JPH059885A - 黒液処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スケールが熱交換器の表面に付着し、熱交換効
率が低下するのを防止する。 【構成】蒸解釜から排出された黒液を加熱して濃度を高
くするために複数段直列に接続された蒸発装置を有し、
黒液は複数段の蒸発装置の中を流れ、加熱されて濃度を
高くする。最終段の蒸発装置の前において濃度が高くな
って粘度が上昇した黒液を取り出し、複数段直列に接続
された回転型熱交換器３７ａ〜３７ｄに送る。該回転型
熱交換器３７ａ〜３７ｄにおいて黒液を、粘度を十分低
下させるだけの設定温度に加熱し、蒸発装置の最終段に
供給し、再び加熱して濃度を高める。回転型熱交換器３
７ａ〜３７ｄは、熱交換器ドラム３９ａ〜３９ｄ内に回
転自在に配設され、内部に熱源となる蒸気を流すスパイ
ラル熱交換素子３８ａ〜３８ｄを有している。また、黒
液をフラッシュさせるためのフラッシュドラム４０ａ〜
４０ｄを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、黒液処理装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維質材料を含む黒液を処理する
場合、黒液を蒸発装置に送り蒸気で加熱して水分を蒸発
させ、固形分を多く含む濃度（６０〜７５重量％）にし
た後、燃焼させて薬品を回収するようにしている。この
場合、黒液を加熱するために流下薄膜型などの蒸発装置
が使用され、該蒸発装置の中に蒸気を送り、表面に黒液
を膜状に流すようにしている。蒸発装置の表面を流れる
黒液は、蒸気の熱を受けて加熱され、水分が蒸発して濃
度が高くなる。

【０００３】この場合、濃度が高くなるとともに粘度も
急速に上昇し、濃度の高い黒液が伝熱面の表面に付着し
て熱伝達を妨げるだけでなく、循環ポンプが大きな電力
を消費する。そこで、蒸発装置における最終的な蒸発に
先立ち、黒液の温度を蒸解温度以上（１７０〜１９０°
Ｃ）に上昇させ、その温度を所定時間維持することによ
って、黒液中に含まれる高分子リグニン成分を分解する
方法が提供されている（特公平２−４８６７７号公報参
照）。

【０００４】図２は従来の黒液処理装置の概略図であ
る。図において、１ａ〜１ｃは流下薄膜型の熱交換器で
あり、黒液が流れる配管２に沿って直列に配設してあ
る。３は上記熱交換器１ａ〜１ｃに蒸気を供給するため
の配管であり、熱交換器１ａ〜１ｃにおいて黒液を加熱
して蒸発させた後の蒸気は凝縮水となり、ドレーン配管
４ａ〜４ｃを介して排出される。

【０００５】この方法の場合、黒液内の高分子リグニン
成分が分解されるため、化合物の添加又は分離を必要と
することなく、黒液の粘度を低下させ、熱交換器１ａ〜
１ｃの熱交換効率を向上させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の黒液処理装置においては、熱交換器１ａ〜１ｃを長
期間高い温度に維持していると、熱交換器１ａ〜１ｃの
表面にスケールが付着し、熱交換効率が低下してしま
う。また、熱交換器１ａ〜１ｃにおいて黒液を加熱して
蒸発させた後の蒸気は凝縮水となり、ドレーン配管４ａ
〜４ｃを介して排出されてしまうので、エネルギ効率が
低く、その分コストが高くなってしまう。

【０００７】本発明は、上記従来の黒液処理装置の問題
点を解決して、熱交換器を長期間高い温度に維持してい
ても熱交換器の表面にスケールが付着することがなく、
熱交換効率が高く、発生した蒸気のエネルギを十分利用
することができる黒液処理装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の黒
液処理装置においては、蒸解釜から排出された黒液を加
熱して濃度を高くするために複数段直列に接続された蒸
発装置を有している。そして、該複数段の蒸発装置のう
ちの最終段の前において黒液を取り出すための配管と、
該配管によって取り出した黒液を、粘度を十分低下させ
るだけの設定温度に加熱するために、複数段直列に接続
された回転型熱交換器と、設定温度に加熱された黒液
を、上記複数段の蒸発装置の最終段に供給するための配
管を有している。

【０００９】上記回転型熱交換器は、熱交換器ドラム内
に回転自在に配設され、内部に熱源となる蒸気を流すス
パイラル熱交換素子を有している。また、上記回転型熱
交換器は、黒液をフラッシュさせるためのフラッシュド
ラムを備え、フラッシュさせることによって発生した蒸
気を他の段の回転型熱交換器に送るようにする。さら
に、上記複数段の蒸発装置のうちの最終段の前において
取り出す黒液の濃度を４０重量％以上とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、上記のように蒸解釜から排出
された黒液を加熱して濃度を高くするために複数段直列
に接続された蒸発装置を有している。黒液は複数段の蒸
発装置の中を流れ、加熱されて水分を蒸発させ、濃度が
高くなる。そして、該複数段の蒸発装置のうちの最終段
の前において濃度が高くなって粘度が上昇した黒液が取
り出され、複数段直列に接続された回転型熱交換器に送
られる。該回転型熱交換器において黒液は、粘度を十分
低下させるだけの設定温度に加熱される。

【００１１】設定温度に加熱された黒液は、上記複数段
の蒸発装置の最終段に供給され、再び加熱させられて濃
度が高められる。上記回転型熱交換器は、熱交換器ドラ
ム内に回転自在に配設され、内部に熱源となる蒸気を流
すスパイラル熱交換素子を有しているので、黒液はスパ
イラル熱交換素子によって攪拌されながら加熱される。

【００１２】また、上記回転型熱交換器は、黒液をフラ
ッシュさせるためのフラッシュドラムを備え、フラッシ
ュさせることによって発生した蒸気を他の段の回転型熱
交換器に送ることができる。この場合、フラッシュさせ
ることによって発生した蒸気のエネルギを有効に利用す
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の黒液処理装置の
後段工程部分を示す図、図３は本発明の黒液処理装置の
前段工程部分を示す図、図４は蒸発装置の詳細図、図５
は熱交換素子の斜視図、図６は回転型熱交換器の詳細図
である。図４及び図５は第２段の蒸発装置について、図
６は第２段の回転型熱交換器について示す。

【００１４】図３において、１１は濃度が１６〜２０重
量％の黒液を排出する蒸解釜、１２ａ〜１２ｅは複数段
が直列に接続される流下薄膜型の第１段〜第５段の蒸発
装置である。本実施例においては、第１段〜第５段まで
設けられているが、必要に応じて段数を変えることがで
きる。第１段〜第４段の蒸発装置１２ａ〜１２ｄは、い
ずれも同じ構造を有しており、それぞれ熱交換素子１３
ａ〜１３ｄを内蔵している。最終段である第５段の蒸発
装置１２ｅは熱交換素子１３ｅの量を多くした構造にな
っている。蒸発装置１２ａ〜１２ｅの上部には、黒液を
溜め、薄膜状にして落下させるための分配器１４ａ〜１
４ｅが設けられていて、蒸発装置１２ａ〜１２ｅの底部
から排出された黒液は、配管１５ａ〜１５ｅを介して循
環させられ、分配器１４ａ〜１４ｅに送られる。なお、
１６ａ〜１６ｅは黒液を循環させるための循環ポンプで
ある。

【００１５】上記蒸発装置１２ａ〜１２ｅにおいて、分
配器１４ａ〜１４ｄから薄膜状になって落下した黒液
は、熱交換素子１３ａ〜１３ｅの表面に沿って流れ、そ
の間熱交換素子１３ａ〜１３ｅ内を流れる蒸気によって
加熱され、水分が蒸発して濃度が高くなる。第１段〜第
４段の蒸発装置１２ａ〜１２ｄの場合、次段すなわち第
２段〜第５段の蒸発装置１２ｂ〜１２ｅにおいて黒液か
ら得られた蒸気がそれぞれ熱源として使用され、配管１
８ａ〜１８ｄを介して熱交換素子１３ａ〜１３ｄに送ら
れる。また、第５段の蒸発装置１２ｅの場合、図示しな
いボイラから得た低圧蒸気が熱源として使用され、配管
１８ｅを介して熱交換素子１３ｅに送られる。上記蒸発
装置１２ａ〜１２ｅの中で熱を放出して黒液を加熱した
後のドレーン及び非凝縮ガスは、蒸発装置１２ａ〜１２
ｅから排出される。

【００１６】また、２０ａ〜２０ｄは配管１５ａ〜１５
ｄから分岐する分岐管、２１は第１段の蒸発装置１２ａ
において黒液から蒸発した蒸気を排出するための排気
管、２２は復水器である。上記蒸解釜１１から第１段の
蒸発装置１２ａに送られた黒液は、該第１段の蒸発装置
１２ａ内で水分が蒸発させられ、濃度が高くなる。濃度
の高くなった黒液は配管１５ａから分岐する分岐管２０
ａを介して第２段の蒸発装置１２ｂに送られ、再び加熱
されて更に濃度が高くなる。同様に黒液は、第３、第４
の蒸発装置１２ｃ，１２ｄにおいても加熱され、次第に
濃度が高くなり、分岐管２０ｄにおいては、濃度が４０
重量％の黒液を得ることができる。

【００１７】図４において、１２ｂは第２段の蒸発装
置、１３ｂは熱交換素子、１４ｂは黒液を薄膜状に落下
させるための分配器、１５ｂは蒸発装置１２ｂの底部か
ら上部に黒液を送るための配管、１６ｂは黒液を循環さ
せるための循環ポンプ、１８ａは黒液を加熱することに
よって発生した蒸気を第１段の蒸発装置１２ａに排出す
るための配管、１８ｂは第３段の蒸発装置１２ｃから排
出された蒸気を供給するための配管、２０ａは第１段の
蒸発装置１２ａにおいて濃度が高くなった黒液を供給す
る分岐管、２０ｂは第３段の蒸発装置１２ｃに黒液を供
給するための分岐管である。

【００１８】また、２５は黒液から発生した蒸気のミス
トを除去するためのワイヤメッシュデミスタ、２６は黒
液を加熱した結果発生した凝縮水を排出するためのドレ
ーン配管、２７は非凝縮ガスを排出するための配管であ
る。図５において、１３ｂは熱交換素子であり、複数の
熱交換プレート３１を重ねて形成される。熱交換プレー
ト３１は、熱伝達性の高い２枚の板を合わせて作られ、
各所にディンプル３２が形成されている。上記熱交換プ
レート３１の内部に熱源としての蒸気が矢印Ａのように
送られ、熱交換プレート３１の表面を黒液が矢印Ｂのよ
うに送られる。蒸気はディンプル３２に阻止され、熱交
換プレート３１の間を蛇行して流れ、熱交換効率を向上
させている。

【００１９】ところで、上記配管１５ｄ（図３参照）か
ら分岐した分岐管２０ｄを介して排出された黒液は、一
旦タンク３３に溜められた後、循環ポンプ３４によって
配管３５を介して黒液処理工程の後段に送られる。上記
黒液処理装置の後段工程部分について図１に基づいて説
明する。図１において、３７ａ〜３７ｄは複数段が直列
に接続された第１段〜第４段の回転型熱交換器である。
該回転型熱交換器３７ａ〜３７ｄは、スパイラル熱交換
素子３８ａ〜３８ｄを内蔵する熱交換器ドラム３９ａ〜
３９ｄと、該熱交換器ドラム３９ａ〜３９ｄの下部に取
り付けられたフラッシュドラム４０ａ〜４０ｄから成っ
ている。上記スパイラル熱交換素子３８ａ〜３８ｄは、
回転型熱交換器３７ａ〜３７ｄの上方に配設された回転
手段４１ａ〜４１ｄによって回転させられる。

【００２０】４３ａ〜４３ｃは、第１段〜第３段の回転
型熱交換器３７ａ〜３７ｃにおいて加熱された黒液を次
段すなわち第２段〜第４段の回転型熱交換器３７ｂ〜３
７ｄに供給するための配管である。４５ａ〜４５ｃは、
上記熱交換器ドラム３９ａ〜３９ｃの黒液の液面を一定
にするために設けられた制御弁である。第４段の回転型
熱交換器３７ｄにおいて加熱された黒液は、熱交換器ド
ラム３９ｄから配管４６を介してフラッシュドラム４０
ｄに送られる。

【００２１】また、４７ａ〜４７ｃは、第２段〜第４段
の回転型熱交換器３７ｂ〜３７ｄのフラッシュドラム４
０ｂ〜４０ｄにおいてフラッシュした結果得られた蒸気
を、前段すなわち第１段〜第３段の回転型熱交換器３７
ａ〜３７ｃのスパイラル熱交換素子３８ａ〜３８ｃに送
るための配管、４８ａ〜４８ｃは、第２段〜第４段の回
転型熱交換器３７ｂ〜３７ｄのフラッシュドラム４０ｂ
〜４０ｄにおいてフラッシュした結果残った黒液を、前
段すなわち第１段〜第３段のフラッシュドラム４０ａ〜
４０ｃに送るための配管である。上記配管４８ａ〜４８
ｃ，４６には黒液を少量ずつ供給するためのオリフィス
４９ａ〜４９ｄが設けられている。また、上記配管４７
ａ〜４７ｃには、供給する蒸気量を制御するための制御
弁５０ａ〜５０ｃが設けられている。

【００２２】５１は中圧の２００°Ｃの蒸気を第４段の
熱交換器３７ｄのスパイラル熱交換素子３８ｄに供給す
るための配管であり、該配管５１には供給する蒸気量を
制御するための制御弁５２が設けられている。なお、５
５はフラッシュドラム４０ａにおいてフラッシュした結
果残った黒液を、循環ポンプ５７を介して第５段の蒸発
装置１２ｅ（図３参照）に供給するための配管、５６は
上記フラッシュドラム４０ａにおいてフラッシュした結
果発生した蒸気を配管１８ｄに供給するための配管であ
る。

【００２３】上記構成において、配管３５を介して第１
段の回転型熱交換器３７ａに供給された濃度が４０重量
％の黒液は、スパイラル熱交換素子３８ａ内を流れる蒸
気によって１００°Ｃに加熱される。そして、第１段の
回転型熱交換器３７ａで加熱された黒液は、更に第２段
の回転型熱交換器３７ｂに送られ、スパイラル熱交換素
子３８ｂ内を流れる蒸気によって１４０°Ｃに加熱され
る。このように、順次第３、第４の回転型熱交換器３７
ｃ，３７ｄに送られた黒液は、それぞれ１７０°Ｃ，１
９０°Ｃに加熱され、高分子リグニン成分が分解され
る。その結果、黒液の粘度が低下し、流動性が向上す
る。

【００２４】この場合、第１段〜第３段の回転型熱交換
器３７ａ〜３７ｃのスパイラル熱交換素子３８ａ〜３８
ｃにおいては、次段すなわち第２段〜第４段の回転型熱
交換器３７ｂ〜３７ｄのフラッシュドラム４０ｂ〜４０
ｄにおいてフラッシュされた結果生じた蒸気が熱源とな
り、第４段の回転型熱交換器３７ｄのスパイラル熱交換
素子３８ｄにおいては、配管５１を介して供給された蒸
気が熱源となる。

【００２５】図６において、３７ｂは第２段の回転型熱
交換器、３８ｂはスパイラル熱交換素子、３９ｂは該ス
パイラル熱交換素子３８ｂを収容する熱交換器ドラム、
４０ｂは該熱交換器ドラム３９ｂの下部に取り付けられ
るフラッシュドラム、４１ｂは上記スパイラル熱交換素
子３８ｂを回転させるための回転手段である。上記回転
手段４１ｂは、電動機６１と伝動手段６２から成ってい
て、伝動手段６２を介してシャフト６３に回転が伝達さ
れるようになっている。該シャフト６３には蒸気用及び
ドレーン用の管が内蔵されていて、上記スパイラル熱交
換素子３８ｂはシャフト６３に取り付けられ、上記管に
連通させられる。

【００２６】４３ａは第１段の回転型熱交換器３７ａに
おいて加熱された黒液を供給するための配管、４３ｂは
第２段の回転型熱交換器３７ｂにおいて加熱された黒液
を排出するための配管である。４７ａはフラッシュさせ
た結果得られた蒸気を第１段の回転型熱交換器３７ａに
送るための配管、４７ａはフラッシュさせた結果残った
黒液を第１段の回転型熱交換器３７ａに送るための配
管、４９ｂは第３段の回転型熱交換器３７ｃのフラッシ
ュドラム４０ｃにおいてフラッシュされた結果残った黒
液が供給される配管である。

【００２７】このように、第１段〜第４段の回転型熱交
換器３７ａ〜３７ｄにおいて加熱され、１９０°Ｃの温
度になった黒液は、粘度が低下して流動性が高くなる。
その後黒液は、フラッシュドラム４０ｄ〜４０ａに順次
送られ、そのたびにフラッシュさせられ、蒸気を分離す
る。そして、第１段の回転型熱交換器３７ａのフラッシ
ュドラム４０ａにおいてフラッシュさせられた後に残っ
た黒液は、配管５５を介して第５段の蒸発装置１２ｅ
（図３参照）に送られる。

【００２８】上記第５段の蒸発装置１２ｅにおいて、配
管５５を介して供給された黒液は、配管１５ｅを介して
分配器１４ｅに送られ、該分配器１４ｅから薄膜状にな
って落下させられ、熱交換素子１３ｅによって更に加熱
され、水分を蒸発させる。この時、上記黒液は粘度が低
く流動性が高いため、熱交換素子１３ｅの表面に付着し
にくくなる。したがって、濃度の高い黒液が熱交換素子
１３ｅの表面を覆って熱伝達を妨げることがなくなる。

【００２９】上記第５段の蒸発装置１２ｅにおいて濃度
が高められた黒液は、配管５９を介して最終品として排
出され、仕上工程に送られる。配管３５を介して第１段
〜第４段の回転型熱交換器３７ａ〜３７ｄに送られる黒
液は、濃度が４０重量％のものを用いる。２０重量％の
濃度のものに比較して質量が１／２になるため温度上昇
に必要な熱量が１／２になる。なお、配管３５内の黒液
を４０重量％以上の濃度にしてもよい。

【００３０】また、回転型熱交換器３７ａ〜３７ｄにお
いては、スパイラル熱交換素子３８ａ〜３８ｄを設けて
回転させているので、スケールの付着を防止することが
できるだけでなく、表面積を大きくすることができる。
さらに、回転型熱交換器３７ａ〜３７ｄにフラッシュド
ラム４０ａ〜４０ｄを取り付けていて、多段フラッシュ
を行うことができるので、エネルギを有効に利用するこ
とができる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形すること
が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。

【００３２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、蒸解釜から排出された黒液を加熱して濃度を高
くするために複数段直列に接続された蒸発装置を有して
おり、該複数段の蒸発装置のうちの最終段の前において
濃度が高くなって粘度が上昇した黒液が取り出され、複
数段直列に接続された回転型熱交換器に送られ、加熱さ
れた粘度が十分低下させられる。

【００３３】その後、黒液は上記複数段の蒸発装置の最
終段に供給され、再び加熱されて濃度が高くなる。した
がって、黒液が蒸発装置の熱交換素子の表面に付着して
熱交換効率を低下させるのを防止することができる。ま
た、上記回転型熱交換器は、熱交換器ドラム内に回転自
在に配設され、内部に熱源となる蒸気を流すスパイラル
熱交換素子を有しているので、黒液はスパイラル熱交換
素子によって攪拌されながら加熱される。したがって、
回転型熱交換器にスケールが付着するのを防止すること
ができ、長期間にわたって黒液処理装置を使用すること
ができる。

【００３４】また、上記回転型熱交換器は、黒液をフラ
ッシュさせるためのフラッシュドラムを備え、フラッシ
ュさせることによって発生した蒸気を他の段の回転型熱
交換器に送るようにしている。この場合、フラッシュさ
せることによって発生した蒸気のエネルギを有効に利用
することができ、コストを低減することができ、かつ、
コンパクトになる。

【００３５】さらに、上記複数段の蒸発装置のうちの最
終段の前において取り出す黒液の濃度を４０重量％以上
とすると、温度上昇のために必要な熱量を１／２に低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の黒液処理装置の後段工程部分を示す図
である。

【図２】従来の黒液処理装置の概略図である。

【図３】本発明の黒液処理装置の前段工程部分を示す図
である。

【図４】蒸発装置の詳細図である。

【図５】熱交換素子の斜視図である。

【図６】回転型熱交換器の詳細図である。

【符号の説明】

１２ａ〜１２ｅ 蒸発装置 １３ａ〜１３ｅ 熱交換素子 １４ａ〜１４ｄ 分配器 ３５，５５ 配管 ３７ａ〜３７ｄ 回転型熱交換器 ３８ａ〜３８ｄ スパイラル熱交換素子 ３９ａ〜３９ｄ 熱交換器ドラム ４０ａ〜４０ｄ フラッシュドラム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）蒸解釜から排出された黒液を加熱
   して濃度を高くするために複数段直列に接続された蒸発
   装置と、 （ｂ）該複数段の蒸発装置のうちの最終段の前において
   黒液を取り出すための配管と、 （ｃ）該配管によって取り出した黒液を、粘度を十分低
   下させるだけの設定温度に加熱するために、複数段直列
   に接続された回転型熱交換器と、 （ｄ）設定温度に加熱された黒液を、上記複数段の蒸発
   装置の最終段に供給するための配管を有し、 （ｅ）上記回転型熱交換器は、熱交換器ドラム内に回転
   自在に配設され、内部に熱源となる蒸気を流すスパイラ
   ル熱交換素子を有することを特徴とする黒液処理装置。
2. 【請求項２】 上記回転型熱交換器は、黒液をフラッシ
   ュさせるためのフラッシュドラムを備え、フラッシュさ
   せることによって発生した蒸気を他の段の回転型熱交換
   器に送るための配管を備えた請求項１記載の黒液処理装
   置。
3. 【請求項３】 上記複数段の蒸発装置のうちの最終段の
   前において取り出す黒液の濃度を４０重量％以上とする
   請求項１記載の黒液処理装置。