JP3287848B2 - 繊維材料の連続蒸解用蒸解窯 - Google Patents

繊維材料の連続蒸解用蒸解窯

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Description

【発明の詳細な説明】 環境当局は、パルプ産業に対して、例えば塩素のよう
な環境に有害な化学薬品の使用を減らすことを従来以上
に厳しく要求している。従って、漂白プラントや、それ
に続く蒸解行程からの排水中に含まれる有機塩素化合物
の排出許容量は累進的に減らされており、今日では、前
記した有機塩素化合物の排出許容量は、パルプ工場が漂
白剤として有機塩素化合物を使用するのを全面的に中止
しなければならない程、低くなっている。さらに、市場
でも、漂白に塩素を使用しない紙製品に対する需要が大
きくなる傾向にある。
従って、パルプ産業では、この種の化学薬品を使用せ
ずにパルプが漂白できる方法を捜している。このような
方法の一例としては、とりわけ過酸化水素を用いて漂白
を行うリグノックス法(スウェーデン特許A−8902058
号)が挙げることができる。漂白用の化学薬品として
は、他にオゾンを挙げることができ、実際にオゾンを漂
白に適用することも増えている。従って、漂白剤として
塩素化合物を使用しなくても、この種の漂白材を使用す
ることで、市場向きのパルプに求められる白色度、すな
わち89ISO以上の白色度を得ることは可能である。
しかし、塩素を含まないこれらの漂白剤を使用する公
知の漂白方法には、パルプ繊維の品質を比較的大きく損
なうという問題がある。
カミヤ社の援助のもとで行われた実験によって、驚く
べきことに、蒸解窯全体を同じ温度にしてパルプを蒸解
した場合、即ち、全ての蒸解帯域をほぼ同じ温度に保
ち、さらに通常向流での洗浄に用いられる蒸解窯の最下
帯域に一定量のアルカリを点火した場合には、脱リグニ
ン及び強度特性に関して極めてすぐれた結果が得られる
ことが明らかになった。蒸解窯全体をほぼ同じ温度に保
つことによって、比較的低温できわめて高度に脱リグニ
ンを行うことができる。さらに、好ましい強度特性が得
られること、繊維原料の収量の高い製品が得られるこ
と、及び不良品の量が低減することが明らかにされてい
る。これらの効果は、改良された従来の蒸解技術で蒸解
したパルプ(軟材)と、本発明に基づく方法で(言い換
えれば、上方並流蒸解帯域、中間向流蒸解帯域及び底部
向流洗浄帯域を有する同様な蒸解窯で)、蒸解したパル
プとを比較して比較して示した第1図及び第2図のグラ
フから明らかである。尚、本発明に基づく方法では、蒸
解窯をほぼ+155℃の一定温度に保ってパルプの製造を
行っている。
特に(排他的ではないが)、本発明は、比較的古い原
理に基づいて設計された上方並流蒸解帯域と下方向流洗
浄帯域から成る蒸解窯を用いて、新しい方法に従った蒸
解処理を行うための一組の装置から成る有利な設備に関
する。等温蒸解法では、それに伴っていくつかの実用的
な問題が生じるので、この設備は必要である。第一は、
蒸解窯の下方部分、すなわち通常は洗浄のために用いら
れる部分で、効率的に一定温度に達してその温度を維持
することが困難であるという問題である。
本発明の主目的は、蒸解窯内の循環や温度分布を改良
するための、より効果的なスクリーン掛け手段を作り出
すことにある。これに関しては、任意の新しい方法に従
って作用する新しい蒸解窯だけでなく、改良された既存
の蒸解窯にも関連する蒸解窯スクリーン掛け設備に対す
る新しい概念を使用することが有利であることは知られ
ている。
さらにまた、本発明の目的は、スクリーン表面を効果
的に洗浄するためのバックフラッシングシステム(back
flushing system)を製造することにある。これに関し
ては、特に、複数の導管及び弁装置の装備が有利が種類
でコストをセーブする等の目的を有する。
図面の簡単な説明 第1図は等温蒸解法と、いわゆる従来の蒸解法の改良
型(MMC)とを比較した3つのグラフである。
第2図は、脱リグニンと粘度(粘度は、通常、パルプ
の強度を示すと考えられている。)との関係を示すグラ
フである。
第3A図、第3B図及び第3C図は、改良可能な既存の蒸解
窯が、円筒状のスクリーン(circular screens)を使用
して、どのように新しい方法に従って作用させるかを、
特にバックフラッシングシステムが異なる実施例につい
て示す図である。
第4図は、本発明に関する円形スクリーン要素の好ま
しい実施例の断面斜視図である。
第5図は、蒸解窯の容器の内側からみた第4図のスク
リーン要素を示している。
第6図は、スクリーン要素垂直断面図である。
第7図は、前記好ましいスクリーン要素の水平断面図
である。
詳細な説明 第1図は、等温蒸解法と従来の蒸解法の改良型(MC
C)とから得られる異なる結果を比較した3つのグラフ
である。上のグラフから、アルカリを添加する等温蒸解
法を使用することで、実質的に低い値のカッパ数が得ら
れることが驚く程明瞭に分かる。さらに、二番目のグラ
フから、同じカッパ数まで蒸解した時に、強度に顕著な
改善が認められることがわかる。加えて、三番目のグラ
フは、廃物となる木材(木片分)の量が減少するという
効果があることを示している。この事実に、温度を一定
に保持した時に全体にわたってかなりエネルギを節減す
ることを考慮すれば、驚くほど顕著な結果になることが
明らかになる。加えて、第2図から、本発明に関する方
法を使用すれば、酸素脱リグニン後でも、優れたパルプ
強度(粘度約1000)を維持しながら、同時に非常に低い
カッパ数が得られることが理解されよう。従って、本発
明に関する方法を用いれば、過酸化水素やオゾンのよう
な、いわゆる環境に優しい漂白用化学薬品を、強度を低
下させることなく、その後の漂白行程で所定の白色度の
レベルまで漂白するために使用することができ、それに
より市場で要求される純度レベルが得られる。
第3A図は、蒸解窯1の下方部分を示しており、この蒸
解窯1はその向流帯域で温度を上昇することができるよ
うにするために、既存の蒸解窯に新型蒸解窯スクリーン
掛け装置2を配置したものである。この種の蒸解窯は上
方並流部分と下方向流部分とを有するものである。この
ような蒸解窯では、通常並流帯域は完全な蒸解温度(即
ち、硬材に関しては162℃、軟材に関しては168℃)に維
持されるが、主として洗浄帯域として利用される向流帯
域の下方スクリーン掛け装置の部分の温度は約135℃に
される。
以下の説明では、従来の作業では洗浄帯域とみなされ
ていた、スクリーン掛け装置が設けられた蒸解窯の向流
帯域を蒸解帯域と称する。
第3A図における新型蒸解窯スクリーン掛け装置2は、
蒸解窯の下方部分の蒸解溶液を回収する導管3用の複数
の環状に配置されたスクリーン2からなり、下方スクリ
ーン掛け装置1Bのすぐ上に、好ましくは下方スクリーン
掛け装置1Bの上端から新型蒸解窯スクリーン掛け装置2
の下端までの距離が最大で1.5mに、さらに好ましくは最
大で1mになるよう配置されている。蒸解窯1の下方部分
には、蒸解窯1の底部1A付近に接続された流入装置4を
通して洗浄液が供給され、また蒸解溶液は、中央パイプ
5A及び5Bを通して供給される。蒸解処理されたパルプは
蒸解窯1の底部1Aから導管1Eを通して送り出される。
一方の中央管5Aは、蒸解窯1の基本構造に含まれるも
ので、蒸解窯1の下方スクリーン掛け装置1Bまで貫通し
て下がっており、溶液は第1の熱交換器6Aで加熱された
後、当該中央パイプ5Aを通して下方スクリーン掛け装置
1Bが設けられた部分で放水される。その後、溶液の一部
は向流方向で新型のスクリーン掛け装置2に向かって流
れる。このシステムから回収された溶液は、回収用の導
管3を通過し、放水される前に熱交換器6Bで所定の温度
まで加熱され、第2の新型中央パイプ5Bを通って、新型
スクリーン掛け装置2のすぐ上方で放水される。このよ
うな方法で供給されることによって、所定の温度(例え
ば158℃)、所定の化学的濃度及び蒸解釜1の断面全体
に亘る分布(広がり)に達した蒸解溶液の一部は、蒸解
釜1の中を上方向に向けて流れ続ける。中間スクリーン
掛け装置1Dでは、送られてきた蒸解溶液が溶解してない
木材材料と一緒にくみ出され、さらに処理が行われる。
各スクリーン要素2Aの表面は、比較的小さく、好まし
くは0.3m2より小さく形成されており、四角いスクリー
ンを使用する場合には500mm×500mmの寸法が好ましい。
スクリーン要素2Aを小面積でにすることで、効果的なバ
ックフラッシングを得ることができ、それにより流れを
効率的に循環するようになる。新型スクリーニン掛け装
置2には、好ましくはリング片2Cが取り付けられ、この
リング片2Cからは独立した導管がスクリーン要素2Aの各
々全てに行き渡っている。このような構造と、この構造
に適用された弁装置とを使用すれば、限定された数(例
えば4つ)のスクリーニン要素2Aは同時に効果的にバッ
クフラッシュされ得る。これらの状況下では、バックフ
ラッシュされるスクリーン表面が全体として小さいので
(例えば0.5-1m2)、スクリーンを浄化するために非常
に効果的なバックフラッシングが得られ、それによっ
て、高い効率で循環がなされるようになる。
第3B図では、このようなバックフラッシングシステム
がどのように配置され得るかの第1の実施例を示してい
る。実施例として、バックフラッシングシステムを円筒
状のスクリーンに連結したものを示しているが、もちろ
ん四角いスクリーン、例えば正方形のスクリーンを使用
してもよい。バックフラッシング溶液は、スクリーン要
素2Aから導管3を通して中央管5Bに流れる循環溶液か
ら、分岐管7(主管はバックフラッシング用)を通して
集められる。前記主バックフラッシング管7内に供給さ
れる溶液(バックフラッシング溶液)は、その後、複数
の弁装置8,9(第3B図の拡大図参照)によって種々のス
クリーン要素2Aに供給される。バックフラッシュ用とし
て各スクリーン要素2Aに必要とされる2つの弁装置に加
えて、さらに主弁装置10が設けられ、この主弁装置10は
スクリーン全体から出る溶液を、またスクリーン全体に
供給する溶液を遮断することができる。溶液がリング片
2Cを通して(その後、導管3を通り)スクリーン要素2A
から回収されている時は、主弁装置10及び回収弁装置9
は開弁されるが、バックフラッシング弁装置8は閉弁さ
れる。
バックフラッシング行程の間、主弁装置10及びバック
フラッシング弁装置8は開弁され、回収弁装置9は閉弁
される。好ましくは、この作用は連続的に行われ、4つ
のスクリーン要素2Aが同時にバックフラッシュされ、そ
の間、残ったスクリーン要素2A、例えば20個のスクリー
ン要素2Aからは溶液が回収される。従って、バックフラ
ッシュ用の主管7内の圧力は実質的に均一にされる。
第3C図では、バックフラッシングシステム(四角いス
クリーンにも使用することができる。)の配置方法の好
ましい実施例を示している。また、ここでは導管3は溶
液を回収ために使用され、また主管7はバックフラッシ
ング溶液を供給するために使用される。2つのスクリー
ン要素2Aがループを形成する導管を介して相互に連結さ
れている。このループ管13の上方部分は、分岐管7Aを介
してバックフラッシング用の主管7と相互に連結してい
る。この分岐管7Aには弁装置11が配設されている。ルー
プ管13Bの下方部分は、回収用導管3に連結された分岐
管3Aと相互に連結している。弁装置12は分岐管3Aに設け
られている。溶液回収行程中は、上方分岐管7A内の弁装
置11は閉弁されているが、回収用の弁装置12は開弁され
ている。その時、溶液はループ13Bの下方部分、分岐管3
A及び回収用導管3を通して両方のスクリーン2Aから回
収される。バックフラッシング行程の間、上方の弁装置
11は開弁され、下方の弁装置12は閉弁され、その時バッ
クフラッシング溶液は、分岐管7Aを通ってループ13Aの
上方部分から両方のスクリーン要素2A内に供給され、ス
クリーン要素2Aのスクリーン面を浄化する。後者の実施
例は、従来の装置に対して必要な弁装置の数を減らすこ
とができるという利点がある。
第4図〜第7図には好ましいスクリーン要素2Aの的確
な略図が示されている。スクリーン要素2Aは蒸解釜の壁
1に取り付けられている。このスクリーン要素2Aは棒状
スクリーン形式のもので、複数の棒状部材14でスクリー
ン面15を形成している。これらの棒状部材14は、好まし
くは水平に配置された棒状部材16で支持され、好ましく
は高品質の、好ましくはRP値が200MPaを超える(さらに
好ましくは300MPaを超える)ストレイン鋼で形成され
る。棒状部材14は前記棒状部材16上に溶接される。さら
にまた、スクリーン要素2Aは、好ましくは湾曲して溶接
された板材から成る環状部材17から成る。この環状部材
17の頂部及び底部には複数の凹溝18があり、その内側縁
部19には、棒状部材14のそれに対抗する頂部及び底部が
支持され得る。好ましくは2つ又は3つの棒状部材16
が、その内側縁部が環状部材17の内側縁部19と面一にな
るように、前記環状部材17内に溶接されている。従っ
て、棒状部材14は棒状部材16だけでなく、環状部材17の
内側縁部19にも支持される。この構成による利点は、前
記縁部がパルプが下方に垂れるのを防止するようにスク
リーン面が取り付けられ得る点にある。棒状部材14及び
16を備えた環状部材17は中空要素、好ましくは鍛造成形
されたシリンダ21内に設置される。このシリンダ21は前
記環状部材17を収容する溝21A(好ましくは回曲され
た)を有し、環状部材17は前記溝21Aの縁部21Dに係止さ
れ得る。さらにまた、シリンダ21には、出入口導管22が
貫通するシール板21Bが設けられている。シリンダ21内
の下方部分には、パルプの垂れを可能な限り排除するた
めの広いテーパ部位21Cがある。また、このテーパ部位2
1Cは、環状部材17の底部分を、パルプの垂れの原因とな
り得るエッジを形成することなしに、スクリーン面15か
ら離して、シリンダ21内に符号23Aで示すように溶接で
取り付けるためにも利用される。この溶接位置23Aは、
環状部材17の溝18に棒状部材14を位置決めするために一
カ所で行われ得る。
第5図には、符号23で示す溶接部分で、好ましくは4
つの溶接部分23でシリンダ21内の取付が行われたスクリ
ーン要素が示されている。溶接部分は、一つは底部23A
にあり、一つは頂部23Bにあり、また2つが各側部23Cに
ある。頂部23Bの溶接部分には、溶接によって生ずる妨
害縁をグラインドによって除去することができるので、
広いテーパ部位(又はグラインドされた溝)を必要とし
ない。両側にある溶接部分23Cは、円のほとんど垂直な
部分に沿って配置されているので、パルプの垂れに対し
ては全く、又はほとんど影響がない。そうでなければ、
スクリーン要素がパルプを垂らす原因になるので上記溶
接部分は重要である。
第6図には、スクリーン要素の垂直線に沿った断面図
が示されており、この図からスクリーン要素2Aが、バッ
クフラッシング溶液の供給に加えて、溶液の回収を可能
にするために、取付部材22Aを有する出入口装置22を備
えていることが分かる。
第7図には、好ましいスクリーン要素2Aの水平線に沿
った断面図が示されている。シリンダ21内にある溝21A
の内側に面した縁部21D上には、環状部材17だけでな
く、棒状部材16の外側縁部も係止している点に注意すべ
きである。従って、スクリーン面が異なる部材14,16及
び17で組み立てられている場合には、前記縁部21Dに平
らに係止させるために、この組立体の裏側の表面が面一
であることが重要である。好ましくは、前記組立体14,1
6,17は、面一の円筒状表面を得るように切断される。さ
らにまた、全ての取付が溶接によってなされている点は
注意すべきである。第4図に示すように、シリンダ21は
蒸解窯の容器内部の場所に溶接されている。シールの問
題が解消できるので、(ボルトを使用するのに比べて)
取付に溶接を使用する方が有利である。通常、本発明に
かかるスクリーン要素2Aは、最初に環状部材17に棒状部
材16を溶接することによって組み立てられる。次に、好
ましくはシール板21Bを有するシリンダ21が、取付部材2
2Aを有する出入口装置(導管)22をシール板上に設ける
ように、完全に組み立てられる。最後に、スクリーン面
15が溶接によってシリンダ21内に、好ましくは上述した
ように位置決めされる。スクリーン面を交換しなければ
ならない時には、(例えばグライディングで)溶接部分
を除去することが蒸解窯の容器内部でなされ、その後ス
クリーン面(部材14,16及び17)は取り出され、新しい
スクリーン面に交換される。スクリーン要素の製造の間
は、たくさんの機能が繰り返し行われるので円筒状の形
状は有利である。さらに、蒸解窯内の穴及び溶接が、蒸
解窯容器の構造上の強度に関して有利な環状形状である
ことは有利な点である。スクリーン面を交換する時に、
(外側の)導管を覆う必要がないという重要な利点を有
する。
本発明は、上述の説明に限定されることなく、請求の
範囲の範囲内で変更が可能である。従って、MMC形式の
既存の蒸解窯もまた、本発明に従ってアレンジすること
ができ、その結果、前記蒸解窯は上部並流部分、中央の
主向流部分及び下方向流部分を有し、前記下方向流部
分、いわゆる高加熱帯域内に蒸留解溶液の一部が供給さ
れる。上部(浸透帯域)の温度が低い、いわゆる水圧式
の蒸解窯もまた、本発明に従った、いわゆる等温方式で
蒸解を行うために本発明による蒸解窯スクリーン掛け装
置を適用するのに有利であり得る。加えて、この方法が
主として亜硫酸パルプを製造することを意図していると
しても、好ましい方法が全ての種類の蒸解溶液に関して
使用され得る。さらに、本発明が、上述した例示的な温
度レベルに限定されないことは、この技術分野の当業者
には明らかである。しかし、これに関しては、蒸解窯内
の平均温度レベルが、好ましくは+150℃を越えないが
+165℃より低いこと、好ましくは硬材に対しては+150
℃〜+155℃の間であり、また軟材に対しては160℃〜16
5℃の間であること、さらに硬材の場合には一つ又は複
数の蒸解帯域における平均温度が+151℃±1℃である
こと、また軟材の場合には蒸解窯内の平均温度が+159
℃±1℃であることが重要である。また、スクリーンは
単なる円形でなく、例えば、楕円形のものも使用するこ
とができ、好ましくは構造に関する技術的な理由のた
め、最小の曲率半径が0.2mより小さくならないべきであ
る。さらに、旧型及び新型の両方の蒸解窯に本発明に関
するスクリーン掛け装置が適用し得ることが強調され
る。また、基本設計概念は、ロッド形式以外の他のスク
リーン面と共に使用することができることは注意すべき
である。さらに、全てのスクリーン要素をこの環状形式
で形式することは除外されないべきである。最後に、ケ
ーシング(シリンダ)21を環状にするだけで、その内部
に四角いスクリーン面組立体(例えば長方形)を設けて
もよい。スクリーン面組立体を、溝21Aによって形成さ
れた縁部上に係止させる代わりに、ネジなどのような一
体的でない部材上に係止させてもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オーリー,フイン スウエーデン国.エス―654 69・カル ルスタード.シレルドスガタン.3 (72)発明者 スヴアンベルグ,ヨハンナ スウエーデン国.エス―652 23・カル ルスタード.カルラガタン.30 (72)発明者 セデルクビスト,セレン スウエーデン国.エス―653 51・カル ルスタード.タルロツトスヴエゲン.2 (56)参考文献 特開 平4−300378(JP,A) 特開 平2−145882(JP,A) 特開 昭51−40402(JP,A) 特開 昭61−152892(JP,A) 特開 平3−130482(JP,A) 特許3223285(JP,B2) 特許3217065(JP,B2) 特公 平4−15312(JP,B2) 特表 平8−503030(JP,A) 特表 平8−506861(JP,A) 米国特許4123318(US,A) 松本栄一,「カミヤ・ダイジェスター の開発」,紙パ技協誌,日本,紙パルプ 技術協会,1985年 5月 1日,第39巻 第5号,p457−463 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D21C 7/00 - 7/16 D21C 3/00 - 3/28 WPI(DIALOG)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維材料及び蒸解溶液を蒸解窯の頂部から
    入れ、 蒸解窯の頂部と底部との間に設けられた少なくとも一つ
    の蒸解窯スクリーン掛け装置(1D)から、使用済み蒸解
    溶液の回収がなされ、 繊維材料が蒸解窯の底部(1C)から送り出され、 蒸解窯の下半分に少なくとも一つのスクリーン掛け装置
    (2)を設けた高圧高温下で垂直蒸解窯(1)内の繊維
    材料を連続蒸解する蒸解窯において、 前記蒸解窯スクリーン掛け装置(1B,1D,2)の少なくと
    も一方が、主たる外形が円形の少なくとも一つのスクリ
    ーン要素(2A)を有し、 同スクリーン要素(2A)が円形の外形を有する中空部材
    (21)で構成され、 同中空部材(21)が蒸解窯の壁の内部に溶接される一
    方、同中空部材(21)の内部にスクリーン面組立体が取
    り付けられ、 前記スクリーン面組立体が、スクリーンロッド(14)と
    同スクリーンロッド(14)を支持する少なくとも2本の
    支持棒(16)とで構成され、 前記スクリーン面組立体が、中空部材(21)の内側箇所
    に、前記蒸解窯の内部から、円形の中空部材(21)の底
    部、頂部ならびに側部における好ましくは4ヵ所の溶接
    点で溶接(23)されている ことを特徴とする繊維材料の連続蒸解用蒸解窯。
  2. 【請求項2】前記スクリーン面組立体が、前記中空部材
    (21)の内側縁部(21D)により支持される環状部材(1
    7)で構成されていることを特徴とする請求の範囲第1
    項に記載の蒸解窯。
  3. 【請求項3】前記縁部(21D)が前記中空部材(21)と
    一体的であることを特徴とする請求の範囲第2項に記載
    の蒸解窯。
  4. 【請求項4】前記スクリーン面組立体(14,16,17)が前
    記中空部材(21)の内部に溶接されていることを特徴と
    する請求の範囲第2項に記載の蒸解窯。
  5. 【請求項5】前記中空部材(21)にシール板(21B)が
    設けられ、このシール板(21B)を出入口導管(22)が
    貫通していることを特徴とする請求の範囲第1項に記載
    の蒸解窯。
  6. 【請求項6】溶接部分(23)が、パルプの垂れを防止す
    るように、位置決めされていることを特徴とする請求の
    範囲第6項に記載の蒸解窯。
  7. 【請求項7】少なくとも二つの溶接部分(23C)が実質
    的に垂直な位置で使用されることを特徴とする請求の範
    囲第6項に記載の蒸解窯。
  8. 【請求項8】前記蒸解窯スクリーン掛け装置(2)が、
    中央導管(5B)に供給するために溶液を回収し、好まし
    くは当該スクリーン掛け装置(2)の近くで放水するた
    めに設計された複数のスクリーン要素(2A)から成るこ
    とを特徴とする請求の範囲第1項に記載の蒸解窯。
  9. 【請求項9】さらに最下スクリーン掛け装置(1B)を備
    え、この最下スクリーン掛け装置(1B)の上端と、第2
    の下方スクリーン掛け装置(2)の下端との間が、5mよ
    り小さく、好ましくは2mより小さく、最も好ましくは1m
    より小さいことを特徴とする請求の範囲第8項に記載の
    蒸解窯。
  10. 【請求項10】上側の蒸解窯スクリーン掛け装置(2)
    の上端の位置、又はその上方の位置にある繊維材料及び
    上方に流れる溶液の温度が、残りの一つ蒸解帯域又は複
    数の蒸解帯域の温度と最高4℃、好ましくは2℃、最も
    好ましくは1℃しか違わないことを特徴とする請求の範
    囲第8項に記載の蒸解窯。
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