JPS61282493A - 黒液濃縮装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、木材パルプの製造方法において、木材繊維の
アルカリ蒸解及び／又はそれに続く漂白装置より排出さ
れる実質的に硫黄化合物を含まないアルカリ性廃液（以
下ＡＰ黒液と略す）から蒸解用及び／又は漂白用薬品を
回収する際のＡＰ黒液を濃縮する装置に関するものであ
る。

〔従来技術〕

木材パルプの製造方法、特に化学バルブの製造方法にお
いて、苛性ソーダ及び硫化ソーダを蒸解薬品とするクラ
フト蒸解法（以下ＫＰ法と略す）は、バルブ品質が優れ
ており、薬品回収方法が確立されており、主たる化学バ
ルブの製造方法となっている。その薬品回収フローの一
例を示せば第２２図の通りである。

他方、実質的に苛性ソーダを主たる蒸解薬品とし、硫黄
化合物を使用しないソーダ蒸解決（以下ＡＰ法と略す）
は、最近の研究の結果、ＫＰ法とほぼ同等のパルプ収率
およびパルプ品質が得られることが確認され、また硫化
ソーダのような硫黄化合物を蒸解薬品として使用しない
ため、ＫＰ法のように蒸解工程から悪臭を発生させない
という利点がある。

ＡＰ法の薬品回収方法としては、ＡＰ黒液に酸化鉄を混
合し、燃焼して鉄酸ソーダを生成させ、これを加水分解
して苛性ソーダを蒸解薬品として回収する直接苛性化法
が採用可能である。この方法は、ＫＰ法では硫黄化合物
が含まれているため採用出来ず、ＫＰ法で採用されてい
る方法と比較して、工程が単純化され、エネルギー的に
も有利であることが知られている。

しかしながら、ＡＰ黒液はＫＰ法のアルカリ性廃液（以
下ＫＰ黒液と略す）に比べて、同一濃度における粘度が
極めて高く、濃度が高くなるほど粘度の差は大きくなり
、例えば第１図に示す如く、濃度７０％ではＡＰ黒液の
粘度はＫＰ黒液の粘度の１０倍近くにもなる。

ＡＰ黒液の粘度が高いことは、流動性が悪化し、エバポ
レータでのＡＰ黒液の濃縮性が低下し、また燃焼炉への
輸送性も低下し、炉内でのバーナーからの噴射性も悪化
するためその燃焼性も低下することになる。

黒液の粘度低下技術としては、 ■　黒液の濃度を低下させる。

■　黒液の温度を上昇させる。

■　黒液に界面活性剤を添加する。

等の方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ＡＰ黒液を従来のＫＰ黒液の濃縮装置と
同様の設備で濃縮する場合には、粘度の関係からＫＰ黒
液濃縮濃度（６５〜７０％）より５〜１０％も低い濃度
での燃焼を余儀なくされ、その分定焼炉で蒸発される水
の量が増加し、熱エネルギーの利用面においても大幅に
劣ることにな黒液の温度を上昇させるためには、その分
熱エネルギーを多く必要とするといった問題がある。

黒液に界面活性剤を添加する方法は特開昭５９−２２８
０９４に「黒液の粘度低下剤」として開示されているが
、粘度低下は未処理黒液の１／２〜１／３に留まり、Ａ
Ｐ黒液に適用しても、ＫＰ黒液粘度と同じ水準に低下さ
せることは困難である。

本発明は、実質的に硫黄化合物を含まないアルカリ性廃
液であるＡＰ黒液の粘度がＫＰ黒液に比較して約１０倍
も高く、黒液の流動性悪化による濃縮性の低下、輸送性
の低下、噴射性の悪化および所定粘度を維持させるため
の黒液濃度低下による燃焼熱エネルギーの利用効率の低
下等の問題点を解決することを目的とするものである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、黒液の粘度低下法について鋭意研究した結果
、ＡＰ黒液に粘度低下剤としてＣＯ□ガスを吸収させる
ことにより、ＡＰ黒液粘度が、ＫＰ黒液と同じ水準もし
くはそれ以下に低下し、黒液の？ｍＦ？Ｉｒ性が改良さ
れる事実を発見することが出来、この知見に基づいてな
されたものである。

本発明は、木材パルプ製造におけるアルカリ蒸解装置、
漂白装置などから排出される実質的に硫黄化合物を含有
しないＡＰ黒液を濃縮するための濃縮装置と該濃縮装置
の前段及び／又は中段にＣＯ□ガス吸収装置を設けたこ
とを特徴とする黒液濃縮装置である。

〔作　　用〕

ＡＰ黒液にＣＯ２ガスを吸収させることにより、ＡＰ黒
液の粘度をＫＰ黒液の粘度と同等もしくはそれ以下にす
ることができ、濃縮性能が大幅に改良される。このとき
用いられるＣＯ２ガスとしてはＣＯ□ガスのは、かにＡ
Ｐ黒液の燃焼排ガス、ＣＯ８を１０ｖｏ１％以上含有す
るボイラ排ガスや系統の全く異なる他のプロセスからの
テールガスなどを用いることができる。しかし、ＡＰ黒
液の燃焼排ガス、ボイラ排ガス、プロセスからのテール
ガスなどを用いるときには、黒液の濃縮に悪影響を及ぼ
す成分は予め除去することが望ましい。

また、ＡＰ黒液の粘度低下が期待出来る黒液のｐＨは、
ｐＨを黒液濃度４０％における８０℃のｐＨ（以下ｐｎ
は特にことわらない限り黒液濃度４０％、８０℃のｐＨ
とする）で表示すると、ｐＨ１２，５以下９．５以上の
ｐＨ領域で望ましい効果で得られ、更に好ましいｐＨ領
域としてはｐＨ１０，０以上、１２．０以下があげられ
る。ＡＰ黒液ｐＨが１２．５よりも大きい値までしかＣ
ｏｔガスを吸収させないと、第２図に示す如く、十分な
粘度低下が起こらず、ｐＨ９，５未満になるまでＣＯ□
ガスを吸収させるとＡＰ黒液中の固体物質が多量に析出
してくるため、逆に見掛の粘度が上昇しているものと推
定される。

ＣＯオガスを吸収させるＡＰ黒液濃度としては特に制限
はな（、濃縮段階のどの濃度段階で添加しても、それ以
降の濃縮性に改良をもたらす。第３図に黒液濃度による
濃縮速度の変化を図示する。

この図より、本発明によるＣｏ２ガスを吸収したＡＰ黒
液の濃縮速度は、従来法の未処理ＡＰ黒液の濃縮速度と
比較して、高濃度はど相対的比率が大きくなっている。

黒液濃度が高いぼど黒液処理量が減少するが、あまり高
濃度ではＣＯ２ガスの吸収が粘度の増加により困難であ
るし、あまり低濃度では、黒液処理量が増大するが、Ｃ
Ｏ２ガスの均一吸収性が得られる。ＣＯ２ガスを吸収さ
せる具体的なＡＰ黒液濃度としては、２０％から７５％
、より好ましくは、４０％から６５％があげられる。

ＡＰ黒液にＣＯ，ガスを吸収させることによる黒液の粘
度低下作用のほかに、濃縮性を向上させる作用として、
黒液の沸点上昇が低下する事実が判明した。第４図にＡ
Ｐ黒液にｃｏ！ガスを吸収させた場合の黒液の沸点と未
処理ＡＰ黒液の沸点を示す。未処理ＡＰ黒液の沸点は黒
液濃度の増加に伴って上昇し、黒液濃度８０％では１２
６℃に達している。炭酸ガスを吸収したＡＰ黒液の沸点
は黒液濃度５０％まで徐々に沸点が上昇するが、更に黒
液濃度が増加しても黒液沸点は１０５℃以上に増加しな
い。

この理由としては濃度８０％のＡＰ黒液中のナトリウム
分が全て苛性ソーダであると仮定した場合と同一濃度の
苛性ソーダ水溶液の沸点を求めると１１８℃であるのに
対して、ナトリウム分の全てが炭酸ソーダであると仮定
した場合と同一濃度の炭酸ソーダ水溶液の沸点が１０５
℃であることを考えると十分に理解出来る事実である。

ＡＰ黒液沸点が低下することは、逆に同一温度における
水蒸気圧が高いことが推定され、ＡＰ黒液中の水が蒸発
しやすいことになり、濃縮されやすくなっていることが
推定される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

実施例１ 第５図に示すように、濃縮段階に送られる濃度１１〜１
５％の希薄なＡＰ黒液に、ボイラ排ガスを接触させた。

この場合、処理すべき黒液量は多量であるが、常温にお
ける粘度も低いので、黒液とボイラ排ガス中のＣＯ！ガ
スとの反応が良好であり、反応が短時間で終了すること
、また第３図から明らかなように、濃縮速度の向上効果
が濃縮工程の初期の段階から得られるため、濃縮装置の
伝熱面積が小さくても、従来法と同一′ａ縮効果が得ら
れるので、４縮装置の小型化もしくは従来使用している
濃縮装置では、黒液処理量の増加、濃縮用加熱蒸気量の
減少、又は濃縮後の黒液濃度の増加等が期待される。

しかし、低濃度のＡＰ黒液は発泡性が高いため、ＣＯｔ
ガス吸収装置の選定に際しては十分な配慮（例えば消泡
設備を付設したもの等）が必要である。

この場合の処理条件としては、ＡＰ黒液温度６０〜９０
℃のｐＨ１３〜１４の希薄黒液にボイラ排ガスを接触反
応させ、ＡＰ黒液ｐＨを９．０〜１２．５に低下させた
後、濃縮することにより、本発明の効果が達成される。

なお、Ｃｏ２ガス吸収装置については後述する。

実施例２ 第６図に示すように、ＡＰ黒液の濃縮段階の中間、すな
わち、濃度４０〜６５％にまで濃縮された中濃度ＡＰ黒
液にボイラ排ガスを接触させてＣｏｔガスを吸収させた
ものである。この場合、ＡＰ黒液がある程度濃縮されて
いるため、ボイラ排ガスで処理すべき黒液処理量が実施
例１の半量以下となり、気液接触のための動力消費量が
実施例１より少な（てすみ、黒液粘度も気液接触に支障
が起こるほど高くｔく、ボイラ排ガス中のＣＯｔガスと
の反応も比較的短時間ですみ、また濃度が高くなるほど
一般的にＡＰ黒液の発泡性が低下するため、発泡の危険
性もほとんどなくなる。しかし、この場合には、ＡＰ黒
液のｔｌｊＪ縮段階の途中で、黒液とボイラ排ガスを接
触させるため、連続濃縮装置の中間にＣｏ意ガス吸収装
置を設置する必要があり、濃縮を一時中断させる必要が
ある。

この実施例においても、実施例１とほぼ同一条件で本発
明の効果が達成される。

実施例３ 前記第６図に示したプロセスにおいて、ＡＰ黒液濃度が
６５〜８５％である濃縮段階の途中にあるＡＰ黒液にボ
イラ排ガスを接触させた場合であって、ＡＰ黒液が高濃
度に濃縮されているためボイラ排ガスで処理すべき黒液
処理量が少なく、ＣＯ□ガス吸収装置が小型化されうる
。しかし、この場合にはＡＰ黒液粘度が高いためボイラ
排ガスが黒液中に溶解拡散されに＜＜、反応に長時間を
要する。これを防ぐためには、ＡＰ黒液の温度を高くし
て粘度を低下させることも必要であり、場合によっては
、ＡＰ黒液沸点以上にする必要もあり、高温加圧のｃｏ
！ガス吸収装置を用いることも効果的である。また、気
液の接触を良好にするため強力な気液攪拌混合装置が必
要とされることもある。

本実施例においても、実施例２の場合とほぼ同様の条件
で本発明の効果が達成される。但し処理温度は１００℃
を超えることもありうる。

実施例４ 希＠ＡＰ黒液及び中濃度ＡＰ黒液の段階で双方にボイラ
の徘ガスを接触させた場合であって、希ｆｉＡＰ黒液で
のＣＯｔガス吸収の割合を実施例１より減少させ、ＣＯ
ｍガス吸収後のｐｉ（を１２．５〜１１．２にし、濃縮
段階の前半でも濃縮性の向上効果が十分得られる。また
十分な量のボイラ排ガス中のＣＯ□ガスとＡＰ黒液が反
応していないため、黒液粘度が十分に低下せず、このた
め濃縮段階の後半で濃縮性が低下する。これを防ぐため
、中濃度ＡＰ黒液の段階で更にボイラ排ガスとＡＰ黒液
とを接触させ、ｐｔｔが１１．５〜９．５となるように
十分な量のボイラ排ガス中のＣＯ２ガスと反応させ、濃
縮段階の後半でもｔｌＨ１性の向上効果を維持出来るこ
とがあげられる。また、この場合、実施例２よりも中濃
度ＡＰ黒液でのボイラ排ガスの処理量が少なくてよいこ
ともあげられる。

実施例５ 中濃度ＡＰ黒液および高濃度ＡＰ黒液の段階で双方にボ
イラ排ガスを接触させた場合、希ｉＡＰ黒液および高濃
度ＡＰ黒液の段階で双方にボイラ排ガスを接触させた場
合、又は、希薄ＡＰ黒液、中濃度ＡＰ黒液および高濃度
ＡＰ黒液の３段階で全てにボイラ排ガスを接触させた場
合も適用可能である。

なお、前記各実施例では、ＡＰ黒液にボイラ排ガスを導
入接触させ、ボイラ排ガス中のＣｏｔガスを反応させる
場合について記載したものであるが、これは単にボイラ
排ガスのみに限定するものではなく、ボイラ排ガスの代
わりにＣＯ２ガスもしくはＡＰ黒液の燃焼排ガス、ＣＯ
ｔを１０ｖｏ１％以上含有する系統の全（異なる他のプ
ロセスからのテールガスなどを用いることも可能である
。

ただ、ボイラ排ガスや他のプロセスからのテールガスを
利用すれば、ＣＯｔガス源としては非常に安価なものと
なる利点がある。さらに、ボイラ排ガスやテールガス中
のＣＯ，ガスを、吸着法、膜分離法等の方法によって濃
縮したのち用いることもでき、この場合、ＣＯ□ガスの
吸収効率が向上する。

次に、本発明で使用するＣＯ２ガス吸収装置について述
べる。

Ｃｏｉガス吸収装置としては、各種の気液接触又はガス
吸収装置を用いることができる。すなわち、公知のぬれ
壁塔（第７図）、充填塔（第８図）、泡鐘塔（第９図）
、多孔板塔（１０図）、スプレ−塔（第１１図）、スク
ラバー（第１２図）、気泡撹拌槽等が使用可能であり、
さらにサイクロンスプレースクラバー（第１３図）や、
スウエマンクセル（第１４図）で用いられているミキシ
ングチャンバー（第１５図）、バーチカル、フロテータ
等、活性汚泥で用いられる各種空気もしくは酸素の散気
装置を利用し、処理原液としてＡＰ黒液、導入気体とし
てＣＯを含有ガスを供給することによりＡＰ黒液にＣＯ
，ガスを吸収させることが可能である。また更にパルプ
の漂白の際使用される中濃度塩素化用のプレミキサ−（
第１６図）を利用し、パルプスラリーの代わりにＡＰ黒
液を塩素および２１ＩＲ化塩素の代わりにＣＯ２含有ガ
スを導入することにより本発明のＣＯｚガスを吸収装置
として転用可能である。また、更にスタッテインクミキ
サー（第１７図）、インゼクションフィーダー（第１８
図）、スチームエゼクタ−を本発明のＣＯｔガスを吸収
装置として使用することも、機械攪拌式エアレーション
装Ｗ（第１９図）などを使用することも可能である。

このような、各ｍｃｏ、ガス吸収装置を単独もしくは併
用して使用するものであって、また希薄ＡＰ黒液のＣＯ
！ガス吸収装置としては、従来ＫＰ法において用いられ
ていたＫＰ黒液の酸化装置（第２０図（ａ）又は（ｂ）
）を利用して酸化用空気もしくは酸素をＣＯ２含有ガス
に代えて使用することができ、またＡＰ黒液を保有する
撹拌槽内にＣＯ意金含有ガス吸込んだり、大気圧以上の
圧力にてＣＯ！含有ガスを保持するタンク内にＡＰ黒液
をスプレーするような構造のものが好ましい。

また、ガス源としてＣＯ，ガス以外のＡＰ黒液の燃焼排
ガスなどを使用する場合には、多管式などのぬれ壁塔を
用いれば、発泡性に対処することもできる。さらに、管
外より冷却することによってガス吸収性能を操作するこ
とも可能であり、またこのようなＣＯｔガス吸収装置は
ガス側の圧力損失を比較的低（抑えるメリットもある。

また充填塔、泡鐘塔、多孔板塔の使用も可能ではあるが
、消泡設備を設置したり、排ガスを水で洗浄して排ガス
温度を下げておくなどの処理を行ったりすることが望ま
しい、さらに、ガス側の圧力損失が大きく発泡を抑える
ことが難しくなるが、ガス吸収性能の面からはベンチュ
リスクラバーを使用することもできる。このようなＣｏ
オガス吸収操作を行う場合、ＣＯ！ガス吸収装置内のＡ
Ｐ黒液をポンプにより循環させ、入口ＡＰ黒液のｐＨ１
３〜１４に対し、ｐＨ９６５〜１２．５好ましくはｐＨ
１０〜１２に低下させて抜き出すようにするとよい。

濃度の比較的高いＡＰ黒液のＣＯ，ガス吸収装置として
は、ガス源としてＣＯｔＯス以外の例えばＡＰ黒液の燃
焼排ガスなどを使用するときは、ぬれ壁塔などでは液温
上昇によるガス吸収性能の低下が大きくなるため、積極
的に液−ガスの接触を行わせる充填塔、発鐘塔、多孔板
塔などを使用するのが好ましく、また、排ガスによるＡ
Ｐ黒液の濃縮に起因する障害を避けるために排ガスをあ
らかじめ水で洗浄し、排ガス温度を下げるなどの処理を
行った方がよい。また、液−ガスの接触を促進する面か
らはベンチュリスクラバーの使用が好ましく、この場合
ガス側の圧力損失は太きくなるが、排ガスによるＡＰ黒
液の濃縮が行われても障害はほとんどない。

さらに中濃度ＡＰ黒液とボイラ排ガスとの具体的な接触
反応装置としては、−従来ＫＰ法において用いられてい
たカスケードエバポレータ（第２１図）を転用すること
が可能である。しかし、従来のカスケードエバポレータ
はＫＰ黒液の濃縮だけを目的としていたため、これをボ
イラ排ガス中のＣＯｚＯスとＡＰ黒液との接触をも目的
とするためには、ドラムの回転数の増加、ドラムの数の
増加等が必要となる。

高濃度ＡＰ黒液とボイラ排ガスとの具体的な接触反応装
置としては、間接加熱式の回転ディスクによりｔｌＩｉ
ｉｉするディスクエバポレータの黒液槽の黒液面の下部
及び／又は上部からボイラ排ガスを導入する装置が使用
可能である。また、中濃度ＡＰ黒液とボイラ排ガスとの
気液接触装置のうち高濃度黒液の粘度でも使用可能な装
置もしくは、高温加圧条件下でも気液接触出来るよう耐
圧構造にした装置が使用可能である。これらの気液接触
装置は単独もしくは併用して使用することも可能であり
、かつ黒液濃縮装置を兼ねることもありうる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、ＡＰ黒液の濃縮装置
の前段及び／又は中段にＣｏｔガス吸収装置を設け、Ａ
Ｐ黒液中にＣＯ！ガスを吸収させることによって、ＡＰ
黒液の粘度を大幅に低下させることができ、この結果Ａ
Ｐ黒液の伝熱性能が極めて向上し、濃縮装置の性能も飛
躍的に改善される。また、ＡＰ黒液の沸点上昇を極めて
低く維持することができるようになり、この結果ｍ線装
置に与えられる全温度差に対する有効利用温度差を極め
て大きくすることが可能である。これらのことは、ＡＰ
黒液の濃縮性能の向上、濃縮装置運転動力の軽減、濃縮
装置の小型化、低コスト化を実現するだけでなく、ＡＰ
黒液の高濃度濃縮を可能とし、黒液の燃焼による回収熱
量の増大をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、黒液濃度による黒液粘度変化を示す線図、第
２図は黒液ｐ）Ｉによる黒液粘度変化を示す線図、第３
図は黒液１度による黒液濃縮速度の変化を示す線図、第
４図は黒液濃度による黒液沸点変化を示す線図、第５図
及び第６図はそれぞれ本発明の実施例を示すフローシー
ト、第７図〜第２１図は本発明で使用されるＣＯ□ガス
吸収装置の代表例を示し、第２２図は従来法のフローシ
ートである。 特許出願人　　　製紙技術研究組合 代理人弁理士　　　高　　木　　正　　行代理人弁理士
　　　薬　　師　　　　　稔代理人弁理士　　　依　１
）　孝　次　部専滞凍度１ン。 黒ＳＪｐＨ 第８図 第９図 第１９ （Ｑ） 図 （ｂ） （ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ） 思液入口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、木材パルプ製造におけるアルカリ蒸解装置、漂白装
   置などから排出される実質的に硫黄化合物を含有しない
   アルカリ性廃液即ち黒液を濃縮するための濃縮装置と該
   濃縮装置の前段及び／又は中段にＣＯ＿３ガス吸収装置
   を設けたことを特徴とする黒液濃縮装置。 ２、前記ＣＯ＿２ガス吸収装置として、ぬれ壁塔、充填
   塔、泡鐘塔、多孔板塔、ベンチュリスクラバー、撹拌槽
   、ＣＯ＿２含有ガスを保持する圧力タンクを単独又は併
   用したものである特許請求の範囲第１項記載の黒液濃縮
   装置。 ３、前記ＣＯ＿２ガス吸収装置が前記黒液の燃焼排ガス
   、ＣＯ＿２を１０ｖｏｌ％以上含有するボイラ排ガスそ
   の他の排ガスの供給部を備えたものである特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の黒液濃縮装置。 ４、前記ＣＯ＿２ガス吸収装置が前記黒液の燃焼排ガス
   、ボイラ排ガス等の排ガス中のＣＯ＿２を濃縮する装置
   からの高濃度ＣＯ＿２含有ガスの供給部を備えたもので
   ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の黒液濃縮装
   置。