ｉｖ）前記再循環ポンプが、前記強制循環固体濃縮装置、および、それの前記熱交換器を通り、前記濃縮リカーを循環するように働く各々の強制循環固体濃縮装置、
（ｅ）前記蒸発装置によって生成される前記汚染凝集物を受け取るための注入口を有し、かつスチーム源からスチームを受け取るためのスチーム注入口を有するスチーム除去ユニット、
（ｆ）前記汚染凝集物から汚染物を除去し、かつ汚染蒸気流を生成するように働く前記スチーム除去ユニット、
（ｇ）前記スチーム除去ユニットと、前記多重効用トレインの少なくとも１つの効用との間に動作可能に相互連結された第１導管であって、前記汚染蒸気流を前記スチーム除去ユニットから前記１つの効用に向けるため、前記１つの効用を通過する前記濃縮リカーを加熱するため、かつ前記１つの効用にさらに濃縮された前記濃縮リカーを結果として生じる副次的蒸気流を生成するための第１導管、
（ｈ）１つ以上の多重効用の間に動作可能に連結された１つ以上のさらなる蒸気導管であって、前記副次的蒸気流またはそれによって直接または間接的に生成した他の蒸気流を、１つの効用から別の効用に向けるためのさらなる蒸気導管、および、
（ｉ）前記高濃縮リカーの少なくとも一部を受け取り、かつ燃やすための焼却炉またはボイラ
を含む木材のパルプ化システム。
前記多重効用トレインが第１強制循環固体濃縮装置および最後の強制循環固体濃縮装置を含み、前記第１導管が、前記汚染蒸気流を前記スチーム除去ユニットから前記第１強制循環固体濃縮装置の前記熱交換器の中で、かつ通るように向けるために、前記スチーム除去ユニットと前記第１強制循環固体濃縮装置の前記熱交換器との間に動作可能に連結されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
スチームをフラッシュする１つ以上のフラッシュタンクに動作可能に連結された濃縮リカーフィードラインを含み、前記１つ以上のフラッシュタンクがフラッシュされたスチームを１つ以上の熱交換器に向けるための前記強制循環固体濃縮装置の前記１つ以上の熱交換器に動作可能に連結されていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
凝集物を前記第１強制循環固体濃縮装置に関係する前記熱交換器から前記スチーム除去ユニットに向けるための前記第１強制循環固体濃縮装置に関係する前記熱交換器から前記スチーム除去ユニットに延びる凝集物ラインを含み、汚染ガスが前記凝集物から除去されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
前記スチーム除去ユニットが第２凝集物注入口を含み、前記１つの効用によって生成された凝集物が処理のため前記スチーム除去ユニットに向けられるように、前記第２凝集物注入口と前記１つの効用との間に動作可能に連結された凝集物ラインを備えることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
前記リカーが第１蒸発装置にまず供給され、次いで第２蒸発装置に供給されるように、前記２つの蒸発装置の間の一連を連結したフィードラインを含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
前記第２蒸発装置が、リカーを前記第２蒸発装置を通り循環するための一対の異なる再循環ループ備えることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
木材のパルプ化プロセスであって、
木材をパルプ化してリカーを生成すること、
第１濃縮プロセスで前記リカーを前濃縮して、濃縮リカー、汚染凝集物、および非汚染凝集物を生成すること、
前記濃縮リカーを第２濃縮プロセスに向けて前記濃縮リカーをさらに濃縮して高濃縮リカーを形成すること、
前記汚染凝集物をガス除去ユニットに向けること、
前記ガス除去ユニットの前記汚染凝集物をスチーム除去して前記汚染凝集物から除去された汚染物を有する蒸気流を生成すること、
前記蒸気流を前記ガス除去ユニットから前記第２濃縮プロセスに向けて前記蒸気流に関係する熱を前記第２濃縮プロセスの前記濃縮リカーに伝え、前記蒸気流に関係する前記熱エネルギーが前記濃縮リカーを高濃縮にさらに濃縮するように利用されるようにすること、および、
焼却炉またはボイラの中で前記多重効用トレインによって生成された前記高濃縮リカーを燃やすこと
を含む木材のパルプ化プロセス。
前記リカーが前記第１濃縮プロセスで１５％ＤＳから約２０％ＤＳに前濃縮され、前記濃縮リカーが前記第２濃縮プロセスで約６０％ＤＳから約７０％ＤＳにさらに濃縮されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
前記第２濃縮プロセスが第２汚染凝集物を生成し、前記方法が前記第２汚染凝集物を前記ガス除去ユニットに向けて汚染物を前記第２汚染凝集物からスチーム除去することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
前記第２濃縮プロセスが一連の強制循環固体濃縮装置を含み、前記方法が前記濃縮リカーを前記強制循環固体濃縮装置を通るように向けて前記濃縮リカーをさらに濃縮することを含み、前記方法が前記蒸気流に関係する前記熱エネルギーを前記強制循環固体濃縮装置を動かすために利用することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
前記第１濃縮プロセスが１つ以上の蒸発装置を含み、前記蒸発装置が前記リカーを受け取り、かつ前記リカーを濃縮して前記濃縮リカーを形成することを特徴とする請求項２２に記載の方法。