JPH04240282A - 亜硫酸パルプ化によるセルロースパルプ製造方法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続亜硫酸パルプ化に
よりセルロースパルプを製造する方法及び装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術並びに発明が解決しようとする課題】亜硫
酸パルプ化により木材チップのごとき細分化セルロース
ファイバ材料から紙パルプを製造することは１８７４年
から知られている。また、連続亜硫酸パルプ化は１９５
０年代から知られている。最も一般的な連続亜硫酸パル
プ化技術は酸性の亜硫酸パルプ化であり、該酸性亜硫酸
パルプ化技術は代表的には約１．５乃至５．０のｐＨで
行われている。しかし、中性亜硫酸パルプ化及びアルカ
リ性亜硫酸パルプ化もまた知られている。

【０００３】本発明によれば、改良された連続亜硫酸パ
ルプ化法が実施され、該パルプ化法では、在来の亜硫酸
蒸解液が利用されており、該亜硫酸蒸解液は多数の異な
る製造法で形成されていてもよく、また、多数の異なる
組成を有していてもよい。しかし代表的な場合、その亜
硫酸蒸解液は活性成分として亜硫酸ガスを含んでおり、
またその亜硫酸蒸解液は、亜硫酸カルシウムまたは重亜
硫酸カルシウム、亜硫酸マグネシウムあるいは重亜硫酸
マグネシウム、亜硫酸ナトリウムまたは重亜硫酸ナトリ
ウム、及び／叉は亜硫酸アンモニウムあるいは重亜硫酸
アンモニウムを含んでいてもよい。最も一般的な酸によ
る連続亜硫酸パルプ化は、代表的な場合、１．５乃至２
．０のｐＨ範囲にあり、その重亜硫酸パルプ化変形法の
場合は４．５乃至５．０のｐＨ範囲内にあり、最も高い
温度は通常１４０°乃至１６０°の範囲内である。中性
あるいはアルカリ性亜硫酸パルプ化を実施する場合、在
来どおりアントラキノン（ＡＱ）のごとき様々な添加物
を準備しなければならない。

【０００４】連続亜硫酸パルプ化において常に存在する
問題は、亜硫酸蒸解液中の緩衝剤が少なくなった場合、
例えば、化学薬剤消費量が予想されたものよりも多い場
合、あるいは局地化された異常（変状）が存在する場合
等に生ずるであろうリグニンの重縮合である。リグニン
の重縮合が生じた場合、暗色の不溶性の化合物が形成さ
れ、有用でない「燃焼したような」あるいは「炭化され
たような」製品を基本的に作り出してしてまう。この状
態は、所望とされるよりも多量の化学薬剤の消費があっ
た場合に起こる。そしてこの多量の化学薬剤消費は二酸
化硫黄が副反応してチオ硫酸（Ｈ２　Ｓ２　Ｏ３　）を
形成することにより生じる。あるいは上記の状態は、Ｓ
Ｏ２　の供給量が不十分な場合にも起こる。

【０００５】連続亜硫酸パルプ化法での別の問題は、抽
出スクリーンでのＫ−Ｎｏ．が余りにも低い場合、抽出
スクリーンが詰まってしまうかも知れないということで
ある。

【０００６】本発明の主たる目的は、改良された亜硫酸
パルプ化の技術を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれば
、頂部、底部及び中央部を有する直立した蒸解容器と、
細分化セルロースファイバ材料とを使用して、亜硫酸パ
ルプ化によりセルロースパルプを製造するセルロースパ
ルプの製造方法が提供される。そのセルロースパルプの
製造方法は、（ａ）亜硫酸蒸解液とともに伴出される細
分化セルロースファイバ材料を加圧下のもとで前記容器
の頂部に供給する工程と、（ｂ）その材料と亜硫酸蒸解
液とを並流関係をなして前記容器の中央部に流す工程と
、（ｃ）パルプを製造するのに利用される亜硫酸蒸解液
の有効量を該容器の底部に隣接して該容器内に導入して
前記容器内を下方に移動している前記材料に対し向流関
係をなして流す工程と、（ｄ）前記容器の中央部から廃
液（赤液）を抽出する工程と、（ｅ）容器の底部から亜
硫酸パルプを取り出す工程とを有している。上記工程（
ｃ）を実施するに当たり、前記亜硫酸蒸解液の約５％乃
至２０％、例えば１０％を容器内に導入する。好ましく
は、再循環される液体を加熱する前に、その亜硫酸蒸解
液を洗浄再循環ループ内に導入する。同一の材料、Ｋ−
Ｎｏ及び他のパラメータにおいて上記工程（ｃ）を実施
せずに亜硫酸蒸解を行なう在来方法で維持されていた温
度よりも少なくとも２．７８℃（５°Ｆ）低く洗浄区域
での温度を保つ。

【０００８】好ましくは、工程（ａ）乃至（ｅ）を実施
して最終Ｋ−Ｎｏが好ましくは２０あるいはそれ以下で
パルプを製造する。しかし、蒸解塔の中央部に配備され
た取り出しスクリーンのところでのＫ−Ｎｏを充分に高
くしてスクリーンの目詰まりを生じさせないように（例
えば、２４あるいはそれ以上）、それら工程（ａ）乃至
（ｅ）を実施してもよい。蒸解塔の中央部から取り出さ
れた廃液はフラッシュタンク内にフラッシュされる。前
述した材料及び亜硫酸蒸解液を蒸解塔の頂部に導入する
前に、その材料及び亜硫酸蒸解液に蒸気を付与してそれ
らを高圧給送器に導入する。必要な場合、含浸容器を使
用してもよい。

【０００９】本発明の別の態様によれば、亜硫酸パルプ
化を実施するための装置が提供される。その装置は、頂
部、底部及び中央部を有する直立した蒸解容器と、亜硫
酸蒸解液とともに伴出されたセルロースファイバ材料を
容器の頂部に導入するための手段と、前記容器の中央部
に備えられていて、廃液を取り出すとともにその廃液を
フラッシュタンク等に給送するための取り出しスクリー
ンと、前記容器の中央部と底部との間に位置していると
ともに、前記容器から液体を取り出し且つ再循環させ、
それにより前記容器内を下方に流れる前記材料の流れに
対して向流関係をなして前記容器内で上方に中央抽出ス
クリーンまで前記液体を通過させる抽出ループに作動関
係をなして接続されている抽出スクリーンと、亜硫酸パ
ルプを製造するのに利用される亜硫酸蒸解液を前記容器
の底部と中央部との間で前記抽出ループに導入して該亜
硫酸蒸解液を前記材料の流れに対して向流関係をなして
前記容器内で上方に流すための手段と、前記容器の底部
から亜硫酸パルプを排出するための手段とを有している
。

【００１０】また、本発明によれば、蒸解容器内で完全
な向流処理を施すことにより製造されるパルプのトン当
りの亜硫酸蒸解液の消費量を低減させる方法を実施する
ことが可能である。本発明によるこの変形例による方法
は、（イ）亜硫酸蒸解液とともに伴出された細分化セル
ロースファイバ材料を蒸解区域を介して第１の方向に流
す工程と、（ロ）蒸解区域内の材料の流れに対して向流
関係をなして亜硫酸蒸解液の有効量を流す工程と、（ハ
）亜硫酸蒸解液の向流が終了する点で蒸解区域から廃液
を取り出す工程とを有している。好ましくは、工程（ロ
）は使用されるべき亜硫酸蒸解液の５％からほぼ１００
％で、例えば２０％以上で実施される。

【００１１】本発明の全ての実施例の場合、好ましくは
、亜硫酸パルプ化は酸あるいは重亜硫酸パルプ化であり
、また、蒸解液の消費量の減少は約１０％である。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例による亜硫酸パルプ化システ
ムを第１図に示す。標準的な構成部品にはチップ供給物
１１あるいは同様の細分化セルロースファイバ材料を受
け容れるためのチップビン１０が含まれている。チップ
ビン１０からは水平方向蒸気容器１２及び垂直導管１３
に材料が流れ、その導管１３内の材料には給源１４から
亜硫酸蒸解液が加えられて、その材料が高圧給送器１５
に給送される際にその材料をスラリー化する。高圧給送
器１５から、亜硫酸蒸解液とともに伴出された材料は任
意の含浸容器１６に流れ、次いで、ライン１７により連
続蒸解塔１９の頂部１８に流れる。蒸解塔１９の頂部１
８には液体／材料分離装置２０があり、その分離装置２
０はシリンダ内に配備されたスクリューを有しており、
また、その分離装置２０は複数個のブルスクリーン等を
有しており、そのスクリーンからは交互に取り出しが行
なわれるようになっている。機能用流体圧蒸解塔でもよ
いが、蒸解塔１９はその流体圧蒸解塔よりもむしろ蒸気
蒸解塔である方が好ましい。

【００１３】蒸解塔１９の中央部２１、即ち、その蒸解
塔１９の頂部１８と底部２２との間のほぼ中間部分には
、廃液を抽出するための抽出手段が備えられている。 その抽出手段には一つ以上のスクリーン２３と、そのス
クリーンから延びている導管２４とが含まれている。代
表的な場合、廃液は、在来どおり一連のフラッシュタン
ク２５を通過することにより急速に蒸発して、蒸気と、
より濃縮された廃液とを形成する。蒸解塔１９の中央部
２１と頂部１８との間には抽出・再循環ループ２６があ
り、いくらかの液体はポンプ２８によりスクリーン２７
を通して取り出され、蒸気等で間接的に加熱される加熱
器２９を通り、次いで、好ましくは、スクリーン２７か
らの取り出し点よりも上の、参照番号３０で示されてい
る蒸解塔１９の内部に戻される。蒸解塔１９の頂部にお
いて、液体／材料即ち液体／固体分離器２０とスクリー
ン２３との間では、亜硫酸蒸解液とセルロース材料とが
並流をなして流れる。

【００１４】蒸解塔１９の底部２２には出口スクレーパ
３２等と、亜硫酸パルプのための排出導管３３とが配備
されている。底部２２には参照番号３５のところで給源
３４から洗浄液が加えられる。また、洗浄循環ループ３
６が備えられており、その洗浄循環ループ３６にはスク
リーン３７と、ポンプ３８と、間接加熱器３９とが含ま
れており、再循環される液体はスクリーン３７の真上の
点４０に戻される。

【００１５】いままで述べたことは連続亜硫酸パルプ化
装置に関して基本的には在来のものである。本発明の最
も重要な態様は給源１４から蒸解塔１９に有効量の亜硫
酸蒸解液を導入して、矢印４２で示されているごとくそ
の亜硫酸蒸解液を材料（チップ）に対して向流関係をな
して流すことである。このことは、給源１４からライン
４４内に亜硫酸蒸解液を給送して、ポンプ３８及び加熱
器３９の直前で洗浄循環ループ３６にその亜硫酸蒸解液
を入れることにより行なわれる。ライン４４に流される
亜硫酸蒸解液の量は処理される材料の種類及び他のパラ
メータに依存しているが、通常は亜硫酸パルプを製造す
るのに使用される亜硫酸蒸解液の全量の少なくとも約５
％である。好ましい範囲は約５乃至２０％であり、約１
０％が好適である。

【００１６】本願明細書では、用語「亜硫酸蒸解液」は
、活性あるいは非活性成分からなる正確な化学源に関係
なく、重亜硫酸パルプ化、酸性亜硫酸パルプ化、中性亜
硫酸パルプ化あるいはアルカリ性亜硫酸パルプ化に使用
される全ての亜硫酸蒸解液を含むものである。

【００１７】蒸解塔１９の底部に亜硫酸蒸解液を加えて
参照番号４２で示されているようにその亜硫酸蒸解液を
スクリーン２３のところまで向流関係をなして流す効果
は、蒸解時間を有効に延ばすことである。例えば、代表
的な蒸解塔１９の場合、蒸解時間は３時間であるが、し
かし、本発明を実施する場合同じ蒸解塔１９を用いて５
時間の蒸解を実施することができる。このことは、蒸解
区域の温度を下げることができることを意味し、従って
エネルギの節約を図ることができることを意味している
。例えば、代表的な従来の亜硫酸蒸解塔１９では、スク
リーン２３及び２７間の蒸解区域での温度は約１５４．
４℃乃至１５７．２℃（約３１０°Ｆ乃至３１５°Ｆ）
である。その温度は少なくとも２．７８℃（５°Ｆ）だ
け低減され、例えば、本発明を実施する場合の完全に作
動可能な温度はその区域において１５１．６７℃（３０
５°Ｆ）である。洗浄区域温度は約１２１．１℃乃至１
３７．８℃（約２５０乃至２８０°Ｆ）の在来のレベル
から１４８．９℃（約３００°Ｆ）まで上昇させられて
いるけれども、下降流容積は上昇流容積よりも大きいの
で、正味のエネルギ節約が結果として生ずるのである。

【００１８】本発明は作動させた場合に予想される考え
方とは全く反しているけれども、事実多くの予期され得
ない効果が生じる。たぶん、最も重要な利点は蒸解のた
めの化学薬剤の量をかなり減らせることである。在来の
亜硫酸パルプ化設備で実施する場合、亜硫酸の供給量言
い換えれば全ＳＯ２　は約１５．５％である。本発明を
実施するのに加えて、蒸解塔に対して他の何等の修正を
加えない場合、酸供給量は約１４．２％の全ＳＯ２　に
下げられ、約１０％の低減である「このことはライン４
４に加えられる蒸解酸の約１０％に関して生じ、また、
１５４．４℃乃至１５７．２℃（３１０°Ｆ乃至３１５
°Ｆ）の代わりに約１５１．７℃（約３０５°Ｆ）の蒸
解温度に関して生ずる」。

【００１９】他の重要な利点は蒸解塔１９がよりよい状
態で作動することである。即ち、チップのレベルと液体
のレベルとを容易に制御することができるという作業者
からの報告がある。

【００２０】本発明を実施することによる別の利点は、
抽出スクリーン２３が詰まってしまうという問題を解決
することである。前述したとおり、蒸解塔は詰まりを生
じることなくＫ−Ｎｏターゲットを達成する際の困難性
を有しているけれども、本発明の場合、抽出スクリーン
でのＫ−Ｎｏは排出スクリーンでの値よりもかなり大き
く、それにより詰まりが生ずる可能性を最小とすること
ができる。８のごとく低いＫ−Ｎｏは本発明によれば達
成されるが、それは同じ設備を用いた在来の亜硫酸パル
プ化では決して可能ではなかったのである。本発明の場
合、スクリーン２３が目詰まりを起こすという可能性を
最小化することができる。何故なら、スクリーン２３で
のＫ−Ｎｏは約２４またはそれよりも上（例えば３０）
であるからである。

【００２１】第１図に示された蒸解塔１９は本発明を実
施する場合の最も有用な装置であり、また、現存する施
設を容易に改造することを可能ならしめるものであるけ
れども、本発明によれば、全体の容器において向流関係
をなして作動させることにより亜硫酸パルプを製造する
ことが可能である。即ち、全体の容器では、材料は下方
に移動し、一方亜硫酸蒸解液は上方に移動し、容器の頂
部近くで抽出が行われる（即ち、向流状態で流れている
蒸解液の端部で）。このような状態では、利用される亜
硫酸蒸解液の５％から１００％に近いものを向流状態に
流すことができ、例えば約２０％以上向流をなして流す
ことができる。

【００２２】かくて理解されるとおり、本発明によれば
、亜硫酸パルプ化方法が提供され、その亜硫酸パルプ化
方法は在来の亜硫酸パルプ化に比べて多くの点で改良さ
れている。現時点で最も実際的と思われている本発明の
実施例をここに示し、述べてきたけれども、当業者には
理解されるとおり、本発明の範囲内でその実施例に多く
の変形をなしてもよいものである。その本発明の範囲は
全ての等価な方法及び装置を含むように、記載された添
付請求項の解釈に従うべきである。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、前述した抽出スクリー
ンが詰まってしまうということに関連した問題を解決す
ることができ、また、かなりの量（例えば、約１０％）
の亜硫酸蒸解化学薬剤消費量を低減するというまったく
予期されない効果を有し、また全体として蒸解塔をより
良い状態で操作することができる方法及び装置が提供さ
れる。また、本発明によれば、有効な亜硫酸蒸解時間が
増大せしめられるので、本発明を実施しなかった場合に
比べて少なくとも約２．７８℃（５°Ｆ）だけ温度を下
げることができる。例えば、連続亜硫酸パルプ化法の場
合の代表的な蒸解温度が１５４．４℃乃至１５７．２℃
（３１０°Ｆ乃至３１５°Ｆ）の場合、本発明によれば
、温度を約１５１．７℃（約３０５゜Ｆ）に下げること
ができる。しかし、洗浄温度が約１２１．１℃乃至１３
７．８℃（約２５０°Ｆ乃至２８０°Ｆ）から約１４８
．９℃（約３００°Ｆ）に上げられ、正味のエネルギ節
約を得ることができる。

【００２４】本発明は予期されない効果を奏するが、本
発明による方法を実際にテストする前に当業者は本発明
が作動しないということを予言したのである。即ち、当
業者はリグニンの重縮合が生じ、その結果上述したよう
に材料の「炭素化」が生ずると予言したのである。しか
し、本発明による方法は上述したごときスクリーンの目
詰まりの問題を除去するべく作動するのみでなく、より
優れた蒸解塔の作動、化学薬剤消費量のかなりの低減、
及びより低い温度での作動という予期されない効果を得
ることができる。本発明の場合、何故化学薬剤消費量が
減少したかという理由は必ずしも明らかでないが、通常
チオ硫酸塩を作り出すという副反応が低減されたという
ことが考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による亜硫酸パルプ化装置の実施例を示
す概略側面図。

【符号の説明】

１０　　チップビン １１　　チップ供給物 １２　　蒸気容器 １３　　導管 １４　　給源 １５　　高圧給送器 １６　　含浸容器 １７　　ライン １８　　頂部 １９　　蒸解塔 ２０　　液体／固体（材料）分離装置 ２１　　中央部 ２２　　底部 ２３　　スクリーン ２４　　導管 ２５　　フラッシュタンク ２６　　抽出・再循環ループ ２７　　スクリーン ２８　　ポンプ ２９　　加熱器 ３０　　蒸解塔内部 ３２　　出口スクレーパ ３３　　排出導管 ３４　　給源 ３５　　洗浄液加流点 ３６　　洗浄循環ループ ３７　　スクリーン ３８　　ポンプ ３９　　間接加熱器 ４０　　スクリーンの真上の点 ４２　　矢印 ４４　　ライン

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】頂部（１８）、底部（２２）及び中央部（
   ２１）を有する直立した蒸解容器（１９）と、亜硫酸蒸
   解液と、細分化セルロースファイバ材料とを使用して、
   連続亜硫酸パルプ化によりセルロースパルプを製造する
   方法にして、 （ａ）亜硫酸蒸解液とともに伴出される細分化セルロー
   スファイバ材料を加圧下のもとで前記容器の頂部に供給
   する工程と、 （ｂ）その材料と亜硫酸蒸解液とを並流関係をなして前
   記容器の中央部に流す工程と、 （ｃ）パルプを製造するのに使用される亜硫酸蒸解液（
   １４）の有効量を該容器の底部に隣接して該容器内に導
   入して前記容器内を下方に移動している前記材料に対し
   向流関係をなして流す工程と、 （ｄ）前記容器の中央部から廃液を抽出する工程と、（
   ｅ）容器の底部から亜硫酸パルプを取り出す工程と、を
   連続して有していることを特徴とするセルロースパルプ
   の製造方法。
2. 【請求項２】上記工程（ｃ）を、前記亜硫酸蒸解液の約
   ５乃至２０％を容器内に導入して前記材料の流れに対し
   て向流関係をなして流すことにより行うことを特徴とす
   る請求項１記載のセルロースパルプの製造方法。
3. 【請求項３】前記容器の中央部と頂部との間で、前記亜
   硫酸蒸解液の一部を取り出し、その取り出された一部を
   加熱し、その加熱されたものを取り出し点よりも上のと
   ころで前記蒸解容器内に再循環する工程を更に有してい
   ることを特徴とするセルロースパルプの製造方法。
4. 【請求項４】同一の材料、Ｋ−Ｎｏ及び他のパラメータ
   において、工程（ｃ）を実施することなく、亜硫酸蒸解
   を行なう場合の温度よりも少なくとも２．７８℃（５°
   Ｆ）低い温度で前記工程（ｂ）乃至（ｅ）を行うことを
   特徴とする請求項１記載のセルロースパルプの製造方法
   。
5. 【請求項５】前記容器の中央部と底部との間で、前記蒸
   解液の一部を洗浄ループ内に取り出し、それを加熱し、
   それを前記中央部と取り出し点との間の前記容器の内部
   に再循環させる工程を更に有している請求項１記載のセ
   ルロースパルプの製造方法。
6. 【請求項６】前記亜硫酸蒸解液を前記容器の底部と中央
   部との間で前記洗浄ループに加えることにより前記工程
   （ｃ）を行うことを特徴とする請求項５記載のセルロー
   スパルプの製造方法。
7. 【請求項７】前記亜硫酸蒸解液の約１０％を導入して前
   記材料の流れに対して向流関係をなして流すことにより
   前記工程（ｄ）を実施することを特徴とする請求項６記
   載のセルロースパルプの方法方法。
8. 【請求項８】前記亜硫酸蒸解液が、酸の蒸解液と重亜硫
   酸塩の蒸解液からなる群より選択されることを特徴とす
   る請求項１記載のセルロースパルプの製造方法。
9. 【請求項９】細分化セルロースファイバ材料から亜硫酸
   パルプ化によりセルロースパルプを製造する装置にして
   、頂部（１８）、底部（２２）及び中央部（２１）を有
   する直立した蒸解容器（１９）と、亜硫酸蒸解液ととも
   に伴出された材料を容器の頂部に導入するための手段（
   １７）と、前記容器の中央部に備えられていて、廃液を
   取り出すとともにその廃液をフラッシュタンク（２５）
   等に給送するための取り出しスクリーン（２３）と、前
   記容器の底部から亜硫酸パルプを取り出すための手段（
   ３３）とを有しているセルロースパルプ製造装置におい
   て、前記容器の中央部と底部との間に位置しているとと
   もに、前記容器から液体を取り出し且つ再循環させ、そ
   れにより前記容器内を下方に流れる前記材料の流れに対
   して向流関係をなして前記容器内で上方に中央抽出スク
   リーンまで前記液体を通過させる抽出ループ（３６）に
   作動関係をなして接続されている抽出スクリーン（３７
   ）と、亜硫酸パルプを製造するのに利用される亜硫酸蒸
   解液を前記容器の底部と中央部との間で前記抽出ループ
   に導入して該亜硫酸蒸解液を前記材料の流れに対して向
   流関係をなして前記容器内で上方に流すための手段（１
   ４、４４）と、を有しているセルロースパルプ製造装置
   。
10. 【請求項１０】前記材料に蒸気を付与するための蒸気付
    与手段（１０）を更に有しており、該蒸気付与手段は前
    記材料が亜硫酸蒸解液とともに伴出される高圧給送器（
    １５）に作動連結されており、セルロースパルプ製造装
    置は更に前記高圧給送器を前記蒸解容器の頂部に接続す
    るための接続手段（１６、１７）を有しており、該接続
    手段は含侵容器（１６）を含んでいることを特徴とする
    請求項９記載のセルロースパルプ製造装置。