JPH04245990A - 紙パルプの脱リグニン方法および装置 - 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、オゾン含有ガスを利用
する紙パルプの脱リグニン方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び課題】オゾンは、細分されたセルロー
ズ繊維材料（紙パルプ）の脱リグニンのための効果的な
物質であることがすでに１００年以上にわたって知られ
ている。この一般的知識を支える機構についての提唱は
文字通り何十とあるが、商業的に実行可能性のあるシス
テムは現在のところ知られていない。この理由の一つは
、オゾン脱リグニン反応が他の多くの漂白薬剤を用いる
反応よりもはるかに速いということである。典型的には
、セルローズ材料をオゾン含有ガスに１５秒以下暴露す
るだけで、実際に暴露された材料を脱リグニンするのに
十分である。これとともに、オゾン漂白システムにおい
ては高濃度の活性成分（オゾン）を得るのに困難がある
という事実がある。現在の技術では空気中で可能なオゾ
ン濃度は最高でも約２〜３％であり、実質的に純粋の酸
素を担体として使用しても現在の技術的限界は理論的に
約１１〜１２％にすぎず、実際的限界は約４〜８％であ
るからである。

【０００３】オゾンの高反応速度性ゆえに、パルプを有
効量のオゾンに過度に長時間接触させないことが必要で
ある。オゾンがセルローズを侵し、単に脱リグニンする
ばかりでなく、粘度保護剤を加えておいたにしてもパル
プを相当程度劣化させることがあるからである。パルプ
を特に処理に最も実際的なコンシステンシー３０〜４５
％の範囲に維持するのは極めて困難であり、その結果パ
ルプはバラバラの状態となり、表面積／容積比は高いも
のになる。パルプは結節、つまり塊をところどころに極
めて形成し易く、オゾンに表面を過度に暴露すると、パ
ルプ表面のセルローズの激しい劣化を引き起こすが、一
方、結節や塊の内部のパルプは全く処理されない結果に
なる恐れがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、パルプ
とオゾンガスとを好適な関係に保ち、従ってパルプを適
当にオゾンガスと反応させ、しかもパルプにオゾンを過
度に暴露させない方法及び装置が提供される。多くの異
なった反応器の設計が本発明の範囲の中に存在し、望ま
しい結果を達成することができる。このような反応器設
計の全てに共通な基本的特長（本発明の方法の工程の実
際の基本的部分）は、パルプの効果的な転動であり、こ
の間パルプはオゾン含有ガスと接触状態を保ち、ほぐさ
れたパルプはバラバラかつ均一の状態に維持され、高い
表面積／容積比を有する。また、本発明の重要な点は、
反応器内のパルプの移動行程に沿って異なる複数の点で
反応器へオゾン含有ガスを導入し、該ガスを抜き出しか
つ循環することである。転動するパルプへガスを十字流
（クロスフロー）で供給すると、反応に対して極めて効
果的な相互関係が得られる。また、ガスを導入し、抜き
出し、循環するという事実によってガスの中のオゾンの
利用度が最大限に行われ、従って（オゾン濃度を低くで
きるので）漂白液の容積を最小限に抑えることになる。

【０００５】本発明の一態様によれば、高コンシステン
シーの酸性化細分セルローズ繊維材料の脱リグニン方法
が提供される。この方法は以下の工程を包含する。すな
わち、（ａ）前記材料をほぐしてバラバラにし高い表面
積／容積比を有するようにする工程、（ｂ）オゾン含有
ガスを前記材料に、オゾンの添加量が前記材料を脱リグ
ニンするに効果的な量となるように添加する工程、及び
（ｃ）オゾン含有ガスと前記材料とを少なくとも数秒間
接触させ、この間材料を転動させ、ほぐされたパルプは
バラバラかつ均一の状態に維持し、高い表面積／容積比
を持たせ、オゾン含有ガスと良好に混合させる工程。工
程（ｃ）は前記材料の転動と前記材料の第一方向への移
動とを同時に行うことによって実施されるのが好ましい
。また更に工程（ｃ）を実施している間に一般に第一方
向に直角な第二方向に流れるオゾン含有ガスを連続的に
導入する工程（ｄ）を更に有していてもよい。この工程
は、前記材料が第一方向へ動くときに材料の行路に沿っ
たいろいろな箇所でオゾン含有ガスを導入したり、材料
と接触しているガスを抜き出したりすることによって、
例えば行われる。ガスは行路に沿ってある場所から導入
したり、行路に沿った前の場所から抜き出したりする。

【０００６】オゾン含有ガスを用いて紙パルプを脱リグ
ニンする装置に使用される本発明に対しては多くの異な
った反応器設計が提供される。この装置には、紙パルプ
をほぐして紙パルプがバラバラの状態になり高い表面積
／容積比を有するようにするほぐし機、及びオゾン反応
器となる管式胴が含まれる。この管式胴へのパルプ入口
は胴の第一端の近くに、パルプ出口はその第二端の近く
に付けられる。移動手段は、パルプを入口から出口へ移
動させ、パルプが反応器内を入口から出口まで移動する
時パルプの転動を起こさせ、パルプを高い表面積／容積
比を有するバラバラの状態に保たせる手段が付与されて
いる。反応器の設計は上記の移動及び転動機構で異なる
。

【０００７】本発明の好ましい設計によれば、反応器に
は、反応器の長さ方向にわたって、移動を起こさせるた
めのパルプ入口における短いスクリューの部分、及びス
クリュー部分の軸から伸びる複数の攪拌翼が含まれる。 これらの攪拌翼は角度の付いた面を有してもよく、この
角度のために移動が促進される。攪拌翼はパルプを持ち
上げオゾン含有ガスにパルプを適当に暴露するリフター
として機能する。ガスは、胴に沿って複数の点にて、底
部から導入され、頂部から抜き出されるのが好ましく、
移動行路の最終点においては排出口が設けられる。

【０００８】本発明の反応器の別の設計に従えば、胴は
、その中心軸が入口から出口にかけて下向きに傾斜して
いるように配置され、この傾斜によって移動が行われる
ようになっている。この胴はその軸の回りに回転され、
その速度は、パルプを胴の頂部に移動させ頂部から下に
落とすには十分であるが、回転する胴に同伴してパルプ
が回転を続けるには不十分なものである。パルプ出口に
は、胴の内円周表面から内側に伸びるリフターをパルプ
持ち上げ用に設け、胴の出口の排出構造とすることもで
きる。

【０００９】本発明の他の反応器設計としては、反応器
胴の内部の実質的に全長にわたって伸びる羽根付スクリ
ュー、そのスクリュー軸から外側に伸び、前記羽根と交
互に設置される攪拌翼、又はスクリュー羽根の円周部分
から軸方向に伸びるリフターが含まれる。攪拌翼及びリ
フターは同じ角度にても異なる角度にても設定してよく
、一段又は多段のスクリュー（例えば、移動時にガスと
パルプとの混合作用を改良させるための同一反応器胴内
に設ける相対する方向に回転する二枚のスクリュー）を
設置してもよく、移動時にオゾン含有ガスを導入及び／
又は再循環するための異なる機構のものも付けてもよい
。

【００１０】本発明の主な目的は、オゾン含有ガスと細
分セルローズ繊維材料との効果的接触を行うに当たり、
原料のオゾン漂白の間その材料を転動することによって
、パルプをほぐしてバラバラにかつ均一にし、高い表面
積／容積比を有するようにすることである。この目的及
び本発明の他の目的は、本発明の詳細な説明及び特許請
求の範囲を吟味することによって明白となるであろう。

【００１１】

【実施例】さて、図面に示す実施例を詳細に説明する。 高コンシステンシーの細分セルローズ繊維材料の脱リグ
ニン方法を実施するための本発明の例示的装置が図１に
示される。細分セルローズ繊維材料（紙パルプ）は、第
一混合タンク１１へライン１０経由で供給され、給源１
２からの保護剤（ＭｇＳＯ４　のようなもの）及び給源
１３からの酸（例えば、Ｈ２　ＳＯ４　）と混合され、
選択される特定の濃縮装置へ供給するのに適当なコンシ
ステンシー（典型的なシックナーの場合一般に１〜１０
％ＢＤ）まで水又は循環濾液で希釈され、次いでポンプ
１４でプレスのような従来的シックナーへポンプ移送さ
れる。給源１３からの追加的な酸をプレス１５へ添加す
ることができ、その結果パルプはｐＨ約１．５〜４．０
、典型的には約１．８〜３．５、好ましくは２．５〜３
．０を有する。このパルプは濃縮され、排出ライン１６
においてはこのパルプは典型的には２０％を超え、好ま
しくは約３０〜４５％の高コンシステンシーを有するよ
うになる。パルプは、従来的切断機１７に供給され、パ
ルプの大きな塊は小さな塊に細分され、次いで従来的ほ
ぐし機１８へ供給され、ここでパルプはその作用により
非常にバラバラの状態になり高い表面積／容積比が得ら
れ、大きな塊はなくなる。好ましくは、オゾン発生機１
９からのオゾン含有ガスはライン２０を経てほぐし機１
８へ添加される。オゾンは給源２１からの酸素を用いて
オゾン発生機によって製造され、排出ライン２０のオゾ
ンの濃度はできるだけ高いのが望ましいが、オゾン濃度
の現在の技術では約４〜８％である。もっとも理論的に
は１１〜１２％も高くできる筈である。オゾンは担体ガ
スとしての酸素の中にあるのが好ましい。他の担体ガス
、例えば空気中で実際的なオゾン最高濃度は、約２〜３
％であるに過ぎないからである。勿論、他のガスもオゾ
ンの漂白作用に悪影響を与えない限りライン２０の中の
担体ガスに含まれていても差し支えなく、実際他の普通
の漂白流体（例えば、液体）もここに添加することがで
きる。例としては過酸化水素がそうである。

【００１２】ほぐし機１８から、パルプは直接的にオゾ
ン反応器２３のパルプ入口へ供給される。オゾンは、発
生機１９からのライン２０の分岐であるライン２４で反
応器２３へ添加されるのが好ましい。典型的には、反応
器２３は一般に水平であるが、一方オゾンは反応器の底
部から一般に垂直に流れ、パルプ入口２２からパルプ出
口２５までの反応器内ではパルプの流れに対して十字流
（クロスカレント）になる。ファン２６及び入口２７を
用いてオゾンガスの循環を行うのが好ましい。反応器２
３の頂部のオゾンガスはファン２６によって抜き出され
、入口２７を用いて、下向きに反応器の底部に再び供給
される。これら循環ラインにおける残留オゾンはセンサ
２８を用いて検出することができ、ライン２４中の流量
は、この検出値に応答して流量制御器２９によって調整
される。パルプ排出口２５の上にはガス抜き口３０を取
り付けることが好ましい。

【００１３】反応器２３からは、漂白されたパルプが排
出口２５に排出され、直接第二混合タンク３１の頂部へ
入り、濾液源３２からの液を添加することによってコン
システンシーはこの混合タンク内で低下される。かくし
て、中程度のコンシステンシーを有するパルプが得られ
、これは後段の処理のために中程度コンシステンシーポ
ンプ３３によって移送することができる。同様に、低い
コンシステンシーの入口洗浄器へ供給するために、この
パルプを更に希釈することもできる。

【００１４】脱リグニン反応の温度及び圧力は、特に臨
界的ではないが、温度は反応器２３内で約２０〜５０℃
の一般範囲に維持され、圧力は大気圧より僅かに低いと
ころから約１５ｐｓｉ　の範囲に維持されるのが好まし
い。 ガス抜き３０からのガス排出及び給源１９からのオゾン
含有ガスの流量を適当に制御することによって、大気圧
より僅かに低い圧力を維持することができる。大気圧よ
り僅かに低い圧力は望ましいものであるが、その理由は
、反応器２３からのオゾンガス漏洩が少しでもあれば安
全問題を引き起こしかねないが、反応器２３が僅かに大
気圧より低ければ、オゾンガスは反応器から漏洩するこ
とがないからである。

【００１５】図２は本発明の別の例示的装置を示すが、
ほぐし機から反応器へパルプが空気輸送されることを除
いて図１の装置と類似である。図２において、図１のも
のと同じ装置要素は同じ参照数字で示されるが、変形さ
れた要素は「′」付の同じ参照数字で示される。

【００１６】図２の実施態様において、プレス１５から
のパルプは切断機１７及びほぐし機１８へ供給される。 ほぐし機１８からの排出点からは、パルプはブロアー３
４からのガス流に同伴される。ブロアー３４からのガス
は、主に酸素で、最大オゾン濃度（例えば、現行のオゾ
ン発生技術を使用して約４〜８％）を有するものである
ことが好ましい。パルプは、ブロアー３４から排出ライ
ン３５に輸送される間にオゾン含有ガスと緊密に接触さ
れ、脱リグニン反応が開始する。オゾン反応器２３′の
頂部において、気／固分離器（従来的サイクロン３６）
が設けられ、反応器２３′の入口２２′へパルプを供給
するに先立ってパルプからオゾン含有ガスの大部分を分
離する。分離されたオゾン含有ガスはライン３７へ送ら
れ、ライン２０′へ、最終的にはブロアー３４に返送さ
れる。

【００１７】反応器２３′での処理後、排出ライン２５
′に排出されたパルプは従来的リパルパー３８へ、次に
スタンドパイプ３９へ行き、ここで高コンシステンシー
から低あるいは中コンシステンシーへ戻り、更に後段の
処理を行うため、低あるいは中コンシステンシーポンプ
で輸送される。

【００１８】反応器２３，２３′での滞留時間は、反応
器内のパルプの容積、オゾン発生機１９で達成し得るオ
ゾンガスの濃度、及びパルプのコンシステンシー次第で
変化する。しかし、反応器内の時間は少なくとも数秒で
あり、長さ２８フィート及び直径７フィートを有する例
示の反応器２３，２３′の場合、滞留時間は約１分とな
り、長さ４０フィート及び直径１０フィートを有する反
応器２３，２３′の場合、滞留時間は約３分となる。

【００１９】図３は例示の反応器２３の詳細を示し、図
１又は図２のいずれかの実施態様に使用することができ
る。

【００２０】図３における反応器２３には、管式反応胴
４１が包含されるが、これにパルプが、ある量の酸素と
オゾンと一緒に、入口２２に導入され、そしてここの出
口２５から抜き出される。この管式反応胴４１内に同心
円的に取り付けられているのは軸４２で、これは従来的
モーター４３で動かされるのが好ましい。軸４２を取り
付けるためのベアリング４４は軸４１の相対する端部に
取り付けられている。胴４１内の軸４２に配設されてい
るのは、入口２２から出口２５まで方向４５にパルプを
移動させるための手段、並びにパルプが反応器内を移動
するにつれてパルプの転動を起こさせる手段であり、そ
の結果、ほぐされたパルプは高い表面積／容積比を有す
るバラバラの状態を保ち、オゾン含有ガスとの反応は可
及的均一かつ迅速となる。

【００２１】図３に示される実施態様においては、移送
手段は複数のスクリュー羽根４７を有するスクリュー４
６を包含し、軸４２がモーター４３によって回転させら
れるにつれてスクリュー羽根４７によってパルプは方向
４５へ移送される。パルプの移送と同時にパルプの転動
を起こさせる手段はリフター４８を包含する。図３及び
図４の両図から明らかなように、リフター４８は、羽根
４７の表面から外向きに伸びている板でできているのが
好ましい。リフター４８は、各羽根４７の円周周辺部４
９の近くに、各羽根４７の各表面に沿って約９０°毎に
一枚ずつ配設されるのが好ましい。リフター４８は、軸
４２の回転により、ほぐれたパルプをつかみ、反応器胴
４１内のパルプの標準位置の上までこれを持ち上げて、
胴４１内を十字流（クロスカレント）で流れるオゾン含
有ガスにバルプを均一に暴露させ、次いで胴４１の底に
再び落とすようにする機能を有する。支持脚５２（バネ
付の場合もバネ無しの場合もあり、従来的スチーム処理
機におけるものと同じである）は胴４１を支持するもの
である。

【００２２】図３から分かるように、どんな数のファン
２６及び循環入口２７もオゾン含有ガスの循環を行うの
に設置される。排気口３０に排出されるガスには殆どオ
ゾンが残留していないのが最適であり、パルプが反応器
２３内で方向４５へパルプが動く間にオゾンの大部分は
反応し尽くしてしまっている。このように、取り扱われ
なければならないガスの容積は最小限に抑えられるので
、反応器２３を使用することは経済的に魅力的である。

【００２３】図５は別のスクリューの実施態様を示し、
この実施態様の対応する構成要素は、「′」を付けた以
外は図３及び図４と同じ参照数字で示す。この実施態様
においては、スクリュー羽根４７′は連続でなく、スク
リュー４６′の長さに沿って幾つかの箇所で切断されて
おり、この切断箇所は図５では間隙５０で示してある。 所望ならば、胴４１内で邪魔板５１′（図５の点線を参
照）を各間隙５０に取り付けても差し支えない。こうす
ることによってオゾン含有ガスが反応器の頂部に沿って
排気口３０へ直接流れるを防止し、オゾン含有ガスがフ
ァン２６及び入口２７によって定義される循環行路内の
みを通過するようにするものである。

【００２４】図６は本発明の例示的オゾン反応器の別の
実施態様を示す。この実施態様においては図３の実施態
様のものに相当する構造は、「１　」を前に付けただけ
の同じ参照数字で示されている。

【００２５】反応器１２３は、図３の実施態様と同じ基
本パルプ移送構造、つまり羽根１４７を有するスクリュ
ー１４６を有している。しかし、図６においては、パル
プの転動を行わせる手段が異なっている。この転動手段
は、軸１４２の近くのスクリュー１４６から外向き半径
方向に伸びる複数の翼５５から成っている。翼５５は羽
根１４７と交互に設置されており、軸１４２の回りに約
９０°の間隔で配設されるのが好ましい。翼５５には頭
部５６を付けてもよく、この頭部は移動方向１４５に平
行でも、あるいはこれに対して０〜９０°の角度で配設
してもよく、こうすることによって移動作用を支援し、
及び／又は転動中にパルプに異なる作用を賦与すること
になる。図６の実施態様においては、オゾン含有ガスは
、底部に沿って、取り付け口５７の多数の点にて導入さ
れ、最終的には、排出されるべきガスは排気口１３０か
ら外に出ることになる。オゾン含有ガスは反応器入口の
パルプに添加することもできる。この実施態様において
は、パルプ移動の方向１４５に対して十字流（クロスカ
レント）に流れることに加えてガスは向流にも流れるこ
とが分かるであろう。

【００２６】図７の実施態様においては反応器５９にス
クリュー４６とスクリュー１４６とが両方とも含まれる
。軸４２，１４２はモーター４３，１４３によって回転
され、これらは相互に相対して動く。この反応器胴６０
は、相対して回るスクリューを両方収めるに十分な大き
さを有する。これらスクリューの対向する回転の結果と
して、胴６０の頂部のパルプ入口６１から胴６０の底部
のパルプ出口６２へとその相対する端までパルプが移動
するにつれて効果的な混合作用が起こる。図７の実施態
様には示していないが、図３又は図６の実施態様に示さ
れるオゾンガス導入構造と同じ形式のものが用いられる
。

【００２７】図７の実施態様においては、反応器５９に
は、二つの異なった形式のスクリュー４６，１４６を用
いる代わりに、二つのスクリュー４６、又は二つのスク
リュー１４６を用いても差し支えない。

【００２８】図８は本発明の反応器の更に別の実施態様
を示す。図３の実施態様のものに相当する図８の実施態
様の構造は、「２　」を前に付けただけの同じ参照数字
で示される。

【００２９】この実施態様においては、パルプ移動手段
は、非常に短いスクリュー部２４６から成り、パルプ入
口２２２のすぐ下に配設された１〜２個の完全な羽根２
４７を有しているものである。転動を起こさせる手段は
翼６４から成り、これは軸２４２の回りの軸スリーブ６
５に取り付けられ、キーまたは他の手段で止め、軸と一
緒に回転されるようになっている。これらの翼６４には
、パルプ移動方向２４５に０〜９０°の角度で付けた、
パルプを掬う面６６を持たせてもよく、軸２４２の回転
方向に関する特定の角度に依存して、翼６４はパルプの
移動をある程度助けることもできる。

【００３０】図８及び図９に示される好ましい実施態様
においては、翼６４は軸スリーブ６５の回りに約９０°
毎に配設され、外観は螺旋形（複数を含む）を規定して
いる。

【００３１】本発明によれば、翼６４の先端部６７の接
線方向の速度こそが、最適の転動作用を得てパルプをバ
ラバラの状態に保ち、パルプの表面積の最大量を胴２４
１内でオゾン含有ガスに曝するために、キーとなる特性
であることが見出された。翼６４の末端６７の接線速度
が、槽の頂部の回りにパルプの弾道アークが描かれるよ
うなものであると、パルプが最適のバラバラ度を有し、
オゾン含有ガスへ曝される最適の表面積が得られること
が見出された。

【００３２】図１０及び図１１の実施態様には、これま
で望ましいとされた反応器に比して、転動作用に関し顕
著に異なる挙動を有する反応器７０が示される。図１０
の実施態様においては、反応器７０は、基本的には図２
の実施態様に示される一般形式の装置に関して示されて
いて、サイクロン分離器３６に関するものも包含する。

【００３３】反応器７０には管式胴７１が含まれ、これ
は密封目的のパッキング領域７２、７３を有している。 胴７１は軸７４の回りにこれと同心円的に回転可能であ
る。これは、二個又はそれ以上の個数のロール７５によ
って軸７４の回りに回転する。ロール７５は胴７１の外
周の底部に取り付けられていて一個又はそれ以上の個数
のロール７５はモーター７６によって回転させられる。 この実施態様においては、移送手段は、胴の軸７４がパ
ルプ入口７７からパルプ出口７８まで角度βで下向きに
傾くように胴７１を据えつける手段から成る。角度βは
、高コンシステンシーパルプの均一な運動が反応器７０
内で所望の速度で行われるに十分なように選択され、例
えば図面に示される例示的態様における角度βは約５°
〜１５°である。転動作用は軸７４の回りに胴７１自体
が回転することによって行われる。内周表面７９に付け
られている胴７１内構造物は、転動作用を起こさせるた
めには必要のないものではあるが、所望ならばリフター
、バー、その他の構造物も取り付けても差し支えない。

【００３４】最適な転動作用は、反応器７０を用いて以
下のようにすると得られる。すなわち、胴の底の部分か
ら胴の上の部分へパルプの運動を起こさせるに十分な回
転速度で軸７４の回りに胴７１を回転させ、パルプが胴
の頂部から底部へ落下するようにさせる。しかし、この
速度は、回転時に胴の頂部とともにパルプが一緒に回っ
てしまう（つまり、遠心力によってパルプ自体が胴７１
に実質的に付着してしまう）には不十分な速度でなけれ
ばならない。

【００３５】反応器７０のパルプ出口７８には、軸７４
のレベルまでパルプを効果的に持ち上げ出口からパルプ
を排出させるためのパルプ持ち上げ手段が包含されねば
ならない。実際に示される態様においては、出口７８に
おける排出構造には、半円形の樋８０があり、この中に
はモーター８３で動かされる軸８２で回転させられる排
出スクリュー８１がある。胴７１の円周内面７９から一
般に半径方向内側に伸びる持ち上げ用曲板８４によって
樋８０の下のパルプはすくわれ、スクリュー８１の上に
持ち上げられ、樋８０へ投げこまれ、スクリュー８１に
よってパルプ移動方向８５に移動され、胴７１の外へ排
出される。スクリュー８１からパルプはファン８７へ流
れ、そこからサイクロン分離器８８へ至る。サイクロン
ではオゾン含有ガスが分離され、次いで循環される。一
方、パルプはスタンドパイプ３９へ流れ、最終的にはそ
の底部に付いている低又は中コンシステンシーポンプ４
０によってそこからポンプ移送される。

【００３６】図１０及び図１１の装置では、空気輸送シ
ステムによって反応器７０へ実際に送られるパルプ中の
十分なオゾン含有ガスだけで操作することができるけれ
ども、反応器７０にオゾンを添加することが好ましい状
況もある。これは、入口７１にパイプ９１を配設するに
当たって軸７４に同心円に配設し、サイクロン３６から
の底部排出口９２に固定することによって行われる。中
空パイプ９１はオゾン源１９に接続され、先にはパイプ
全長にわたって複数の開口（図示せず）が配設されてい
る。図１０に示されるように、多くの数のヘッダー９９
をオゾン含有ガスを循環するために用いることができる
が、これは図９のものと原理的には同じものである。オ
ゾンの追加供給はライン９８で行うことができる。パイ
プ９１の部分で反応器７０の内円周表面７９から内側に
伸びるリフターが取り付けられる場合は、これらリフタ
ーはパイプ９１に触らぬように短くすることになる。

【００３７】図３，６，７，８及び１０に示される反応
器の各実施態様は、図１又は図２のいずれかの装置のオ
ゾン反応器として使うことができることが理解されるは
ずである。また、パルプ移送機構は、スクリューと反応
器胴の傾斜との組合せで用いることができるので、その
中の一つで行うものではない。また、攪拌翼又はリフタ
ーを設置する状況にあっては、反応器内の攪拌翼又はリ
フターは、転動作用を最適化するために異なった角度で
付けたり、及び／又は異なった半径方向の長さにしたり
することができる。また、各ケースにおいて、反応器内
のオゾンガス流は並流でも、向流でも、十字流でも、あ
るいはこれらの組合せでも差し支えない。図８及び図１
０の実施態様は、多くの状況下で優れたものといえる。 反応器内で物質移動を邪魔する機械構造物が少ないから
である。もっとも、図示の全ての実施態様はオゾンでパ
ルプを脱リグニンするのに効果的である。

【００３８】本発明の全ての反応器は反応器（例えば、
胴４１）の全容量よりもずっと少ない容量で操作するこ
とが理解されねばならない。本発明の転動作用を効果的
に行わせ、物質移動を最適化するためには、反応器の内
部容積の約半分以下にパルプを充填することが望ましい
。典型的な場合、同伴ガス中のオゾンの量は約６％で、
パルプに適用されるオゾンの量は約１／２％である。

【００３９】前述した装置を用いてパルプを脱リグニン
する例示的方法について、以下では図１及び図８の実施
態様を特に参照して説明するものとする。

【００４０】細分セルローズ繊維材料をプレス１５で高
コンシステンシーに濃縮し、給源１３から酸を十分に添
加してそのｐＨを約１．５〜４．０の範囲にする。濃縮
されたパルプは、切断機１７で切断し、ほぐし機１８で
ほぐす。このほぐし工程によってパルプはバラバラにな
り、高い表面積／容積比が得られる。オゾン含有ガス（
典型的には酸素担体ガス中にあるもので、担体ガス中に
オゾンを約４〜８％を含有し、完全乾燥パルプに対して
は約１／２％である）をほぐし機１８に、導管２４、２
２４によって反応器２３の底部へ添加する。パルプの脱
リグニンに効果的であるためには十分なオゾンがガス中
にあることである。

【００４１】パルプは少なくとも数秒間はオゾン含有ガ
スとの接触を維持し、この間パルプは転動されてほぐさ
れたパルプはバラバラで均一な状態に保たれ、高い表面
積／容積比を有し、オゾン含有ガスと良く混合される。 この転動は、回転軸２４２によって行われ、翼６４の末
端６７は、パルプに弾道速度を賦与するに十分な接線速
度を有し、同時にパルプは、パルプ入口２２２からパル
プ出口２２５まで方向２４５へスクリュー部２４６によ
って移送される。脱リグニンを行うに必要なガスの容積
は、ファン２２６及び再導入ノズル２２７を用いてガス
を連続的に抜き出しかつ再導入することによって最小限
に抑えられるので、その結果排気口２３０の排気される
ガスは、入口２２４に導入されたガスに較べて非常に少
ないオゾンしか含有していない。

【００４２】この処理の間、パルプは典型的には２０％
以上、好ましくは約３０〜４０％のコンシステンシーを
有し、その滞留時間は数秒から上は数分まで変わること
があり、これはオゾン濃度、反応器の大きさ、パルプの
コンシステンシーなどに依存するが、典型的にはパルプ
は反応器２２３内に約１〜３分間維持される。温度及び
圧力は臨界的ではないが、好ましい温度範囲は約２０〜
５０℃で、好ましい圧力は、僅かに大気圧より低いとこ
ろから約１５ｐｓｉ　である。

【００４３】本発明は、最も実際的、好ましい実施態様
であると現在考えられるものについてのみ本明細書にお
いて図示かつ説明されているに過ぎないのであるから、
当業者には本発明の範囲にて本発明について多くの変形
が可能であるのは明らかである。従って、本発明の範囲
は、記載の特許請求の範囲を最大限に解釈して等価の方
法及び構造を全て含むものと解釈するものとする。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、オゾン含有ガスで紙パ
ルプを効果的に漂白する方法及び装置が提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のオゾン漂白を行う例示的装置の
概略図である。

【図２】図２は本発明の装置の第二の例示的実施態様の
概略図である。

【図３】図３は本発明の例示的オゾン反応器の第一の実
施態様の側面図で、一部断面、一部立面図である。

【図４】図４は図３の反応器のスクリューの透視図であ
る。

【図５】図５は図３の反応器に使用することができるス
クリューの別の実施態様の透視図である。

【図６】図６は本発明の反応器の第二の例示的実施態様
の側面図で、一部断面、一部立面図である。

【図７】図７は本発明の反応器の第三の実施態様の上面
図で、一部断面、一部立面図である。

【図８】図８は本発明の反応器の第四の、好ましい、例
示的実施態様に対する図３のものと同様な図である。

【図９】図９は図８の反応器の攪拌翼付軸の縦方向の断
面図であり、図８の線９−９での切断図である。

【図１０】図１０は、本発明の反応器の第五の実施態様
の側面概略図で、一部断面、一部立面図である。

【図１１】図１１は、図１０の反応器の端部の断面図（
図１０の線１１−１１での切断）である。

【符号の説明】

１０，１６，２０…ライン、１１，３１…混合タンク、
１２…保護剤、１３…酸、１４…ポンプ、１５…プレス
、１８…ほぐし機、１９…オゾン発生機、２１…酸素、
２２…パルプ入口、２３…オゾン反応器、２５…パルプ
出口、２６…ファン、２７…入口、２８…センサ、２９
…流量制御器、３０…ガス抜き、３２…濾過液、３３…
ポンプ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高コンシステンシーの酸性化細分セル
   ローズ繊維材料の脱リグニン法において、（ａ）前記材
   料をほぐしてバラバラにし高い表面積／容積比を有する
   ようにする工程、（ｂ）オゾン含有ガスを、オゾンの添
   加量が前記材料を脱リグニンするに効果的な量となるよ
   うに前記材料に添加する工程を含み、さらに（ｃ）オゾ
   ン含有ガスと前記材料とを少なくとも数秒間接触させ、
   この間に前記材料を転動させ、ほぐされたパルプをバラ
   バラかつ均一の状態に維持し、高い表面積／容積比を持
   たせ、オゾン含有ガスと良好に混合させる工程を含むこ
   とを特徴とする高コンシステンシーの酸性化細分セルロ
   ーズ繊維材料の脱リグニン法。
2. 【請求項２】　　工程（ｃ）が、前記材料の転動と材料
   の第一方向への連続的移動とを同時に行うことによって
   実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　前記材料が、処理の全工程においてコ
   ンシステンシー約２５〜４５％を有していることを特徴
   とする請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】　　工程（ｃ）を実施している間に、前記
   材料が第一方向へ動くにつれて、前記材料の行路に沿っ
   た複数の箇所でオゾン含有ガスを導入したり、前記材料
   と接触しているオゾン含有ガスを抜き出したりする工程
   （ｅ）を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
5. 【請求項５】　　工程（ｅ）が、ガスを行路に沿って存
   在するいくつかの場所から導入したり、行路に沿った前
   の場所から抜き出したりすることによって行われること
   を特徴とする請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】　　前記材料の転動作用を容易にするため
   に半径方向外側に伸びる複数の翼（６４）を有する中心
   軸（２４２）を包含する反応器を使用し、前記各翼は軸
   から離れたところに末端（６７）を有するものであり、
   更に工程（ｃ）が、一般に水平な回転軸の回りに軸とと
   もに翼を回転することによって行われ、翼の末端部の接
   線方向の速度が、パルプの弾道速度を賦与するに十分で
   あり、その結果粒子の描くアークが反応槽の胴のアーク
   と同じになることを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】　　工程（ｃ）が、滞留時間は約１〜３分
   で、前記材料のｐＨは約１．５〜４．０、温度は約２０
   〜５０℃、圧力は大気圧より僅かに低いところから約１
   ５ｐｓｉ　の範囲で行われることを特徴とする請求項３
   記載の方法。
8. 【請求項８】　　オゾン含有ガスを用いて紙パルプを脱
   リグニンする装置において、この装置は、（ａ）紙パル
   プをほぐしてバラバラにし高い表面積／容積比を有する
   ようにする手段（１８）、（ｂ）第一の一般に水平な次
   元に延伸された管式胴を包含するオゾン反応器（２３，
   ２２３）、（ｃ）前記延伸の次元中の前記管式胴の第一
   端の近くにあるパルプ入口（２２，２２２）、及び前記
   第一端の反対側の第二端の近くにあるパルプ出口（２５
   ，２２５）、及び（ｄ）パルプを入口から出口まで移動
   させる手段を包含するものであって、しかも（ｅ）パル
   プが入口から出口まで反応器内を移動する時にパルプの
   転動を起こさせ、パルプをバラバラにした状態を保ち、
   高い表面積／容積比を有するようにする手段を有し、こ
   の手段は、軸（２４２）から半径方向外側に伸び、前記
   第一の次元の槽に沿って間隔を置いて配設される複数の
   翼（６４）を包含し、前記手段（ｄ）が前記入口と前記
   翼との間の前記軸（２４２）に付いた短いスクリュー部
   （２４７）を包含することを特徴とする紙パルプ脱リグ
   ニン装置。
9. 【請求項９】　　更に、（ｆ）前記第一の次元に沿って
   複数の箇所で前記胴へ、前記第一の次元に一般に直角に
   流れるオゾン含有ガスを導入する手段（２２４，２２７
   ）、及びガス導入のための各手段の上に位置する箇所か
   らオゾン含有ガスを抜き出すための、前記第一の次元に
   沿って後に続く導入箇所に接続されている手段（２２６
   ）を特徴とする請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】　　オゾン含有ガスを用いて紙パルプを
    脱リグニンする装置において、（ａ）紙パルプをほぐし
    てバラバラにし、高い表面積／容積比を有するようにす
    る手段（１８）、（ｂ）第一の一般に水平な次元に延伸
    された管式胴（７１）を包含するオゾン反応器、（ｃ）
    前記延伸された次元の前記管式胴の第一端の近くにある
    パルプ入口（７７）、及び前記第一端の反対側の第二端
    の近くにあるパルプ出口（７８）、（ｄ）パルプを入口
    から出口まで移動させる手段であって、前記第一の次元
    の管式胴を前記パルプ入口から前記パルプ出口にかけて
    下向きに傾斜させるように前記胴を据えつける手段（７
    ５）を包含する手段、及び（ｅ）パルプが入口から出口
    まで反応器内を移動する時にパルプの転動を起こさせ、
    パルプをバラバラにした状態を保ち、高い表面積／容積
    比を有するようにする手段であって、前記第一の次元に
    伸びる中心軸の回りに前記胴を回転させる手段（７６）
    を包含する手段を包含することを特徴とする、オゾン含
    有ガスによる紙パルプ脱リグニン装置。