JPH02175987A - パルプをオゾン―塩素混合物で漂白する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、パルプをオゾンと塩素との混合物で漂白する
方法に関するものである。

［従来の技術］ 塩素は、セルロース繊維パルプの漂白、特に、紙および
紙製品の製造の際のクラフトパルプの漂白のときに、最
も広く使用されている漂白剤の１つである。しかしなが
ら塩素の使用によって種々の環境上好ましくない事態が
生じ、たとえば塩素含有排出液は魚類に対して有毒なこ
ともあり得るので、塩素の使用は現在環境上の重大な問
題となっている。また、塩素のみの漂白の場合には、得
られる明度の最高値が比較的低い。

良く知られているように、環境保護の立場から見れば、
オゾンは塩素よりも良好なパルプ用漂白剤である。なぜ
ならば、オゾンをパルプの漂白に使用した場合には塩素
化環式化合物が生じないからである。しかしながら、オ
ゾンが商業的な装置で実際に使用されることは希である
。その理由は次の通りである。オゾンは一般に酸素で１
０％以下の濃度に希釈される。したがってオゾン用反応
器は大容量のガスを処理できるものでなければならない
。あるいは、非常に希薄なパルプ懸濁液のオゾン処理の
ためにオゾンを使用する場合には、大量の液を処理しな
ければならない。さらに、濃度約４０％以上のオゾンは
激しく爆発するおそれがあり、したがってオゾンは注意
深く取り扱わなければならない。このために、実際に使
用できるオゾンの濃度には成る限界がある。濃度４０％
の場合でさえ、かなり多量のオゾンが酸素と共に溶解し
得ず、したがって通常のパルプ処理操作には使用できな
い。

［発明の構成］ 本発明者の検討によれば、漂白クラフトパルプの製造の
際の原料パルプの塩素化処理工程において、塩素の一部
をオゾンで置き換えた場合には、排出液の環境汚染が著
しく低下し、しかも、塩素の単独使用の場合よりも一層
高い脱リグニン効果が得られることが、驚くべきことに
今や発見された。この望ましい効果は、塩素流にオゾン
を添加したときに、すなわち、塩素とオゾンとを緊密に
混合して同時にパルプに添加したときに得られる。

本発明に従えば、ブラウンストックパルプの漂白によっ
て漂白クラフトパルプを製造する際に、従来の漂白操作
の場合の諸工程のうちの１つまたは２つの工程を省略す
ることも可能である。従来の方法では一般に４又は５工
程が必要であるが、本発明方法では僅かに３工程、すな
わち、０３−Ｃ１２工程と、その後のＥ。工程と、さら
にその後のＤ工程との３工程のみで、絶対タッピ明度９
０またはそれ以上のクラフトパルプを製造できる。

本発明は、漂白クラフトパルプの製造のためにセルロー
ス繊維パルプを漂白する方法であって、漂白を行うため
にパルプにオゾンおよび塩素を混合物の形で同時にパル
プに供給し、その際にオゾンと塩素との混合物が、約１
容量％から爆発限界量（たとえば約４０％）までの範囲
内の量のオゾンを含むものであることを特徴とする方法
に関するものである。

本発明はまた、漂白クラフトパルプの製造の際に、塩素
漂白によって得られるべき脱リグニン度に著しい悪影響
を与えることなくセルロース繊維パルプを漂白する方法
であって、前記パルプの塩素漂白のときに、塩素の一部
をオゾンに置き換えて漂白操作を行うことを特徴とする
方法に関するものでもある。

さらにまた本発明は、漂白ブラウンストックパルプを僅
か３つの漂白工程によって漂白することによって絶対タ
ッピ明度９０又はそれ以上のクラフトパルプを漂白する
方法であって、前記の３つの漂白工程が、オゾンおよび
塩素を同時にパルプに供給することからなる０３−Ｃ１
２工程と、Ｅ。工程と、Ｄ工程とからなるものであるこ
とを特徴とする方法にも関するものでもある。

本発明に従えば、塩素と、約１％から爆発限界量までの
量のオゾンとの混合物を用いてブラウンストックパルプ
を漂白するので、当該クラフトパルプ漂白装置からの排
出液は魚類に対する毒性が低い。塩素とオゾンを緊密に
混合して同時にパルプに供給することによって漂白パル
プが得られ、この場合の排出液は低毒性である。この排
出液中の塩素化環式化合物類の全量は、塩素のみを単独
で用いて漂白操作を行ったときの該塩素化環式化合物の
生成量よりもはるかに少ない。

本発明の主要な目的は、クラフトパルプの製造の際のパ
ルプの塩素漂白を、−層効果的に及び／又は環境汚染を
起こさないように行う方法を提供することである。本発
明の前記の目的および他の目的は、以下の詳細な記述お
よび特許請求の範囲の記載から一層明らかになる。

［発明の詳細な記述］ 本発明に従って塩素およびオゾンの両者を用いて漂白操
作を行う場合には、種々の種類の装置や設備が使用でき
る。塩素およびオゾンは同時に一緒にパルプに添加し、
これらをパルプと緊密に混合する。本発明によれば、オ
ゾン、塩素とともに酸素を用いることもでき、オゾン−
酸素−塩素混合物を使用する場合には、慣用反応器を用
いて漂白操作が実施でき、たとえば、慣用の高コンシス
テンシー（たとえば１６％以上のコンシステンシー）の
ガス相反応器、または慣用の低コンシステンシー（たと
えば約り７２％のコンシステンシー）の反応器、または
慣用の中程度のコンシステンシー（約６〜１５％、たと
えば９〜１２％のコンシステンシー）の反応器が使用で
きる。物質供給点を複数個有し、かつ、これらの供給点
の間に残存する酸素ガスを除去する手段を備えた反応器
が好ましい。本発明に従って漂白操作を行うときに有利
に使用できる漂白装置の一例の略図を第１図に示す。こ
の装置を用いて、塩素の一部をオゾンで置き換えて漂白
操作を行うことによって、明度の最高値を一層高くする
ことができ、従って上記３工程からなる装置の使用によ
って、絶対タッピ明度９０またはそれ以上のパルプが得
られる。従来の方法の場合のように、付加工程を１また
は２工程設けることは、本発明方法の場合には不必要で
あり、すなわちこれらの付加工程を省略できる。

第１図の装置において参照番号１０はオゾンプラントを
示し、参照番号１２はブラウンストックパルプ（たとえ
ば針葉樹パルプ）の貯蔵部（たとえば塔）を示す。この
装置はさらに、相互に直列に接続された１対の混合器１
３．１４および３基のアップフロー漂白塔１５〜１７、
すなわち第１段階の塔１５、第２段階の塔１６および第
３段階の塔１７を有する。前記の装置においてオゾンを
直接に製造するために、酸素貯蔵タンク１９から酸素を
慣用タイプのオゾン発生器２０に供給する。

発生器２０で生じたオゾン含有生成物をオゾン吸着器２
１に入れ、酸素は導管２２を通じて再循環し、吸着器２
１からのオゾン生成物はオゾン脱着器２３に入れる。塩
素タンクカー２４から塩素を取り出してオゾン脱着器２
３に入れ、オゾン脱着器２３を出たオゾン−塩素混合物
をコンプレッサ２５に入れる。吸着器２１中では、フル
オロカーボン系の吸着剤がオゾンをその酸素環境から塩
素環境中に移行させる働きをする。コンプレッサ２５を
出たオゾン−塩素混合物は導管２６を経て混合器１３．
１４に入れる。スタートアップのために、塩素タンクカ
ー２４に直接バイパス管２７を取り付ける。オゾン発生
器に要する電力を導線２８を介して供給する。

たとえば生産ｆｉｌ、０ＯＯＢＤＴ／Ｄの漂白プラント
では、タンク１９に酸素１１．８７／Ｄを供給し、発生
器２０に０．６％酸素５．８Ｔ／Ｄを供給する。オゾン
生成量１ボンド当たりの所要電力は３．２ｋｗＨすなわ
ち全体で約１．　５５０ｋｗである。

オゾン発生器２０を出る酸素−オゾン混合物は、好まし
くは、０３として約７容量％であり、すなわちオゾン量
が約５．８７／Ｄである。吸着器および脱着器の効率は
、たとえば約９３％である。

塩素タンクカー２４から５％の塩素が５０　Ｔ／Ｄ供給
され、したがって、オゾン５Ｔ／Ｄおよび塩素５０　Ｔ
／Ｄがコンプレッサ２５に供給される。

ブラウンストックパルプ容器１２から供給されるパルプ
の量は１．０６０８ＤＴ／Ｄである。

第１図の装置では、一般に中程度のコンシステンシーの
パルプ、好ましくはコンシステンシー９〜１２％のパル
プを用いて操作が行われる。混合器１３．１４は慣用混
合器であり、その例として、米国ニューヨーク州、グレ
ンス　フォールスに所在のカマヤー　インコーホレーテ
ッド社から“ＭＣ”なる商品名で市販されている混合器
があげられる。この市販混合器は、パルプを流動化し、
かつ、パルプとオゾン−塩素混合物との緊密な混合を行
い得る混合器である。任意的に、第２混合器１４に二酸
化塩素を所望に応じて添加できる。

第２混合器１４をでたパルプは、第１段階のアップフロ
ー反応器１５に入る。この反応器１５もまた中程度のコ
ンシステンシーのパルプを処理し得るものであり、ここ
で、オゾン−塩素による漂白が行われる。第１段階の反
応器１５の頂部を出たパルプは直立管３０を通り、ここ
で苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を添加し、適当なポンプ３１
によってパルプを直立管３０から第２段階のアップフロ
ー反応器１６の底部に供給する。ポンプ３１の吐出側に
おいて若干量の酸素を添加する。一般に、パルプに約３
．５％の水酸化ナトリウムを添加し、かつ、約０．６％
の酸素を添加するが、この場合の苛性ソーダの消費量は
約３５７／Ｄであり、酸素の消費量は約６Ｔ／Ｄである
。

第２段階の反応器１６における漂白すなわちＥｏ段階で
の漂白の実施後に、なお中程度のコンシステンシーを有
する前記パルプ（たとえばコンシステンシー６〜１５％
のパルプ）を直立管３３に通し、ここで二酸化塩素を添
加する。一般に二酸化塩素は約１．３％の濃度で添加さ
れ、二酸化塩素の消費量は約１３Ｔ／Ｄである。パルプ
は直立管３３から、適当なポンプ３４によって第３漂白
段階、すなわちＤ段階の反応器１７の底部に送られる。

第１図の装置を使用した場合には、明度（ＩＳＯ）９０
またはそれ以上の漂白クラフトパルプが１，０ＯＯＢＤ
Ｔ／Ｄの生産量で製造できる。

従来の漂白方法において使用されている塩素の一部をオ
ゾンで置き換えた場合には、この塩素の一部置換えによ
って多分粘度が多少低下するが、そのほかには実質的な
変化は起こらないと予想されたが、本発明に従ってオゾ
ンと塩素とを併用した場合には、任意の投与歯において
、塩素の単独使用の場合よりも脱リグニンの程度が一層
高くなり、さらにまた、粘度も高いことが見出だされた
。

オゾンによって置換されるべき塩素の量は重要である。

なぜならば、オゾンの脱リグニン能力は塩素の約３倍で
あるからである。一般にオゾンは混合物（この混合物は
、酸素および他の成分を含有し得る。ただし、これらの
成分の量は、漂白反応に著るしく悪影響を与える程度の
量であってはならない）において約１−２１％存在し得
る。たとえば混合物は塩素５％およびオゾン０．５％を
含有し得、したがって実際の塩素−オゾン混合物の１／
１１（この混合物は水溶液であるが、ここでは水を考慮
していない）がオゾンである。あるいは実際のオゾン−
塩素混合物の１／６がオゾンであってもよい。多くの場
合において、約７〜１０％の量のオゾンが効果的である
。

本発明の漂白方法と、塩素のみまたはオゾンのみを用い
る従来の漂白方法とに関する比較実験の結果を後記の表
に示す。第１表は、特定の針葉樹パルプを塩素のみで、
またはオゾンのみで漂白したときの試験結果を示す。第
２表は、同一のパルプを最初にオゾンで漂白し、その後
に塩素で漂白したときの試験結果を示す。第３表は、本
発明方法に従って同一のパルプを、オゾンと塩素を同時
添加して漂白を行ったときの試験結果を示す。第３表に
記載の試験のうちで、第１〜３番目の試験はオゾンおよ
び塩素に水を添加して行い、第４番目の試、験はガス状
のオゾン−塩素混合物を用いて行った。これらの表に記
載の試験結果をグラフにプロットしたが、これらのグラ
フを第２図および第３図に示した。これらの試験結果か
ら明らかなように、本発明方法に従って塩素−オゾン混
合物を用いて漂白操作を行ったときに、所望の良好な漂
白効果が得られた。

第３表 Ｏ３とＣＩ２との同時添加を行った試験結果本発明の実
施によって良好な漂白効果が得られるのみならず、さら
にまた塩素化環式化合物の生成量も、塩素単独使用の漂
白操作の場合に比して著しく減少する。クロラール環を
含む化合物はすべて、魚類毒性のおもな根源である。後
記の第４表に示されているように、本発明によれば、塩
素化環式化合物類の量の減少という顕著な効果も得られ
る。

（以下余白） 第４表から明らかなように、塩素５．０％とオゾン０．
５％とを用いたときの漂白効果は、塩素６．５％を用い
たとき得られる漂白効果と大体同様であるかまたはそれ
より一層大である（この効果は、多くの検査基準に基づ
いて評価された効果である。）。さらに、この場合には
混合物中で塩素の量が１．５％少なくなるから、塩素化
環式化合物の全生成量が６８２■／ｌから２０７■／ｌ
に減少した。このことから明らかなように、漂白装置か
ら出る排出液の魚類毒性等の環境汚染問題が本発明によ
り解決されたのである。本発明方法の実施の際に漂白装
置から出る排出液は、塩素−オゾン混合物の代りに、従
来の方法に従って塩素のみを使用した場合に出る排出液
に比して、単位明度当たりの塩素化環式化合物の量は少
なく、従って本発明方法は公害防止の面からみて非常に
好ましい方法といえる。

前記の説明から明らかなように、本発明は、環境を汚染
せず及び／又は明度を一層高くできるという効果を奏す
るセルロース繊維パルプの漂白方法を提供するものであ
る。本発明によれば、針葉樹から得られるブラウンスト
ックパルプから、僅か３工程の漂白操作［これは０３−
Ｃｌ、ＥｏおよびＤ漂白工程からなる］によって、絶対
タツビ明度９０またはそれ以上の漂白クラフトパルプが
得られる。

本明細書には本発明の好ましい具体例が詳細に記載され
ているけれども、当業者には明らかなように本発明は特
許請求の範囲に記載の最も広い技術範囲内で種々の態様
が可能であり、すべての均等な方法、操作条件および製
品が本発明の範囲内に包含される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法に使用される漂白装置の一例の略
図である。 第２図は、カッパ値（％）で示した漂白剤の相対的投与
量と、脱すグニン度との関係を示すグラフである。 第３図は、第２図の場合と同じ漂白操作の場合の粘度低
下度と脱すグニン度との関係を示すグラフである。 １０・・・オゾンプラント；　１２・・・パルプ貯蔵タ
ンク；１３．１４・・・混合器；１５・・・第１段階の
塔；　１６・・・第２段階の塔：１７・・・第３段階の
塔；　１９・・・酸素貯蔵タンク；　２０・・・オゾン
発生器；　２１・・・オゾン吸着器；　２３・・・オゾ
ン脱着器：２４・・・塩素タンクカー；　２５・・・コ
ンプレッサ；３０．３３・・・直立管；３１．３４・・
・ポンプ。 出願人　　カマヤー　インコーボレーテツド代理人　　
弁理士　　中　　村　　静　　男第 図 ０．１２ ０．１４　０．１６　０旧　０．２０　０Ｚ！　　０．
２４０３を含む相対投与量〔カッパ値（％）〕第 図 ０．２０ ０．４０　　　　０．６０ ＣＥ脱リすニン度 ０．８０ Ｏ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）クラフトパルプにオゾンおよび塩素を供給して漂
   白する工程を含むセルロース繊維パルプの漂白方法であ
   って、オゾンおよび塩素を混合物の形で同時にパルプに
   供給し、その際に、オゾンと塩素との混合物が、約１容
   量％から爆発限界量までの範囲内の量のオゾンを含むも
   のであることを特徴とする方法。
2. （２）オゾンと塩素との混合物が液状である請求項１に
   記載の方法。
3. （３）オゾンと塩素との混合物がガス状である請求項１
   に記載の方法。
4. （４）オゾンの量が、漂白のときに汚染物として生じる
   塩素化環式化合物の全生産量を著しく減少させるに十分
   な量である請求項１に記載の方法。
5. （５）オゾンと塩素との混合物中のオゾンの量が約７〜
   １０％である請求項１に記載の方法。
6. （６）処理中のパルプのコンシステンシーが約６〜１５
   ％である請求項１に記載の方法。
7. （７）Ｏ＿３−Ｃｌ＿２で漂白を行ったパルプをさらに
   Ｅ＿０工程で処理し、次いでＤ工程で処理してパルプの
   漂白処理を完了させる請求項１に記載の方法。
8. （８）塩素漂白による脱リグニン度に著るしい悪影響を
   与えることなくセルロース繊維パルプを漂白する方法で
   あって、クラフトパルプの塩素漂白操作のときに塩素の
   一部をオゾンで置き換え、塩素とオゾンとを混合物の形
   で同時に前記パルプに供給し、その際、混合物中のオゾ
   ンの量が約１〜４０容量％であることを特徴とする方法
   。
9. （９）オゾンと塩素との混合物中のオゾンの量が約７〜
   １０％である請求項８に記載の方法。
10. （１０）９０またはそれ以上の絶対タツピ明度を有する
    クラフトパルプの製造方法であって、ブラウンストック
    パルプを３工程からなる漂白処理によって漂白し、しか
    して前記の３漂白工程は、パルプにオゾンおよび塩素を
    同時に供給してパルプを漂白することからなるＯ＿３−
    Ｃｌ＿２工程と、Ｅ＿０工程と、Ｄ工程とからなり、こ
    れらの工程が順次実施されるものであることを特徴とす
    る方法。