JPH09241988A - パルプのオゾン漂白方法 - Google Patents

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、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、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１７％
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、添加時
の反応系におけるオゾン分圧が絶対圧力０．９８ｋｇ／
ｃｍ²以上であることを特徴とす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、１７重量％以下の
低〜中濃度パルプを１７重量％以上の高濃度オゾンによ
り漂白する、パルプのオゾン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
従来技術の中濃度パルプ領域における低い反応効率や、
高濃度パルプ領域におけるパルプ粘度の低下、設備費の
増加などの問題点を解決することであり、また低濃度パ
ルプ領域でのオゾン漂白の可能性を開くことである。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、１７％以下の
低〜中濃度パルプを高濃度オゾンを用いて、効率の良い
反応を行うことにより、経済的に低カッパー価、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１７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、主に高剪断混合機を用
い、オゾン添加時の反応系におけるオゾン分圧が絶対圧
力０．９８ｋｇ／ｃｍ²以上で攪拌・反応させることを
特徴とするパルプのオゾン漂白方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１のパル
プのオゾン漂白方法のフロー図に基づき中濃度パルプの
場合で説明する。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１７％以下に調整するとともに、硫酸が
添加されてｐＨ４以下に調整された後スタンドパイプ３
に入る。種揚ポンプ４により、オゾン濃縮装置５より送
られる高濃度オゾンが添加され撹拌、反応が行われる高
剪断混合機６へ送られリテンションチューブ７を経て漂
白された後、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により洗浄機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装置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
ンガスでは高効率のオゾン消費は望めず、特にパルプ単
位当たりの液量が多く高剪断混合機内での撹拌時間の取
りにくい低濃度パルプのオゾン漂白には適していない。

【００１５】混合機としては、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。また多段に設
置したり、オゾンを分割添加したりする事も可能であ
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＝７〜１３ Ｋ1＝２〜７ Ｋ2＝０．８〜１．５ Ｋ3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＝１０〜１８ Ｋ1＝３〜１０ Ｋ2＝１．２〜１．７ Ｋ3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】反応系におけるオゾン分圧はオゾンの添加
される場所が撹拌機である場合撹拌機内の圧力で示され
る。パルプ処理量の変化やパルプ濃度の変化に対応し必
要な分圧以上または所定の分圧に維持するように設計さ
れなければならない。反応系におけるオゾン分圧は絶対
圧力で０．９８ｋｇ／ｃｍ²以上好ましくは１．３ｋｇ
／ｃｍ²以上なければならない。これより低いオゾン分
圧ではオゾンの消費効率が低くオゾンの濃縮にエネルギ
ーを使うため経済的に不利となる。尚、オゾン分圧は下
記により計算される。 Ｐa＝｛（２×Ｃ×Ｐo²）／（３−Ｃ）｝／Ｐt Ｐt＝Ｐo＋Ｐi ここに Ｐa ：オゾン分圧。高濃度オゾン中の純オゾンの分圧を
言う。絶対圧力表示、ｋｇ／ｃｍ²。 Ｃ ：オゾン濃度。重量比、１００％を１。 Ｐo ：オゾン全圧。高濃度オゾンの全圧を言う。絶対圧
力表示、ｋｇ／ｃｍ²。 Ｐt ：反応系の全圧。絶対圧力表示、ｋｇ／ｃｍ²。 Ｐi ：反応系におけるＰo以外の分圧。絶対圧力表示、
ｋｇ／ｃｍ²。

【００１８】本発明における、高濃度オゾンの撹拌機へ
の吹き込み圧力はゲージ圧力で１０．０ｋｇ／ｃｍ²未
満、好ましくは２．８〜９．９ｋｇ／ｃｍ²である。吹
き込み圧力は上記Ｐtより高くする必要がある。また、
Ｐoが低すぎると所要のオゾン分圧が得られなかった
り、オゾン濃度を大幅に上げるためオゾン濃縮装置の効
率悪化やオゾンの分解を起こす危険性がある。また、吹
き込み圧がゲージ圧力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。

【００１９】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。

【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９．１４、パルプ粘
度１７．３のパルプを得た。このパルプを洗浄後パルプ
濃度が１０％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、高剪
断混合機に該パルプを入れ脱気した後、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℃、オゾン分圧（絶対圧）
０．９８ｋｇ／ｃｍ²、全圧（Ｐt、ゲージ圧）６．２ｋ
ｇ／ｃｍ²、攪拌反応時間３秒間でオゾン漂白を行っ
た。反応後、パルプを取り出し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た。また気相部よりサンプリン
グしオゾンガスの濃度を測定し消費率を算出し、各々の
結果を表１に示した。測定法は以下の通りである。 白色度：ＪＩＳ Ｐ８１２３によるハンター白色度法 カッパー価：ＪＩＳ Ｐ８２１１ パルプ粘度：ＴＡＰＰＩ Ｔ２３０ ｏｍ−８２ オゾン濃度：ヨウ化カリウム法

【００２２】実施例２ 実施例１の方法において、パルプ濃度を３％とした以外
は、実施例１と同様の方法で行った。結果を表１に示
す。

【００２３】実施例３ 実施例２の方法においてオゾン分圧（絶対圧）を１．３
ｋｇ／ｃｍ²、全圧（Ｐt、ゲージ圧）を９．３ｋｇ／ｃ
ｍ²とした以外は実施例２と同様の方法で行った。結果
を表１に示す。

【００２４】比較例１ 実施例１の方法において、添加したオゾン濃度を７％と
し、オゾン分圧（絶対圧）を０．３７ｋｇ／ｃｍ²と
し、全圧（Ｐt、ゲージ圧）を７．０ｋｇ／ｃｍ²とした
以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２５】比較例２ 比較例１の方法において、添加したオゾン濃度を１４
％、全圧（Ｐt、ゲージ圧）を３．０ｋｇ／ｃｍ²とした
以外は、比較例１と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２６】比較例３ 比較例１の方法において、添加したオゾン濃度を２０
％、全圧（Ｐt、ゲージ圧）を１．８ｋｇ／ｃｍ²とした
以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２７】比較例４ 比較例１の方法において、パルプ濃度を３％とした以外
は、比較例１と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２８】比較例５ 比較例２の方法において、パルプ濃度を３％とした以外
は、比較例２と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２９】比較例６ 比較例３の方法において、パルプ濃度を３％とした以外
は、比較例３と同様に行った。結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】結果より、明らかな様に、実施例１、実施
例２、では同程度のカッパー価、オゾン消費率を得、む
しろパルプ濃度の低い実施例２の法が低いカッパー価、
高い消費率を得ている。実施例２と実施例３の差は明ら
かではない。一方、比較例１〜６では、これを下まわる
オゾン消費率、高いカッパー価となっておりオゾン分圧
の差による反応効率への影響の差が明らかである。又、
オゾン濃度を変えても分圧が一定ならば比較例１〜３、
比較例４〜６に見られるように反応効率に影響は見られ
ない。パルプ濃度の影響は低濃度の方がやや高い効率を
得ている。これは反応時間とオゾン分圧を一定としたた
めパルプ一定量当たりの混合エネルギー、気液比（気相
容積／液相容積）に差が出たためと考えられる。パルプ
粘度の低下及び白色度の上昇はカッパー価の変化と一致
しており反応条件による差は明らかでない。

【００３２】尚、２５％以上の高濃度のパルプにおいて
も同様の効果が期待できると推定される。

【００３３】

【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
消費の少ない効率の良いオゾン漂白方法の提供を可能と
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパルプのオゾン漂白方法のフロー図。

【符号の説明】 １ 酸素漂白塔 ２ 洗浄機 ３ スタンドパイプ ４ 種揚ポンプ ５ オゾン濃縮装置 ６ 高剪断混合機 ７ リテンションチューブ ８ ガス分離装置 ９ 種揚ポンプ １０ 洗浄機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、パルプ濃度１
   ７％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、添加時の反応系におけるオゾン分圧が絶対圧力０．
   ９８ｋｇ／ｃｍ²以上であることを特徴とするパルプの
   オゾン漂白方法。
2. 【請求項２】 オゾンの供給圧力がゲージ圧力で１０ｋ
   ｇ／ｃｍ²未満である、請求項１記載のパルプのオゾン
   漂白方法。