JP3832373B2

JP3832373B2 - リグノセルロース物質の蒸解方法

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Publication number: JP3832373B2
Application number: JP2002103605A
Authority: JP
Inventors: 洋介内田; 典昭西村; 朋史伊塚
Original assignee: Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: JP2003301392A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リグノセルロース物質の蒸解方法に関するものである。さらに詳しく述べれば、本発明は、連続蒸解釜を用いてリグノセルロース物質を均一に蒸解する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リグノセルロース物質を製紙原料として多くの用途に使用するためには、蒸解処理して化学パルプとするか、あるいはリファイナー等を用いて機械的に処理して機械パルプとする必要がある。これらのパルプは、必要に応じて漂白処理され、所望の白色度に調整された後、製紙原料として使用される。現在、所望の白色度、パルプ特性に調整しやすいことから化学パルプ化法が主として用いられ、特にクラフト法と呼ばれる蒸解法は、薬品の再生が可能であり、使用原料の制限も少ない等の理由から化学パルプ化法の主流となっている。また、クラフトパルプ法は装置の面でも発展してきており、連続蒸解釜と呼ばれる大量生産型でかつ大型のものが主流となってきている。しかしながら、装置が大型化するに伴って、釜内の断面方向及び縦方向において、均一に蒸解反応を進めることが困難となってきている。
【０００３】
特許第３１２６７６３号明細書（特開平５−１３２８８２号公報）には、蒸解時の蒸解液添加に先立ち、抽出黒液による含浸を行うことにより、均一な蒸解反応を行なえることが開示されている。しかしながら、黒液中のアルカリ濃度が不十分な場合には、黒液中の有機成分が木材チップ等のリグノセルロース物質に吸着し、かえって不均一反応を生じてしまうという問題点があった。
【０００４】
特表平８−５０４４８３号公報には、釜内を完全に向流蒸解にすることにより、より低温でかつ均一な蒸解反応が達成できることが開示されている。しかしながら、容積重が小さく、沈降し難い原料を用いた場合には、釜内で不均一な沈降が生じ、その結果不均一な反応を生じてしまうという問題点があった。
【０００５】
特許第２９７１９４７号明細書（特表平８−５１１５８３号公報）及び特表平１０−５０４６１４号公報には、クラフト蒸解において、黒液を抽出する工程と、抽出した黒液よりも溶解有機物の少ない液で液補充する工程を組み合わせることにより、蒸解全般を通じて、溶解有機物の少ない状態が保持でき、これによって均一な蒸解反応がなされ、強度の高いパルプを得られることが開示されており、この蒸解方法は、Ｌｏ−ｓｏｌｉｄｓ法として広く知られている。しかしながら、液補充する液量によっては、実質的な蒸解液濃度を低下させてしまうことにつながり、場合によって蒸解不良を招く問題点があった。
【０００６】
米国特許第６，０８６，７１７号明細書、同第６，１２３，８０７号明細書、同第６，１５９，３３６号明細書には、連続蒸解釜の浸透ゾーンにおいて、１００〜１６０℃、好ましくは１３０℃以上、より好ましくは１３０〜１６０℃の黒液を液比が２〜１０、好ましくは３〜８、より好ましくは４〜６になるようにパルプに添加することにより、均一な蒸解反応を達成できることが開示されており、この蒸解方法はＣＯＭＰＡＣＴ蒸解法として広く知られている。しかしながら、浸透ゾーンにおいて、このような高温の黒液を添加するためには、周辺設備を特殊なものにしなければならず、コストが掛かるだけではなく、浸透ゾーンにおいて温度を上げ過ぎてしまうと、薬液が十分に浸透する前に蒸解反応が進み、かえって不均一蒸解を招いてしまうという問題点もあった。
【０００７】
特表２００１−５１２７９５公報には、連続蒸解釜の浸透ゾーン終了後に黒液を抽出し、抽出した黒液を一旦冷却した後、再度浸透ゾーンに添加することにより、浸透ゾーンにおける薬液浸透が充実し、均一な蒸解を達成できることが開示されている。しかしながら、黒液を冷却するためにわざわざ冷却機を新設しなければならないという問題点があった。
【０００８】
一方、特開昭５３−５８００３号公報には、針葉樹を蒸解する際に、広葉樹を蒸解して発生する黒液を添加することにより、パルプ収率を向上させる方法が開示されている。しかしながら、広葉樹由来の黒液を添加して針葉樹の蒸解をスタートさせ、浸透ゾーン終了後、直ちに黒液を抽出した場合の効果については述べられていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、かかる現状に鑑み、浸透ゾーン、蒸解ゾーン、洗浄ゾーンを順に有する連続蒸解釜を用いてリグノセルロース物質を均一に蒸解する方法について種々検討を重ねた結果、浸透ゾーンにおいてリグノセルロース物質に十分に薬液を浸透させ、かつ浸透ゾーンで発生した汚物を除去すれば、蒸解ゾーン及び洗浄ゾーンにおいて比較的マイルドな条件で蒸解することができ、その結果、均一な蒸解を行えることを見出した。さらに、検討を続けた結果、抽出した黒液を９９℃以下に冷却した後、浸透ゾーンの開始時に蒸解液と同時にリグノセルロース物質へ添加処理すれば、上記事項が実行でき、さらに、エバポレータに通常送られる前の黒液、つまりフラッシュタンクで蒸気を回収した後、９９℃以下に冷却された既存の黒液を利用すれば、簡単に実施できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明の目的は、連続蒸解釜を用いてリグノセルロース物質を均一に蒸解する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．３に従って測定した容積重が４５０ｋｇ／ｍ ³ 以下であるリグノセルロース物質を浸透ゾーン（Ａ）、蒸解ゾーン（Ｂ）、洗浄ゾーン（Ｃ）を順に有する１塔式連続蒸解釜を用いて蒸解する方法であって、前記各ゾーン毎に蒸解液を少なくとも１ヶ所添加し、かつ少なくとも前記浸透ゾーン（Ａ）及び蒸解ゾーン（Ｂ）の終了時に黒液を抽出する蒸解方法において、前記浸透ゾーン（Ａ）の抽出黒液を蒸解ゾーン（Ｂ）の抽出黒液と一緒にしてフラッシュ蒸気を回収した後、９９℃以下に冷却した回収黒液を浸透ゾーンの開始時に蒸解液と同時にリグノセルロース物質へ添加し、かつ浸透ゾーンでの液比を３〜７にすることを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法である。
【００１２】
本発明は、前記蒸解ゾーン（Ｂ）が上部蒸解ゾーン（Ｂ１）と下部蒸解ゾーン（Ｂ２）の２つのゾーンからなることを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法である。
【００１３】
本発明は、前記下部蒸解ゾーン（Ｂ２）からの抽出黒液を冷却することなく、蒸解液と共に、上部蒸解ゾーン（Ｂ１）へ添加することを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法である。
【００１４】
本発明は、洗浄ゾーン（Ｃ）の終了時に黒液抽出工程が設けられ、かつ該黒液抽出工程から抽出した黒液を冷却することなく、白液と共に上部蒸解ゾーン（Ｂ１）及び／又は下部蒸解ゾーン（Ｂ２）へ添加することを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法である。
【００１６】
本発明は、前記回収黒液が、同一の連続蒸解釜で又は別の連続蒸解釜で、同一種類又は異なる種類のリグノセルロース物質を蒸解して得られた回収黒液であることを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法である。
【００１７】
本発明は、前記浸透ゾーン（Ａ）、蒸解ゾーン（Ｂ）及び洗浄ゾーン（Ｃ）を順に有する連続蒸解釜を用いて針葉樹由来のリグノセルロース物質を蒸解する方法であって、前記９９℃以下に冷却した回収黒液として、同一の連続蒸解釜で又は異なる連続蒸解釜で広葉樹由来のリグノセルロース物質を蒸解して得られた回収黒液あることを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるリグノセルロース物質は、好適には広葉樹材及び針葉樹材であるが、非木材と呼ばれるものでも良く、特に限定するものではない。
本発明に使用される蒸解法としては、クラフト蒸解（ポリサルファイド法を含む）、ソーダ蒸解、アルカリサルファイト蒸解等の公知の蒸解法を用いることができるが、パルプ品質、エネルギー効率等を考慮すると、クラフト蒸解法が好適に用いられる。
【００１９】
本発明においては、例えば、図１に示すように、上部から底部にかけて、浸透ゾーン（Ａ）、蒸解ゾーン（Ｂ）、洗浄ゾーン（Ｃ）を順に有する連続蒸解釜、好ましくは、さらに蒸解ゾーン（Ｂ）が上部蒸解ゾーン（Ｂ１）と下部蒸解ゾーン（Ｂ２）に別れた連続蒸解釜が用いられる。各々のゾーンは、ストレーナーにより区切られる。例えば、図１の場合には、リグノセルロース物質に白液導入管１から蒸解液及び回収黒液導入管２７から回収黒液が添加された後、ストレーナー５までの工程が浸透ゾーン（Ａ）、ストレーナー５からストレーナ−６までの工程が上部蒸解ゾーン（Ｂ１）、ストレーナー６からストレーナー７までの工程が下部蒸解ゾーン（Ｂ２）、ストレーナー７からストレーナー８までの工程が洗浄ゾーン（Ｃ）である。
【００２０】
図１には１塔式の連続蒸解釜の例を示しているが、本発明においては、１塔式、２塔式のどちらの形式の連続蒸解釜でも良く、特に限定されるものではない。しかしながら、本発明では、１塔式連続蒸解釜の大きな欠点である浸透ゾーンでの反応不足を補えることから、設置スペースが小さく、設備が簡略化できる１塔式のものの方がむしろ好適に用いられる。
【００２１】
本発明においては、必ず蒸解液が前記各ゾーン毎に１ヶ所以上添加される。例えば、図１の場合、蒸解液は白液導入管１によって浸透ゾーン（Ａ）、白液導入管２によって蒸解ゾーン（Ｂ１）、及び白液導入管４によって洗浄ゾーン（Ｃ）に分割添加される。また、図１の場合、白液導入管２によって上部蒸解ゾーン（Ｂ１）、白液導入管３によって下部蒸解ゾーン（Ｂ２）に蒸解液をさらに分割添加することも可能である。蒸解液の添加比率としては特に限定されるものではないが、洗浄ゾーンに比べ、浸透ゾーン及び蒸解ゾーンへの添加比率を高くすることが好適である。
【００２２】
分割添加される蒸解液は、図１のように、同一のものを用いても良く、硫化度の異なるもの、ポリサルファイド含量の異なるもの等、性状の異なる蒸解液を用いても良い。例えば、木材をクラフト蒸解する場合、蒸解液の硫化度は５〜７５％、好ましくは１５〜４５％であり、有効アルカリ添加率は総計で、絶乾木材重量当たり５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％である。
【００２３】
また、蒸解補助剤として公知の環状ケト化合物、例えば、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、アントロン、フェナントロキノン及び前記キノン系化合物のアルキル、アミノ等の核置換体、あるいは前記キノン系化合物の還元型であるアントラヒドロキノンのようなヒドロキノン系化合物、さらには、ディールスアルダー法によるアントラキノン合成法の中間体として得られる安定な化合物である９，１０−ジケトヒドロアントラセン化合物等から選ばれた１種あるいは２種以上が添加されてもよく、その添加率は通常の添加率であり、例えば、木材チップの絶乾重量当たり０．００１〜１．０重量％である。また、その他使用できる蒸解助剤としては、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）等のキレート剤や、各種界面活性剤等が挙げられ、また緑液も利用でき、特に限定されるものではない。これらの蒸解助剤は、蒸解液同様、分割添加することが可能であるり、添加場所も限定されるものではない。
【００２４】
本発明の蒸解法では、少なくとも浸透ゾーン及び蒸解ゾーンの終了時の２ヶ所から黒液が抽出される。例えば、図１の場合には、少なくとも黒液抽出管２３及び黒液抽出管２５から黒液が抽出され、フラッシュタンク２１に送られる。しかしながら、図１に示すように、黒液抽出管２４や黒液抽出管２６から黒液を抽出し、フラッシュタンク２１に送ることも可能であり、特に限定されるものではない。各抽出黒液中の残アルカリ濃度は、原料となるリグノセルロース物質の種類、製造するパルプの目標カッパー価や白色度、黒液のその後の使用方法、等によって計画的に設定され、運用される。
【００２５】
本発明においては、浸透ゾーンの条件設定は特に重要である。本発明の浸透ゾーンにおいては、以下の実施を行なうことを特徴としている。一つ目は、十分に液比を高くすることであり、二つ目は、十分なアルカリを添加することであり、三つ目は、温度を上げ過ぎないことである。温度を高くし過ぎると、薬液がリグノセルロース物質に十分に浸透する前に反応が起こってしまい、不均一な蒸解を誘因するためである。本発明では、９９℃以下に冷却した残アルカリの多い黒液を蒸解液と共に浸透ゾーンの開始時に添加することにより、上記事項を達成している。
【００２６】
本発明の方法において、浸透ゾーンに添加される黒液は、エバポレータに通常送られる直前の黒液、つまりフラッシュタンクで蒸気を回収した後、９９℃以下に冷却された既存の回収黒液を使用する。例えば、図１では、回収黒液導入管２７の回収黒液に相当する。本発明において、回収黒液を使用する利点としては、９９℃以下に冷却されていて浸透ゾーンの温度設定に合致していること、十分なアルカリ度、硫化度を有していること、量的に豊富であり十分な液比にすることが可能であること、メチルメルカプタン、硫化水素等の有害ガスが除去されており、万一、トラブルが生じた場合でも比較的安全であること、等を挙げることができ、これらも大きな特徴である。
【００２７】
本発明に使用される回収黒液は、好適には、同一の連続蒸解釜から発生したものであり、同一のリグノセルロース物質を原料としたものであるが、特に限定されるものではない。同一の連続蒸解釜を用いて、複数の原料を交互に蒸解する場合や、複数の専用連続蒸解釜を使って複数の原料を個別に蒸解する場合には、原料が異なる回収黒液を混合して使用しても良く、また、個別に回収した回収黒液を故意に原料の異なる蒸解に使用しても良い。例えば、広葉樹由来の回収黒液は、針葉樹由来のものに比べて発泡成分が少なく、取り扱いが容易であるため、針葉樹の蒸解に際してはむしろ積極的に使用される。また、本発明では、９９℃以下に冷却した黒液を用いるため、原料の供給設備等の周辺設備を簡略化できたり、あるいは既存の設備で対応可能といった特徴も同時に有している。
【００２８】
本発明において、浸透ゾーンにおける液比は３〜７である。液比を３未満にすると、原料に薬液が十分に浸透しない場合がある上に、容積重が小さい原料を用いた場合には、原料が釜内を沈降し難くくなり、原料の釜内移動が不均一になり、結果として不均一蒸解となるため適さない。特に、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．３に従って測定した容積重が４５０ｋｇ／ｍ³以下の原料を使用した場合には、この傾向が強くなるため有効である。容積重が４５０ｋｇ／ｍ³以下の原料としては、ラジアータ松、カラ松、トド松、エゾ松等の針葉樹や、Ｅ．ｄｅｇｌｕｐｔａやＥ．ｇｒａｎｄｉｓのような一部のユーカリ（例えば、紙パ技協誌、４８巻、２号P２９４、表５）やアカシアを挙げることができる。また、液相釜と呼ばれるタイプの蒸解釜は、気相釜と呼ばれるタイプの蒸解釜に比べて原料が沈降し難くいため、液比はより高めに設定するのが好ましい。一方、液比が７より大きくなると、ストレーナーの負荷が大きくなり過ぎるため適さない。
【００２９】
本発明の方法における浸透ゾーンでは、浸透ゾーン終了後に抽出される黒液中の残アルカリ量が２〜２０ｇ／ｌ、好ましくは６〜１２ｇ／ｌになるような条件で設定される。残アルカリ濃度が２ｇ／ｌより低い場合には、液比を高くしても原料にアルカリ分が十分に浸透しない可能性があるため適さない。一方、２０ｇ／ｌよりも高くなると、その後黒液回収負荷が高くなるため適さない。
【００３０】
また、本発明の浸透ゾーンにおける温度は、７０〜１４０℃、好ましくは９０〜１２０℃であり、リグノセルロース物質の滞留時間は１０〜９０分、好ましくは２０〜６０分である。７０℃より低い場合や滞留時間が１０分より少ない場合には、浸透ゾーンにおける薬液の浸透及び反応が不十分になり、その後の蒸解ゾーンで急激に加温し、かつ高温にて蒸解しなければならず、不均一な蒸解となる可能性が高いため適さない。一方、１４０℃よりも高い温度の場合や滞留時間が９０分より長い場合には、十分に薬液が原料にに浸透する前に蒸解反応が始まることにより均一な蒸解が出来なくなったり、黒液中の有機物による副反応により均一な蒸解が出来なくなる可能性があるため適さない。
【００３１】
本発明の浸透ゾーンでは、チャンネリング回避という観点から、必ず並流蒸解が行われる。また、浸透ゾーンにおいては、図１の循環ポンプ９やヒーター１０のように、必要に応じて循環ポンプやヒーターが設置され、ゾーン内の液循環や加温を行うことも可能である。
【００３２】
本発明の方法の蒸解ゾーンにおける条件としては、少なくとも１ヶ所で蒸解液を添加し、かつ蒸解ゾーン終了時に黒液を抽出する以外、特に限定されるものではない。しかしながら、蒸解ゾーンを上部蒸解ゾーンと下部蒸解ゾーンに分け、さらに蒸解液の分割添加と液循環を行なうのが好適である。
例えば、図１のように、ストレーナー６から抽出した黒液（黒液抽出管２４）に蒸解液（白液導入管２）を添加しながら循環ポンプ１１及びヒーター１２を用いて液循環や加温を行い、同時にストレーナー７から抽出した黒液（黒液抽出管２５）の一部をフラッシュタンク（２１）に送り、残りの黒液に蒸解液（白液導入管３）を添加しながら循環ポンプ１３及びヒーター１４を用いて液循環や加温を行うのが好ましい実施形態である。
【００３３】
さらに、好ましい実施形態としては、黒液抽出管２４の黒液の一部をフラッシュタンク（２１）に送る方法も挙げることができる。また、図１の上部蒸解ゾーン（Ｂ１）及び下部蒸解ゾーン（Ｂ２）の液循環に際し、補充液として蒸解後の未晒パルプの洗浄濾液である、洗浄濾液（洗浄濾液導入管１７及び１８）を添加することも可能である。同様の補充液として、黒液（黒液抽出管２５及び２６）を使用することも可能である。補充液として、洗浄濾液を添加した場合には、反応液中の有機固形分濃度が低下し、反応性が高まるという利点があり、一方、抽出黒液を添加した場合には、熱源及び添加白液量を節減できる利点があり、状況や目的に応じて使い分けられる。
【００３４】
本発明の方法の蒸解ゾーンにおいては、向流蒸解及び並流蒸解に関して、特に限定するものではなく、状況に応じて向流蒸解及び並流蒸解が適宜選択される。例えば、蒸解ゾーンを上部蒸解ゾーンと下部蒸解に分けた場合には、向流蒸解＋向流蒸解、向流蒸解＋並流蒸解、並流蒸解＋並流蒸解、並流蒸解＋向流蒸解の４つの組み合わせが可能である。これらの選択は、原料となるリグノセルロース物質の性状や、操業性、経済性、パルプ品質等を考慮して行われる。
【００３５】
本発明の方法の蒸解ゾーンにおける最高温度は、例えば、広葉樹を原料とした場合、１２０〜１５０℃であり、好ましくは１３０〜１４０℃であり、針葉樹を原料とした場合には、１４５〜１７０℃であり、好ましくは１５０〜１６０℃である。蒸解ゾーンにおけるリグノセルロース物質の滞留時間は特に限定されるものではないが、前記最高温度をできるだけ低く抑えるためにも、できる限り長くする方が好ましい。蒸解ゾーン終了時に抽出される黒液中の残アルカリ量は、５〜２０ｇ／ｌ、好ましくは８〜１２ｇ／ｌである。残アルカリ濃度が５ｇ／ｌより低い場合には、蒸解ゾーンでの脱リグニン反応が十分に進まず、２０ｇ／ｌよりも高くなると、セルロースの損傷が大きくなり、蒸解パルプ収率が低くなるため適さない。
【００３６】
本発明の方法の洗浄ゾーンにおける条件としては、少なくとも１ヶ所で蒸解液を添加する以外、特に限定されるものではない。しかしながら、洗浄ゾーンにおいて液循環が行われ、かつ洗浄ゾーン終了時に黒液が抽出されるのが好ましい実施形態である。例えば、図１の場合、洗浄ゾーンの終了点となるストレーナー８からの黒液（黒液抽出管２６）の一部をフラッシュタンクに送り、残りの黒液に蒸解液を補充し、循環ポンプ１５及びヒーター１６を用いて液循環や加温を行なうのが好ましい実施形態である。さらに、場合によっては、黒液（黒液抽出管２６）の一部を上部蒸解ゾーン（Ｂ１）及び下部蒸解ゾーン（Ｂ２）の液循環時の補充液として使用することも可能である。
【００３７】
本発明の方法の洗浄ゾーンにおいては、向流蒸解、並流蒸解のいずれでもよく、特に限定されるものではないが、釜内での洗浄の効率化を考慮すると、向流蒸解とするのが好ましい実施形態である。
【００３８】
本発明において、複数の箇所から抽出された黒液はフラッシュタンク（２１）に送られ、フラッシュ蒸気を回収した後、クーラー（２２）にて９９℃以下に冷却される。冷却された回収黒液は、一部が浸透ゾーン（Ａ）に添加され、残りはエバポレーターに送られる。エバポレーターで濃縮された後、燃焼により、有機物質は熱エネルギーとして回収され、無機物質は最終的に蒸解液に再生される。
【００３９】
本発明において、浸透ゾーン、蒸解ゾーン、洗浄ゾーンを順に有する連続蒸解釜を用いて、各ゾーン毎に蒸解液を少なくとも１ヶ所添加し、かつ少なくとも前記浸透ゾーン及び蒸解ゾーンの終了時に黒液を抽出し、さらにフラッシュ蒸気を回収した後、９９℃以下に冷却した回収黒液を、浸透ゾーンの開始時に蒸解液と同時にリグノセルロース物質へ添加し、かつ浸透ゾーンでの液比を３〜７にすれば、リグノセルロース物質を均一に蒸解できる理由については今後の研究を待たなければよくわからないが、以下のように推測している。
【００４０】
まず、黒液を浸透ゾーンの開始時に蒸解液と同時に添加することにより、十分なアルカリ量、硫化度及び液量で初期の浸透、蒸解反応を進めることが出来る一方で、浸透ゾーン終了後、黒液を抽出することにより、黒液添加によるデメリット、つまり黒液中の有機物による蒸解妨害反応を回避することが出来る。また、浸透ゾーン終了後黒液を抽出することで、蒸解初期に生じる汚染物質を除去できるためにその後の蒸解を効率的に行なうことができ、その結果、蒸解後期には失速する脱リグニン反応も比較的順調に進むため、均一な蒸解が達成できるものと推測している。
【００４１】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
以下に示す実施例１〜４及び比較例１〜３において、未晒パルプのカッパー価、白色度、粘度の測定は以下の方法を用いた。
【００４２】
１．カッパー価の測定
カッパー価の測定は、ＪＩＳＰ８２１１に準じて行った。
【００４３】
２．白色度の測定
パルプを離解した後、Ｔａｐｐｉ試験法Ｔ２０５ｏｓ−７１（ＪＩＳＰ８２０９）に従って坪量６０ｇ／ｍ²のシートを作製し、ＪＩＳＰ８１２３に従ってパルプの白色度を測定した。
【００４４】
３．粘度の測定
パルプ粘度の測定は、Ｊ．ＴＡＰＰＩ４４に準じて行った。
【００４５】
実施例１
図１の１塔式連続蒸解釜を用い、ラジアータ松１００％からなる針葉樹チップ（容積重４１０ｋｇ／ｍ³）を以下の手順に従って蒸解した。
まず、浸透ゾーン（Ａ）において、針葉樹チップ絶乾１トンに対し、有効アルカリとして８．３％、硫化度２８％に相当する蒸解液を図１の白液導入管１から０．８ｍ³と、回収黒液（９０℃）を回収黒液導入管２７から３．０ｍ³添加して蒸解をスタートさせた（液比は４．７）。その後、循環ポンプ９を使って９０ｍ³／Ｈの流速で液循環させながら、黒液抽出管２３を介して、チップ絶乾１トン当たり４．４ｍ³の黒液を抜き取り、、フラッシュタンク２１に送った。浸透ゾーン（Ａ）においては並流蒸解が行われ、浸透ゾーン）Ａ）におけるチップの滞留時間は４０分、抽出した黒液の温度は１１５℃であった。
【００４６】
次いで、上部蒸解ゾーン（Ｂ１）において、ストレーナー６からの黒液（黒液抽出管２４）にチップ絶乾１トンに対し有効アルカリとして９．５％、硫化度２８％に相当する蒸解液（白液導入管２）０．９ｍ³と、未晒パルプの洗浄濾液（洗浄濾液導入管１７）１．０ｍ³を添加し、ヒーター１２で加温しながら循環ポンプ１１を使用して１５０ｍ³／Ｈの流速で液循環を行った。その後、ストレーナー７から、黒液抽出管２５を介して、チップ絶乾１トンに対し３．０ｍ³の黒液を抽出し、フラッシュタンク２１に送った。上部蒸解ゾーン（Ｂ１）は向流蒸解、下部蒸解ゾーン（Ｂ２）は並流蒸解とした。蒸解ゾーンにおけるチップの滞留時間は２時間２０分であり、フラッシュタンク２１に送った黒液の温度は１５５℃であった。
【００４７】
その後、洗浄ゾーン（Ｃ）において、ストレーナー８からの黒液（黒液抽出管２６）にチップ絶乾１トンに対し有効アルカリとして２．０％、硫化度２８％に相当する蒸解液（白液導入管４）０．２ｍ³を添加し、ヒーター１６で加温しながら循環ポンプ１５を使用して９５ｍ³／Ｈの流速で液循環を行った。洗浄ゾーン（Ｃ）においては向流蒸解が行われ、釜内におけるチップの滞留時間の総計は５時間であった。蒸解終了後、洗浄濾液導入管１９及び２０を介して、希釈洗浄水として未晒パルプの洗浄濾液４．０ｍ³を釜底部から添加した。得られた未晒パルプの白色度は２９．０％、カッパー価は２７．０、粘度は４０．２ｍＰａ・ｓであった。
【００４８】
実施例２
浸透ゾーンにおいて、針葉樹チップに蒸解液と共に添加する回収黒液を広葉樹由来の回収黒液（別の蒸解釜にて発生）に替えた以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた未晒パルプの白色度は２９．５％、カッパー価は２６．８、粘度は４１．３ｍＰａ・ｓであった。
【００４９】
実施例３
黒液抽出管２３を介してフラッシュタンク２１に送る黒液量をチップ絶乾１トン当たり５．２ｍ³に替え、黒液抽出管２５を介してフラッシュタンク２１に送る黒液量及び温度を１．０ｍ³、１５４℃に替え、新たに黒液抽出管２４を介して黒液１．４ｍ³をフラッシュタンク２１に送り、上部蒸解ゾーン（Ｂ１）において蒸解液添加量を０．４ｍ³（有効アルカリとして３．８％、硫化度２８％に相当）に替え、洗浄濾液（洗浄濾液導入管１７）の替わりに黒液（黒液抽出管２５）０．４ｍ³を添加し、下部蒸解ゾーン（Ｂ２）において、新たに白液導入管３を介して蒸解液０．６ｍ³（有効アルカリとして５．７％、硫化度２８％に相当）と洗浄濾液導入管１８を介して未晒パルプの洗浄濾液０．６ｍ³を添加し、かつヒーター１４で加温しながら循環ポンプ１３を使用して９０ｍ³／Ｈの流速で液循環を行った以外は、実施例１と同様の操作を行った。ただし、下部蒸解ゾーン（Ｂ２）は向流蒸解とした。得られた未晒パルプの白色度は２９．１％、カッパー価は２６．８、粘度は４３．６ｍＰａ・ｓであった。
【００５０】
実施例４
下部蒸解ゾーン（Ｂ２）において、洗浄濾液（洗浄濾液導入管１８）の替わりに黒液（黒液抽出管２６）を添加し、フラッシュタンク２１へ送る黒液（黒液抽出管２５）の温度を１５３℃に替えた以外は、実施例３と同様の操作を行った。得られた未晒パルプの白色度は２９．５％、カッパー価は２７．０、粘度は４４．３ｍＰａ・ｓであった。
【００５１】
比較例１
浸透ゾーン（Ａ）において、針葉樹チップに白液と共に添加する回収黒液を未晒パルプの洗浄濾液（８０℃）に替え、さらに黒液抽出管２５を介してフラッシュタンク２１に送る黒液の温度が１６２℃になるように蒸解ゾーンでの蒸解温度を替えた以外は、実施例１と同様の操作を行った。得られた未晒パルプの白色度は２７．１％、カッパー価は２７．０、粘度は３２．４ｍＰａ・ｓであった。
【００５２】
比較例２
浸透ゾーン（Ａ）において、針葉樹チップに蒸解液と共に添加する回収黒液の添加量を０．５ｍ³（液比２．２）に替え、黒液抽出管２３を介してフラッシュタンク２１に送る黒液量を１．９ｍ³に替え、さらに黒液抽出管２５を介してフラッシュタンク２１に送る黒液の温度が１６５℃になるように蒸解ゾーンにおける蒸解温度を替えた以外は、実施例１と同様の操作を行った。得られた未晒パルプの白色度は２６．６％、カッパー価は２７．０、粘度は３０．４ｍＰａ・ｓであった。
【００５３】
比較例３
浸透ゾーン（Ａ）において、針葉樹チップに蒸解液と共に添加する回収黒液をフラッシュタンク２１直前のもの（１４２℃）に替え、黒液抽出管２５を介してフラッシュタンク２１に送る黒液の温度が１５７℃になるように蒸解ゾーンにおける蒸解温度を替えた以外は、実施例１と同様の操作を行った。得られた未晒パルプの白色度は２８．１％、カッパー価は２７．０、粘度は３５．４ｍＰａ・ｓであった。
【００５４】
【表１】

【００５５】
【表２】

【００５６】
【発明の効果】
表１、表２から明らかなように、リグノセルロース物質を浸透ゾーン（Ａ）、蒸解ゾーン（Ｂ）、洗浄ゾーン（Ｃ）を順に有する連続蒸解釜を用いて蒸解する際に、前記各ゾーン毎に蒸解液を少なくとも１ヶ所添加し、かつ少なくとも前記浸透ゾーン（Ａ）及び蒸解ゾーン（Ｂ）の終了時に黒液を抽出する蒸解方法において、抽出黒液よりフラッシュ蒸気を回収した後、９９℃以下に冷却した回収黒液を浸透ゾーン（Ａ）の開始時に蒸解液と同時にリグノセルロース物質へ添加し、かつ浸透ゾーン（Ａ）での液比を３〜７にすることにより、未晒パルプの白色度及び粘度が向上することがわかる。
【００５７】
さらに、他のリグノセルロース物質を蒸解した際に得られる回収黒液を使用したり、蒸解ゾーン（Ｂ）を上部蒸解ゾーン（Ｂ１）及び下部蒸解ゾーン（Ｂ２）に分け、下部蒸解ゾーン（Ｂ２）終了後に抽出される熱黒液及び洗浄ゾーン（Ｃ）終了時に抽出される熱黒液を、上部蒸解ゾーン（Ｂ１）及び下部蒸解ゾーン（Ｂ２）の補充液として使用することにより、上記効果が増大することがわかる。つまり、上記蒸解方法を実施することにより、リグノセルロース物質を均一に蒸解することができ、その結果、蒸解後のパルプ品質を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸解を実施する為の蒸解フローの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１，２，３，４…白液導入管
５，６，７，８…ストレーナー
９，１１，１３，１５…循環ポンプ
１０，１２，１４，１６…ヒーター
１７，１８，１９，２０…洗浄濾液導入管
２１…フラッシュタンク，
２２…クーラー
２３，２４，２５，２６…黒液抽出管
２７…回収黒液導入管
２８…１塔式連続蒸解釜

Claims

ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．３に従って測定した容積重が４５０ｋｇ／ｍ ³ 以下であるリグノセルロース物質を浸透ゾーン（Ａ）、蒸解ゾーン（Ｂ）、洗浄ゾーン（Ｃ）を順に有する1 塔式連続蒸解釜を用いて蒸解する方法であって、前記各ゾーン毎に蒸解液を少なくとも１ヶ所添加し、かつ少なくとも前記浸透ゾーン（Ａ）及び蒸解ゾーン（Ｂ）の終了時に黒液を抽出する蒸解方法において、前記浸透ゾーン（Ａ）の抽出黒液を蒸解ゾーン（Ｂ）の抽出黒液と一緒にしてフラッシュ蒸気を回収した後、９９℃以下に冷却した回収黒液を浸透ゾーンの開始時に蒸解液と同時にリグノセルロース物質へ添加し、かつ浸透ゾーンでの液比を３〜７にすることを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法。
前記蒸解ゾーン（Ｂ）が上部蒸解ゾーン（Ｂ１）と下部蒸解ゾーン（Ｂ２）の２つのゾーンからなることを特徴とする請求項１記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
前記下部蒸解ゾーン（Ｂ２）からの抽出黒液を冷却することなく、蒸解液と共に、上部蒸解ゾーン（Ｂ１）へ添加することを特徴とする請求項２記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
洗浄ゾーン（Ｃ）の終了時に黒液抽出工程が設けられ、かつ該黒液抽出工程から抽出した黒液を冷却することなく、蒸解液と共に上部蒸解ゾーン（Ｂ１）及び／又は下部蒸解ゾーン（Ｂ２）へ添加することを特徴とする請求項２又は３記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
前記回収黒液が、同一の連続蒸解釜で又は別の連続蒸解釜で、同一種類又は異なる種類のリグノセルロース物質を蒸解して得られた回収黒液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。