JPH09241987A

JPH09241987A - 低濃度パルプのオゾン漂白方法

Info

Publication number: JPH09241987A
Application number: JP4984496A
Authority: JP
Inventors: Jun Furuya; 順古家; Mutsutoshi Kikuchi; 睦年菊池; Nobuo Oikawa; 信雄及川
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、前記従来技術の中〜高濃度オ
ゾン漂白における繊維の損傷やパルプ粘度の低下、設備
費の増加などの問題点を解決することであり、従来設備
を活用し、ゆるやかな脱リグニン反応を促進することに
より、低カッパー価、高白色度の化学パルプが得られる
経済的化学パルプのオゾン漂白方法を提供するものであ
る。【解決手段】本発明は、低濃度パルプのオゾン漂白方法
において、オゾン濃度１７％以上のオゾンを用い、濃度
６％以下の酸素漂白パルプスラリーにパルプ絶乾重量ト
ン当り２〜２０ｋｇとなるように該オゾンを添加し、ス
タティックミキサー等を用いて１０秒以上連続又は断続
的に攪拌反応させるパルプのオゾン漂白方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、低濃度パルプ（６
％以下）の高濃度オゾンによる漂白方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】パルプを脱リグニン漂白する方法として
は、Ｃ（塩素）−Ｅ（アルカリ）−Ｄ（二酸化塩素）−
Ｅ（アルカリ）−Ｄ（二酸化塩素）等の多段漂白法があ
り、主として塩素系薬品が使用されてきたが、塩素とパ
ルプ中の有機物との反応により生成される、環境に有害
なダイオキシン等の有機塩素系化合物が問題となり、酸
素を用いた漂白段を初段に用い、塩素系漂白薬品を減少
させる方法が採用され、更に近年は塩素を使わないＥＣ
Ｆ、塩素系薬品を全く使わないＴＣＦ漂白が実用化され
始め、酸素、オゾンはその有効な漂白薬品となってきて
いる。

【０００３】塩素系薬品に比べ、オゾンによるパルプの
漂白は、オゾンのリグニンとの高い反応性に加えて、塩
素系漂白と異なり、漂白過程で有害な有機塩素化合物を
生じないといった利点がある。

【０００４】このため、オゾン漂白は早くから注目され
ていた。しかし、オゾンはその製造コストが高く、その
強い酸化能のために繊維を傷めやすいなどの欠点があ
り、これらが実用化阻害の大きな要因となっていた。し
かしながら、近年、オゾン発生装置の性能向上により製
造コストが低下し、高剪断混合機を用いる中濃度パルプ
への加圧オゾンの迅速均一混合処理により、繊維の損傷
を軽減することができるようになり、オゾン漂白の実用
化への試みが見られるようになった。

【０００５】クラフトパルプでの実機へのオゾン漂白導
入例は１９９５年までに９例報告されており高濃度パル
プによるものが３例、中濃度パルプが６例、低濃度での
大規模実施例はない。

【０００６】パルプ濃度２５〜３５％の高濃度領域にお
いては、ユニオンキャンプ社が塩素フリープロセスとし
て８００ｔ／日の実機を稼働しており、パルプ濃度１０
％前後で行う中濃度法ではスドラセル社、モード社で各
々１１００ｔ／日の例等がある。

【０００７】オゾン漂白方法は、酸性領域でパルプにオ
ゾンを加えて、リグニンや樹脂等を酸化分解してパルプ
漂白を行うものである。この中でも、最近では、設備費
や得られるパルプの品質との関係で有利な中濃度漂白方
法が主として採用されてきている。

【０００８】通常、パルプとオゾンとの反応は、混合が
充分な場合数秒で達成されるが、オゾンとパルプとの混
合が不十分である場合には、オゾンが無駄に消費された
り、未反応のオゾンが残ることになる。中濃度漂白は、
８〜１７％のパルプ濃度で実施するものであるが、この
ようなパルプ濃度の場合、十分に流動化させてオゾンと
の接触を大とする必要がある。そのため、パルプとオゾ
ンとの混合については、中濃度酸素漂白をベースに種々
の混合機が開発され、使用されている。

【０００９】しかし、開発された種々の混合機を用い
て、中濃度パルプのオゾン漂白を行うことが可能となっ
てきたが、未だオゾンとの反応が不均一で、オゾンが無
駄に消費され、パルプ粘度が低下するという問題が発生
したり、未反応オゾンが残り経済的に非効率であり、残
留オゾンによる毒性の問題が有った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の中濃度漂白あるいは高濃度漂白における繊維
の損傷やパルプ粘度の低下、設備費の増加などの問題点
を解決することであり、従来設備を活用し、脱リグニン
反応を促進させ、その結果、低カッパー価、高白色度の
化学パルプが得られる経済的化学パルプのオゾン漂白方
法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、低濃度パルプ
を高濃度オゾンを用いて、反応塔を用いることなく、低
カッパー価、高白色度の化学パルプが得られることを見
いだし、この知見に基づいて本発明をなすに到った。

【００１２】本発明は、パルプのオゾン漂白方法におい
て、オゾン濃度１７重量％（オゾン濃度の重量％を以下
「％」で示す。）以上のオゾンを用い、濃度６重量％
（パルプ濃度の重量％を以下「％」で示す。）以下の酸
素漂白パルプスラリーにパルプ絶乾重量トン当り２〜２
０ｋｇとなるように該オゾンを添加し、主にスタティッ
クミキサーを用いて１０秒以上攪拌・反応させることを
特徴とする低濃度パルプのオゾン漂白方法である。な
お、スタティックミキサー同様に、連続的又は断続的に
攪拌・反応を１０秒以上行える攪拌・反応装置を用いる
ことを防げない。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１の低濃
度パルプのオゾン漂白方法のフロー図に基づき説明す
る。未晒パルプを酸素漂白し、酸素漂白塔１より送り出
されたパルプは洗浄機２で洗浄され、希釈水によって濃
度６％以下に希釈し、硫酸が添加されてｐＨ４以下に調
整されたパルプはチェスト３に入り、種揚ポンプ４を経
てオゾン濃縮装置５より高濃度オゾンが添加されてスタ
ティックミキサー６、７へ送られ、攪拌・反応された漂
白パルプは、ガス分離装置８へ送られ排ガスがパルプよ
り分離される。パルプはガス分離装置８内で希釈され種
揚ポンプ９で洗浄機１０に送られ洗浄された後、次工程
の多段漂白装置で、更に漂白され高白色度の漂白パルプ
となる。一方、ガス分離装置８で分離された排ガスは排
ガス処理設備へ送られ処理される。

【００１４】本発明に用いられる高濃度オゾンとして
は、吸着法や膜分離法によって得られる濃度が１７％以
上好ましくは２０％以上のものである。１７％以下のも
のでは、オゾン分圧の低下、気液比の増加によるオゾン
のパルプスラリーへの溶解効率の低下により、実用上無
理な高圧力や、長い攪拌時間が必要となる。従ってパル
プへのオゾンの吸収・反応効率の低い１７％未満のオゾ
ンガスの適用は難しく、低濃度パルプのオゾン漂白には
適していない。

【００１５】ミキサーとしては、ガスとパルプスラリー
を効率よく混合し、オゾンガスの溶解、パルプとの反応
を行えるミキサーであれば種類を選ばない。滞留時間が
短く、消費動力の大きいタイプのミキサーでは、瞬間的
に混合されるため、オゾンが溶解反応しきれず、９０％
以上の消費率を維持することは難しく、多段に設置して
も、気液分離を起こした気液混合体の再混合は滞留時間
の短いミキサーでは難しい。また、回転式オートクレー
ブの様なミキシング設備を有するリアクターでも可能で
あるが設備が大型化し、コスト、設置スペースが増加
し、不利である。本発明に用いられる高濃度オゾンガス
の攪拌・反応装置としては、スタティックミキサーが用
いられ、滞留時間が１０秒以上、好ましくは２０秒以上
のものであり、直列に接続して所定の滞留時間を保つよ
うにすればよい。滞留時間が１０秒以下では、パルプと
オゾンの接触時間が短く、オゾン消費量が低く不経済で
ある。

【００１６】オゾン添加率はパルプ絶乾重量トン当たり
最低２ｋｇ、最大２０ｋｇである。オゾンの添加量と
は、パルプへの添加直前の純オゾン重量換算量を言う。
ここで、その適正な添加率は以下の式により計算される
が、酸素漂白後の晒クラフトパルプ用のパルプではパル
プ絶乾重量トン当たり、広葉樹クラフトパルプの場合２
〜１２ｋｇ好ましくは３〜７ｋｇ、針葉樹クラフトパル
プの場合３〜２０ｋｇ好ましくは４〜１０ｋｇである。Ｚ＝（Ｋ0−Ｋ1）×（１／Ｋ2）×（１／Ｋ3）ここにＺ：オゾン添加率。パルプ絶乾重量トン当たりのオゾ
ン添加量（ｋｇ／ｔ）Ｋ0：オゾン添加前のカッパー価Ｋ1：オゾン添加後の目標カッパー価Ｋ2：オゾンΔＫ能力。反応した単位オゾン添加率当た
りのカッパー価低下能力。Ｋ3：オゾン利用効率。消費されたオゾン量と添加オゾ
ン量の比率。反応系での分解、消費は含むが、添加量測
定前の配管、コンプレッサー等による分解は含まない。ここで酸素漂白後の晒クラフト用パルプでは広葉樹パル
プの場合Ｋ0＝７〜１３Ｋ1＝２〜７Ｋ2＝０．８〜１．５Ｋ3は０．６以上が事実上必要であり、望ましくは０．
９〜１である。針葉樹クラフトパルプの場合Ｋ0＝１０〜１８Ｋ1＝３〜１０Ｋ2＝１．２〜１．７Ｋ3は同様に０．６以上である。又（Ｋ0−Ｋ1）は３以上としないと経済的に不利であ
り、最も効率の良い場合のＫ2＝１．５、Ｋ3＝１とする
と、Ｚ＝２従って添加率Ｚは最低２ｋｇ／ｔとなる。
針葉樹クラフトパルプの場合は蒸解後のカッパー価が高
い為、酸素漂白段のカッパー価も高くなり、Ｋ0は１０
〜１８となる。パルプ繊維の損傷を避ける為、Ｋ1はＫ0
の２０％以下に止どめる必要があり、Ｋ0＝１８の場
合、Ｋ1は３．６以上となる。Ｋ2＝１．２、Ｋ3＝０．
６とすると、Ｚ＝（１８−３．６）×１／１．２×１／０．６＝２０となる。

【００１７】本発明における、高濃度オゾンのミキサー
への吹き込み圧力は、３〜９．８ｋｇ／ｃｍ²、好まし
くは６〜９．８ｋｇ／ｃｍ²である。反応条件としては
高い方が良いが、１０ｋｇ／ｃｍ²以上の高圧では設備
の安全上特別な配慮をする必要があり、設備費が上昇
し、管理も難しくなる。又、いたずらに高圧下での操業
を行うと、動力消費が増加し、コスト的に不経済であ
る。又、３ｋｇ／ｃｍ²以下では反応効率が低下し、高
率のオゾン消費効率を得るためにはミキサーを大幅に増
強する必要がある。又、設計上困難になり、スタティッ
クミキサーを使うと圧力損失の増加により、結果的に圧
力が３ｋｇ／ｃｍ²を越えることとなる。

【００１８】ガス分離装置でパルプより分離された排ガ
スは、汚染物除去装置で処理され、オゾン発生装置へ戻
され再利用されてもよく、また酸素漂白用等の酸素源と
して利用することも可能である。

【００１９】図２は、本発明の他の実施態様を示すフロ
ー図である。未晒パルプを酸素漂白し、酸素漂白塔１よ
り送り出されたパルプは洗浄機２で洗浄され、希釈水に
よって濃度６％以下に希釈し、硫酸が添加されてｐＨ４
以下に調整されたパルプはチェスト３に入り、種揚ポン
プ４を経てオゾン濃縮装置５より高濃度オゾンが添加さ
れて第１スタティックミキサー１１へ送られ攪拌・反応
が行われる。反応後のパルプは、ガス分離装置１２で排
ガスがパルプより分離された後さらにオゾン濃縮装置５
より新たに高濃度オゾンが添加され、第２スタティック
ミキサー１３に送られ攪拌・反応されてオゾン漂白を受
けた後ガス分離装置８に送られ漂白パルプより排ガスを
分離し、種揚ポンプ９を経由し洗浄機１０により洗浄さ
れた後、次工程の多段漂白装置へ送られて、Ｅｐ（アル
カリ＋過酸化水素）−Ｄ（二酸化塩素）−Ｐ（過酸化水
素）−Ｄ（二酸化塩素）等のシーケンスにより更に漂白
され高白色度の漂白パルプとなる。一方、ガス分離装置
１２及び８で分離された排ガスは排ガス処理設備へ送ら
れ処理される。第１スタティックミキサー及び第２スタ
ティックミキサーの高濃度オゾン添加率は、パルプ絶乾
重量トンに対して全添加量は２〜２０ｋｇの範囲であ
り、好ましくは広葉樹パルプでは３〜７ｋｇ、針葉樹パ
ルプではやや多い。第１スタティックミキサーの高濃度
オゾン添加は、系の圧力勾配、パルプスラリー中の被酸
化性物質量の関係から全体の５０％以上を添加すること
が望ましいと考えられるが、消費効率の最も良い分割比
とすべきである。

【００２０】

【実施例】以下の実施例により、さらに具体的に説明す
る。

【００２１】実施例１国産広葉樹チップをクラフト蒸解した未晒パルプを、洗
浄、酸素漂白処理を行いカッパー価９．８のパルプを得
た。このパルプを図１のフローによって、洗浄後パルプ
濃度が５％になるように希釈し、硫酸を添加してｐＨを
２．２に調整してパルプスラリーとした。次に、スタテ
ィックミキサーのパルプ供給側に高濃度オゾン（２０
％）をパルプ絶乾重量トンに対して５ｋｇとなるように
添加し、反応温度２５℃、吹込圧力８．２ｋｇ／ｃ
ｍ²、攪拌反応時間１０秒間でオゾン漂白を行った。ガ
ス分離装置で排ガスを分離した後、パルプを洗浄してオ
ゾン漂白パルプを得た。得られたパルプについて、白色
度、カッパー価、パルプ粘度を測定し結果を表１に示し
た。測定法は以下の通りである。白色度：ＪＩＳＰ８１２３によるハンター白色度法カッパー価：ＪＩＳＰ８２１１パルプ粘度：ＴＡＰＰＩＴ２３０ｏｍ−８２

【００２２】実施例２実施例１の方法において、スタティックミキサーを増や
し攪拌・反応時間を２０秒にした以外は、実施例１と同
様の方法で行った。結果を表１に示す。

【００２３】比較例１実施例１の方法において、１０％であるオゾンガスをパ
ルプ絶乾重量トンに対して５ｋｇ添加した以外は、実施
例２と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２４】比較例２実施例１のスタティックミキサーの代わりに、高剪断混
合機を用い、２秒間の攪拌・反応を行った以外は、実施
例１と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２５】実施例３国産広葉樹チップをクラフト蒸解した未晒パルプを、洗
浄、酸素漂白処理を行いカッパー価９．８のパルプを得
た。このパルプを図２のフローによって、洗浄後パルプ
濃度が５％になるように希釈し、硫酸を添加してｐＨを
２．２に調整してパルプスラリーとした。次に、スタテ
ィックミキサーのパルプ供給側に高濃度オゾン（２０
％）をパルプ絶乾重量トンに対して３ｋｇとなるように
添加し、反応温度２５℃、吹込圧力８．２ｋｇ／ｃ
ｍ²、１０秒間攪拌・反応を行い、次いで、ガス分離装
置でパルプより排ガスを分離し、更にパルプに高濃度オ
ゾン（２０％）を２ｋｇ添加し、スタティックミキサー
で攪拌・反応を１０秒間行った。排ガスを分離した後、
パルプを洗浄してオゾン漂白パルプを得た。結果を表１
に示す。

【００２６】比較例３国産広葉樹パルプをクラフト蒸解した未晒パルプを、洗
浄、酸素漂白処理を行ったカッパー価９．８のパルプに
硫酸を添加してｐＨ２．２に調整したパルプスラリーを
脱水し、パルプ濃度２７％とし、粒状に粉砕した後パル
プ絶乾重量トンに対し５ｋｇ添加しオゾン漂白を実施し
た。反応条件は高濃度オゾン（２０％）を用い、常温、
常圧で２分間とし、この間パルプが滞留しない程度のゆ
っくりした攪拌を行った。結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】結果より、明らかな様に、実施例２では高
剪断混合機で行ったと同程度のカッパー価を得、実施例
３では、これを下まわるカッパー価を得ている。又、パ
ルプ粘度の低下は比較例２、３に比べ、実施例１、２、
３、比較例１はいずれも小さい。これは、低濃度で均一
な反応をした為と推定される。一方、白色度はカッパー
価との相関が高く、反応条件の差は明らかでない。

【００２９】

【発明の効果】以上の様に、本発明は高白色度高粘度で
低いカッパー価の化学パルプが得られ、設備費用、動力
消費の少ないオゾン漂白方法の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低濃度パルプのオゾン漂白方法のフロ
ー図。

【図２】本発明の他の実施態様を示すフロー図。

【符号の説明】

１酸素漂白塔２洗浄機３チェスト４種揚ポンプ５オゾン濃縮装置６スタティックミキサー７スタティックミキサー８ガス分離装置９種揚ポンプ１０洗浄機１１第１スタティックミキサー１２ガス分離装置１３第２スタティックミキサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低濃度パルプのオゾン漂白方法におい
て、オゾン濃度１７％以上の高濃度オゾンを用い、濃度
６％以下の酸素漂白後のパルプスラリーにパルプ絶乾重
量トン当り２〜２０ｋｇとなるように該オゾンを添加
し、１０秒以上連続的又は断続的に攪拌・反応させるこ
とを特徴とするパルプのオゾン漂白方法。
【請求項２】連続的又は断続的に１０秒以上攪拌・反
応させる装置がスタティックミキサーである、請求項１
記載のパルプのオゾン漂白方法。
【請求項３】低濃度パルプのオゾン漂白方法におい
て、濃度６％以下の酸素漂白後のパルプスラリーに１７
％以上の高濃度オゾンを添加し、連続的又は断続的に攪
拌・反応させ、次いで、脱気してパルプより排ガスを分
離した後、再び高濃度オゾンを添加して連続的又は断続
的に攪拌・反応させる、この攪拌・反応時間の合計が１
０秒以上であることを特徴とするパルプのオゾン漂白方
法。
【請求項４】連続的又は断続的に攪拌・反応させる装
置がスタティックミキサーである、請求項３記載のパル
プのオゾン漂白方法。
【請求項５】高濃度オゾンの全添加率がパルプ絶乾重
量トンに対して２〜２０ｋｇである、請求項３または４
記載のパルプのオゾン漂白方法。