JPS5887386A - 酸素脱リグニン反応へのアルカリ性薬剤の制御添加方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本−Ｖ鮎よ「パルプ工場不合格品の酸素脱リグ二ン化」
と題する１９７９年９月５日登録の米国特許願第７２．
７９６号；　「中濃度の酸素脱リグニン化装置及び方法
」と題する１９７９年１２月３日登録の米国特許願第９
９．６９４号；「パルプの酸素脱リグニン化方法及び装
置」と題する１９８０年９月５日登録の米国特許類１８
４，５１４号、及び［酸素脱リグニン化方法及び装置］
と題する１９８１年４月６日登録の米国特許願第２５１
，４０１号、に関連するものである。

本発明は繊維質物質の酸素脱リグニン化方法及び装置に
関するものであり、さらに具体的には、一連の実質上水
平の管状反応帯に用いる漂白可能な等級のパルプ及びそ
の他の繊維質物質の中濃度脱リグニン化に関するもので
ある。

酸素脱リグニン反応中のｐＨの調節は反応開始の時点で
アルカリ性薬剤の全装填量な単純に添加することと比較
してパルプ粘度及び強度の改善のような有利な効果を提
供することが認識されてきた。例えば、グラ／ガードら
の米国特許第２．９２＜Ｓ、１１４号明細書に於ては１
反応の大部分中に於て７−９の範囲に蒸解液のｐＨを調
節することによる木材チップの酸素脱リグニン化を述べ
ている。このｐＨ調節は蒸解液中ＫＭ炭酸す）　ＩＪウ
ムのような緩衝剤を使用することにより、あるいは反応
の過程に於て水酸化す）　ＩＪウムまたは炭酸ナトリウ
ムのようなアルカリ性薬剤を連続的に添加することによ
って、達成することができる。

サムエルマンは米国特許第３，７６９，１５２号明細書
に於て、アルカリ性薬剤な漸次的に添加して蒸解液のｐ
Ｈを約９．５１３の範囲に保つ酸素脱リグニン化方法を
用いて木材チップの脱リグニン化を行うことを教示して
いる。

カークらノＴＡＰＰＩ　、第６１巻、Ｎｏ、５　（１９
７８年５月）の「管系反応器中での低濃度酸素脱リグニ
ン化」及びカークらの米国特許第４，１９８，２６６号
明細書は、反応器の長さに沿って感知されたｐＨ変化に
応答してアルカリ性薬剤を添加することによるｐＨの調
節が、ｐＨ調節を行なわない類似の実験と比べて、３％
の濃度のクラフト・ξルブの酸素漂白方法に於て改善さ
れたパルプ強度をもたらすことな教示している。

最後に、ワリツクは米国特許第４，２４８，６６２号明
細書に於−（、アルカリ性薬剤と循環液とを３−８％の
濃度で操作する一連の水平式管状反応器の長さに沿つ−
Ｃ添加する酸素脱リグニン化反応系な記載している。

しかし、上述の方法のすべてに於て、酸素脱リグニン化
反応中のアルカリ性薬剤の添加はこの添加アルカリ性薬
剤の均一混合に関し何ら特別の問題を提示してい芹い。

低濃度の木材チップまたはパルプの脱リグニン化のこれ
らの方法のすべてに於ては遊離の蒸解液が木材そのもの
に含まれる液の他に利用でと、従ってそれぞれの反応器
中の遊離液体の移動が添加アルカリ性薬剤を均一に分布
させるのに役立つ。

中濃度（すなわち、８−２０％）または高濃度（すなわ
ち２５−３０％）でパルプを脱リグニン化する方法は遊
離の蒸解液をもたないがあるいは添加アルカリ性薬剤を
再分布させるのに利用でき６には不十分の量の蒸解液し
かもっていない。酸素脱リグニン化速度及びアルカリ性
薬剤消費速度はアルカリ性薬剤濃度が増すと劇的に増す
ので。

アルカリ性薬剤高濃度領域に於てはアルカリ性薬剤はそ
れが再分布される機会を与えられる前に迅速に消費され
る。このことはこれらの領域に於てパルプの劣化をおこ
すことになるかもしれない。

さらに、これらの領域に於ける高酸素消費は酸素不足を
もたらすかもしれない。これらの要因のすべてはより望
ましくない強度及び粘度の性質なもつ不均質脱リグニン
化パルプを生成する原因となる。

中濃度作業に於けるこれらの問題を解決するために、ア
ルカリ性薬剤、酸素、及びパルプを均質に混合するよう
設計した混合装置を提供する試みがなされてぎた。例え
ば、カークらの米国特許第４．１９８，２６６号は高剪
断力な発生するよう設計した複数の混合装置を含む「中
」濃度方法を記載している。ナスマンらのＴＡＰＰＩ　
、第６６巻、Ｎｏ、４（１９８０年４月ンの「中濃度酸
素漂白−高濃度法にかわる方法」ではスチームとアルカ
リ土類金属・ξルプと混合するスチーム混合機及び酸素
ガスを垂直反応器の前に・ξルブ中に分散させる酸素混
合機を利用するパイロットプラント操作を記載している
。しかし、このような混合機の使用は、アルカリ性薬剤
な脱リグニン化反応中のいくつかの地点に於て添加せね
ばならないととには特に、ともに複雑で経費のかかるも
のである。その上、このような混合機によってつくり出
される高剪断力はそれ自体が・ξルブ劣化をひきおこす
がもしねない。

従って、・Ｓルプまたは他の繊維質物質の酸素膜リグニ
ング化のための中濃度法へアルカリ性薬剤の均一混合と
制御添加を提供する比較的簡単で経済的な方法と装置ニ
ついて、必要性が今も存在している。

本発明は中濃度酸素脱リグニン化系に於てアルカリ性薬
剤の制御添加と均一混合のための方法と装置を提供する
ことによって上記の必要性を満たすものである。本発明
の一つの具体例によると。

中濃度（すなわち、８−２０％）のパルプまたは他のｍ
雄性物質を、実質上水平の管状反応容器の中にパルプを
導入する直前にアルカリ性薬剤の第一部分と組合わせろ
。好ましくは、濃厚原料ポンプをこの反応容器の中にパ
ルプを供給するのに使用する。濃厚原料ポンプの使用は
容器からのガス圧低下を防ぎかつ・ξルブをひどくは圧
縮せず従って均質な酸化がおこり得る。

反応容器は混合輸送スクリューを含み、これは反応容器
の実質上全長に沿って伸びているのが好中しい。１９７
９年１２月６日登録の共願中の米国特許願第９９．６９
４号に於て教示されている通り。

混合能力を改善する変形をこのスクリュー設計へ加えて
もよい。このスクリューはノξルプを実質上押し出し流
れで容器中を輸送する。操作上、容器中に維持されるパ
ルプの容積は容器の容積より小さく従ってガス空間が容
器の上側に沿って形成さｈる。

アルカリ性薬剤の装填量の残りを反応器容器の中へ導入
するとぎには１反応器容器中のガス空間の中へ分散筒と
してアルカリ性薬剤を噴霧することによって導入される
。好ましい一つの具体例に於ては１反応器へ供給される
酸素ガスの少くとも一部はアルカリ性薬剤をガス空間中
に噴霧する噴霧用ノズルと一緒に使用される。所要酸素
ガスの残りは別に導入されてもよい。

酸素ガスとアルカリ性薬剤とを組合せてパルプ床の上刃
空間中にその混合物を噴霧することにより１反応の良好
な温度制御とｐＨ調節並びに均質脱リグニン化が達成さ
れる。一般的には、酸素ガスとアルカリ性溶液の温度は
反応客器中の・ξルブの温度より低く？ｌγって酸素と
アルカリ性薬剤の混合物はパルプに対して加熱効采をも
っことがない。

このことは酸素とアルカリ性薬剤が脱リグニン化反応に
よって消費されろ前にバルブ環と均質に混合さねろこと
を可能とする。

反応容器内の温度を制御することの一つの重要な側面は
１反応に対する所要熱量の一部がアルカリ性薬剤の大部
分を添加したのちにだけ反応容器中にスチームを供給す
ることによって供給されるということである。アルカリ
性薬剤と酸素はパルプと完全に混合せしめられ、パルプ
のいくらがの加熱が発熱性の脱リグニン反応のためにお
こる。

その次にだけスチームがその容器へ、好ましくは反応容
器中のパルプ水位の上方空間に隣接した一つ以上の入口
を通して添加することによって、添加される。これは、
アルカリ性薬剤の添加前または添加中にスチームの全部
な添加するかパルプ床中に直接に添加する場合におこり
得るパルプの過熱及び劣化可能性を回避するものである
。

本発明のもう一つの具体化に於ては、実質−ト水平の反
応管の複数を使用して中濃度に於て・ξルプを酸素脱リ
グニン化してもよい。この系に於ては。

第一反応容器の出口は垂直導管を経て第二反応容器の入
口へ連結され、第二容器の出口は第三容器の入口へ連結
され、必要ならば、さらにこのように順次連結されろ。

アルカリ性薬剤装填物の第一部分は・ξルブが第一反応
容器の中に入る前にパルプへ添加される。

第一反応容器に於−（、酸素ガスが導入され、混合用ス
クリューはパルプ、酸素アルカリ性薬剤を攪拌して脱リ
グニンが開始される。アルカリ性薬剤装填物の残りは第
一反応容器の出口近傍あるいは第−及び第二の反応容器
を連ぐ導管中で一部脱すゲニン化されたパルプと組合せ
られる。アルカリ性薬剤の装填物の残りは・ξルブが垂
直導管中を落下するとトＣで・ξルブと接触し、・ξル
プが次の容器の中に詰まるときに均一に混合せしめられ
る。それ以上の脱リグニン化は第二反応容器中でおこり
。

そこでより多くの酸素が消費され、そして任意的には酸
素をさらに添加してよい。この手順はさらに高度の脱リ
グニンを望む場合にはその後の反応容器の中でさらに反
復してよい。反応に必要とされる熱の一部は第一と第二
の反応容器の間の垂直導管の中にスチームを注入するこ
とによって供給し、パルプが導管中を通過するときに落
下することによって混合が達成されるという利点がある
。

本発明のさらにもう一つの具体例に於ては、中濃度酸素
脱リグニン反応の各種の段階に於て異なるアルカリ性薬
剤を利用する。本発明のこの具体例はサルファイトバル
ブ工場の場合に於て特に適用性なもっており、その場合
には、その特定工場の回収系に適した。アンモニア、水
酸化カル／ラム、水酸化マグネシウム、あるいは水酸化
す）　ＩＩウムのいずれかの同種のアルカリ性薬剤を使
用することが有利である。このように、酸素脱リグニン
段階からの溶解固体は回収系操作に何らの悪影響ケ及ぼ
さずに回収系へ送ることができる。

アンモニア、水酸化カルシウム、または水酸化マグネシ
ウムを用いる際には、しかし、酸素脱リグニン速度はと
わめて小さく従って高い反応温度と長い保持時間が必要
とされる。上記の場合にアルカリ性薬剤装填物の少くと
も一部として水酸化すトリウムを用いろことが望ましい
であろう。しかし、酸素脱リグニン反応器に入るバルブ
は水酸化ナトリウム及び酸素と迅速に反応する随伴酸性
サルファイド液の量を含んでいるので、水酸化ナトリウ
ムは脱リグニン反応に参加できる＠に実質的に消耗され
る。

本発明のこの具体化は、サルファイド液随伴含有のバル
ブへ異なるアルカリ性薬剤の初期装填物を添加した後に
於てのみ水酸化ナトリウムを別途添加すイ）ことによっ
て上記の問題ケ解決する。このように、アンモニアのよ
うな第一のアルカリ性薬剤の装填物はパルプが反応容器
の中に入る前にバルブへ添加してよい。容器中に−たん
添加すると、水酸化ナトリウムな含むアルカリ性薬剤の
第二の装填を、反応器中で保たれるバルブ水位の上方ガ
ス空間の中へ、第一のアルカリ性薬剤が随伴サルファイ
ド液と反応してしまう十分な時間（少くとも１０秒）が
経過したのちに噴霧する。このようにして、改善された
脱リグニン速度が得られる。

本発明の方法及び装置に用いる反応条件は供給物質に依
存する。一般には、しかし、反応容器中の７Ｏ−１６Ｏ
ｒ　の作業温度が適当であることが印出された。反応容
器中の保持時間は５−１２０分で変動してよく、酸素分
圧は２Ｏ−３００ｐａ’ｉｇ（１，４−２１ｋｙ／ｃ＋
＋ｆ・ケージ）で変動してよく、全アルカリ薬剤装噴晴
は物質の浴乾燥重量を基準としてＮａ２Ｏとして計算し
て０．５−３０％で変動してよい。

アルカリ性薬剤の多（の種類のものを本発明の実施に於
て使用してよい。これらは水酸化ナトリウム、炭酸ナト
リウム、重炭酸ナトリウム、クラフト白液、酸化クラフ
ト白液、アンモニア、四硼酸ナトリウム、メタ硼酸ナト
リウム、またはこれらの混合物、を包含する。ある場合
には、アルカリ性薬剤の混合物の使用はバルブの生成選
択率を保ちつつ脱リグニン速度ケ増すような有利な結果
を提供するかもしれない。例えば、サルファイドバルブ
の脱リグニン化に於ては、工場回収系に適シタ他ノアル
カリ性薬剤と組合わせた一つのアルカリ性薬剤の使用は
良好な結果を達成し得る。

ある場合には、硫酸マグネシウム、水酸化マグネシウム
、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム。

のような保護用薬剤、あるいは酸素脱リグニン反応中に
パルプの高粘度を維持するのを助ける他の既知添加剤を
、添加剤として使用することが望ま−しいかもしれない
。しがし、この種の添加剤は任意的なものであり必ずし
も必要ではない。

反応容器（単数または複数）中の・ξルブの濃度は８−
２０％の範囲に維持されるべきである。８％より低パル
プ濃度の使用は、可能ではあるが、スチーム所要量、酸
素消費量及びアルカリ性薬剤消費量な増す欠点がある。

さらに、反応容器の容積がそれに従って増さねばならな
い。２０％より高いパルプ濃度の使用は、これも可能で
はあるが。

高濃度到達のための特別な装置の必要性及びパルプとア
ルカリ性薬剤の均質混合達成のより大ぎい困難さのため
、複雑さを増す欠点ケもっている。

本発明の方法と装置は、クラフトパルプ、サルファイド
パルプ、　Ｎ５ＳＣパルプ、ポリサルファイドパルプ、
化学・機械的パルプ、熱・機械的パルプ、及び砕木・ξ
ルプ並びにとびがらまたはわらのような農業的繊維を含
めて、あらゆる種類のパルプまたはその他の繊維質物質
ながらゆる収量水準で脱リグニン化するのに適している
。一般には。

より高いパルプ粘度、より良いパルプ強度、及びより高
い収４４　％、含めた本発明実施の利点は例えばカッパ
ー価が２０またはそれ以上の大量の脱リグニンが反応中
で達成されるときに最も明らかである。

従って１本発明の一つの目的は中濃度酸素脱リグニン化
法に於てアルカリ性薬剤の制御添加及びパルプとの均質
混合のための方法と装置を提供することである。本発明
のこの目的及び他の目的及び利点は以下の記述、付属図
面、及び特許請求の範囲、から明らかになるであろう。

第１図に示すように、　８−２０％好ましくは１０−１
５％の濃度のパルプ供給流を濃厚原料ポンプ１２によっ
て第一の実質上水平の反応管１０の中に導入する。８−
２０％のこの中濃度は最良結果？得るためには反応管全
体に保たれるべとである。

「実質上水平」とは傾斜した反応管も用いてもよいが傾
斜の角度が均質混合な妨害する容器下端でのパルプの圧
縮と脱水を避けるよう約４５度をこえるべきではないと
いう意味である。さらに１反応容器は一般的に円筒状反
応管として描かれているが、二軸スクリュー系のような
非円筒状管を用いてもよい。

ポンプ１２はロビンス・マイヤー社（、オノ・イ州、ス
プリングフィールド）から入手できろモイノのプログレ
ッシングキャビティポンプ（ｐｒｏｇｒｅｓｓドｎｇ　
　ｃａｖｉｔｙ　　ｐｕｍｐ）であってよい。また、ポ
ンプ１２はインガーソルーランド社のインプコ部門にュ
ーハンプシャー州、ナシュア）から入手できるクロベロ
ーター（Ｃｈｌｏｖｅｒｏｔｏｒ）ポンプあるいはウオ
レンポンプ社（マサチューセッツ州、ウオレン）によっ
て製造される濃厚原料ポンプであってよい。

これらのポンプは反応容器内の圧力に対抗してパルプケ
ひどく圧縮することな（かつ容器からのガス損失を伴う
こともなく１反応容器中に・ξルブを供給し得ることが
発見された。ロータリーバルブまたはスクリューフィー
ダーのようなその他の供給装置は本発明に於ける使用に
は望ましいものではない。ロータリーパルプは容器内の
高い酸素圧と反応器外の大気圧とに交互にさらされるパ
ルプポケットのために、反応器から実質的なガス損失な
おこさせる。スクリューフィーダーの使用はパルプのひ
どい圧縮と脱水をおこすこととなり適切濃度での効果的
な酸化及び混合がおこり得なくなる。

濃厚原料ポンプ１２の中に・ξルブを導入する前に１反
応のための所要スチームの一部はスチーム配管１８を経
てスチーム源１６から原料供給配管１４の中に入れても
よい。スチームのこの添加は過剰空気をパルプから追い
出しそしてまた・ξルプ温度を多少上げる助けをする。

しかし、適切な反応温度を維持するのに必要とするスチ
ームの少くとも一部をアルカリ性薬剤装填物の大部分を
反応容器へ添加して終ったのちに於てのみ添加すること
が本発明の実施に対して重要である。このことはアルカ
リ性薬剤とパルプとをはじめに１発熱的脱リグニン反応
に基づいていくらかだけ加熱されながら完全に混合させ
るものである。スチーム添加のこの工程は、スチーム全
量をアルカリ性薬剤の添加前または添加中に反応容器へ
添加する場合にパルプ過熱に基づいておこるパルプ劣化
問題を回避するものである。

第１図に示す通り、スチーム所要量の残りの部分は配管
２０を経て容器１０へ添加してよい。好ましくけ、スチ
ームを反応容器１０へ添加するときには、容器中のパル
プの表面より下で添加されてはならない。それはパルプ
の過熱と劣化をひとおこす。むしろ、スチームはバルブ
上方のガス空間中［１個または１個以−にの入口なｌ雨
して添加されるべきである。

各種薬剤の混合物も包括するアルカリ性薬剤はアルカリ
性液源３０かも反応容器１０へ供給する。

代表的には、アルカリ性薬剤の全装填惜は浴乾燥物質上
のＮ　ａ　２０として計算してパルプの重量の０，５−
３０％である。そのアルカリ性薬剤の一部を・Ｓルブが
反応容器１０の中に入る前にパルプへ添加することが望
ましい。第１図に示すように、源５０からのアルカリ性
液は配管３４な経て原料供給配管１４−・供給される。

このアルカリ性液はパルプなより容易にポンプ輸送する
ための潤滑に役立ち同時にバルブ環が反応容器に入ると
きにアルカリ性ｐＨなもつことを保証するのに役立つ。

アルカリ性薬剤装填物の残りは配管３６を経て複数の噴
霧ノズルろ８の中に導入される。高価で複雑な混合装置
を使用することなく中濃度作業に於てパルプとアルカリ
性薬剤との均質混合を達成するためには、アルカリ性薬
剤の溶液ははじめに小滴に分割されてパルプ塊上方空間
の中に注入されねばならない。アルカリ性溶液の必要な
微細スプレーまたは噴霧を生成し得るいくつかのノズル
が商業的に入手可能である。

噴霧剤としてスチームを使用することが可能ではあるが
、本発明の実施に於ける使用には好ましくない。なぜな
らば、形成される熱アルカリ噴霧は床の表面上のパルプ
とそれが適切に混合され得る前にきわめて迅速に反応す
るからである。このことはパルプの劣化なもたらす。そ
の上１反応容器中の温度調節は熱アルカリ件噴霧が発熱
性の酸素脱リグニン反応を加促するので達成が難かしく
。

従って・パルプの加熱がおこり得る。このように。

反応用の所要スチームの少なくとも一部をアルカリ性薬
剤とは別に、そして最も好ましくはアルカリ性薬剤の大
部分を反応容器へ添加してしまった後に於てのみ、添加
することが本発明の実施に於て重要で・ある。

本発明の一つの具体化に於ては、アルカリ性溶液の微細
噴霧はウィリアムスタイネンマニュファクチャリング社
から入手できろ３Ｍソリッド−ジェット型ノズルあるい
はスプレインダシステム社からのフルジェット　ノズル
のような噴霧ノズルな用いて発生せしめられる。これら
のノズルは十分に微細な噴霧を形成する。しかし、それ
らのオリフィスが比較的小さいために、アルカリ性溶液
から粒子及び他の汚染物を除去−「るために配管内フィ
ルターを設ける必要があるかもしれない。

クラフト白液をアルカリ性溶液として用いるとぎにはこ
れが特に該当し、何故ならばクラフト白液は苛性化操作
からの「ライムマッド」として−知られているいくらか
の炭酸力ルンウムを常に含んで・いるからである。

本発明のもう一つの具体化に於−（は、アルカリ性溶液
の微細噴霧は酸素源４０がら配管４２を通してアルカリ
性溶液の中に注入して噴１に生成させることによってつ
くられる。これは例えばスプレイングシステム社からの
エアアトマイジングノズル？用いて達成される。このよ
うなノズルのオリフィスは詰まりまたは汚染の問題を避
けるために比較的大とい寸法であるよう選んでよい。追
加の酸素は配管４４を通してバルブ床上方のガス空間へ
添加することにより、あるいは配管４６を通して・２ル
プ床中に散布することによって１反応容器へ供給してよ
い。しかし、この散布は容器中で提供されるすぐれた混
合のために必要ではない。

代表的には、系内の酸素分圧は約３０−３０−２００ｐ
ｓｉ、１　１４ｋｙ／ｃＪ・ゲージ）である。廃ガスは
それを大気へ放出することによって系から除いてよい。

また１反応へ循環するために回収してよく他の目的に用
いてよい。脱リグニン反応中に生成される有機蒸気また
は一酸化炭素はそのガスを一つの触媒床中ケ通過させる
ことによって除くことができる。

パルプ、酸素、及びアルカリ性薬剤の均質混合は容器１
０中の適当駆動装置５０によって駆動される混合スクリ
ュー４８によるおだやかであるが完全な攪拌によって達
成されろ。スクリューの回転速度は変えろことかでと、
同時にまた。　１９７９年１２月３日登録の共願中の米
国特許出願第９９、６９４号シで於て教示されている通
りに混合を改善するための修正したスフ１１ニーフライ
ト（ｆｌ＋ｇ−ｈｔ）を提供することかて゛きる。スク
リュー４８の回転速度は本質的に押出し流れでパルプを
前方へ輸送しそして・バルブを容器満杯より少なく、好
ましくは満杯の５０−９０％、に保ち、従ってガス空間
が容器頂部に於て残っているように調節する。

反応容器の長さに沿ったガスと・バルブの連続的移動と
バルブ中に捕捉されたガスとバルブ上の遊離ガスとの間
の交換は１ｍ在的に爆発性のガスの熱スポットまたは熱
ｌ？ケットの形成を防ぎかつパルプの均質ＩＩＱ　ＩＩ
ゲニンを増強する。系中の全保持時間はパルプの性質と
条件及び所望の脱リグニン化程度に依存する。５分と１
２０分の間の保持時間が満足すべきものであることが見
出さ才］た。

多くの場合に於て単一反応容器を用いて満足な脱リグニ
ンな達成で・ぎろが、ある場合に於ては。

パルプの脱リグニンがおこる複数の反応容器を提供する
ことが望ましいかもしれない。第２図に図示するように
１図に於ては類似成分が参照数字によって示されている
が、パルプな垂直導管２６を経て第二の反応容器２２の
中へ導入する。アルカリ性薬剤装填物の一部を、パルプ
が導管２６中を転落するときに配管５２とスプレーノズ
ル５４を経てパルプ中に導入してよい。容器２２の底を
打つ・バルブの衝撃はパルプとアルカリ性薬剤とを均質
に混合゛するのに役立つ。さらに、この時点で配管２８
シ経て系中で７０−１６００の好ましい作業温度範囲を
保つためにスチームも任意的に添加してよい。追加のス
チームも配管２４を経て容器２２中のバルブ水準上方の
ガス空間へ提供してよ（）。

容器２２中の内部混合スクリュー５６は適当な駆動装置
５８によって駆動されバルブ混合物を容器の長さに沿っ
て実質上押出し流れとして輸送する。追加の酸素ガスは
容器中に維持される・ぐルプの水位の上方または下方の
いずれかに位置し得る配管５９を経て供給される。この
場合でも、タイぎングスクリューの回転速度は保持時間
とパルプの水位な調節して適切な脱リグニンを可能と゛
するよう変えることかできる。イ）シ必要ならばさらに
次の反応器（図示せず）を利用してよ（・　、Ｅｌバル
ブ容器２２の出口６２からとり出しブローチエンバー（
ｂｌｏｗ　　ｃｂａｍｈｅｒ）”ｓｉ％す、そこで配管
６０からの稀釈水または稀釈液と接触−「る。そこかじ
）パルプを洗浄操作へ送−）でよい。

ある場合には、反応の鴇なる段階に於て酸素膜リグニノ
反ｔ５Ｈ：　Ｋ−、つの異なるアルカリ性薬剤を用いろ
ことが有利かもしれない。第６図に示す具体化に於ては
、類似成分は同じ参照番号によって示さねているが、こ
のような二アルカリ性薬剤系が解説されている。アルカ
リ性液源３０からの第一のアルカリ性薬剤を配管３４を
経て原料供給配管１４中の・バルブ・＼供給イＺ）。反
応容器１０に入ったのち、アルカツノ件液源１，２がら
の第二のアルカリ性薬剤な噴霧ノズルろ８によってパル
プの上へ噴霧して１い。酸素勾゛スを第二のアルカリ性
溶液を噴霧するため（・（配管４２な経て供給−「ろこ
とによって任意的に使用してよい。または、酸素を配管
４４を涌して供給してよい。さらにもう一つ別の配＃に
於ては、第二のアルカリ性薬剤が配管５２とノズル５４
を経て垂直導管２６中を落下するパルプへ供給される前
に第一のアルカリ性薬剤が完全に反応するための時間を
与えるよう容器１０中をパルプが輸送されてよい。適当
なパルプ配置（図示せず）は酸素ガスとアルカリ性液を
適切な位置−・向けさせる。

第６図に示す具体化はサルファイド製紐工場からくる・
バルブの場合に特に応用でとる。この種のパルプな脱リ
グニン化するとき、アンモニア、水酸化カルシウム、ま
たは水酸化マグネンウムのような工場の回収系に適１．
たアルカル性薬剤を用いろことが有利である。しかし、
こねらのアルカリ性薬剤は水酸化ナトリウムはど迅速な
脱リグニン化を与女ない。本発明は反応の初期段階に於
てサルファイト工場回収系に適した第一のアルカリ性を
剤な使用して随伴するサルファイド液な中和することを
可能ならしめ、続いて水酸化ナトリウムのような第ニー
のアルカリ性薬剤を添加してパルプの脱リグニン速度な
加速させる。

本発明をさらによく理解するためＶζ、以下０制約？示
すものではｌｃい実施例な参゛照する。

実施例　１ 横型フライｌ−＆もつ水平回転軸を備えた水平管状反応
器中で二つの実験を実施した。酸素を・ｔノシブ水位Ｆ
カの反応器のガス空間の中に注入した。

アルカリ性溶液を流れを小さく分割するよう約２Ｏｆ固
の開孔をもつ孔開き管な通してパルプ床の上方空間の中
に注入した。酸素ガス圧力をこのアルカリ性溶液注入の
ために使用した。スチームなアルカリ性溶液とは別に反
応器中に添加した。

出発パルプはカッｊ−価６０８の針葉樹クラフトパルプ
であった。この酸素脱リグニンに使用ｆろ反応条件は１
１０Ｃ１全王；　１１０ｐＳｉｇ（７，７に７／Ｃ＋＋
！・ゲージ）；保持時間、１５分間；パルプ濃度、１５
％；浴乾燥・パルプに対するＭｇＳＯ４使用量；０５％
、横型フライトの回転速度、２ＯＲＰＭ　；であった。

実験ｉ−Ａに於ては、６％のＮａＯＨのアルカリ性薬剤
投入はパルプが反応器中に入る前にパルプ−゛・行なわ
れた。実験１−Ｂに於ては、２％のＮａＯＨの投入はパ
ルプが反応器中に入る前にパルプに対（−て行なわれ、
４％のＮａＯＨの投入は上述の通りパルプ−上方のガス
空間の中へ噴霧された。このアルカリ性溶液は１５分間
の反応時間の間のはじめの２分の間で徐々に注入された
。これらの二つの実験の結果を次に示す。

実験＃１−Ａ　実験４＋１−Ｂ カッパー価　　　　　　２６，４　　　　２６．９粘度
（センチポイズ）　　　　　　２３，９　　　　　２８
．７強度性質　　　（１，ＥＣ４／　ｆの嵩に於て）破
裂指数　　　　　８１９０ 破断長（Ｋｌ！１）　　　　　１２，４　　　１３．０
引裂指数　　　　　１１．６　　　１２．５パルプ粘度
とパルプ強度の両者に於ける改善は本発明の方法の使用
によって達成することができることは明らかである。

実施例２ アンモニウムサルファイト工場不合格品の酸素脱リグニ
ンに二種の異なるアルカリ性薬剤を使用することの効果
を試験した。はじめの検定カッパー価７０をもつアンモ
ニウムサルファイト工場不合格品を反応器中に置いた。

この酸素脱リグニン化に用いた反応条件は、１２０　ｒ
　；全圧、１５０ｐｓｉｇ（１０，５ｋｙ／ｃＪ　・ゲ
ージ）；保持時間、６０分；パルプ濃度、１５％；及び
浴乾燥パルプ基準で水酸化ナトリウムとして割算したア
ルカリ性薬剤投入量、１０％であった。

結果を第４図に図示する。見られろ通り、純アンモニア
はアルカリ源として純水酸化ナトリウムよりもより収率
選択的である。しかし、脱リグニン化速度は水酸化ナト
リウムに比べてアンモニアな使用するとおそい。パルプ
に対して水酸化ナトリウムをアンモニアと一緒に重量比
で１：１までの量で添加すると収率選択性をｆｊｓ　ウ
ことなく脱リグニン速度を改善する（点１と２）。アン
モニアをさらに水酸化すトリウムで置きかえてもそれ以
１−の速度改善を伴わずかつ収率選択性を低下させる（
点６と４）。試験した特定の反応系については、酸素脱
リグニン反応に於て１：１までの重量比でアンモニアへ
水酸化す）　ＩＪウムを添加することは、収率選択性に
悪影響を及ぼすことなく脱リグニン速度に好都合である
ことを、これらの試験は示している。

実施例　６ 実施例１と同じ装置を用い実施例＋ｉに記載と同じのア
ルカリ性溶液添加方法とを用いて、カッ・ξ−価６０５
で粘度が２８．８センチポイズの針葉樹のマグネシウム
サルファイド・パルプを１１０ｐｓｉｇ（７，７ｋｑ／
ｃＭ　・ゲージ）の全圧、１５％のパルプ濃度、１４０
Ｃの反応温度、２２分の保持時間、に於て酸素を使用し
て脱リグニン化した。横型フライトの回転速度ははじめ
の２分間の保持時間の間は２０ＲＰＭ、そして最後の２
０分間の保持時間の間は６１’（ＰＭであった。

実験＃２−Ａに於ては、浴乾燥バルブについて２％のＭ
ｇ（ＯＨ）２の添加を・パルプに対してそれが反応器に
入る前に行なった。実験−ｔｔ２−Ｂに於ては、浴乾燥
パルプについて０５％のＮａＯＨの添加なはじめの２分
間の保持時間中でただし水酸化マグネシウムが少くとも
１０秒間反応せしめられたのちに注入によって行なった
以外は、方法は＋１−２−Ａと同じ−（あった。実験＃
２−Ｃに於ては、Ｔ）Ｈ２Ｏのマグネンウムザルファイ
ト廃１−浴乾燥ハルプについて３％の量のサルファイド
廃液カ存在するよう出発・ξルプヘ添加した以外は、方
法はＭ２−Ｂの場合と同じであった。実験計２−Ｃは従
って酸素脱リグニン化の段階に入るパルプによるサルフ
ァイド廃液の持ち込みが存在する現実のＴ場の状況に似
ている。

実験４＋２−Ａ　実−２−Ｂ実験＃２−Ｃカッパー価　
　　１８，２　　　１５．８　　　　１６６結果は、こ
のアルカリ性薬剤添加方法がサルファイド廃液固体がパ
ルプ上に存在しているととでも脱リグニン速度に於て利
点をもたらすことを示している。換言すれば、サルファ
イド廃液固体はＮａＯＨ添加前にきわめて迅速ＫＭｇ（
ＯＨ）ｚ及Ｏ・酸素と反応し、従って、ＮａＯＨが次に
サルファイド液固体の代りに・パルプ中のリグニンと反
応し、そしてそれゆえ、脱リグニン速度の望ましい増加
ケもたらす。

１五まＬＡ この試験に使用した装置は内部混合スクリューをもつ三
つの管状反応容器から成る連続式６トン／日パイロット
プラ／トであった。第一の容器は水平から約２Ｏｒの角
度で傾斜１〜、他の容器は水平て・あった。酸素で以て
脱リグニン化したノバルプは初期カッパー価が２９５で
粘度が２６９センチポイズの針葉樹クラフト・パルプで
あった。使用反応条件は１反応基度、１１３ｔｒ；全圧
、　　１０Ｄｐｓｉｇ（７ｋｙ／ｌｒｉ　・ゲージ）；
パルプ濃度、１０％；及び保持時間、１６分：であった
。浴乾燥バルブについて１．５％のＮ　ａ　ＯＨの投入
をパルプへそれが濃厚原料ポンプを使用する圧力系の中
にポンプ輸送される前に行なった。浴乾燥パルプについ
てさらに１．５％のＮａＯＨを第一と第二の反応容器を
つなぐ垂直導管中に位置する二つのノズルからアルカリ
性溶液を噴霧することによって添加した。Ｎａ０）Ｔ溶
液の噴霧を助けるために少量のスチームを同じノズルか
ら添加１７た。し力化、系の実際の温度調節は第−及び
第三の反応容器中の別々の導入［］なＡＬでスチームを
添加することによって達成した。従って、系全体の良好
な温度調節のためのスチームとパルプの混合はアルカリ
注入系とは別に達成された。

この試験からの酸素脱リグニン化・ξルブは、１２４の
カッパー価と１６．０セ／チボイズの粘度なもっていた
。これは異常に大きい程度（５８％）の脱リグニンが良
好な・ξルブ粘度ケ保ちながら達成されろことケ示した
。

実施例　５ 使用した装置は実施例４のｉ合と同じて・あった。

出発パルプは５７０のカッパー価とろ０２センチボイズ
の粘度なもつ針葉樹クラフトノパルブでル）つた。反応
条件は全圧、　　１０１００ｐｓｉ　７ｋｙ／−・ゲー
ジ）；保持時間、１５分；反応温度、１２０ｒ；・ξル
プ濃度、１０％；であった。浴乾燥バルブについて２％
のＮａＯＨの投与をこのパルプに対して濃厚原料供給ポ
ンプの前に行ない、さらに第一反応容器の中に噴霧ノズ
ルを用いてさらに２％のＮａＯＨの投与を行なった。ス
タイネンＳＭスプレーノズルを使用し、ＮａＯＨ溶液の
流速は０２２ガロン／分（０８３Ａ／分）であった。パ
ルプの劣化ケおこさせずに良好な脱リグニンを達成する
ために、アルカリ性溶液をパルプと均質に、（ａ）パル
プ上方のガス空間の中に噴霧することにより、（ｂ）ス
チームの全量をアルカリ性溶液とは別に反応容器中のス
チーム添加口を経て添加して系全体にわたって良好な温
度調節を達成することにより、そして（ｃ）第一反応容
器中の混合スクリューを１５，４ＰＰＭの比較的早い速
度で操作することにより、混合した。

この試、験からの酸素脱リグニン化パルプは５０．５の
カッパー価と　１９４センチポイズの粘度をもっていた
。多量の脱リグニン化（カッパー価２６７）が粘度損失
が比較的少くて（１０，８七ンチポイズ）達成された。

実施例６ 使用した装置と方法は実施例５の場合と同じでキ）つた
。出発バルブば２８，５のカッパー価ト３８．４セ／チ
ポイズの粘度をもつ針葉樹サルファイド・ξルプであっ
た。反応条件は全圧、１００ｐｓ１００ｐｓｉ／ｃｎＩ
・ゲージ）；保持時間、２２分；温度、１３８ｒ；及び
バルブ濃度、１０％；であった。浴乾燥バルブについて
２９−ｏのＭｇ（○Ｈ）２の投与をバルブへ濃厚原料ポ
ンプの前に行ない、さらＫ　Ｏ，５％のＮａＯＨを実施
例５と同じく第一反応容器中で・？ルプ土へ噴霧した。

この試験からの酸素脱リグニン化バルブは１６．４のカ
ッパー価と２６９セ／チボイズの粘度る・もっていた。

良好な量の脱リグニン化（カッパー学位で１２．１）が
高いバルブ粘度を保ちｒｃから達成された。

ここで説明した方法と装置は本発明の好ましい具体例な
構成しているが１本発明がこれらの精細な方法と装置に
限定されないこと、及び特許請求の範囲に親定さねる本
発明の領域から逸脱することなく各種の変更がなされ得
ろこと、が理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法及び装置の−っの具体化ケ描く模
型的フロー線図であり、第２図は本発明のもう一つの具
体化を描く模型的フロー線図であり、第３図は本発明の
さらにもう一つの貝１体化を描く模型的フロー線図であ
る。 第４図は組合せアルカリ薬剤の各種装填物について、全
バルブ収率対カン・Ｓ−価に及ぼイ効果のグラフｆある
。 １０．２２　　　　　実質上水平の反応容器２６　　　
　　　反応容器ケ連ぐ垂直導管３８．５４　　　　・・
　スプレーノズル４８　、５６　　・　　　内部混合ス
クリュー特許出願人　　　ザ・ブラック・クローン；／
・力／パニー同　　　　　　エアー・プロダクツ−アン
ド・ケミカルス・インコーボレーテソド ＩＧ−３ −１１ゝ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　人口と出口をもつ第一の実質」二水平の管状反応帯
   、繊維質物質をこの入口へ供給する装置、この繊維質物
   質な上記第一反応帯中をその出口へ攪拌及び輸送する装
   置、入口と出口なもつ第二の実質上水平の管状反応帯、
   上記繊維質物質なこの第二反応帯中を攪拌及び輸送する
   装置、脱リグニン化繊維質物質を上記第二反応帯から取
   り出す装置、上記第一反応帯の出口を上記第二反応帯の
   入口へ繋ぐ導管装置、酸素ガスを上記第−及び第二の反
   応帯の中に導入する装置、並びに、上記導管装置の中に
   アルカリ性薬剤を導入して上記繊維質物質と混合させる
   装置、の組合せで成る、繊維質物質の連続的酸素脱リグ
   ニン化の装置。 ２　人口と出［１をもつ実質上水平の管状反応帯。 繊維質物質をこの入口へ供給する装置、この繊維質物質
   を−Ｖ記反応帯中をその出口へ攪拌及び輸送する装置、
   脱リグニン化繊維質物質を上記反応帯から増り出す装置
   、並びに上記反応帯東に含まれる繊維質物質の水位の上
   方に位置し酸素ガスとアルカリ性薬剤とを混合し上記繊
   維質物質の上へその混合物を供給するための上記反応帯
   中の装置、の組合せで成る。 繊維質物質の連続的酸素脱リグニン化の装置。 ３　人口と出口をもつ実質上水平の管状反応帯。 繊維質物質をこの入口へ供給する装置、この繊維質物質
   を上記反応帯からその出口へ攪拌及び輸送する装置、脱
   リグニン化繊維質物質を上記反応帯から取り出す装置、
   酸素ガスを上記反応帯の中に導入する装置、予め決めら
   れた量の第一のアルカリ性薬剤を上記入口の以前で−Ｆ
   記反応帯へ供給する装置、並びに予め決められた量の第
   二のアルカリ性薬剤を上記反応帯へ供給する装置、の組
   合せで成る。 繊維質物質゛の連続的酸素脱リグニン化の装置。 ４　人１］と出口なもつ実質上水平の管状反応帯。 繊維質物質をこの入口へ供給する装置、このＷ＃紐質物
   質を−Ｆ記反応帯中なその、出口へ攪拌及び輸送する装
   置、脱リグニン化繊維質物質を−Ｆ配反応帯から取り出
   す装置、上記反応帯中に含まれる繊維質物質の水位の上
   方に位置しアルカリ性薬剤を上記繊維質物質の表面へお
   与するための上記反応帯中の装置、酸素ガス？上記反応
   帯へ供給する装置、並びに上記反応帯中に維持される繊
   維質物質の水位の上方で上記反応帯へスチームを供給す
   る装置、の組合せで成る、繊維質物質の連続的酸素脱リ
   グニン化装置。 ５　上記反応帯中に維持される繊維質物質の水位の上方
   で上記反応帯へスチームを供給する装置を含む、特許請
   求の範囲第２または３項に記載の装置。 ６　繊維質物質をアルカリ性薬剤の第一部分と組合せ次
   いでこの繊維質物質を８−２０！１６の濃度で実質上水
   平の反応帯の中へ導入してこの反応卒中全体に上記８−
   ２０％の濃度な保ち、酸素ガスと上記アルカリ性物質の
   第二部分との混合物を上記反応帯中の上記繊維質物質の
   水位の上方空間の中に噴霧し、そして。 上記繊維質物質を攪拌して上記の酸素ガスとアルカリ性
   薬剤との混合物と混合しながら上記反応帯中を輸送する
   。各工程から成る。繊維質物質の連続的酸素脱リグニン
   化の方法。 ７　酸素ガスとアルカリ性薬剤との上記混合物を添加す
   る時点よりあとで上記反応帯中の繊維質物質の水位の上
   方空間ヘスチームな添加↑ろ、特許請求の範囲第６項に
   記載の方法。 ８、　　＃帷質物質をアルカリ性薬剤の第一部分と組合
   わせ次いでこの繊維質物質を８−２０％の濃度で第一の
   実質上水平の反応帯中に導入してこの第−反応卒中全体
   に上記８−２０％の濃度を保ち、上記第−反応帯中の繊
   維質物質の水位の上方空間へ酸素ガスを添加し、上記繊
   維質物質、アルカリ性薬剤、及び酸素ガスを攪拌混合し
   ながら上記繊維質物質を上記反応帯中を輸送し、脱リグ
   ニン化を開始させ。 そして次に、こめ部分的に脱リグニン化さｈた混合物を
   第二の実質上水平の反応帯の中に実質上垂直の導管を通
   して導入し、上記混合物へそれが上記導管を通って落下
   するときにアルカリ性薬剤の第二部分ケ添加し、そして
   、上記混合物を脱リグニン化がさらにおこるのに十分な
   時間の間攪拌しながら上記第二反応帯中を輸送する、各
   工程から成る、繊維質物質の連続的酸素脱リグニン化の
   方法。 ９　上記第−反応帯中の繊維質物質の水位の上方空間へ
   スチームを添加する１％許請求の範囲第８項に記載の方
   法。 ＋ｏ、　Ｍ維質物質を第一のアルカリ性薬剤と組合わせ
   次いでこの繊維質物質な８−２０％の濃度で実質上水平
   の反応帯の中に導入してこの反応卒中全体に８−２０％
   の濃度を保ち、酸素ガスを」二記反応帯中に導入し、上
   記第一アルカリ性薬剤と異なる組成の第二アルカリ性薬
   剤を上記反応帯の中へ導入し、そして、上記繊維質物質
   を攪拌して上記の酸素ガス及び第−及び第二のアルカリ
   性薬剤と混合しながら上記繊維質物質を上記反応帯中を
   輸送する、各工程から成る、繊維質物質の連続的酸素脱
   リグニン化の方法。 １１　　上記繊維質物質を８−２０％の濃度で実質上水
   平の反応帯中に導入して上記８−２０９６の濃度を上記
   反応卒中全体に保ち、上記反応帯中の上記繊維質物質の
   水位の上方空間の中にアルカリ性薬剤を噴霧し、酸素な
   前記反応帯に添加し、アルカリ性薬剤の大部分の添加よ
   りあとの時点で上記反応帯中の繊維質物質の水位の上方
   空間へスチームを添加し、そして、上記繊維質物質を攪
   拌して上記の酸素及びアルカリ性薬剤と混合しながら上
   記繊維質物質を上記反応帯中を輸送する、各工程から成
   る、繊維質物質の連続的酸素脱リグニン化の方法。