JPH10504614A - 溶解固形分制御によるパルプ化改良、向上法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セルロースパルプのクラフト蒸解におけるクラフト蒸解液の硫化物イオン濃度および硫化度は選択的に増加される。第一の硫化物イオン濃度および硫化度を有するクラフト蒸解液を用いて浸透圧又はクラフト蒸解が行なわれる第一の処理帯域における処理の後、黒液がセルロース材料から抽出され、液が同材料から取り出され、希釈液が取り出された液に添加され、取り出された液は希釈液とともに再導入される。第一の帯域の後の第二の処理帯域において、第一の硫化物イオン濃度および硫化度よりも高い（典型的には約２０−５０％高い）第二の硫化物イオン濃度および硫化度を有する第二のクラフト蒸解液が導入され、抽出流量および液の取出し流量と希釈液の添加流量の制御コントロールが行なわれる。連続蒸解カンの圧力は蒸解カンを連続的に下降するパルプの柱状物が蒸解カンの各所において破壊するのを防止し、かつ向流洗浄帯域で不均一、不安定な物質が生じないようにコントロールされる。この圧力は、蒸解カンの主抽出部および洗浄スクリーン下の洗浄希釈液導入機槽のとなりの少なくとも１つの追加抽出−希釈ループにおいて、液を蒸解カンから取り出し、かつ液を蒸解カンに導入することによりコントロールされる。圧力はまた洗浄希釈液の量をコントロールしたり、抽出流量を変えることにより（例えば１３０−１７０psiに）保持される。

Description

【発明の詳細な説明】 溶解固形分制御によるパルプ化改良、向上法 関連出願のクロスレファレンスについて 本出願は、１９９３年１１月８日出願の米国特許出願第０８／１４８、２６９ 号（弁理士事務所整理番号１０−８７９）のＣＩＰである。また、この米国特許 出願第０８／１４８、２６９号は、１９９３年９月２８日出願の米国特許出願第 ０８／１２７、５４８号（弁理士事務所整理番号１０−８６３）のＣＩＰである 。さらに、この米国特許出願第０８／１２７、５４８号は、１９９３年５月４日 出願の米国特許出願第０８／０５６、２１１号（弁理士事務所整理番号１０−８ ４６）のＣＩＰである。これらの出願の開示内容を本明細書に参考文献として引 用するものとする。 発明の背景および概要 これらの親出願には、クラフト蒸解を改良、向上させるユニークな技法が提供 されている。それは、従来の抽出および希釈メカニズムに加えて一組またはそれ 以上の数の組みの循環−希釈ループを用い、抜き出された液よりも低濃度の溶解 固形分（例えば、溶解セルロース、リグニン、ヘミセルロースなど）含有の液を 再導入することによって行われる技法である。ところで、本発明に従えば、循環 −希釈ループを追加して用いるという同じ基本技法が、他の価値ある機能をも行 なわせるのに用いることができることが見出された。特に本発明に従って見出さ れたことは、細砕セルロース繊維材（木材チップ）のクラフト蒸解の際にクラフ ト蒸解液（例えば、白液）の硫化度および硫化物イオン濃度を選択的に上昇させ る方法を・・循環−希釈ループを追加して用いて・・提供し得るということであ る。この方法が特に有利なのは、浸透ゾーンおよび／または第一蒸解ゾーンまた はこれらの近くである。また、本発明に従って見出されたことは、このような循 環−希釈ループの追加使用によって、所望の加圧状態（例えば約１６５ｐｓｉの 従来的圧力）に蒸解カンの圧力を保持したり、または向流洗浄ゾーンや・・特定 の方法によるのであるが・・蒸解カンの他の如何なる部位における不均一、不安 定な物質の流れを回避するように液位を維持することが可能となるということで ある。 クラフト蒸解液、例えば白液の中の活性蒸解薬剤は、水酸化ナトリウム、Ｎａ ＯＨと硫化ナトリウム、Ｎａ₂Ｓである。水溶液中ではこれらの薬剤は、次の反 応式： ＮａＯＨ ＋ Ｈ₂Ｏ → Ｎａ⁺ ＋ ＯＨ^-＋ Ｈ₂Ｏ Ｎａ₂Ｓ ＋ Ｈ₂Ｏ → ２Ｎａ⁺＋ ＯＨ^-＋ ＨＳ^- に従って加水分解する。その結果得られる、クラフト蒸解に重要な活性イオンは 水酸イオン、ＯＨ^-と水硫化イオン、ＨＳ^-である。これらのイオンの実際の役割 は全く異なったものである。水酸イオンは木材のセルロース成分およびリグニン の両方を攻撃する。信じられているところによれば、水硫化イオンは水酸イオン のリグニンとの反応を促進し、リグニン除去つまり脱リグニンを改良向上させる 。 蒸解工程中、特に連続法においては、水酸イオン、つまり有効アルカリ（ＥＡ ）の濃度は蒸解工程が進行するにつれて減少する。すなわち、水酸イオンはパル プ化工程中に消費されるが、一方の水硫化イオンは実質的に影響されない。 １９８０年代の初めストックホルムのスウェーデン王立研究所（ＳＴＦＩ）で 行われた研究でスジョブロム（Ｓｊｏｂｌｏｍ）らは、クラフト蒸解の初期段階 に水硫化イオンが高濃度で存在していると、蒸解の収率が改良される結果になる ということを明らかにした。その時以来、蒸解液の水硫化イオン濃度、つまり硫 化度を増加させる努力が、薬剤添加または回収プロセスの操作によって行われる ようになった。このような努力の例は、同時係属出願の１９９２年７月２７日出 願の米国特許出願第０７／９１８、８５５号（弁理士事務所整理番号３０−１９ ９）に記載されている。本発明は、これとは大きく異なるアプローチをとるもの である。本発明によれば、薬剤添加または回収プロセスの操作によらずして硫化 物イオン濃度並びに硫化度を向上させ得る方法が提供される。本発明は、単に液 の流れを操作することによって蒸解カンの選択された位置で硫化物イオン濃度並 びに硫化度を向上させるのである。 本発明の第一の態様に従えば、細砕セルロース繊維材のクラフト蒸解の際にク ラフト蒸解液の硫化度と硫化物イオン濃度を両者とも選択的に増加させる方法が 提供される。本方法は、以下の諸工程を連続的に行うものである。すなわち、こ れら諸工程とは、（ａ）細砕セルロース繊維材の浸透またはクラフト蒸解が起こ る第一処理ゾーンにおいて、この繊維材を、第一硫化度および硫化物イオン濃度 を有するクラフト蒸解液のスラリーとして、第一処理ゾーンの始端から第一処理 ゾーンの終端まで、第一ゾーンをずっと第一方向に流す工程、（ｂ）第一処理ゾ ーン以降のある点で繊維材から黒液を抽出する工程、（ｃ）また、第一処理ゾー ンの以降のある点で繊維材から液を抜き出し、この抜き出し液に希釈液を添加し 、希釈液とともに抜き出し液を繊維材へ再導入する工程、および（ｄ）第一処理 ゾーン以降の第二処理ゾーンにおいて、この繊維材を、第一硫化物イオン濃度お よび硫化度より高い第二硫化物イオン濃度および硫化度を有する第二クラフト蒸 解液に浸す工程である。なお、これらには、工程（ｂ）の抽出流量と工程（ｃ） の液の抜き出し量と希釈液の添加量の流量とを操作かつ制御する工程をも包含す る。 上記の方法においては、工程（ｂ）〜（ｄ）は、第二硫化物イオン濃度および 硫化度が、第一硫化物イオン濃度および硫化度よりも少なくとも約２０％高く、 普通は約２０〜５０％高く、そして好ましくはて約３０〜４０％高くなるように 普通は行われる。また、工程（ｃ）を行なう際には溶解有機物分の少なくとも半 分を、再導入前に抜き出し液から（例えば限外濾過によって）除去することが好 ましい。 上記の第一ゾーンは、連続蒸解カンの浸透ゾーン、または連続蒸解カンに接続 された浸透槽に対応する。この第一ゾーンは、直立式連続蒸解カンの抽出スクリ ーンの上に位置する垂直並流の蒸解ゾーンまたは浸透ゾーンにも対応する。次に 、工程（ｃ）は、再導入された液が、直立式連続蒸解カンの第二ゾーン、つまり 第一ゾーンの下で繊維材に主として向流に流れるように行われる。あるいは工程 （ｃ）は、液を、第二並流ゾーンの始端の近く、つまり直立式連続蒸解カンの抽 出スクリーンの直下へ再導入するように行われる。 本発明の別の態様の一つに従えば、細砕セルロース繊維材のクラフト蒸解の際 にクラフト蒸解液の硫化物イオン濃度および硫化度を増加させる方法が提供され る。本方法は、以下の諸工程を連続的に行うものである。すなわち、これら諸工 程とは、（ａ）細砕セルロース繊維材の浸透またはクラフト蒸解が起こる第一処 理ゾーンにおいて、この繊維材を、第一硫化物イオン濃度および硫化度を有する クラフト蒸解液のスラリーとして、第一処理ゾーンの始端から第一処理ゾーンの 終端まで、第一ゾーンをずっと第一方向に流す工程、（ｂ）第一ゾーンの終端で 蒸解液の相当な量を取り出す工程、（ｃ）第一ゾーン以降の第二ゾーンにおいて 、蒸解液の流れに向流になるように繊維材を流す工程、および（ｄ）第二ゾーン の始端において、この繊維材を、第一液より高い（例えば、約２０〜５０％高い 、好ましくは３０〜４０％高い）硫化物イオン濃度および硫化度を有する第二蒸 解液に浸す工程である。 連続蒸解カンにおいては細砕セルロース材(チップ)は蒸解カン内で均一な「プ ラグ」のように流れる。「チップ柱流動」という表現は、このような流れを表す のにしばしば用いられる。このような好ましいプラグ流があると、蒸解液と洗浄 液とが通過し得る比較的均一なマトリックス母材が得られる。よくあるというわ けではないが、蒸解カンの設計条件から外れた運転条件ではこのチップ母材に不 均一な箇所や不連続の部位を作ることがあり、これらは、液の流れが均一になら ないような箇所を形成する可能性がある。チップ母材にある欠陥場所や損傷箇所 は、液の流れが均一とはならない領域を形成する恐れがある。チップ柱の欠陥場 所や損傷箇所は、液が均一に分散されない領域を形成する恐れがあり、その結果 液の「チャネリング（偏流）」を起すことがある。チップ自体の動きもチャネリ ング現象を起す可能性がある。不安定なチップ柱はチップの動きが均一でない領 域を持っている可能性がある。この場合は、チップの一領域が他の領域より速く 動いてしまう可能性がある。 チップまたは液の動きが理想的な流れから外れてしまう時には、蒸解プロセス および洗浄プロセスに不均一性が出てしまうことがある。偏流している液は、液 の流路近くのチップを選択的に蒸解し、一方、他のチップは部分的蒸解あるいは 蒸解不足の状態にしかならない可能性がある。偏流している洗浄液があると、洗 浄効率が低下し、結果として溶解固形分や蒸解薬剤を下流側のプロセスにいたず らに同伴してしまうことになる。 蒸解プロセスおよび洗浄プロセスの均一性に影響するチップ柱のもう一つの面 は、チップ柱の「圧縮」である。チップの重さ、およびチップ部分の上にかかる 液の重さは、均一にチップを圧縮し、液の流れに対する均一の抵抗を生じさせる ものであることが理想である。チップ柱が均一でない、例えば、抽出スクリーン を出る液によってチップが制約されている場合、つまり「チップ宙吊りの蒸解カ ン」では、スクリーンの下のチップ圧縮は、スクリーンから離れた所よりも程度 が低い可能性がある。圧縮程度が小さいこれらの領域は、液の流れに対する抵抗 が小さい領域となり、液の偏流が促進される可能性がある。 蒸解カンの様々な箇所に蒸解液なり洗浄液を導入することも、チップ柱の所望 の均一性に影響する恐れがある。ある状況下にあっては、この液導入の変動が、 液がチップ柱の均一性や流動に対して与えるインパクトを更に加速する可能性も ある。 蒸解カンへの液の源の一つは、圧力制御用（すなわち、カミヤ社（Ｋａｍｙｒ ，Ｉｎｃ．）社販売のＭＣＣ（商標登録）およびＥＭＣＣ（商標登録）蒸解カン を含む従来的連続加圧式蒸解カンにおける「ＰＶ−１１」）にも用いられている 洗浄濾液導入である。蒸解カン内の圧力は、特定の圧力、普通は１３０〜１７０ ｐｓｉ（例えば約１６５ｐｓｉ）にクローズドループ制御で制御される。蒸解カ ン内の圧力は、蒸解カン頂部へ供給されるチップと液との量、蒸解カンから排出 されるパルプの量、取り出される抽出流の量、添加される洗浄濾液の量、および その他の変数に左右されて変化する。圧力を制御するための好ましい従来的方法 は、バルブＰＶ−１１を通る液の量を増加したり、減少したりすることである。 ＰＶ−１１は、カミヤ（商標登録）蒸解カンの洗浄スクリーンの下に位置してい るのが普通であり、下流側の褐色材洗浄器からの加圧洗浄液（すなわち、「コー ルドブロー」液）を供給するのに用いられる。 蒸解カンによっては槽圧力を、槽からの抽出流量を変化させることによって制 御することもあるが、これは好ましい方法ではない。 既に述べたように、ＰＶ−１１での流れに変動があると、チップの動きや液の 流動に不均一性や不安定性が出てくる可能性が増す。特に、これらの不均一性を 有する箇所は、すぐ上の向流洗浄／蒸解ゾーンの効率に臨界的な領域に特に起こ りやすい。ＰＶ−１１での流れに変動があると、液体の偏流、チップ柱の動きの 不均一性やチップ柱の圧縮の不均一性が出てくる可能性が増す。 本発明の第二態様によれば、蒸解カン内の圧力は、上記の制御法の問題を回避 する簡単な方法で制御され、蒸解カンを下向きに連続的に移動するパルプの柱が 蒸解カンの如何なる所でも乱されることがなくなる結果となる。本発明のこの態 様によれば、洗浄スクリーン付きの向流洗浄ゾーン、主抽出、および主抽出とは 異なる少なくとも一組の追加的抽出−希釈ループを備えた直立式連続細砕セルロ ース繊維材蒸解カンの圧力制御方法が提供される。この方法は、（ａ）蒸解カン 内の圧力を所望の加圧（大気圧より相当に高い圧力）状態に保持し、同時に向流 洗浄ゾーンにおける繊維材の不均一、不安定な動きを回避するために少なくとも 一組の追加的抽出−希釈ループから蒸解カン液を抜き出し、また蒸解カンへ再導 入する工程を包含する。工程（ａ）は、蒸解カン内の圧力を約１３０〜１７０ｐ ｓｉ（例えば約１６５ｐｓｉ）に保持するように普通行われる。 また、この蒸解カンは洗浄スクリーンの下に洗浄希釈液導入メカニズムを備え るのが普通である。この場合更に槽の圧力を制御する工程として、工程（ａ）に 追加して、蒸解カンへ導入される洗浄希釈液の量を洗浄希釈液導入メカニズム（ 例えば、ＰＶ−１１）によって制御する工程（ｂ）があるのが好ましい。更に、 工程（ａ）に加えて、あるいは工程（ａ）と工程（ｂ）とに加えて、蒸解カンを 主抽出を通過して流れ出る抽出流をも変化させることによって槽中の圧力を制御 する工程（ｃ）も設けることができる。別法としては、液の抽出と導入によって 行われる、蒸解カンの圧力制御は、工程（ａ）を行うこと（によってのみ行われ ること）で行っても差し支えない。もっとも圧力を制御し得る他の変数もあるだ ろうし、例としては、上に記載のように蒸解カンの頂部へ供給されるチップや液 の量もそれに含まれる。 少なくとも二組の抽出−希釈ループを更に設けることができるが、この場合工 程（ａ）は、少なくとも二組の異なる抽出−希釈ループを用いて蒸解カンへ出入 りする液の流れを変えることによって行うことができる。圧力制御用の液の導入 に対する流量と位置とは、蒸解カンにおけるチップ柱の動きに殆ど影響を与えな いように制御される。最適の流量と位置とは、蒸解カン次第で変化し、チップ柱 の最も安定な動きが蒸解カンのどの領域にあるかにによって決まる。しかし、ど のような場合でも臨界的向流洗浄／蒸解ゾーンでの不均一液分散と不均一チップ 柱運動との源となる顕著な可能性は、最小限化され、あるいは全く無くされるこ とになる。 本発明の別の態様に従えば、直立式連続蒸解カンの圧力制御方法が提供される 。この方法は、（ａ）、蒸解カン内の圧力を所望の加圧状態に保持するために少 なくとも一組の追加的抽出−希釈ループから蒸解カン液を抜き出し、また蒸解カ ンへ再導入する工程、（ｂ）、工程（ａ）に加えて、蒸解カンへ導入される洗浄 希釈液の量を洗浄希釈液導入メカニズムによって制御する工程、または（ｃ）、 工程（ａ）に加えて、蒸解カンを流れ出る抽出流を変化させることによっても、 槽中の圧力を制御する工程を包含し、その際工程（ａ）、および工程（ｂ）と工 程（ｃ）の少なくとも一つが、蒸解カンを下向きに連続的に移動するパルプの柱 が蒸解カンの如何なる所でも乱されることを回避するように行われる。 勿論、本発明の一つの態様である硫化物イオン濃度および硫化度の選択的増加 は、本発明の他の態様である連続蒸解カンの圧力制御と組み合わせることが可能 であり、これら両方の利点が連続蒸解カンにおいて得られ、しかも両方の利点を 、同じ循環／抽出−希釈ループ（複数を含む）を用いて同時に得ることが可能で ある。 本発明の主な目的は、セルロース（紙）パルプ製造の際に細砕セルロース繊維 材をクラフト蒸解する場合の効率と実際性を向上させることである。本発明のこ の目的および他の目的は、本発明の詳細な説明よく吟味し、添付の特許請求の範 囲を読めば一層明白となろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って、クラフト蒸解の際にクラフト蒸解液の硫化度および 硫化物イオン濃度を選択的に増加させる方法を用いる例示的連続蒸解カンの側面 概略図である。 図２Ａと図２Ｂとは、図１の蒸解カンの二枚のスクリーンの間を液が下向きに 動くにつれて液の有効アルカリ（ＥＡ）と硫化度がどう変化するかを概略的に示 す図である。 図３は、図１と同様な図で、蒸解カンの流れが異なる形式のものを示す図であ る。 図４Ａと図４Ｂとは、図３の蒸解カンの二枚のスクリーンの間を液が下向きに 動くにつれて液の有効アルカリ（ＥＡ）と硫化度がどう変化するかを概略的に示 す図である。 図５は、従来のカミヤ社連続蒸解カンにおける最も普通の圧力制御メカニズム の底部詳細透視図で、明白に図示するために蒸解カンのシェル部を一部切断して 示す。 図６は、圧力制御に本発明の方法を用いる例示的直立式連続蒸解カンの側面概 略図である。 図面の詳細な説明 図１〜図４は、連続蒸解カン１０（または連続浸透槽）で行われるような、本 発明に従ってクラフト蒸解を行う際に白液または他の蒸解液の硫化度および硫化 物イオン濃度を選択的に増加させる方法を概略示すものである。図１に示される 特定の態様においては向流蒸解ゾーンが設けられている。蒸解カン１０（ニュー ヨーク州（ＮｅｗＹｏｒｋ）グレンズフオールズ（Ｇｌｅｎｓ Ｆａｌｌｓ）の カミヤ社（Ｋａｍｙｒ，Ｉｎｃ．）販売の蒸解カンのようなもの）の１１で示さ れる頂部に、白液または黒液（クラフト蒸解液）中の細砕セルロース繊維材のス ラリー（普通は白液中の木材チップ）が導入され、一方蒸解されたパルプはライ ン１２で示される底部から抜き出される。槽１０の上の方ではチップの流れは中 埋めの黒矢印１４で示され、一方、遊離の、あるいは結合されていない液の流れ は中抜きの白矢印１５で示されるように、すなわち並流に流れる。従来の抽出ス クリーン１６は、黒液が制御された流量で（例えば、ポンプ、バルブ、または他 のそれ自体既知の流量制御装置を制御することによって）ライン１７に抽出され るように設けられる。スクリーン１６の上は第一並流浸透ゾーンまたは蒸解ゾー ンである。 本発明の循環／希釈ループスクリーン１８は、図１の態様では抽出スクリーン １６の下に設けられ、スクリーン１６とスクリーン１８との間の第二ゾーンには 、図中に異なる方向の矢印１４、１５で示されるように、向流蒸解ゾーンが設け られる。ループの全体１９は、親出願に記載の通りのもので差し支えなく、該出 願に記載の装置のどんな特定的品目もループ１９において使用可能である。図１ に実際に示される態様には、スクリーン１８に結合されている抜き出しライン２ ０、ポンプ２１、ヒーター２２、および抜き出されその後に加熱された液を（第 二ゾーンの底部近くで）スクリーン１８の上に再導入し、抽出スクリーン１６へ ・・矢印１５で示されるように・・向流的に流すための再導入導管２３が包含さ れる。 図１の装置では、黒液の硫化物イオン濃度は、導管１７によってスクリーン１ ６を経て希釈低濃度黒液を先ず取り出すことによって増加される。並流浸透／蒸 解（第一）ゾーンのスクリーン１６の上にある液は、他の要因もあるが、チップ のスチーム処理の際に導入された凝縮水、およびチップに最初から存在していた 水分によって既に希釈されたものである。この低濃度液は、第二ゾーンからスク リーン１６に上向きに向流的に通過する比較的高濃度の液と置換される。この高 濃度液と置換される低濃度液の量は、ライン１７中の抽出流次第である。ライン １７中の抽出液は、高濃度液による低濃度液の置換を確実に行うためにスクリー ン１８の上を並流的に流れる遊離の液の流れより多くなければならない。 同時に、スクリーン１６の下の液が向流的に流れるにつれて、この液中の水酸 化ナトリウム（アルカリ）が消費され、一方硫化水素の方は実質的に不変である 。アルカリがこのように消費されると、アルカリは低濃度になるが、硫化物含有 量はスクリーン１６上の液より高く含有する液が得られる。結果として、スクリ ーン１６の下の液の相対硫化物濃度は、導管２３によって導入される液と実質的 に同じであるが、より重要な事実として、そのアルカリ度は、導管２３によって 導入される液よりは低くなる。つまり、スクリーン１６の下ではチップは、高硫 化物イオン濃度で、低アルカリ度の液に導入されることになる。同じ硫化物イオ ン濃度を有するが、低アルカリ度（すなわち、ＯＨ^-が少ない）である液は、定 義の上で高「硫化度」である。従って、第二ゾーンでの所望の蒸解液は、（スク リ ーン１６の上の）第一ゾーンよりも比較的高い硫化物濃度と高い硫化度（両方と も少なくとも約２０％高い（普通は約２０〜５０％、そして好ましくは約３０〜 ４０％高い））を有しているものと特性化することができる。 上に記載の事柄は実質的にＭＣＣ（商標登録）蒸解についてであるが、本法の 汎用性は、その効用を親出願で得られた効用と組み合わせることによって相乗化 される。ライン２５からの低濃度ＤＯＭ溶液が存在していると、硫化物イオン濃 度と硫化度ばかりでなく溶解有機物（ＤＯＭ）濃度についても更に操作を加える ことが可能となる。希釈液流（ライン２５からの）の流量を増やすことによって 、硫化物イオン濃度を減らすことが可能である。抽出流（ライン１７における） を増やすことによって、所与の希釈流に対して硫化物イオン濃度を増やすことが 可能である。 図２Ａは、蒸解プロセスが進行するにつれて水酸イオンが消費され、槽１０で 起こる有効アルカリ減少を概略的に示す。図２Ｂは、同じ槽で起こる硫化度の増 加を概略的に示すが、これは水酸イオンは消費されるが水硫化物イオンは実質的 に変化を受けない結果である。 図３は図１の場合と実質的に同じ蒸解カン１０を示す。この場合の違いは、希 釈−循環／抽出ループ１９’の運転を行なう場合に、抽出スクリーン１６と循環 ／抽出スクリーン１８との間の第二ゾーンが、同じ方向の矢印１４、１５で示さ れているように向流蒸解ゾーンになるということである。図３の態様ではループ １９’の構成成分はループ１９のものと同じでよいが、この場合の違いは、再導 入導管２３’が、スクリーン１６のすぐ上の液より硫化度および硫化物イオン濃 度が高い抜き出し液を、抽出スクリーン１６の直ぐ下、すなわち、並流蒸解ゾー ンの開始点の近くに再導入することである。また、この態様では溶解有機物除去 メカニズム２８が抽出ループ１９’に示されている。このメカニズム２８は、親 出願に記載のメカニズムならどんなものでもよく、例えば、限外濾過のような濾 過装置であり、ここから排出される溶解有機物（例えば、ヘミセルロースやリグ ニン）は回収ライン２７へ流れる。装置２８では抜き出し液から溶解有機物の少 なくとも約半分を除去することが好ましい。 図３の態様では、濃度の低い黒液も抽出によってライン１７で除去される。し かし、この場合それは、第二ゾーン（スクリーン１６とスクリーン１８との間） の頂部近くで、スクリーン１６の直ぐ下のライン２３’を経て導入される、より 濃度の高い液で置換される。２３’のところで導入された液は、第二ゾーンのス クリーン１６とスクリーン１８との間での並流蒸解の際に水酸化ナトリウムが消 費された後にスクリーン１８のところから抜き出されたものである。硫化物イオ ン濃度は、ライン２５のところの希釈液添加、ライン１７のところの抽出などな どを変えることによって操作を加えることができる。 図１および図３の態様では共に、ライン２４に必要に応じて導入される白液は 、スクリーン１６より上の蒸解液の硫化度よりも２０％高い（例えば、５０％超 ）硫化度および硫化物イオン濃度を有し得て、例えば、２４のところの白液は、 同時係属出願の米国特許出願番号第０７／９１８，８５５号（弁理士事務所書類 番号３０−１９９）に記載のような回収技法を用いて製造される。 図４Ａは、蒸解プロセスが進行するにつれて水酸イオンが消費され、図３の槽 １０で起こる有効アルカリ減少を概略的に示す。図４Ｂは、同じ槽で起こる硫化 度の増加を概略的に示すが、これは水酸イオンは消費されるが水硫化物イオンは 実質的に変化を受けない結果である。 図１と図３とは、初期蒸解ゾーンでの連続蒸解カンにおける本発明のこの態様 の実際を示すものではあるが、本発明は・・図１と図３とのループ１９およびル ープ１９’とを含めて・・連続蒸解カンにおける浸透ゾーン、分離された浸透槽 、もしくは、実際のところ従来技術に較べて高い硫化度および硫化物イオン濃度 が有利である連続蒸解カンのいかなる箇所にも適用可能であることは理解されね ばならない。また、従来の硫化度分割技法も採用することができる。ちなみにこ の技法とは、異なる硫化度を有する多種の蒸解液を異なる筒所へ導入するもので ある。 図５と図６とは、本発明の圧力制御の観点を示す。図５はカミヤ（商標登録） 連続蒸解カン４０の底部を概略示すものである。この蒸解カンは、洗浄スクリー ン４１、中央分配室４２（液排出管４３付き）、洗浄循環ヘッダー４４（スクリ ーン４１からの洗浄液を受け、これを導管４５および洗浄循環ポンプ４６を経て 従来の洗浄ヒーターへ、それから管４３へと循環する）を有する。出口装置４７ も普通設けられ、蒸解ずみパルプをパルプ出口４８を経由して蒸解カン４０の外 へ移動させるのに使われる。この装置４７は直接駆動機４９によって駆動される のが普通である。 蒸解カン４０の内部の主圧力制御用に、コールドブローポンプ５０、および圧 力制御バルブ５１・・カミヤ（商標登録）連続蒸解カンでは「ＰＶ−１１」とし て知られる・・が設けられる。逆洗浄液は、ポンプ５０を用いてライン５２経由 で蒸解カン４０の底部へ導入される。一方、ポンプ５０で輸送される洗浄機濾液 の大部分はバルブ５１を経由して蒸解カン希釈ヘッダー５３へ流れる。槽４０内 から圧力情報を得る従来的制御器５４を用いるなどして、バルブ５１を制御する ことによって蒸解カン４０内で圧力は適当に制御することはできるけれども、こ の技法には欠陥がある。この技法を用いると、室４２における向流蒸解／洗浄ゾ ーンの底部への液の流れに変動が生じることになる。この変動があると、臨界的 な領域で不均一液分散や不均一チップ柱運動が起こる可能性があり、蒸解カン運 転や処理効率に悪影響を与える恐れがある。 本発明によれば上記問題は実質的に無くなり、少なくとも非常に少なくなる。 図６は、連続蒸解カン６０内の圧力が制御される本発明を概略示すものである。 圧力は、抜き出され、抽出／希釈ループ６１、６２に導入される液の量を制御す ることによって蒸解カン６０内で主として制御される。抽出／希釈ループ６１、 ６２は主抽出６３（図１のスクリーン１６とライン１７に対応する）とは明確に 異なるものである。ループ６１、６２はそれぞれ、ヒーター２２、ポンプ２１、 溶解有機物除去装置２８などを含んで、図２に示されるループ１９’と同じよう なもので差し支えない。ループ６１、６２にライン２５経由で流れている希釈液 の量を変え（制御器５４または他の構成品を用いてバルブ６５を制御などして） 、そしてライン２７を経由して除かれる抽出液の量を制御することによって、蒸 解カン６０の圧力が制御される。 図６は、（主抽出６３およびバルブ５１に関連する希釈ヘッダー５３の他に） 二組の追加的循環／抽出−希釈ループ６１、６２を示すものであるが、ループ６ １、６２のうち一つのループだけをある状況下では設けることもできるし、他の 状況下では二つを超える数の組みのループを設けることもできる。いずれにしろ 、 ループ一個またはループ６１、６２の二個を用いる圧力制御を行うと、図５の向 流洗浄ゾーン４２での不均一、不安定なチップ材の動きを回避することになり、 ループ６１、６２は蒸解カン６０内の所望の場所の何処にでも設けることができ 、蒸解カンの事情に合わせて適当なチップ柱運動を確実に行わせることができる 。 実質的にループ一個だけまたはループ６１、６２のループ二個を用いる圧力制 御は、また特定の蒸解カン６０次第ではあるが、本発明に従って提供し得るけれ ども、他に従来の圧力制御技法も用いることは可能である。例えば、バルブ５１ を依然として用いて制御器５４で制御し、洗浄スクリーン（図５の４１）の下に 蒸解カン希釈液を導入することが可能である。添加液の量が従来の蒸解カンより も少なくなるからであり、制御もうまく行き、臨界的な向流洗浄ゾーンでのチッ プ柱に起こる乱れも少ない。また、制御器５４を用いて、蒸解カン６０の圧力を 同様に制御するために主抽出６３のところのバルブ６７を制御することもできる 。また、槽６０の圧力は、ライン６８中で蒸解カンの頂部に供給されるチップお よび液の量にある程度依存するので、制御器５４を用いて上記ライン６８中の流 量制御メカニズム６９をも制御することが可能である。しかしこの方法は特別な 状況だけに用いられることになろう。 蒸解カン６０内の圧力は、約１３０〜１７０ｐｓｉ（例えば、約１６５ｐｓｉ ）になるように普通制御される。この圧力は、圧力指示器２２で検出され、この 指示器から入力信号が制御器５４へ送られる。 本発明は、主として圧力式蒸解カンに関して説明されたが、他の形式（例えば 、気相式）の従来型蒸解カンにも適用可能である。 従って本発明によって、特に連続蒸解カンにおけるクラフト蒸解の効率を増大 させるいろいろな方法が提供されることが判明するであろう。本発明については 、最も実際的でかつ好ましい態様であると現在考えられたものを本明細書に示し 、かつ説明したものであるので、多くの部分的改変点が本発明の範囲内で当業者 には明らかになろう。従って、本発明の特許請求の範囲については、すべての等 価の方法および工程を含むように最も広く解釈すべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年９月１０日 【補正内容】請求の範囲 １．細砕セルロース繊維材のクラフト蒸解の際にクラフト蒸解液の硫化物イオン 濃度および硫化度を選択的に増加させる方法において、連続的な （ａ）細砕セルロース繊維材の浸透またはクラフト蒸解が起こる第一処理ゾー ン（スクリーン１６の上）において、この繊維材を、第一硫化度および硫化物イ オン濃度を有するクラフト蒸解液のスラリーとして、第一処理ゾーンの始端から 第一処理ゾーンの終端まで、第一ゾーンをずっと第一方向に流す工程、 （ｂ）第一処理ゾーン以降のある点（スクリーン１６）で繊維材から黒液を抽 出する工程、 （ｃ）また、第一処理ゾーンの以降のある点で繊維材から液を抜き出し（１８ 、２０経由）、この抜き出し液に希釈液を添加し（２５のところで）、希釈液と ともに抜き出し液を繊維材へ再導入する（２３経由で）工程、および （ｄ）第一処理ゾーン以降の第二処理ゾーン（すなわち、１６と１８との間） において、この繊維材を、第一硫化物イオン濃度および硫化度より高い第二硫化 物イオン濃度および硫化度を有する第二クラフト蒸解液に浸す工程を包含し、更 に工程（ｂ）の抽出流量と工程（ｃ）の液の抜き出し量と希釈液の添加量の流量 とを操作かつ制御する工程をも包含する、蒸解液の硫化物イオン濃度および硫化 度を選択的に増加させる方法。 ２．工程（ｂ）〜（ｄ）を実施する際に、繊維材が、第一硫化物イオン濃度およ び硫化度よりも少なくとも約２０％高い第二硫化物イオン濃度および硫化度を有 する第二クラフト蒸解液に曝されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．工程（ｂ）〜（ｄ）を実施する際に、第二硫化物イオン濃度および硫化度が 、第一硫化物イオン濃度および硫化度よりも約２０〜５０％高いことを特徴とす る請求項１記載の方法。 ４．工程（ｃ）を実施する際に、溶解有機物分の少なくとも半分を、再導入前に 抜き出し液から除去することを特徴とする前記請求項いずれかに記載の方法。 ５．第一ゾーンが、直立式連続蒸解カン（１０）の抽出スクリーン（１６）の上 に位置する直立並流蒸解ゾーンまたは浸透ゾーンであり、工程（ｃ）を実施する 際に、再導入された液が、直立式連続蒸解カンの第二ゾーン、つまり第一ゾーン の下において繊維材に主として向流（図１における１５）に流れるように行われ ることを特徴とする前記請求項いずれかに記載の方法。 ６．第一ゾーンが、直立式連続蒸解カン（１０）の抽出スクリーン（１６）の上 に位置する直立並流蒸解ゾーンまたは浸透ゾーンであり、工程（ｃ）を実施する 際に、第二並流ゾーンの始端（図３の２３‘）の近く、つまり直立式連続蒸解カ ンの抽出スクリーンの直下へ液を再導入するように行われることを特徴とする請 求項１〜４いずれかに記載の方法。 ７．第一ゾーンが、連続蒸解カンの浸透ゾーンであるか、または連続蒸解カンに 接続された浸透槽にあるかであることを特徴とする前記請求項いずれかに記載の 方法。 ８．工程（ｂ）が、蒸解液の相当な量を抽出するように行われ、更に、繊維材が 第一ゾーンに続く第二ゾーンにおいて蒸解液の流れと向流に（図１）流れるよう にし、そして第二ゾーンの始端でこの繊維材に、第一液よりも高い硫化物イオン 濃度および硫化度を有する第二蒸解液を導入することを特徴とする前記請求項い ずれかに記載の方法。 ９．前記方法を実施する際に、第二蒸解液が、第一硫化物イオン濃度および硫化 度よりも約３０〜４０％高い硫化物イオン濃度および硫化度を有することを特徴 とする請求項８記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルコッチア，ブルーノ エス. アメリカ合衆国、ニューヨーク州 12803 サウス グレンス フォールス、シミオ ン コート ７Ｃ (72)発明者 ラクソ，リチャード オー. アメリカ合衆国、ニューヨーク州 12804 クイーンズバリー、オークウッド ドラ イブ 22 (72)発明者 ルマン，カール エル. アメリカ合衆国、ニューヨーク州 12801 グレンス フォールス、リンカーン ア ベニュー 29

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．細砕セルロース繊維材のクラフト蒸解の際にクラフト蒸解液の硫化物イオン 濃度と硫化度とを選択的に増加させる方法において、連続的な （ａ）細砕セルロース繊維材の浸透またはクラフト蒸解が起こる第一処理ゾー ンにおいて、この繊維材を、第一硫化度および硫化物イオン濃度を有するクラフ ト蒸解液のスラリーとして、第一処理ゾーンの始端から第一処理ゾーンの終端ま で、第一ゾーンをずっと第一方向に流す工程、 （ｂ）第一処理ゾーン以降のある点で繊維材から黒液を抽出する工程、 （ｃ）また、第一処理ゾーンの以降のある点で繊維材から液を抜き出し、この 抜き出し液に希釈液を添加し、希釈液とともに抜き出し液を繊維材へ再導入する 工程、および （ｄ）第一処理ゾーン以降の第二処理ゾーンにおいて、この繊維材を、第一硫 化物イオン濃度および硫化度より高い第二硫化物イオン濃度および硫化度を有す る第二クラフト蒸解液に浸す工程を包含し、 更に工程（ｂ）の抽出流量と工程（ｃ）の液の抜き出し量と希釈液の添加量の 流量とを操作かつ制御する工程をも包含する、蒸解液の硫化物イオン濃度と硫化 度とを選択的に増加させる方法。 ２．工程（ｂ）〜（ｄ）を実施する際に、繊維材が、第一硫化物イオン濃度およ び硫化度よりも少なくとも約２０％高い第二硫化物イオン濃度および硫化度を有 する第二クラフト蒸解液に曝されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．工程（ｂ）〜（ｄ）を実施する際に、第二硫化物イオン濃度および硫化度が 、第一硫化物イオン濃度および硫化度よりも約２０〜５０％高いことを特徴とす る請求項１記載の方法。 ４．工程（ｃ）を実施する際に、溶解有機物分の少なくとも半分を、再導入前に 抜き出し液から除去することを特徴とする請求項３記載の方法。 ５．工程（ｃ）を実施する際に、溶解有機物分の少なくとも半分を、再導入前に 抜き出し液から除去することを特徴とする請求項１記載の方法。 ６．第一ゾーンが、直立式連続蒸解カンの抽出スクリーンの上に位置する垂直並 流蒸解ゾーンまたは浸透ゾーンであり、工程（ｃ）を実施する際に、再導入され た液が、直立式連続蒸解カンの第二ゾーン、つまり第一ゾーンの下において繊維 材に主として向流に流れるように行われることを特徴とする請求項２記載の方法 。 ７．第一ゾーンが、直立式連続蒸解カンの抽出スクリーンの上に位置する垂直並 流蒸解ゾーンまたは浸透ゾーンであり、工程（ｃ）を実施する際に、第二並流ゾ ーンの始端の近く、つまり直立式連続蒸解カンの抽出スクリーンの直下へ液を再 導入するようにすることを特徴とする請求項２記載の方法。 ８．第一ゾーンが、連続蒸解カンの浸透ゾーンであるか、または連続蒸解カンに 接続された浸透槽にあるかであることを特徴とする請求項１記載の方法。 ９．細砕セルロース繊維材のクラフト蒸解の際にクラフト蒸解液の硫化物イオン 濃度および硫化度を選択的に増加させる方法において、連続的な （ａ）細砕セルロース繊維材の浸透またはクラフト蒸解が起こる第一処理ゾー ンにおいて、この繊維材を、第一硫化物イオン濃度および硫化度を有するクラフ ト蒸解液のスラリーとして、第一処理ゾーンの始端から第一処理ゾーンの終端ま で、第一ゾーンをずっと第一方向に流す工程、 （ｂ）第一ゾーンの終端で蒸解液の相当な量を取り出す工程、 （ｃ）第一ゾーンの以降の第二ゾーンにおいて、蒸解液の流れに向流になるよ うに繊維材を流す工程、および （ｄ）第二ゾーンの始端において、この繊維材を、第一液より高い硫化物イオ ン濃度および硫化度を有する第二蒸解液に浸す工程、 を包含する、蒸解液の硫化物イオン濃度と硫化度とを選択的に増加させる方法。 １０．工程（ａ）〜（ｄ）を実施する際に、第二蒸解液が、第一硫化物イオン濃 度および硫化度よりも約３０〜４０％高い硫化物イオン濃度および硫化度を有す ることを特徴とする請求項９記載の方法。 １１．洗浄スクリーン付きの向流洗浄ゾーン、主抽出、および主抽出とは異なる 少なくとも一組の追加的抽出−希釈ループを備えた直立式連続細砕セルロース繊 維材蒸解カンの圧力制御方法において、 （ａ）蒸解カン内の圧力を所望の加圧状態に保持し、同時に向流洗浄ゾーンに おける繊維材の不均一、不安定な動きを回避するために少なくとも一組の追加的 抽出−希釈ループから蒸解カン液を抜き出し、そして蒸解カンへ液を再導入する 工程、 を包含する、直立式連続細砕セルロース繊維材蒸解カンの圧力制御方法。 １２．工程（ａ）が、蒸解カン内の圧力を約１３０〜１７０ｐｓｉに保持するよ うに行われることを特徴とする請求項１１記載の方法。 １３．蒸解カンが、また洗浄スクリーンの下に洗浄希釈液導入メカニズムを備え 、更に、工程（ａ）に追加して、蒸解カンへ導入される洗浄希釈液の量を洗浄希 釈液導入メカニズムによって制御することによって槽中の圧力を制御する工程 （ｂ）を包含することを特徴とする請求項１１記載の方法。 １４．更に、工程（ａ）に加えて、蒸解カンを主抽出を通過して流れ出る抽出流 をも変化させることによって槽中の圧力を制御する工程（ｂ）を包含することを 特徴とする請求項１１記載の方法。 １５．蒸解カンが、また洗浄スクリーンの下に洗浄希釈液導入メカニズムを備え 、更に、工程（ａ）と工程（ｂ）とに加えて、蒸解カンへ導入される洗浄希釈液 の量を洗浄希釈液導入メカニズムによって制御することによって槽中の圧力を制 御する工程（ｃ）を包含することを特徴とする請求項１４記載の方法。 １６．液の抽出と導入によって行われる蒸解カンの圧力制御が、工程（ａ）を行 うことから成ることを特徴とする請求項１１記載の方法。 １７．少なくとも二組の抽出−希釈ループが更に設けられ、この場合工程（ａ） が、少なくとも二組の異なる抽出−希釈ループを用いて蒸解カンへ出入りする液 の流れを変えることによって行われ、しかも工程（ａ）が、蒸解カンを下向きに 連続的に移動するパルプの柱が蒸解カンの如何なる所でも乱されることを回避す るように行われることを特徴とする請求項１１記載の方法。 １８．更に、連続蒸解カンにおけるクラフト蒸解の際にクラフト蒸解液の硫化物 イオン濃度と硫化度とを選択的に増加させる方法であって、連続的な （ｂ）細砕セルロース繊維材の浸透またはクラフト蒸解が起こる第一処理ゾー ンにおいて、この繊維材を、第一硫化度および硫化物イオン濃度を有するクラフ ト蒸解液のスラリーとして、第一処理ゾーンの始端から第一処理ゾーンの終端ま で、第一ゾーンをずっと第一方向に流す流す工程、 （ｃ）第一処理ゾーン以降のある点で繊維材から黒液を抽出する工程、 （ｄ）また、第一処理ゾーンの以降のある点で繊維材から液を抜き出し、この 抜き出し液に希釈液を添加し、希釈液とともに抜き出し液を繊維材へ再導入する 工程、および （ｅ）第一処理ゾーン以降の第二処理ゾーンにおいて、この繊維材を、第一硫 化物イオン濃度および硫化度より高い第二硫化物イオン濃度および硫化度を有す る第二クラフト蒸解液に浸す工程を包含し、更に工程（ｃ）の抽出流量と工程（ ｄ）の液の抜き出し量と希釈液の添加量の流量とを操作かつ制御する工程をも包 含する方法、 を包含することを特徴とする請求項１１記載の方法。 １９．工程（ｃ）〜（ｅ）を実施する際に、第二硫化物イオン濃度および硫化度 が、第一硫化物イオン濃度および硫化度よりも約２０〜５０％高いことを特徴と する請求項１８記載の方法。 ２０．洗浄スクリーン付きの向流洗浄ゾーン、主抽出、洗浄スクリーンの下に位 置する洗浄希釈液導入メカニズム、および主抽出と洗浄希釈とは異なる少なくと も一組の追加的抽出−希釈ループを備えた直立式連続細砕セルロース繊維材蒸解 カンの圧力制御方法において、 （ａ）蒸解カン内の圧力を所望の加圧状態に保持するために少なくとも一組の 追加的抽出−希釈ループから蒸解カン液を抜き出し、そして蒸解カンへ液を再導 入する工程、 （ｂ）工程（ａ）に加えて、蒸解カンへ導入される洗浄希釈液の量を洗浄希釈 液導入メカニズムによって制御する工程、または（ｃ）、工程（ａ）に加えて、 蒸解カンを流れ出る抽出流を変化させることによっても、槽中の圧力を制御する 工程、 を包含し、 その際、工程（ａ）、および工程（ｂ）と工程（ｃ）の少なくとも一つが、蒸 解カンを下向きに連続的に移動するパルプの柱が蒸解カンの如何なる所でも乱さ れることを回避するように行われる、直立式連続細砕セルロース繊維材蒸解カン の圧力制御方法。