JPH10510599A - パルプを漂白試薬ガスで漂白する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はパルプを漂白試薬ガスで漂白する方法及び装置に係る。パルプ（１８）は、毛羽立て／ブロワ（１２）を備えた上流容器内で漂白試薬の存在下において強く混合される。次に、パルプは、撹拌ミキサー反応器（１４）を備えた中間容器内で接触ガスの存在下において撹拌される。パルプは次に、多孔質層反応器（１６）を備えた下流容器へ送り出され、そこで漂白試薬とさらに反応する。各容器へ供給される漂白試薬ガスの濃度は個別に制御され、それを、少なくとも撹拌ミキサー反応器と多孔質層反応器内での制御されたパルプ滞留時間と組み合わせることによって、エネルギ利用の経済性、機械的混合によるパルプ粒子の損傷の低減、及びパルプ漂白の均一性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 パルプを漂白試薬ガスで漂白する方法及び装置 相互参照 本出願は、１９９５年７月２６日に出願された「パルプを漂白する方法及び装 置」と題する米国特許出願第６０／００１，４４７号の一部継続出願である。 発明の背景 １．０ 技術分野 本発明は、パルプ及び製紙業界において使用されるリグノセルロース材料の漂 白全般に、特にパルプを漂白試薬ガスで漂白する方法及び装置に関する。 ２．０ 背景技術 木材パルプ等のリグノセルロース材料の漂白にオゾン等の試薬ガスを使用する ことは、当該分野において公知である。さらに、特に高濃度木材パルプの漂白に 関しては、漂白試薬とパルプの間の反応速度を高めると共に、得られる漂白パル プの均一性を達成するため、漂白試薬の存在下でパルプを機械的に混合する必要 がある。当該分野において公知のように、木材パルプは、再生紙の再パルプ化か 、他の供給源からの木材チップの蒸煮から得られ、一般的に水に懸濁した状態で パルプ及び製紙ミル内で処理される。ここで使用する「濃度」は、水に対する乾 燥パルプ繊維の測定比、さらに詳しく言うと、一定重量のパルプスラリすなわち 「パルプストック」における乾燥パルプ繊維の重量を百分率で表すために使用さ れている。風乾濃度（ａ．ｄ．％）、絶乾（ｏ．ｄ．％）または無水濃度（ｍ． ｆ．％）等の様々な定義で使用されている。これらの値を測定する実験室技法は 、タッピースタンダードマニュアル (TAPPI Standards Manual)等の当該分野で よく知られている参考文献に見つけることができる。パルプ及び製紙工場で有益 なストック濃度の範囲を説明するために広く使用されている用語は次の通りであ る。 低濃度 − 約４〜６％ｏ．ｄ．以下 中間濃度 − 約９〜１８％ｏ．ｄ． 高濃度 − 約１８〜２０％ｏ．ｄ．以上であるが、さらに一般的 には２５％ｏ．ｄ．以上 濃度と共に変化するパルプスラリの主な特徴は、流動性である。低濃度スラリは 水のように流れ、通常の遠心ポンプを用いてパイプラインで容易に送り出すこと ができる。反対に、中間濃度のパルプスラリはペースト状の特性を備えて、重力 では流れず、特殊設計されたポンプを使用してパイプラインで送り出すことがで きるだけである。さらに対照的に、高濃度範囲にある木材パルプは、スラリ状の 特性を備えておらず、湿った繊維状の固形塊と説明した方がよい。表面的な検査 では、高濃度木材パルプは、乾燥固体のように見えて、そのように動作する。従 って、高濃度木材パルプは一般的に、パイプ壁の摩擦が非常に大きくなり、その 結果として非経済的な送り出し馬力必要量になるため、パイプラインで長距離を 移動させることはできない。しかし、一部の従来の漂白装置では、この特性を利 用して、高濃度パルプをガス充填容器へ短いパイプで送り、そのパイプ内にパル プで、逆方向への反応ガスの損失を防止できる十分な不透過性を有するプラグを 形成する。高濃度木材パルプは、綿や羽毛のような乾燥繊維固体を毛羽状にでき るのと同様にして、毛羽立たせて軽量の多孔質の塊にすることができ、その内側 繊維はガス状の化学試薬に触れることができる。毛羽状にした高濃度パルプは、 湿った繊維がガス懸濁状態から沈降するのを防止できる十分な速度にすれば、空 気または漂白ガスでパイプライン内を吹き進めることができる。上記理由から、 パルプの撹拌はエネルギの消費を必要とすると共に、費やされる機械的作動力の 度合いに比較して初期資本投資と設備保全コストの両方に関するパルプ処理コス トを増加させる。 最近では、そのような漂白処理に塩素の使用（及びそれに付随した環境問題） を避けて、高濃度木材パルプ及び他のリグノセルロース材料用の漂白試薬として オゾンを使用するために多くの努力がなされている。オゾンは最初はリグノセル ロース材料を漂白するための理想的な物質であるように見えるが、オゾンのずば 抜けた酸化特性とそれが比較的高コストであることから、リグノセルロース材料 のオゾン漂白のための満足できる装置及び方法の開発が限定されていた。 高濃度パルプをオゾンで漂白する１つの公知の装置は、一般的に毛羽立て／ブ ロワと呼ばれる装置を備えている。パルプを毛羽立て／ブロワ内でオゾン及び対 応のキャリヤガス（酸素または空気）の存在下において機械的に毛羽立てること によって、ガス懸濁混合物を形成して、搬送すると共に漂白反応を開始できるよ うにする。次に、ガス懸濁パルプを導管で多孔質層形式の反応塔の上部へ搬送す る。次に、パルプを反応塔内へ落下させて毛羽状パルプの多孔質層を形成し、そ れが円筒形の反応塔内を、ガス分離室として作用する拡大部分に向かって継続的 に降下する。オゾン及びキャリヤガスは、パルプ層が反応器内を降下する速度よ り相当に高速で下向きに流れて多孔質層を通過する。キャリヤガスは、次に反応 器内のガス分離室へ流入した後、オゾン発生器へ再循環される。 上記形式の多孔質層反応器は、オゾンをそれのキャリヤガスから非常に効率的 に除去すること、すなわち「ストリッピング」することができることがわかって いるが、この形式の反応器には以下の制限を受ける。毛羽状パルプは個別繊維の 相当な部分を含むが、パルプの大部分はフロックと呼ばれる団塊として存在し、 各フロックは相当な数の絡み合った個別繊維を含んでいる。これらのフロックは 透過率が変化するため外側繊維の漂白が内側繊維よりも強くなり、反応器内で漂 白むらが生じるであろう。この問題は、反応器内において局部的にパルプ密度が 高いことによって悪化するであろう。また、オゾン／パルプの反応は非常に高速 であり、反応速度はオゾン濃度に正比例する。オゾンは、パルプ層内の高密度領 域内の繊維に達する前に、その大部分が消費されるので、これにより漂白むらを 悪化させる。反応器内のパルプ漂白のむらの原因となる他の要素として、ガスが パルプ粒子間に通路を作って流れることや、パルプ粒子内の繊維を包囲している 液体に試薬ガスが溶けるのに必要な時間がある。 さらに、この形式の従来装置は、「ターンダウン」比が限定されている、すな わち異なった種類のパルプ（例えば硬木対軟木）及び異なった製造速度で変動す る漂白必要量に合わせる融通性が限定されていることに注意されたい。毛羽立て ／ブロワ内におけるパルプの滞留時間はほぼ一定であり、パルプの所望の粉砕及 び毛羽立てを達成するために必要な毛羽立て速度によって制御される。毛羽立て ／ブロワと層反応器を相互接続する搬送導管内のパルプ滞留時間も、導管内に必 要な搬送速度のために（非現実的であるが導管長さを増加させなければ）ほぼ一 定である。従って、層反応器の入口におけるオゾン濃度は、オゾン濃度及び流量 と共に、毛羽立て／ブロワへ供給されるパルプの投入速度によって定められる。 以上に、現在の木材パルプ漂白作業に存在することが知られている問題点を説 明した。このため、上記問題点の１つまたは複数を克服しようとする代替方法を 提供することが好都合であることは明らかである。従って本発明においては、以 下にさらに十分に説明する特徴を備えた適当な代替方法が提供される。 発明の開示 本発明の１つの態様では、これは、パルプを漂白試薬ガスで漂白する方法であ って、高濃度パルプを第１の上流容器に供給する段階と、 パルプを上流容器内で漂白試薬ガス、キャリヤガス及び反応副生ガスを含む接 触ガスの存在下において強く混合して、パルプを接触ガス内に懸濁させると共に 、漂白試薬ガスとパルプの反応を開始させる段階と、 ガス懸濁パルプを第２の中間容器へ送り出す段階と、 パルプを中間容器内で接触ガスの存在下において撹拌して、パルプを接触ガス 内に懸濁した状態に維持すると共に、漂白試薬ガスをパルプとさらに反応させる 段階と、 ガス懸濁パルプ及び接触ガスを第３の下流容器へ送り出して、漂白試薬ガスと パルプの反応をほぼ完了する段階と、 少なくとも中間及び下流容器内でのパルプ滞留時間を制御すると共に、漂白試 薬ガスの各容器への個別供給を制御して、漂白試薬ガスとパルプの反応の約１０ ％〜約７０％が上流容器で発生し、反応の約１０％〜約７０％が中間で発生し、 反応の約１０％〜約７０％が下流容器で発生するようにする段階とを備えており 、この制御段階は、 下流容器と中間容器の間に接触ガスの第１向流を、中間容器と上流容器の間 に接触ガスの第２向流を与える段階と、 接触ガスの第１及び第２向流を新規漂白ガスで濃厚化して、それぞれ上流、 中間及び下流容器に供給される漂白試薬ガスの第１、第２及び第３所定濃度を生 じる段階とを含む方法を提供することによって達成される。 本発明の第２態様によれば、これは、パルプを漂白試薬ガスで漂白する装置で あって、 第１に、パルプ入口、パルプ出口及びガス入口を有する上流容器を備えて、パ ルプを漂白試薬ガス、キャリヤガス及び反応副生ガスを含む接触ガスの存在下で 強く混合する手段と、 第２に、前記上流容器のパルプ出口と流体連通させたパルプ入口、パルプ出口 、ガス入口及び１対のガス出口を有する中間容器を備えて、パルプを接触ガスの 存在下で撹拌する手段と、 第３に、前記中間容器のパルプ出口と流体連通させたパルプ入口、パルプ出口 、ガス入口及びガス出口を有する下流容器と、 下流容器と中間容器の間に濃厚接触ガスの第１向流を供給し、中間容器と上流 容器の間に濃厚接触ガスの第２向流を供給する手段とを備えており、この供給手 段は、 下流容器のガス出口と流体連通した第１入口と、第１新規漂白ガス供給源と 流体連通した第２入口と、中間容器のガス入口と流体連通した出口を有する第１ プロポーショニング弁と、 中間容器の１対のガス出口の一方と流体連通した第１入口と、第２新規漂白 ガス供給源と流体連通した第２入口と、上流容器のガス入口と流体連通した出口 を有する第２プロポーショニング弁とを含む装置を提供することによって達成さ れる。 図面の簡単な説明 本発明の上記及び他の特徴は、添付の図面を参照しながら以下の発明の詳細な 説明を考慮すれば明らかになるであろう。 図面は、本発明に従ってパルプを漂白試薬ガスで漂白する装置を示している。 発明を実施するための最良の形態 次に図面を参照すると、図面は、本発明に従って高濃度木材パルプ等のリグノ セルロース材料を漂白試薬ガスで漂白する装置１０を示している。本装置１０は 、上流容器１２と、中間容器１４と、下流容器１６を備えており、これらは、本 発明の方法に従ってこれらの容器の各々の内部で連続的に高濃度木材パルプ等の リグノセルロース材料が漂白試薬ガスと反応するように互いに配置されている。 ここでは、図面に示された説明的実施例に記載されている本発明の装置を、本発 明に従って漂白試薬ガスとしてオゾンを使用して高濃度木材パルプを漂白する方 法と組み合わせて説明する。本発明の装置及び方法は、中濃度または低濃度の木 材パルプのいずれかの漂白に使用されるものではなく、高濃度、中濃度及び低濃 度については、本出願の背景に記載されている定義を参照されたい。しかし、本 発明の方法及び装置は、オゾン以外の漂白試薬ガス、例えば一酸化塩素、二酸化 塩素等と組み合わせても好都合に使用することができる。当該分野では公知のよ うに、オゾンを発生させる方法のため、オゾンは一般的に、酸素または空気等の キャリヤガス内に比較的低濃度で得られる。一般的に、市販のオゾンの濃度は、 酸素をキャリヤガスとして使用する時、重量で約６％ないし約１０％である。こ こで使用する「接触ガス」とは、酸素キャリヤガス内のオゾン混合物と共に、均 衡状態で存在する他のガス及び蒸気、例えば反応の副生ガスのことである。「新 規漂白ガス」は、従来の供給源、例えばドライヤ／クリーナ及びオゾン発生器か ら供給された酸素キャリヤガス内のオゾン混合物で、パルプと反応したことがな く、従って反応副生ガスを含んでいない。 高濃度木材パルプ１８が、従来の脱水プレス機（図示せず）から圧密供給オー ガ２０へ供給される。オーガ２０は、パルプ１８を受け取る入口２４を設けたハ ウジング２２を備えている。供給オーガ２０はさらに、ハウジング２２内に回転 可能に取り付けられたシャフト２６を備えている。スクリューフライト２８がシ ャフト２６に共転可能に取り付けられており、ハウジング２２へ供給されたパル プ１８を圧密化することによって、ガスが供給オーガ２０から逆流するのを防止 することができる不透過性のパルププラグを形成することができる。スクリュー ２８の回転作用によって、パルププラグが上流容器１２のパルプ入口３０へ進め られる。図面に示されている説明的実施例では、上流容器１２は、当該分野にお いて公知のもののように機能する従来の毛羽立て／ブロワを備えている。入口３ ０に入ったパルププラグは、毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１２のハウジン グ３６内に回転可能に取り付けられたシャフト３４に取り付けられたスクリュー ３２によって分解される。シャフト３４は、通常の動力源（図示せず）によって 駆動される。毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１２はさらに、分解したパルプ をさらに破砕、すなわち毛羽立てる手段（図示せず）を備えている。この毛羽立 て手段は、当該分野では公知であり、円弧状に互いに離してシャフト３４と共に 回転するように取り付けられた回転ピン（図示せず）から成る半径方向に離れた 内側及び外側リングと、円弧状に互いに離してハウジング３６に取り付けられた 固定ピン（図示せず）から成るリングを備えることができる。分解して毛羽状に なったパルプは、多重ポート式ガス入口３８で受け取った接触ガスの存在下にお いて毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１２内で強く混合される。接触ガスは、 詳細に後述するようにして中間容器１４から入口３８へ供給され、オゾン、酸素 キャリヤガス及び中間容器１４内で発生した反応の副生ガスを含んでいる。毛羽 立て／ブロワを備えた上流容器１２内での接触ガスとパルプの混合によって、パ ルプが接触ガス内で懸濁すると共に、オゾンとパルプの反応が開始される。ガス 懸濁パルプは、毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１２からパルプ出口４０を通 って十分な速度で送り出されるので、導管４４を通って中間容器１４のパルプ入 口４２へ搬送される。ガス懸濁パルプは、入口４２から中間容器１４の上部分４ １に接線方向に流入するため、ガス懸濁パルプは中間容器１４の上部分４１の内 側壁に沿ってサイクロン状に渦巻く。このため、中間容器１４の上部分４１を当 該分野ではサイクロンと呼ぶことができる。毛羽立て／ブロワを備えた上流容器 １２の作動と、導管４４を介した中間容器１４のパルプ入口４２へのガスによる パルプ搬送には、後述する様々な供給源から装置１０へ供給される新規漂白ガス の総量よりはるかに多量のガスが必要である。これの説明として、約５００トン ／日のパルプ処理率の場合、導管４４を流れる接触ガスの流量は約８，０００立 方フィート／分であるのに対して、装置１０へ供給される新規漂白ガスの総流量 は約１，５００立方フィート／分であることに注意されたい。この必要量に対処 するため、中間容器１４の上部分４１には、中間容器１４の上部ガス出口４７と 連通したパイプまたは導管４５をほぼ中央に配置したガス分離器４３が設けられ ている。中間容器１４のサイクロン４１に流入する接触ガスの相当な量が、分離 器４３内でパルプから分離されて、導管４９を介して毛羽立て／ブロワを備えた 上流容器１２の多重ポート式入口３８のポートの１つへ再循環される。詳細に後 述するように、入口３８の第２ポートへは濃厚接触ガスが供給されることに注意 されたい。接触ガスの、中間容器１４の出口４７から送り出される部分が、流れ 矢印５１で示されており、この流れは装置１０に追加される新規漂白ガスの量と ほぼ同じであって、上流容器１２及び中間容器１４の過剰圧力状態を避けるため に導管５３及び弁５５を介して装置１０から排出される。この接触ガス部分５１ を、さらなる処理を行う関連の漂白工場の別の部分へ供給してもよい。 中間容器１４は、ハウジング４６と、このハウジング４６内に回転可能に取り 付けられて、可変速度モータ５０等の通常の手段によって駆動されるシャフト４ ８とを有する撹拌ミキサー反応器を備えている。（従って、以下中間容器１４を 「反応器１４」又は「攪拌ミキサー反応器１４」と呼ぶことがある。）シャフト ４８がハウジング４６を貫通する部分を密封して、反応器１４の外部へのガスの 望ましくない漏出を防止している。分離器４３のほぼ中央に配置されたパイプ４ ５は、シャフト４８の上部の周囲にほぼ同心状に配置されている。撹拌ミキサー 反応器１４はさらに、シャフト４８に共転可能に取り付けられてそれから半径方 向外向きに延出した複数のアームまたはパドル５２を備えている。後述するよう に、追加の接触ガスが、下流容器１６からガス入口５４を介して撹拌ミキサー反 応器１４に供給される。パルプを撹拌ミキサー反応器１４内で撹拌することによ って、パルプを接触ガス内に懸濁した状態に維持すると共に、パルプを反応器１ ４内に存在するオゾンとをさらに反応させることができる。図面に示されている 説明的実施例では、接触ガスは撹拌ミキサー反応器１４内をパルプと並流関係で 流れ、これが好ましい。しかし、接触ガスは、変更形として撹拌ミキサー反応器 １４内をパルプと向流関係で流れることもできる。また、撹拌ミキサー反応器１ ４を図面では垂直向きに示しているが、変更形として反応器１４を水平構造に配 置することもできる。前述したように、入口４２から反応器１４に流入する接触 ガスの相当な部分が分離器４３でパルプから分離され、導管４９を介して毛羽立 て／ブロワを備えた上流容器１２へ再循環される。反応器１４に流入した接触ガ スの残りの部分は反応器１４内を流れる。ガス懸濁パルプと、反応器１４を流れ る接触ガスの第１部分が、反応器１４のパルプ出口５６から、導管６０を介して 下流容器１６の入口導管を有するパルプ入口５８へ送り出される。パドル５２の 遠心作用によって、パルプ粒子が出口５６から外向きに十分な速度で投げ出され るため、比較的短く水平方向に配置された導管６０内を進んで、容器１６のパル プ入口５８に入ることができる。次に、パルプは入口５８から重力供給される。 反応器１４を流れる残りの接触ガスは、後述する目的のために反応器１４のガス 出口６２から送り出される。 下流容器１６は、多孔質層反応器を備えており、反応器としての全般的機能は 当該分野では公知である。（従って、以下この下流容器１６を「反応器１６」又 は「多孔質層反応器１６」と呼ぶことがある。）入口５８から反応器１６に流入 した毛羽状パルプは、毛羽状パルプの多孔質層６４上へ落下し、この多孔質層６ ４は多孔質層反応器１６内を継続的に降下する。入口５８には、毛羽状パルプを 多孔質層６４上へ均一に分散させるための流れディストリビュータまたはディフ レクタ（図示せず）を設けることができる。接触ガスは多孔質層内を、パルプを オゾンとさらに反応させるために多孔質層よりも相当に高速で流れる。酸素キャ リヤガスと、消費されなかった残留オゾンが、流れ矢印６８で示されているよう に、反応器１６の環状ガス分離室６６へ送り出される。この時点で、オゾン／パ ルプの反応はほぼ完了しており、当該分野では公知のように、ガス分離室６６に 流入する接触ガス内に存在するオゾンの濃度は一般的に非常に低い。一定の用例 では、ガス分離室６６に流入する接触ガスの一部を、流れ矢印６９で示されてい るように、反応器１６からそのガス出口６６、導管６５及び弁６７を介して流出 させて、装置１０への新規漂白ガスの追加量を相殺できるようにする。これらの 用例では、弁５５を閉める。多孔質層反応器１６の底部の漂白されたパルプ７０ は、希釈ノズル７４から送り込まれる再循環ろ液７２で希釈されてから、希釈漂 白パルプ７８としてパルプ出口７６から排出される。 本発明は、上流容器１２及び中間容器１４内のパルプを撹拌すると共に、少な くとも中間容器１４及び下流容器１６内のパルプ滞留時間を制御する一方で、各 容器１２、１４及び１６へ送るオゾン濃度を独立的に制御することができる。酸 素キャリヤガス内に新規発生オゾンを含む新規漂白ガスが、導管８２及び制御弁 ８４を介して多孔質層反応器１６のガス入口８０へ供給される。弁８４は、導管 ８３を介して新規漂白ガスの供給源８５と流体連通している。供給源８５は、オ ゾン発生器と、酸素ドライヤ／クリーナを備えることができる。あるいは、新規 漂白ガスを関連のパルプ処理工場内の別の場所から導管８３へ供給してもよい。 新規漂白ガス内のオゾンの濃度は、現在知られている技術では酸素キャリヤガス 内で重量で０．５％ないし１４％の範囲内にすることができるが、もっと一般的 には重量で約６％ないし１０％の範囲内である。弁８４を使用して反応器１６へ 供給される新規漂白ガスの量を制御することができ、これがパルプ入口５８から 反応器１６に流入する接触ガスと混合される。従って、１つまたは複数の上流容 器内のオゾン／パルプ反応の程度によって反応器１６内のオゾン濃度が決定され る装置とは異なって、反応器１６内の所定のオゾン濃度を独立的に定めることが できる。反応器１６のガス分離室６６に流入する接触ガスの少なくとも相当な部 分（弁６７が閉じている時は全体）が、反応器１６からガス出口８６及び一端部 で出口８６に連通した導管８７を通って送り出される。導管８７の他端部は従来 のブロワ８８に取り付けられており、このブロワを任意に使用して、出口８６か ら送り出される接触ガスの必要な搬送速度を得ることができる。次に接触ガスは 、導管８９を流れて、９２で示されたプロポーショニング弁の第１入口９０に達 する。反応器１６の出口８６から送り出された接触ガス内のオゾンの濃度は、導 管９６及び導管８７を介して反応器１６のガス出口８６と連通している従来のガ ス分析器９４によって確認される。新規漂白ガスが、新規漂白ガス供給源１００ から導管１０２を介してプロポーショニング弁９２の第２入口９８へ供給される 。供給源１００は、前述の新規漂白ガス供給源８５から分離してもよいが、その 供給源８５と多岐管でつないで、新規漂白ガスの共通供給源を設けることもでき る。供給源１００から供給された新規漂白ガスも一般的に、酸素キャリヤガス内 のオゾン濃度が約６％ないし１０％のオゾンを含む。弁９２を使用して、ガス分 析器９４によって確認される反応器１６の出口８６から送り出されるオゾンの濃 度に基づいて、反応器１６の出口８６から送り出される接触ガスを濃厚化するた めに使用される供給源１００からの新規漂白ガスの量を調整することができる。 従って、弁９２から出口１０４を通って送り出されて、導管１０６を介して撹拌 ミキサー反応器１４のガス入口５４へ供給される濃厚接触ガスに対して所望オゾ ン濃度を定めることができる。このように、毛羽立て／ブロワを備えた上流容器 １２及び多孔質層反応器１６に供給されるオゾンの濃度から独立的に、所定濃度 のオゾンを撹拌ミキサー反応器１４へ供給することができる。 毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１２に与えられるオゾンの濃度も、次のよ うにして独立的に制御される。前述したように、撹拌ミキサー反応器１４を流れ る接触ガスの一部は、懸濁毛羽状パルプと共にガス出口５６から流出する。撹拌 ミキサー反応器１４を流れる接触ガスの残りの部分は、反応器１４の出口６２か ら流出して、導管１１４を介して１１２で示されたプロポーショニング弁の第１ 入口１１０へ供給される。反応器１４の出口６２から流出するオゾンの濃度は、 導管１１８及び１１４を介して出口６２と連通しているガス分析器１１６のよう な従来の手段で確認される。新規漂白ガスが、供給源１２０から導管１２４を介 して弁１１２の第２入口１２２へ供給される。供給源１２０は、前述の新規漂白 ガス供給源８５及び１００から分離してもよいが、共通でもよい。弁１１２は、 ガス分析器１１６によって確認される出口６２におけるオゾン濃度に基づいて、 供給源１２０からの新規漂白ガスと反応器１４の出口６２から送り出される接触 ガスの量を調整する。従って、所望の所定オゾン濃度を有する濃厚接触ガスが、 弁１１２の出口１２６及び導管１２８を介して毛羽立て／ブロワを備えた上流容 器１２のガス入口３８へ供給される。接触ガスが撹拌ミキサー反応器１４のガス 出口６２を流れやすくするため、毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１２が導管 １２８及び１１４内をわずかに減圧する。 作用を説明すると、高濃度木材パルプ１８を供給オーガ２０から毛羽立て／ブ ロワを備えた上流容器１２へ供給し、そこで分解して、選択された所定濃度のオ ゾンを含む接触ガスの存在下で強く混合することによって、毛羽状パルプを接触 ガス内に懸濁させ、パルプをオゾンの一部と反応させる。例えば可変速度モータ （図示せず）を使用してシャフト３４の回転速度を制御することによって、パル プが毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１２内に滞留する時間をある程度制御す ることができる。しかし、一定の種類及び濃度のパルプで、一定のパルプ投入率 に対して、パルプを分解して毛羽立たせるために必要な速度が幾分固定されてい るので、これに関して得られる融通性は限定されている。次に、毛羽状のガス懸 濁パルプを撹拌ミキサー反応器１４へ搬送し、そこでさらに撹拌することによっ て、毛羽状パルプを接触ガス内に懸濁した状態に維持すると共に、オゾンをパル プとさらに反応させることができる。モータ５０の速度を変化させてパドルの回 転撹拌作用を変化させることによって、また反応器１４内のパルプの充填高さを 変化させることによって、反応器１４内のパルプの滞留時間を制御することがで きる。多孔質層反応器１６から供給された接触ガスの濃厚向流によって、反応器 １４内にオゾンの所定濃度が定められる。次に、ガス懸濁パルプは多孔質層反応 器１６へ搬送され、そこでさらに所定濃度のオゾンと反応する。好適な実施例で は、各容器１２、１４及び１６へ供給されるオゾンの濃度は同一であり、オゾン ／パルプ反応を維持する、すなわち個々のパルプ粒子の中心へ向かうオゾンの移 動を持続することができる十分な駆動力を得るために必要であると確認された濃 度である。この濃度は、処理中のパルプの種類に応じて、例えば漂白しているパ ルプが硬材パルプか、軟材パルプかによって異なることに注意されたい。別の例 では、各容器１２、１４及び１６毎に異なった濃度のオゾンを供給することが望 ましいことが確認される場合もある。本発明者は、オゾンを毛羽立て／ブロワを 備えた上流容器１２または撹拌ミキサー反応器１４等の容器に完全に導入すれば 、パルプを強く混合することは、均一に漂白されたパルプを得るためにさほど重 要ではなく、パルプ繊維の不必要な断裂によってパルプの品質に悪影響を与える ことさえある。また、強度の混合は、相当なエネルギを消費する結果、それに伴 って処理コストが増大する。少なくとも撹拌ミキサー反応器１４及び多孔質層反 応器１６内でのパルプ滞留時間の制御と、毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１ ２及び反応器１４及び１６へ供給されるオゾン濃度を独立的に制御できることと を組み合わせることによって、本発明の処理融通性が向上すると共に、各容器内 でのオゾン／パルプ反応百分率を独立的に制御することができ、反応百分率は一 定量のオゾンにおいて消費されるオゾンの百分率として定められる。 本発明者は、エネルギ利用の経済性、機械的混合によるパルプ粒子の損傷の低 減、パルプ漂白の均一性を得るための各容器内の反応の範囲が、毛羽立て／ブロ ワを備えた上流容器１２内で約１０％ないし約７０％、撹拌ミキサー反応器１４ 内で約１０％ないし約７０％、多孔質層反応器１６内で約１０％ないし約７０％ であることを確認している。本発明者は、各容器内のオゾンとパルプの反応範囲 が、毛羽立て／ブロワを備えた上流容器１２内で約３０％ないし約４０％、撹拌 ミキサー反応器１４内で約３０％ないし約５０％、多孔質層反応器１６内で約１ ０％ないし約２５％であることがさらに好ましいことを確認している。 以上の説明は、本発明の好適な実施例を特に詳細に説明しているが、以下の請 求の範囲で定義されている本発明の真の精神及び範囲から逸脱しない様々な変更 及び代替及び修正を実施できることを理解されたい。従って、本発明は、以上の 好適な特定の実施例によって制限されることはなく、以下の請求の範囲だけによ って定義されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シャックフォード、ルイス・ディー アメリカ合衆国、ニューハンプシャー 03054、メリマック、リバーサイド ドラ イヴ、８ (72)発明者 カールスミス、エル・アラン アメリカ合衆国、ニューハンプシャー 03031、アムハースト、ボストン ロード、 59

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パルプを漂白試薬ガスで漂白する方法であって、 高濃度パルプを上流容器に供給する段階と、 パルプを上流容器内で漂白試薬ガス、キャリヤガス及び反応副生ガスを含む接 触ガスの存在下において強く混合して、パルプを接触ガス内に懸濁させると共に 、漂白試薬ガスとパルプの反応を開始させる段階と、 ガス懸濁パルプを中間容器へ送り出す段階と、 パルプを中間容器内で接触ガスの存在下において撹拌して、パルプを接触ガス 内に懸濁した状態に維持すると共に、漂白試薬ガスをパルプとさらに反応させる 段階と、 ガス懸濁パルプを下流容器へ送り出して、漂白試薬ガスとパルプの反応をほぼ 完了する段階と、 少なくとも中間及び下流容器内でのパルプ滞留時間を制御すると共に、漂白試 薬ガスの各容器への個別供給を制御して、漂白試薬ガスとパルプとの反応の約１ ０％〜約７０％が上流で発生し、反応の約１０％〜約７０％が中間容器で発生し 、反応の約１０％〜約７０％が下流容器で発生するようにする段階とを備えてお り、制御段階は、 下流容器と中間容器の間に接触ガスの第１向流を、中間容器と上流容器の間 に接触ガスの第２向流を与える段階と、 接触ガスの第１及び第２向流を新規漂白ガスで濃厚化して、それぞれ上流、 中間及び下流容器に供給される漂白試薬ガスの第１、第２及び第３所定濃度を生 じる段階とを含むパルプを漂白試薬ガスで漂白する方法。 ２．濃厚化の前に接触ガスの第１及び第２向流内の漂白試薬ガスの測定濃度に基 づいて、接触ガスの第１及び第２向流を濃厚化するために使用される新規漂白ガ スを調合する段階をさらに備えている請求の範囲第１項に記載のパルプを漂白試 薬ガスで漂白する方法。 ３．下流容器に新規漂白試薬ガスを個別に供給する段階をさらに備えている請求 の範囲第２項に記載のパルプを漂白試薬ガスで漂白する方法。 ４．少なくとも中間及び下流容器に接触ガスをパルプと並流関係で流す段階をさ らに備えている請求の範囲第１項に記載のパルプを漂白試薬ガスで漂白する方法 。 ５．漂白試薬ガスとパルプの反応の約３０％〜約４０％が上流容器で発生し、反 応の約３０％〜約５０％が中間容器で発生し、反応の約１０％〜約２５％が下流 容器で発生するようにした請求の範囲第１項に記載のパルプを漂白試薬ガスで漂 白する方法。 ６．漂白試薬ガスの第１、第２及び第３の所定濃度は互いにほぼ同一である請求 の範囲第１項に記載のパルプを漂白試薬ガスで漂白する方法。 ７．漂白試薬ガスがオゾンを含む請求の範囲第１項に記載のパルプを漂白試薬ガ スで漂白する方法。 ８．上流容器は毛羽立て／ブロワを備えており、 中間容器は撹拌ミキサー反応器を備えており、 下流容器は多孔質層反応器を備えている請求の範囲第１項に記載のパルプを漂 白試薬ガスで漂白する方法。 ９．パルプを漂白試薬ガスで漂白する装置であって、 パルプ入口、パルプ出口及びガス入口を有する上流容器を備えて、パルプを漂 白試薬ガス、キャリヤガス及び反応副生ガスを含む接触ガスの存在下で強く混合 する手段と、 前記上流容器の前記パルプ出口と流体連通させたパルプ入口、パルプ出口、ガ ス入口及び１対のガス出口を有する中間容器を備えて、パルプを接触ガスの存在 下で撹拌する手段と、 前記中間容器の前記パルプ出口と流体連通させたパルプ入口、パルプ出口、ガ ス入口及びガス出口を有する下流容器と、 前記下流容器と前記中間容器の間に濃厚接触ガスの第１向流を供給し、前記中 間容器と前記上流容器の間に濃厚接触ガスの第２向流を供給する手段とを備えて おり、該供給手段は、 前記下流容器の前記ガス出口と流体連通した第１入口と、第１新規漂白ガス 供給源と流体連通した第２入口と、前記中間容器の前記ガス入口と流体連通した 出口を有する第１プロポーショニング弁と、 前記中間容器の前記１対のガス出口の一方と流体連通した第１入口と、第２ 新規漂白ガス供給源と流体連通した第２入口と、前記上流容器の前記ガス入口と 流体連通した出口を有する第２プロポーショニング弁とを含むパルプを漂白試薬 ガスで漂白する装置。 １０．前記下流容器の前記ガス出口と流体連通状態に配置された第１ガス分析手 段と、 前記中間容器の前記ガス出口と流体連通状態に配置された第２ガス分析手段と をさらに備えている請求の範囲第９項に記載のパルプを漂白試薬ガスで漂白する 装置。 １１．制御弁と、該制御弁と第３新規漂白ガス供給源を相互連結する第１導管と 、前記弁と前記下流容器の前記ガス入口を相互連結する第２導管を備えて、新規 漂白ガスを前記下流容器に供給する手段をさらに備えている請求の範囲第９項に 記載のパルプを漂白試薬ガスで漂白する装置。 １２．前記上流容器は毛羽立て／ブロワを備えており、 前記中間容器は撹拌ミキサー反応器を備えており、 前記下流容器は多孔質層反応器を備えている請求の範囲第９項に記載のパルプ を漂白試薬ガスで漂白する装置。