JPH0781239B2 - オゾン漂白プロセス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、紙パルプのようなセルロース繊維の中間コン
システンシー懸濁液のオゾン漂白に関し、特に、ZE漂白
シーケンスを得るためにオゾン及び第二の漂白剤、好適
にはアルカリ剤によってパルプを継続的に漂白する方法
に関する。

発明の背景 オゾンによる中間コンシステンシー紙パルプの漂白は最
近可能になったばかりであり、1991年４月30日出願の米
国出願第SN693,287号及び1990年３月23日出願の第SN49
8,205号に詳細に記述されている。それら両出願の内容
はこの明細書にも参照して含まれる。それによって従来
の様々な短所、例えばオゾンの価格が高いこと、低いコ
ンシステンシー（約５％以下）あるいは非常に高いコン
システンシー（約25％以上）の状態で操作する場合に付
随する周知のいろいろな不都合、又オゾンがパルプの炭
水化物を破壊し易いことのような短所は克服された。本
発明によれば、オゾン漂白段階に追加の薬品送給段階を
組入れることによって、中間コンシステンシーのパル
プ、即ち約５から約20パーセントのコンシステンシーの
セルロース繊維懸濁液のオゾン漂白操作の効果が更に高
められる。

中間コンシステンシー・パルプの漂白は又、ヨーロッパ
特許出願EP−０ 426 652 A1号でも知られている。こ
の出願公報は、中間コンシステンシー・パルプがいわゆ
る流動化混合装置内へ導入され、又この混合装置内へ、
キャリヤ・ガスに含有されたオゾンが導入される如き方
法を開示している。混合装置からオゾンとパルプの混合
物は反応管へ放出され、この管からパルプは減圧絞りを
通して漂白タワーに送られる。絞りと漂白タワーとの間
に脱ガス装置と希釈水送給コンジットが備えられてい
る。換言すると、圧力が大気圧に等しいまでに下げられ
たパルプに希釈水が注入される。その出願の明細書は
又、上述のオゾン漂白段階の後、パルプが例えばアルカ
リ抽出の処理を受ける。

しかし又別のオゾン漂白を開示する公報、即ち米国特許
明細書第4,450,044号は全く異なった漂白方法を教示し
ている。この公報は、パルプのコンシステンシーが25と
60％の間、好適には30と45％の間であるような、いわゆ
る高コンシステンシー・オゾン漂白に関するものであ
る。しかしそのような値のコンシステンシーというのは
実際には、パルプが実質的に乾燥状態、換言すると繊維
間に自由水が存在しないということを意味する。水含有
量が低い、又はこの場合無視し得るものであるため高コ
ンシステンシー・オゾン漂白は水に関して問題ないが、
中間コンシステンシー・オゾン漂白の場合には繊維間に
自由水が存在するということが重大な問題になる。本発
明は、そのような繊維間の自由水の存在及びその繊維懸
濁液の作動に対する効果の問題を解決しようとするもの
である。

発明の摘要 本発明においては、中間コンシステンシーのパルプ、即
ち約５−20％のコンシステンシーのセルロース繊維懸濁
液をオゾンで漂白するために、（ａ）該繊維懸濁液及び
オゾン含有キャリア・ガスを好適には約３から約25バー
ル、より好適には５−14バールの圧力下で、高剪断混合
を行う混合装置へ送給し、これによってオゾンと中間コ
ンシステンシー繊維懸濁液とを緻密且つ均質に混合させ
る。キャリア・ガスとしては酸素、空気、及び窒素を使
用でき、そして酸素は大量のオゾン、即ち最高で約３−
16％のオゾンを含むので好適なものである。そこでオゾ
ン・キャリア・ガス混合物は例えば約10kgのオゾンと90
kgの酸素を含有するものになろう。10％のパルプ懸濁液
コンシステンシーの場合、水／ガス比は、約３から25バ
ールの間で変化する圧力に応じて好適に約10:1と2:1の
間である。（ｂ）好適には市販されているMC混合装置と
される高剪断混合装置において、キャリア・ガス内のオ
ゾンと紙パルプとは完全に混合され、これによりオゾン
と繊維との間で適切な移動と接触が行われて高い漂白効
果が得られる。（ｃ）混合装置から緻密且つ均質な紙パ
ルプ／オゾン混合物は第１反応槽へ送られ、ここでオゾ
ンの大部分が消費されるまで漂白プロセスが行われる。
流動化混合装置内の混合物の潜在時間は１秒以上であ
り、そして第１反応槽内の紙パルプとキャリア・ガス中
のオゾンとの混合物の潜在時間は約0.1から5.0分であ
る。これによって約99％のオゾンが消費され、そして漂
白プロセスは実質的に完了する。第２の化学薬品、好適
には水酸化ナトリウム、過酸化水素、あるいは二酸化塩
素のような周知の漂白剤が液状の混合物に追加され、そ
して同様に緻密に混合される。好適には反応槽の頂部に
槽の内容物を流動化する周知の流動化装置が備えられ、
この装置によって混合物は第２槽へ放出され、この第２
槽において余剰のオゾン、キャリア・ガス、及び少量の
追加の反応ガスが混合物から分離され、そして又第２の
漂白反応が進められる。このために、その好適にアルカ
リ性の紙パルプ混合物は、好適には第１反応槽より断面
が著しく大きい第２槽内に約１−３時間潜在するように
されよう。こうしてZE漂白シーケンスを受けた紙パルプ
はそこで第２槽の底部から放出されて、洗浄装置へ、あ
るいは漂白シーケンスの別の漂白段階を含む他の処理段
階へと送られる。好適に、第１反応槽内の圧力は適当な
弁及び制御ループによって所定のレベルに維持される。
第２槽内の圧力も周知の手段によって制御されるが、こ
の圧力は第１槽の圧力より低いレベルにされる。更に、
第２槽内の紙パルプのレベルを少なくとも所定の範囲内
に維持するための適当な周知の制御装置が備えられる。

余剰ガスの放出は様々な個所、例えば第１反応槽の頂部
に備えた流動化装置から行うことができる。これと関連
して留意すべきこととして、最高のオゾン漂白効果を得
るためには第１反応槽内の圧力が一定に維持されなけれ
ばならない。又、好適にアルカリの漂白剤をパルプと緻
密且つ均質に混合するため、液体漂白剤の加圧注入は流
動化操作が行われる所、又はこれに極めて近接した個所
に行われる。最後に、第１槽と第２槽とは両方共好適に
直立型反応槽とされ、そこでパルプは第１槽では上昇方
向に流通し、そして第２槽では下降方向に流通する。

次に添付図面と関連して以下に続けるより詳細な説明か
ら本発明のその他の目的と特徴が明らかになろう。しか
しそれら図面は単なる実例を示すだけのものであり、本
発明の範囲を定義するものでなく、この定義は請求の範
囲を参照すべきであることを理解すべきである。

図面の簡単な説明 本発明は以下に添付図面を参照に更に詳細に記述され
る。それら図面において、 第１図は本発明の第１実施例の概略図であり、そして、 第２図は本発明の第２実施例の概略図である。

好適な実施例の詳細な説明 それら図面において同じ要素には同じ番号が付せられる
が、第２図における全ての番号には前に更に数字（１）
が追加される。

第１図に詳細に示されるように、パルプが貯蔵ユニット
10から、好適には脱ガス中間コンシステンシー・ポンプ
とされるポンプ12によって、ライン又はコンジット16を
通して流動化混合装置14へ送られる。この混合装置は好
適には、N.Y.、グレンス・フォルスのケイマイヤ社（Ka
myr Inc.）から市販されている高剪断中間コンシステン
シー混合装置とされる。混合装置は、ライン16と接続す
る中間コンシステンシー・パルプ懸濁液の入口と、そし
て空気、窒素、好適には酸素のようなオゾン含有キャリ
ア・ガスの加圧送給を行うための入口18とを有する。パ
ルプ懸濁液はオゾン含有キャリア・ガスと緻密且つ均質
に混合され、混合物出口からコンジット20へ放出され、
そして約２−３秒経て第１の直立型反応槽22の底部へ入
る。約0.5から５分間潜在した後、パルプとキャリア・
ガスと、そしてこの漂白反応では未だ完全には消費され
ていないオゾンとの混合物は反応槽22の頂部25に達す
る。ここでその反応混合物の中へ、反応槽22の頂部25に
設けられたコンジット又はライン24を通して、追加の漂
白薬品、例えば水酸化ナトリウム、過酸化水素、過酸化
ナトリウム、二酸化塩素等が、好適には液状で、そして
必要であればキャリアと共に、加圧して送給される。ア
ルカリ漂白段階を効果的に行わせるため漂白薬品は紙パ
ルプと緻密に混合される。

第１反応槽22からの紙パルプの放出を助勢するため、槽
22はこれの頂部分25に周知の流動化装置又は流動化放出
装置26を備え、この装置は、その流動化ロータ又は流動
化装置又は放出装置26の個所又はこれの近くに一体に設
けられる漂白薬品射出口を有し、流動化された紙パルプ
に薬品漂白を適切に混合させる。流動化放出装置26は好
適には、加圧されたガスを反応槽から例えば別の加圧漂
白段階で使用させるために放出する装備28を備える。良
好な漂白結果と安定した条件を得るため、第１反応槽22
内の圧力は、周知のようにして流動化装置26に直ぐ近接
して設けられる圧力調整弁30と制御ループ31により作ら
れる一定のレベルに維持されなければならない。

次いで第１槽22から、余剰のオゾン、キャリア・ガス、
そして例えば水酸化ナトリウムのような漂白薬品を含有
する漂白されたパルプは、そのパルプ混合物からのガス
の分離を助勢する第２の直立型槽32の拡大された入口部
分33へと放出される。そこで分離されたガスは第２槽32
からガス放出ライン34を通して放出される。第２槽32の
圧力も周知のようにして別の圧力調整弁36と制御ループ
37により一定に維持されるが、この圧力は第１槽よりも
実質的に低くされ、一般的に単に僅かに過圧力であるよ
うなものにされる。パルプは周知のレベル制御装置38、
ライン41、ポンプ44、及び圧力調整弁47によって第２槽
32内の所定のレベルの所又はこれの近くに１から３時間
集められてアルカリ（Ｅ）漂白段階を完了し、そしてそ
の後、槽32の底部42において、好適には同じく脱ガス中
間コンシステンシー・ポンプとされるポンプ44により弁
47を通してコンジット46へ放出される。このコンジット
は洗浄装置又はその他の適当な処理段階へ接続する。

第２図の実施例の要素、構造、及び操作は第１図におい
て既述した実施例のそれと実質的に同じであるが、異な
る点として第２槽132の底部142に出口152が備えられ、
そしてこの出口の寸法が漂白された紙パルプをこれの圧
力ヘッドによって適当な洗浄装置150へ送給できるよう
なものにされることである。洗浄装置は好適には、N.
Y.、グレンス・フォルスのケイマイヤ社の加圧入口又は
拡散装置を備えた代理社A.アルストロム社（Ahlstrom C
orporation）から発売されているようなドラム拡散洗浄
装置にされる。

レベル制御機構138がライン148を通し周知のようにして
洗浄装置150のrpm調整装置と協働して第２槽132内の紙
パルプのレベルを所定のレベルに維持する。洗浄された
パルプは最終的に、好適には脱ガス中間コンシステンシ
ー・ポンプとされるポンプ144によって洗浄装置150から
コンジット146を通して放出され、更に他の処理へと送
られる。

ここに記述してきた実施例には、本発明の範囲内で更に
なお変化形及び追加が可能なことは理解されよう。従っ
てその記述は何等制約的なものでなく単なる具体例であ
り、本発明は請求の範囲によってのみ正当に定義される
ものである。

即ち、ここに本発明の基本的な新規な特徴がその好適な
実施例に適用されるものとして図示し、記述し、指摘し
てきたが、その記述した本発明の型式及び詳細部におい
て、本発明の精神から逸脱することなく、なお様々な削
除、代替、及び変化が当該技術者にとって可能であろ
う。従って本発明は請求の範囲によってのみ規定される
ものである。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】５と20％の間のコンシステンシーを有する
   セルロース繊維懸濁液をオゾン漂白する方法であって、 ａ） 該繊維懸濁液及びオゾン含有キャリヤ・ガスを混
   合装置（14、114）へ加圧送給すること、 ｂ） 該混合装置（14、114）内で該繊維懸濁液及び該
   オゾンを混合させること、 ｃ） 該繊維懸濁液及びオゾンの混合物を第１反応槽
   （23、123）へ通すこと、 ｄ） ガス状反応物が生成されてオゾンの殆ど全てが消
   費されるまで、オゾン漂白反応を進行させること、 ｅ） 該ガス状反応物とキャリア・ガスの少なくても一
   部分を該繊維懸濁液から分離すること、 ｆ） 該繊維懸濁液を、第１反応槽から相対的により大
   きい第２反応槽へ、それらの間でパルプを洗浄すること
   無く、移動させること、及び、 ｇ） 該第２反応槽（32、132）から該繊維懸濁液を放
   出すること の諸段階を備える方法において、 該段階（ｅ）と（ｆ）の少なくても一方において、水酸
   化ナトリウムと過酸化水素と二酸化塩素で成るグループ
   から選択されるアルカリ性漂白薬品の液体が、該繊維懸
   濁液に加えられることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】該第１反応槽（23、123）内を第１圧力に
   維持し、該第２反応槽（32、132）内を相対的に低い圧
   力に維持し、該第１圧力が約３と25バールの間であるこ
   とを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】該オゾン及び繊維懸濁液を含有する該混合
   物が該第１反応槽（23、123）内を上昇流方向に通さ
   れ、そして該第２反応槽（32、132）内を下降流方向に
   通されることを特徴とする請求項１の方法。
4. 【請求項４】該追加される液体が、該第１反応槽（23、
   123）へ追加されることを特徴とする請求項１の方法。
5. 【請求項５】該第１槽（23、123）内の該混合物から加
   圧ガスを分離し放出する追加の段階を備えることを特徴
   とする請求項１の方法。
6. 【請求項６】該加圧ガスが酸素を含有し、そして他の加
   圧漂白段階に使用されることを特徴とする請求項５の方
   法。
7. 【請求項７】該繊維懸濁液が流動化される間に該漂白薬
   品が該繊維懸濁液へ追加されることを特徴とする請求項
   １の方法。
8. 【請求項８】該段階ｅ）の後、該漂白された繊維懸濁液
   を洗浄することを特徴とする請求項１の方法。
9. 【請求項９】中間コンシステンシーの繊維懸濁液をオゾ
   ン漂白する装置であって、パルプの入口、キャリヤ・ガ
   ス内に含有されるオゾンの入口、及び、パルプとオゾン
   とキャリヤ・ガスを含有する混合物の出口を有する流動
   化混合装置（14,114）、 頂部分、及び該流動化混合装置（14、114）の混合物出
   口と接続する底部分を有する、加圧される第１上昇流反
   応槽（23、123）、 該第１反応槽（23、123）の頂部分に操作結合された圧
   力調整弁（30、130）、及び、 頂部分、この頂部分に設けられ、該第１反応槽（23、12
   3）の頂部分と該圧力調整弁（30、130）を介して接続す
   る入口、及び底部分を有する、第２下降流槽（32、13
   2） を備える漂白装置において、 該第１反応槽（23、123）の頂部分と該圧力調整弁（3
   0、130）との間のどこかの個所で該繊維懸濁液は漂白薬
   品を送給する装備（24、124） を備えることを特徴とする漂白装置。
10. 【請求項１０】該第１反応槽（23、123）の頂部分に設
    けられ、該圧力調整弁（30、130）を介して該第２槽（3
    2、132）の入口へ該混合物を送給するのを助勢するため
    に該混合物を流動化する装備（26、126）を備えること
    を特徴とする請求項９の漂白装置。
11. 【請求項１１】ｅ）該第２槽（32、132）の底部分に接
    続し、そこから該繊維懸濁液を放出する装備（44）、 ｆ） 該流動化混合装置（14、114）に操作接続され、
    キャリヤ・ガス中に含有される該オゾンを該混合装置
    （14、114）へ加圧送給する装備 を備えることを特徴とする請求項９の漂白装置。
12. 【請求項１２】該薬品送給装備（24、124）が該液体を
    該第１槽（23、123）へ送給する装備を備えることを特
    徴とする請求項９の漂白装置。
13. 【請求項１３】該第１反応槽（23、123）に操作接続さ
    れ、該第１反応槽（23、123）からガスを分離し放出す
    る装備（28、128）を備えることを特徴とする請求項９
    の漂白装置。
14. 【請求項１４】該第２槽に操作接続され、そこからガス
    を分離し放出する装備（34、134）を備えることを特徴
    とする請求項９の漂白装置。