JP6129323B2 - リグノセルロース系繊維束材料の化学的処理並びにそれに関する方法及びシステム - Google Patents

リグノセルロース系繊維束材料の化学的処理並びにそれに関する方法及びシステム Download PDF

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Description

関連出願
本発明は、2012年9月27日に提出された米国仮特許出願第61/706,238号の優先権の利益を主張するものであり、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。
本開示は、リグノセルロース系材料が繊維束に変換される前に化学的含浸を受けずに、ケミカルメカニカルパルプ化方法を使用してパルプを生産するシステム及びプロセスに一般に関する。リグノセルロース系材料は繊維束に変換されている間又は変換された後、及びさらなる繊維離解(defiberization)及び/又はフィブリル化(fibrillation)の前に化学的処理を受ける。
開示の背景
メカニカルパルプ化プロセスは、リグノセルロース系材料の繊維を離解して、パルプを生産するための装置を使用することが知られている。いくつかのプロセスは、メカニカルリファイニングと化学的処理を組み合わせており、これはケミカルメカニカルパルプ化(CMP)として知られている。ある観点では、CMPプロセスは、メカニカルパルプ化中に起こる、例えば物理的摩耗やプロセスから放出される熱エネルギーなどによるリグノセルロース系材料への悪影響の可能性を低減させ、いくつかの場合においてパルプの強度特性を改善し、リファイニングエネルギーを低減させると信じられている。
従来のCMPプロセスは、繊維束を形成し、繊維を分離させるための繊維化の前に、リグノセルロース系材料の前処理を含む。繊維化は、リグノセルロース系材料をそれらの繊維構成要素に機械的に変換する。前処理プロセスのあるタイプにおいては、チップは飽和水蒸気が存在する圧縮スクリュー装置を通って供給されることによって前処理される。圧縮後に、リグノセルロース系材料は、繊維化装置に供給されて、そこで化学物質で任意に処理され、次にフィブリル化される。フィブリル化は、繊維又は繊維の外側層の小片の部分的な剥離をもたらす繊維の表面層間の側面結合(lateral bonds)及び繊維内の隣接層間の内部又は側面結合が外部崩壊(external disruption)することを含むプロセスに関係しており、通常は、パルプスラリーのメカニカルリファイニング中に起こるものである。CMPプロセスの他のタイプにおいては、パルプは、圧縮化後、繊維化装置に入る前にリグノセルロース系材料を前処理することを経て製造されることがある。
繊維化の前に、リグノセルロース系材料の化学的前処理プロセスを用いることにより、より良い漂白能力、より高い繊維結合強度及び光学特性を有する高品質パルプをより大量に生産することができると信じられている。化学的前処理用の化学物質は、米国特許第8,092,647号明細書(その内容は参照として本明細書に組み込まれる)に示されているように、アルカリ性過酸化物、アルカリ性亜硫酸塩、苛性ソーダ、シュウ酸を含む。アルカリ性過酸化物を使用するリグノセルロース系材料の化学的前処理は、アルカリ性過酸化物メカニカルパルプ化(APMP)として知られている
APMPのあるタイプは、AP(アルカリ性過酸化物)化学的前処理(又はプレコンディショニング)工程とAPリファイナー化学的処理工程とを組み合わせたものを含み、これはパルプ業界で「P−RC APMP」プロセスとして知られている。AP化合物は、プロセス(例えば含浸ステージ、リファイナー前及びリファイナー後)に渡って分布され、メカニカルリファイニングを受けるリグノセルロース系材料上への激しい条件の衝撃を低減させ、リファイニングに必要なエネルギー消費を減少させる。前処理ステージにおいて化学物質の分布と効率を達成することの困難性の故に、化学物質は、有意の量のエネルギーが繊維化及びフィブリル化に費やされる一次リファイニングステージの後で添加されることもある。一次リファイナーステージ後に添加されたAP化合物は、一次リファイナーステージにおける繊維化及びフィブリル化のために必要とされるエネルギー消費を低減させることに寄与しない。
公知のP−RC APMPプロセスは、前処理工程においてチッププレス機、スクリュー圧縮機及び/又は他のタイプの圧縮装置を使用することがある。P−RC APMPプロセスは、リファイニングされる前のリグノセルロース系材料の化学物質含浸のために前処理装置を使用して、化学物質の分布及び装置の効率を改善することによって、APMPプロセスを改善したものであると信じられている。しかし、P−RC APMPプロセスにおけるこの前処理は、リグノセルロース系材料の大きさ及び浸漬(maceration)の程度の変動によって、化学物質が不均一で一様でなく分布するという潜在的な課題を有すると信じられてもいる。浸漬は木材チップ又は繊維束を軟化させ、物理機械的処理の適用によって、それらの構成部分へと分離することを含むプロセスに関係している。
公知のプロセスは、米国特許第7,300,541号、7,300,540号、7,300,550号、8,048,263号及び8,216、423号の各明細書に開示されている。
現行のP−RC APMPプロセス及び他のAPMPプロセスの潜在的な欠点を解決する試みとして、本開示はケミカルメカニカルパルプ化のための改良されたシステム及び方法を提供することを目的とする。
本開示の概要
本開示は従来のケミカルメカニカルパルプ化プロセスに起こり得る欠点を解決、改善することに一般に関する。
ある実施態様は、
リグノセルロース系材料を受け入れるために構成された繊維化装置;
繊維化装置に操作可能に連結され、繊維化リグノセルロース系材料を受け入れるために構成された貯留装置;及び
混合装置に操作可能に連結され、アルカリ性過酸化物で処理されたリグノセルロース系材料を受け入れるために構成された貯留塔
を含み、
前記貯留装置は、該貯留装置に操作可能に連結され、繊維化リグノセルロース系材料を受け入れて、繊維化リグノセルロース系材料にアルカリ性過酸化物を添加するために構成された混合装置を備えているか又は備えていない。
リグノセルロース系材料、例えば木材チップは、繊維化装置に入る直前及び/又は入るときに化学的に含浸処理されない。化学的に未処理のリグノセルロース系材料は、繊維化装置に入る前に他の前処理、例えば圧縮洗浄及び脱水を受けることもある。
従って、本明細書は、ケミカルメカニカルパルプ化システムのある実施態様を使用するケミカルメカニカルパルプ化プロセスを開示し、このプロセスは、
リグノセルロース系材料を繊維化装置に供給すること;
リグノセルロース系材料を繊維化して、繊維束を形成すること;
繊維束を希釈して、湿潤繊維束の凝集物を形成すること;
湿潤繊維束の凝集物を第1の所定の時間だけ貯留すること;
アルカリ性過酸化物及び所定の過酸化物安定化剤を湿潤繊維束の凝集物に添加すること;及び
アルカリ性過酸化物で処理された湿潤繊維束の凝集物を第2の所定の時間だけ貯留塔において貯留すること
を含む。
リグノセルロース系材料は、繊維化の前に化学的に含浸処理されず、リグノセルロース系材料は繊維化の前に他の前処理、例えば圧縮洗浄及び脱水を受けることもある。
本開示は、リグノセルロース系材料が繊維化を受けた後、リグノセルロース系材料の化学的処理を行うことによりパルプを生産するシステム及び方法に一般に関する。繊維化の前にリグノセルロース系材料の洗浄及び脱水工程、さらに水蒸気処理工程があることがある。しかし、繊維化の前にリグノセルロース系材料の化学的含浸処理はない。繊維化後に得られた繊維束を化学的に処理することにより、フィブリル化を受ける前の繊維束にアルカリ性過酸化物をより均一に分布させて適用することができる。従来のP−RC APMPと比較したとき、開示されたシステム及びプロセスは、10%〜30%低いエネルギー消費量でよく、類似のパルプを生産するために10%〜20%低い過酸化物化合物の消費量でよい。
図1は、本開示に従ったシステムの概略図である。
図2は、本開示に従って行われる方法のプロセス図である。
好ましい態様の詳細な説明
図1はシステム10を概略的に示す。リグノセルロース系材料(例えば、木材チップ、すなわち「チップ」や、リグニンとセルロースを有する他の材料)は、ライン15を介してシステムに入り、不純物を除去するためにチップ洗浄器16に入る。洗浄されたリグノセルロース系材料は、圧力あり又はなしで脱水スクリュー17に次に入り、繊維化装置19に入る前に過剰な液体を除去する。システムの他の実施態様は、洗浄器16及び脱水スクリュー17を含まないか、又はリグノセルロース系材料からの不純物の除去を行うために構成された他の装置を含む。システムの他の実施態様は、繊維化装置19から上流のリグノセルロース系材料を受け入れて水蒸気処理するために構成された水蒸気処理装置も含む。水蒸気処理及び洗浄処理を受けるか又は受けないで繊維化装置19に受け入れられたリグノセルロース系材料は、繊維化装置19に入る前に、化学的に含浸されず、圧縮装置による圧縮、圧縮装置内にある間の浸漬又はこれらの組合せを受けない。
ある実施態様において、化学的に未処理のリグノセルロース系材料が繊維化装置19に入り、化学物質、例えばアルカリ化合物及びアルカリ性過酸化物の不存在下で繊維化を受ける。
別の実施態様において、化学物質18、例えば過酸化物を伴わない水酸化ナトリウム又は他のアルカリ性化学物質の形態を含むアルカリ化合物が、キレート剤、例えばジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)又はエチレンジニトリロ四酢酸(EDTA)を伴って又は伴わずに、繊維化装置19の入口又は入口近傍、例えば入口の直前のパイプライン又は槽、あるいは繊維化装置19のリファイニングゾーンに添加される。アルカリ化合物は、繊維壁内及び繊維壁間のヘミセルロースの加水分解を促進することによってリグノセルロース系材料の繊維構造を軟化させ、リグノセルロース系材料中の酸性基を中和し、抽出物(extractives)をより溶解しやすくし、過酸化物漂白に対して有害となる可能性のある他の物質をより溶解しやすくすることを促進する。
さらなる実施態様は、繊維化装置19の入口、入口近傍又はリファイニングゾーンにおいて、化学物質18、例えばアルカリ化合物及び/又はアルカリ性過酸化物を添加することを含む。繊維化装置19は、ある所定の圧力、例えば約1バール〜約6バール(又は6バール超であることさえある)の間のゲージ圧に加圧されるが、この圧力には、約2バール〜約4バールのゲージ圧及びこれらの間のすべてのサブレンジが含まれる。
繊維化装置19から排出されたリグノセルロース系材料は、ほとんど又は全くフィブリル化されていない繊維束を実質的に含み、この繊維束は、化学物質の浸透及び分布を容易にするに十分に小さい。本開示で言う繊維束は、繊維自体の間の元の化学結合(original chemical bonding)によって化学的に結合された2つ又はそれ以上の繊維のグループからなる。本開示で言う繊維束は、既に化学的に分離された繊維によって形成された繊維束とは異なる。
アルカリ化合物18を伴って又は伴わずに繊維化された材料、例えば繊維束は、繊維化装置19の排出部において希釈され、約1%〜約30%の間の固形分濃度を有する湿潤繊維束の凝集物が得られるが、この固形分濃度には約1%〜約25%、2%〜約20%、約4%〜約18%、約8%〜約12%の間の固形分濃度及びこれらの間のすべてのサブレンジの固形分濃度が含まれる。10%未満の固形分濃度のコンシステンシーでは、湿潤繊維束の凝集物はスラリーと関連する特性を有する。他の実施態様において、繊維化装置19の排出部で、繊維化された材料が上記の範囲内又はそれ以下の固形分濃度を有する場合、希釈が必要とされないことがある。
湿潤繊維束の凝集物は、約1分(又は1分未満であることさえある)〜約20分(又は20分超であることさえある)、約3分〜約16分、約6分〜約10分の間の滞留時間、又はこれらの間のすべてのサブレンジの滞留時間で貯留槽21に保持される。滞留時間は、例えば繊維化装置19において添加されたアルカリ化合物18の量及びリグノセルロース系材料の性質に依存する。貯留工程は、希釈槽20又はローターを備えるか又は備えない貯留槽21、搬送パイプにおいて行われるか、あるいは湿潤繊維束の凝集物を受け入れて貯留を可能とする他のタイプの導管において行われる。
希釈後に生成した湿潤繊維束の凝集物は、適切な脱水装置22、例えば湿潤繊維束の凝集物から水を除去するスクリュープレス機又は類似の装置を使用することによる洗浄及び/又は脱水に供される。脱水された湿潤繊維束の凝集物は、化学的に処理された繊維束となることがある。脱水後に、1種又はそれ以上のアルカリ性過酸化物23及び必要な安定化剤、例えばDTPA、EDTA、ケイ酸塩及びMgSO4が、混合装置24中の繊維束に添加され、次に、アルカリ性過酸化物23が反応を完了するために十分な時間だけ貯留塔25に貯留される。
アルカリ性過酸化物23のアルカリ性化合物部分は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム又は他のアルカリ化合物、例えば酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びパルプ化プロセスから回収された白液又は緑液でよい。アルカリ性化合物は、リグノセルロース系材料の炉乾燥重量に基づいて、約1%(又は1%未満であることさえある)〜約10%(又は10%超であることさえある)に範囲する量であり、これには約2%〜約8%、約4%〜約6%及びこれらの間のすべてのサブレンジが含まれる。アルカリ性過酸化物23の過酸化物化合物部分は、過酸化水素又は他の適切な過酸化物化合物、例えば過酢酸、過炭酸であり、その量は、リグノセルロース系材料の炉乾燥重量に基づいて、約0.5〜約10%(又は10%超であることさえある)の範囲の量であり、これには約2%〜約7.5%、約4%〜約5.5%及びこれらの間のすべてのサブレンジが含まれる。アルカリ性過酸化物23に存在するアルカリ性化合物及び過酸化物化合物の量は、ライン15に入るリグノセルロース系材料の特定のタイプ及び所望のパルプ特性、例えば最終パルプの白色度(brightness)及び強度に依存する。
貯留塔25はアルカリ性過酸化物23及び処理により生ずるコンシステンシーに依存して、アルカリ性過酸化物で処理された繊維束を収容する低コンシステンシー槽、中コンシステンシー槽又は高コンシステンシー槽からなる。滞留時間はアルカリ性過酸化物23の量及び濃度、プロセスにおいて使用される、ライン15に入るリグノセルロース系材料のタイプに依存する。
貯留塔25を離れた後に、リグノセルロース系材料は、例えばスクリュープレス機26及びタンク27を使用して、さらなる圧縮及びリファイニングに供され、次いで第1リファイナー28、第2リファイナー29、タンク又はミキサー30、スクリーニング装置又は他の濾過装置31及び32を通過し、タンク33、リファイナー34、タンク35、スクリーニング装置36、濾過装置38を含む拒絶物処理システム(rejects handling system)を通過し、パルプ貯蔵部40に送られる。
他の実施態様において、リグノセルロース系材料はスクリーニング装置又は他の濾過装置31、濾過装置38を通過し、パルプ貯蔵部40に送られる。
さらに他の実施態様において、リグノセルロース系材料は先ず濾過装置38を通過し、その次に、液体貯蔵部39、さらにタンク33、リファイナー34、タンク35、スクリーニング装置36、濾過装置38を含む拒絶物処理システムを通過し、パルプ貯蔵部40に送られる。
追加的な実施態様において、リグノセルロース系材料は、前記の貯留塔を離れた後に第2のアルカリ性過酸化物処理プロセス、例えば第2の混合装置を使用する第2のアルカリ性過酸化物の添加を受け、さらなる圧縮及びリファイニング及び他のプロセス、例えば漂白に送られる前に、第2の貯留塔で貯留されることもある。複数の漂白ステージ、例えば中コンシステンシー漂白ステージ、高コンシステンシー漂白ステージ又は他の適切な漂白ステージがあることがある。
図2は、リグノセルロース系材料が繊維化57のために直接供給55されるプロセスを使用する方法50を示す。リグノセルロース系材料は、繊維化57の前に圧縮装置を使用して洗浄及び脱水されることがある。洗浄は、リグノセルロース材料中の埃、小石又は他の望ましくない不純物を除去するために行われる。リグノセルロース系材料は繊維化の前に化学的に含浸されない。
ある実施態様において、化学的に未処理のリグノセルロース系材料がアルカリ化合物の存在下で繊維化57を受ける。アルカリ化合物は、繊維壁内及び繊維壁間におけるヘミセルロースの加水分解を促進することによってリグノセルロース系材料の繊維構造を軟化させ、リグノセルロース系材料内の酸性基を中和し、抽出物をより溶解しやすくし、過酸化物漂白に対して有害となる可能性のある他の物質をより溶解しやすくすることを補助する。キレート剤、例えばDTPA及びEDTAが、アルカリ化合物とともに添加されることがあり、過酸化物漂白反応に対して有害な、リグノセルロース系材料中の遷移金属をキレート化し、後続のステージにおいて遷移金属をより容易に除去する。あるいはキレート剤は、後続の漂白ステージにおいて遷移金属を過酸化物漂白剤に対して非反応性とするために添加されることもある。
他の実施態様において、化学的に未処理のリグノセルロース系材料は化学物質、例えばアルカリ化合物及びアルカリ性過酸化物なしで繊維化される。さらなる実施態様において、化学的に未処理のリグノセルロース系材料は、アルカリ性化合物及び/又はアルカリ性過酸化物の存在下で繊維化される。
繊維化57で形成された繊維束は、約1%〜約30%の間の固形物濃度の湿潤繊維束の凝集物を生成するために希釈及び貯留59を受けるが、これには約1%〜約25%、約2%〜約20%、約4%〜約18%、約8%〜約12%の間の固形分濃度及びこれらの間のすべてのサブレンジの固形分濃度が含まれる。10%未満の固形分濃度では、湿潤繊維束の凝集物はスラリーの特性に関係することがある。湿潤繊維束の凝集物は、約1分(又は1分未満であることさえある)〜約20分(又は20分超であることさえある)の時間のある範囲で貯留され、これには約1分〜約20分、約3分〜約16分、約6分〜約10分及びこれらの間のすべてのサブレンジが含まれる。
湿潤繊維束の凝集物は、繊維化57の後で、槽内又は搬送パイプ、例えばブローラインパイプ中で希釈、貯留59される。希釈及び保持59の後で、湿潤繊維束の凝集物は、前述の化学的処理からの抽出物及び遷移金属を除去するために、洗浄及び脱水61を受け、洗浄、脱水された繊維束を形成する。
アルカリ性過酸化物の添加63及び他の必要な過酸化物安定化剤の添加が、洗浄、脱水された繊維束に化学物質を分布させる混合装置を使用して行われることがある。
工程63におけるアルカリ性過酸化物のアルカリ性部分は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム又は他のアルカリ性化合物、例えば酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びパルプ化プロセスから回収された白液又は緑液である。使用されるアルカリ性化合物の量は、リグノセルロース系材料の炉乾燥重量に基づいて約1%(又は1%未満であることさえある)〜約10%(又は10%超であることさえある)であり、これには約2%〜約8%、約4%〜約6%及びこれらの間のすべてのサブレンジが含まれる。
工程63におけるアルカリ性過酸化物の過酸化物部分は、過酸化水素又は他の適切な過酸化物化合物であり、繊維材料の炉乾燥重量に基づいて、0.5%〜約10%(又は10%超であることさえある)の範囲であり、これには約2%〜約7.5%、約4%〜約5.5%及びこれらの間のすべてのサブレンジが含まれる。アルカリ性過酸化物に存在するアルカリ性化合物と過酸化物化合物の量は、プロセスにおいて供給55される特定のリグノセルロース系材料及び所望のパルプ特性、例えば最終パルプの白色度及び強度に依存する。
アルカリ性過酸化物の添加63の後で、繊維束はアルカリ性過酸化物とともに貯留65されるために貯留塔に入る。貯留塔は、槽、槽同士の間を連結する導管又はそれらの組み合わせである。リグノセルロース系材料は、添加されたアルカリ性過酸化物63が繊維束によって消費され、処理済みの繊維束になることが可能な十分な時間で貯留65される。
処理済みの繊維束は、工程65における貯留塔を離れた後、従来のリファイニングプロセス67に入り、そこで処理済みの繊維束は低コンシステンシー、中コンシステンシー又は高コンシステンシーのリファイニング装置でさらにリファイニングされ、次いで従来のスクリーニング、拒絶物処理、増粘化(thickening)及び後漂白を含むさらなるリファイニングステージを受ける。後漂白は、これに限定されるわけではないが、複数のステージの漂白、例えば中コンシステンシー漂白、高コンシステンシー漂白又はこれらの組合せである。他の実施態様において、リグノセルロース系材料は貯留塔(ステージ67)を離れた後に第2のアルカリ性過酸化物処理プロセス、例えば第2の混合装置を使用する第2のアルカリ性過酸化物の添加を受け、リグノセルロース系材料がさらなる圧縮及びリファイニングに送られる前に、第2の貯留塔において貯留される。
本開示の好ましい方法は、リグノセルロース系材料が、洗浄あり又はなしで、繊維化57される前に、リグノセルロース系材料をスチーム処理することを含むこともある。本開示の他の好ましい方法は、追加的な緩衝槽を有することもあり、この緩衝槽において洗浄、脱水された後のリグノセルロース系材料が繊維化57に行く前に保持される。
本発明は、現在最も実用的で好ましい実施態様であると考えられているものとの関係で説明されたが、本発明は開示された実施態様に限定されるものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲内に含まれる種々の修正及び等価な配置に及ぶことを意図していることを理解されたい。

Claims (17)

  1. ケミカルメカニカルパルプ化プロセスであって、このプロセスは、リファイナーで処理する工程の前処理工程として、
    リグノセルロース系材料を繊維化装置に供給すること;
    リグノセルロース系材料を繊維化して、繊維束を形成すること;
    繊維束を希釈して、湿潤繊維束の凝集物を形成すること;
    湿潤繊維束の凝集物を第1の所定の時間だけ貯留すること;
    アルカリ性過酸化物及び過酸化物安定化剤を湿潤繊維束の凝集物に添加し、それによってアルカリ性過酸化物で処理された湿潤繊維束の凝集物を形成すること;及び
    アルカリ性過酸化物で処理された湿潤繊維束の凝集物を第2の所定の時間だけ貯留塔において貯留すること
    を含む工程を有し、
    リグノセルロース系材料が繊維化の前に化学的に含浸されないこと、及び繊維束を形成することと、アルカリ性過酸化物で処理された湿潤繊維束の凝集物を第2の所定の時間だけ貯留塔において貯留することとの間でリファイナーが使用されないことを特徴とするプロセス。
  2. リグノセルロース系材料を繊維化装置に供給する前に、未処理のリグノセルロース系材料を洗浄及び脱水することをさらに含む請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  3. 湿潤繊維束の凝集物が約1%〜約30%の固形分濃度を有する請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  4. 湿潤繊維束の凝集物の滞留時間が約1分〜約20分であり、
    湿潤繊維束の凝集物が槽において貯留される請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  5. アルカリ性過酸化物が、アルカリ性化合物をリグノセルロース系材料の炉乾燥重量に基づいて、約1%〜約10%の範囲で含む請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  6. アルカリ性化合物が、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、白液、緑液、又はこれらの組み合わせの少なくとも1つを含む請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  7. 貯留後であってアルカリ性過酸化物の添加の前に、湿潤繊維束の凝集物を洗浄及び脱水することをさらに含む請求項4に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  8. 低コンシステンシーリファイニング、
    中コンシステンシーリファイニング、
    高コンシステンシーリファイニング、
    低コンシステンシーリファイニング及び高コンシステンシーリファイニング、
    低コンシステンシーリファイニング及び中コンシステンシーリファイニング、及び
    中コンシステンシーリファイニング及び高コンシステンシーリファイニングからなる群から選ばれるリファイニング工程をさらに含み、
    該リファイニング工程の後に、スクリーニング、拒絶物処理、パルプ増粘化及び後漂白が続く請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  9. 後漂白が、中漂白コンシステンシーのための複数の漂白工程、高漂白コンシステンシーのための複数の漂白工程、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項8に記載のケミカルメカニカルパルプ化システム。
  10. リグノセルロース系材料が繊維化装置に入る前に、リグノセルロース系材料を水蒸気処理することをさらに含む請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  11. リグノセルロース系材料が繊維化装置に入る前に、緩衝槽においてリグノセルロース系材料を貯留することをさらに含む請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  12. 第2のアルカリ性処理プロセスを受けることをさらに含み、
    該第2のアルカリ性処理プロセスは、アルカリ性過酸化物で処理された湿潤繊維束の凝集物に第2のアルカリ性過酸化物及び過酸化物安定化剤を添加することを含み、
    該第2のアルカリ性過酸化物及び過酸化物安定化剤は、アルカリ性過酸化物で処理された湿潤繊維束の凝集物を貯留塔において貯留した後に添加され、
    該アルカリ性過酸化物で処理された湿潤繊維束の凝集物と第2のアルカリ性過酸化物及び過酸化物安定化剤とを第3の所定の時間だけ第2の貯留塔において貯留することをさらに含む請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  13. 湿潤繊維束の凝集物が、約4%〜約18%の間の固形分濃度を有する請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  14. 湿潤繊維束の凝集物の滞留時間が、該湿潤繊維束の凝集物が槽において貯留される場合に、約3分〜約16分の間である請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  15. アルカリ性過酸化物が、アルカリ性化合物を、リグノセルロース系材料の炉乾燥重量に基づいて、約2%〜約8%の範囲で含む請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  16. 湿潤繊維束の凝集物の滞留時間が、該湿潤繊維束の凝集物が搬送パイプにおいて貯留される場合に、約1分〜約20分の間である請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
  17. 湿潤繊維束の凝集物の滞留時間が、該湿潤繊維束の凝集物が搬送パイプにおいて貯留される場合に、約3分〜約16分の間である請求項1に記載のケミカルメカニカルパルプ化プロセス。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6243991B1 (ja) * 2016-10-27 2017-12-06 大王製紙株式会社 パルプ繊維前処理装置、セルロースナノファイバーの製造装置及びセルロースナノファイバーの製造方法
CN116732799A (zh) * 2018-10-24 2023-09-12 Ifg 科技有限责任公司 化学-机械细胞爆破及其制造的产物的工艺、方法和系统

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US785060A (en) * 1904-09-27 1905-03-14 Charles J Woodward Hanger for smoke-bells.
US3900334A (en) 1971-04-13 1975-08-19 Univ California Lignocellulosic molding method and product
SE8501246L (sv) * 1985-03-13 1986-09-14 Eka Ab Sett att tillverka blekt, kemimekanisk och halvkemisk fibermassa med anvendning av enstegsimpregnering
US4718980A (en) * 1985-12-30 1988-01-12 Weyerhaeuser Company Interstage treatment of mechanical pulp
SE470065C (sv) * 1991-04-30 1996-01-15 Eka Nobel Ab Behandling av kemisk massa med en syra och därefter en magnesium- och kalciumförening vid klorfri blekning
US5853534A (en) * 1992-12-30 1998-12-29 Sunds Defibrator Industries Ab Method of producing pulp with high yield using a two-stage refining system operating at different temperatures
CA2170398A1 (en) * 1993-09-02 1995-03-09 Michael A. Pikulin Improved method for bleaching lignocellulosic pulp
EP1278910A1 (en) * 2000-05-05 2003-01-29 UPM-Kymmene Corporation Method and apparatus for regulating a peroxide bleaching process
US6743332B2 (en) * 2001-05-16 2004-06-01 Weyerhaeuser Company High temperature peroxide bleaching of mechanical pulps
WO2003008703A1 (en) 2001-07-19 2003-01-30 Andritz Inc. Four stage alkaline peroxide mechanical pulping
US20040200586A1 (en) 2002-07-19 2004-10-14 Martin Herkel Four stage alkaline peroxide mechanical pulping
AU2003253919A1 (en) * 2002-07-19 2004-02-09 Andritz Inc. High defiberization chip pretreatment
US7300540B2 (en) * 2004-07-08 2007-11-27 Andritz Inc. Energy efficient TMP refining of destructured chips
US8092647B2 (en) 2005-07-08 2012-01-10 Wisconsin Alumni Research Foundation Method for treating lignocellulosic materials
US8262851B2 (en) * 2006-08-10 2012-09-11 Andritz Inc. Processes and systems for the pulping of lignocellulosic materials
US20080227182A1 (en) 2007-03-16 2008-09-18 Weyerhaeuser Company Systems and methods for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic materials
US8282773B2 (en) 2007-12-14 2012-10-09 Andritz Inc. Method and system to enhance fiber development by addition of treatment agent during mechanical pulping
CN105524947A (zh) 2008-11-17 2016-04-27 希乐克公司 生物量加工
CN101880977B (zh) * 2010-03-25 2011-07-27 吉林晨鸣纸业有限责任公司 樟子松白松杨木化学机械浆的生产方法
CN102268825A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 中国制浆造纸研究院 一种化学热磨机械浆的强化预浸渍方法
CN102561080A (zh) * 2012-03-13 2012-07-11 南京林业大学 一种改进的p-rc apmp新流程

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