JPS6262194B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 木材チツプが予熱プロセス間に１または２以
上の段階において漸次高い温度へ加熱され、その
後チツプがスチーミング容器において約120℃の
温度へ最終的に加熱されるチツプのスチーミング
前に木材チツプを予熱する方法であつて、１番目
の予熱段階において、そして１番目の予熱段階直
後の段階において、チツプを所望により中性ガス
を含有しそして55ないし99℃、好ましくは70ない
し90℃の温度を有する水分飽和熱空気で直接加熱
することを特徴とする前記方法。 ２ チツプの予熱はスチーミング容器の直前に位
置するチツプビン中において２段階で実施され、
第１段階で用いられる水分飽和熱空気は前記空気
と向流に接触装置へ導入されそして約80℃の温度
を有する凝縮水によつて約70℃へ加熱されること
を特徴とする請求の範囲第１項の方法。 ３ チツプの予熱はスチーミング容器の直前に位
置するチツプビン中において３段階で実施される
こと、第１段階で用いられる水分飽和熱空気は複
数の合同につくられた蒸発器よりなる第１の空気
加熱ユニツトにおいて約70℃の温度に加熱され、
そしてチツプの移動方向から見て１番目の位置に
おいてチツプビンの上部へ最初に吹込まれること
と、そして第２段階で用いられる水分飽和熱空気
は第１の空気加熱ユニツトと類似の第２の空気加
熱ユニツトにおいて約90℃の温度に加熱され、そ
してチツプの移動方向から見て前記１番目の位置
より低い２番目の位置においてチツプビン中へ吹
込まれることを特徴とする請求の範囲第１項の方
法。 ４ 使用した水分飽和熱空気はリサイクルされる
ことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項
のいずれかの方法。 ５ 前記予熱プロセスの後に、チツプは少なくと
も100℃の温度を持つ二次水蒸気によつてさらに
加熱されることを特徴とする請求の範囲第１項な
いし第４項のいずれかの方法。 ６ 二次水蒸気は予蒸発器から取られることを特
徴とする請求の範囲第５項の方法。 ７ チツプの予熱に用いられる水分飽和熱空気
は、該空気を接触装置内において熱い凝縮水に対
し向流に通過させることによつて加熱され、前記
凝縮水は蒸発ステーシヨンまたは予蒸発器中の相
互に異なる効用かんから引かれた真空水蒸気の直
接凝縮によつて得られることを特徴とする請求の
範囲第１項ないし第６項のいずれかの方法。 ８ チツプの予熱に用いられる水分飽和熱空気
は、該空気を水分で飽和するためのスプレー水手
段を備える空気加熱ユニツトを構成するように組
み立てられた真空水蒸気のための間接凝縮器の上
を該空気を通過させることによつて加熱され、前
記凝縮器は蒸発ステーシヨンまたは予蒸発器中の
相互に異なる効用かんから取られた真空水蒸気を
供給されることを特徴とする請求の範囲第１項な
いし第６項のいずれかの方法。 ９ チツプの予熱に使用される水分飽和熱空気
は、該空気を65ないし100℃の温度を有しそして
請求の範囲第６項または第７項で述べたものと異
なるプラント内の熱源から取つた熱水に対して向
流に通過させることによつて加熱されることを特
徴とする請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
かの方法。 技術分野 本発明は熱経済を改良するため木材チツプをス
チーミングする前に予熱する方法に関する。こゝ
および以後「チツプ」とは、木材丸太をチツプ化
することにより得られ、そしてサルフアイト法、
サルフエート法、リフアイナー法およびサーモメ
カニカル法のような公知のケミカル、セミケミカ
ル、ケミメカニカルおよびメカニカルプロセスを
使用するセルロースパルプの製造において出発原
料として使用されるチツプを意味する。本発明は
このようにセルロースパルプ製造プロセスにおけ
る出発原料、すなわち木材チツプの予備処理に適
している。 技術の状態 セルロースパルプを製造するとき、後でプロセ
スへ仕込まれる薬品がチツプ中へもつと容易に浸
透し、そして拡散できるようにし、同時に前記チ
ツプからリグニン、樹脂等の遊離を容易にするた
め、チツプが水蒸気で蒸される。 文献には他の予備処理方法が記載されている。
このようにスウエーデン特許明細書第149053号は
木材チツプの加温（水分平衡化）と蒸解がま、ま
たはチツプビン、またはサイロ、またはスチーミ
ングがまへの同時輸送を教えている。この場合、
チツプは新しい水蒸気で30ないし40℃加熱され、
そして少量のアルカリを含むことのできる水中へ
運般される。しかしながらこの方法は特別の装置
の設置を必要とし、そして高価な新鮮水蒸気の消
費を含む。その上チツプは完全に飽和され、それ
は後からチツプを蒸解液で含浸することを困難に
し、そしてプロセスへ不必要な多量の水を導入す
る。これは廃液の濃度、およびそれとともに熱経
済および薬品回収に負に影響する。 スウエーデン特許公告第227648号は、もつと均
一なパルプ原料を製造するため、約０℃またはそ
れ以下の温度で屋外の堆積中に貯蔵されているチ
ツプを加熱する方法を教える。これは木材の抽出
物質の所望の酵素加水分解を開始させるように、
それぞれの堆積の底部へ熱空気または水蒸気を吹
き込むことによつて実行され、該加水分解はその
発熱反応の結果として堆積全体を通じて温度を上
昇させることができる。この方法でチツプの底層
は通常前記堆積の底に配列したパイプのシステム
を通して一定間隔を置いて短かい予熱期間の間堆
積中へ水蒸気（熱空気）を導入することにより、
好ましくは１ないし５℃間、最高30℃、まで加熱
される。しかしながら貯蔵後チツプは蒸解がまへ
運搬される間にその熱全部を失なう。本発明によ
つて意図されるような熱節約態様における木材チ
ツプの予熱はこの公知方法によつては得られな
い。 チツプ中へ100℃を少し越える温度を有するい
わゆる二次水蒸気を吹き込むことにより、木材チ
ツプをチツプビン中において約０℃から95℃へ一
工程で予熱することが公知である。しかしながら
この種の水蒸気は新鮮な水蒸気に近い熱経済価値
を有しているから、熱経済の面から満足ではな
い。さらにチツプから置換される空気および木材
から追い出される同伴する揮発性有機成分は取り
巻く大気へ放出されるが、それは特に出て行く気
体がまた火災および爆発の危険を発生するので環
境的に許されない。 本発明の開示 技術的課題 包含される高エネルギーコストの背景に対し
て、パルプ工業においては使用するプロセスの熱
経済を改善する努力がなされている。この点に関
し、非常に高い温度低下を伴う作業に最初に取り
組むべきである。何故ならば最大量のエネルギー
がそのような作業において節約されるからであ
る。このような作業の一つは、木材チツプをスチ
ーミング容器中で125℃の温度へ新鮮水蒸気で予
熱することである。この場合、チツプの温度は単
一工程で約０℃から125℃へ上昇されるが、それ
は熱技術的および熱経済的観点から誤つている。
近年いくつかのパルプ生産者は、第１段階におい
て100℃より少し上の温度の水蒸気と、第２段階
において125℃の温度の水蒸気を使用して、チツ
プを２段階で予熱している。これは改良された解
決法であるが、満足な熱経済をもたらさない。 解決法 前記課題は、木材チツプが予熱プロセス中１ま
たは２以上の段階で漸進的に高い温度へ加熱さ
れ、その後チツプがスチーミング容器内において
120℃以上の温度に最終的に加熱されることより
なる木材チツプをスチーミングする前に該チツプ
を予熱する方法に関する本発明によつて解決され
る。該方法は、第１予熱段階において、そして該
第１段階の直後の段階において、チツプが所望に
より不活性もしくは中性ガスを混合した水分飽和
熱空気によつて直接加熱され、前記加熱空気は55
ないし99℃、好ましくは70ないし90℃の間の温度
に加熱されていることを特徴とする。 本発明によるチツプの予熱は、好ましくはパル
プ工場に所在しそして通常スチーミング容器の前
部および上部に位置するチツプビン中で実施され
る。チツプは前記ビンへ吹き込まれる水分飽和熱
空気によつてチツプがその中へ仕込まれるときに
ビン中で連続的に予熱され、前記チツプの温度は
チツプがビン中を下へ通過するにつれ漸進的に上
昇する。チツプがビンの底へ達し、少なくとも
100℃の温度の二次水蒸気を吹き込むことができ
る最後の空気注入場所を通過したとき、チツプの
温度は通常95℃に達する。約120℃へのチツプの
残りの加熱はスチーミング容器中でその中へ吹込
まれる新鮮水蒸気によつて実施される。チツプが
ケミカルパルプの製造に使用されるときは、熱い
チツプはスチーミング容器から蒸解がまへ直接落
下供給される。 チツプを予熱するための空気は、好適には内部
で熱水または熱凝縮水が空気と向流に接触させら
れる接触装置内で加熱される。凝縮水は好適には
向流でそれへ向つて通過する空気へその熱を伝達
する以前に約80℃の温度を有する。冷却された凝
縮水は直接凝縮器へ連続的にリサイクルされ、そ
こで例えば蒸発ステーシヨンの種々の効用かんか
ら引出される真空水蒸気を用いて約80℃の温度へ
再加熱される。空気が熱い凝縮水または水と向流
に接触装置内を通過するとき、該空気は同時に洗
浄されるが、これは空気がチツプビン中において
その熱をチツプへ放出した後前記ビンの再加熱お
よびその中での再使用のため接触装置へリサイク
ルされる場合には重要である。この予熱空気のリ
サイクルは環境局面から特に有利であり、そして
通常本発明による方法に使用される。 プロセスの熱経済をさらに改善する本発明の好
ましい具体例によれば、チツプビン中においてチ
ツプの加熱に使用される空気は、複数の合同して
設置された間接凝縮器と、空気を水分で飽和させ
るような空気へスプレー水を供給する手段とより
なる空気加熱ユニツト中で加熱される。この空気
加熱ユニツトへの熱エネルギー入力は、例えば蒸
発ステーシヨン中の相互に異なる効用かんから引
いた低グレード真空水蒸気を個々の凝縮器へ供給
することによつて得られる。この具体例によれ
ば、飽和熱空気はチツプビン中へ吹き込まれる前
に約70℃の温度へ加熱される。 良好な熱経済が得られる他の好適な具体例によ
れば、空気加熱ユニツトは二つの平行に作動する
ユニツトに分かれ、その各々に、一方のユニツト
には蒸発器の高いレベルからの真空水蒸気、すな
わち最高温の水蒸気が供給され、他方のユニツト
には蒸発器の低いレベルからの真空水蒸気が供給
されるような態様において、蒸発器から引かれた
真空水蒸気が供給される。このような方法で二つ
の別々の位置においてチツプビン中へ吹込みもし
くは注入することができる相互に異なる温度の二
つの飽和空気流を得ることが可能であり、すなわ
ち二次水蒸気による最後の段階を計算に入れれば
チツプの予熱を３段階で実施することができる。 チツプ予熱プロセスの最後の段階で使用される
二次水蒸気は、好ましくはチツプビンの底へ吹き
込まれ、該水蒸気は少なくとも100℃の温度を有
し、そしてこの方法によれば、好適には適当な圧
力を持つた蒸発ユニツトからか、または蒸解廃液
から水蒸気を放出させるためのフラツシユタン
ク、すなわち膨張容器から引かれる。通常蒸解が
ま当り１ないし３のそのような膨張容器があり、
蒸解がまからの順番でフラツシユタンク，フラ
ツシユタンク等々と以後呼ぶこととする。 スチーミング容器中で使用される水蒸気は、通
常蒸解がまの後のフラツシユタンクから取ら
れ、そして約125℃の温度を有する。しかしなが
らスチーミング容器中で使用される水蒸気は、好
ましくはフラツシユタンクからか、またはフラ
ツシユタンクへ連結された予蒸発効用かんから
取られる。この後者の代替法によつてスチーミン
グ容器へ仕込まれる水蒸気は、前者の方法によつ
て仕込まれる水蒸気よりも一層純粋であり、そし
てまた最良の熱経済を提供する。 本発明による方法によつて達成される驚くほど
良い熱経済は、例えば低グレード真空水蒸気の形
の廃熱のための運搬媒体として空気を使用するこ
とにより、チツプを約120℃へ予熱するために必
要な熱の高パーセンテージをまかなうことが可能
であることが発見されたという事実に関係してい
る。これは真空水蒸気の分圧を空気によつて大気
圧まで補充することによつて達成される。この方
法によつてチツプを真空容器中で取り扱う必要を
回避することができ、他方同時に100℃より低い
温度を持つ蒸気の熱容量を利用することを可能に
する。この場合、空気は加熱成分を構成する水蒸
気のための運搬媒体として役立つに過ぎない。熱
の移動における空気の果す役割はこのように比較
的小さく、そして加熱空気が非常に低い最終温度
を有するとき以外は意義が低い。 利 益 本発明による方法を適用するときは、チツプを
約125℃へ加熱するために必要な熱の大量は、例
えば蒸発ステーシヨンから取つた低グレード真空
水蒸気の形である廃熱によつてカバーされ、その
ためそれに利益ある価値が与えられるので、含ま
れるエネルギーコストは非常に低い。60℃の温度
を有し、そして蒸発段階から得られた真空水蒸気
はそうでなければ廃熱と考えるべきである。 他の利益は、チツプの熱水による直接加熱と比
較して、本発明によつて処理したチツプは処理プ
ロセス中水で飽和されず、それが後の段階でのチ
ツプの改良された含浸と、そして最終パルプの高
品質に貢献するという事実である。これに関連す
る補助フアクターは、空気および揮発性有機成分
が本発明によつてチツプの処理の間にチツプから
置換されることである。 さらに他の利益は、本発明によつて達成される
エネルギーの節約は、スチーミング容器へ仕込む
必要のある新鮮な水蒸気の量の減少へ導びくこと
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は木材チツプをスチーミングするため今
日使用されている最も普通なシステムを概略的に
図示する。図示するシステムにおいて、図面にお
いて２で示すフラツシユタンクから取つた約
125℃の温度を有するフラツシユ水蒸気は、パイ
プ１を通つてスチーミング容器４へ送られる。新
鮮な水蒸気もパイプ３を通つてスチーミング容器
へ送られる。チツプはスチーミング容器４内で約
120℃の温度へ加熱され、その後スチーミングさ
れたチツプはゲートフイーダー１３を通つて番号
５で示す蒸解がまへ仕込まれる。 蒸解がまから得られる熱い希薄な液はパイプ３
４を通つてフラツシユタンクへ送られる。フラ
ツシユタンク内の液はパイプ７を通つて１１で
示すフラツシユタンクへ移される。チツプはス
チーミング容器４へ該容器の上方に位置するチツ
プビンもしくはサイロ６からゲートフイーダー１
２を通つて供給される。フラツシユタンクから
の水蒸気はチツプを予熱するためには使用され
ず、パイプ８を通つて凝縮器９へ移される。 第２図は他の公知方法を概略的に図示し、該図
においてチツプビン６中のチツプは、約105℃の
温度を持ちそしてパイプ１４を通つて該ビンへ送
られる二次水蒸気で加熱される。該二次水蒸気
は、例えば蒸発段階またはフラツシユタンクから
取ることができる。約120℃へのチツプの最終加
熱（スチーミング）は、それぞれのパイプ１およ
び３を通つて容器へ送られるフラツシユ水蒸気お
よび新鮮水蒸気を用いて、第１図のシステムと同
様にスチーミング容器４中で実施される。 第３図は本発明の好ましい具体例を概略的に図
示する。互いに異なるレベルにある予蒸発器１
５、例えばロツクマンカラムからパイプ１６，１
７，１８および１９を通つて真空水蒸気を引出す
ことにより、パイプ３０を通つて直接凝縮器２８
へ送られる凝縮水は該凝縮器中で約50℃の温度か
ら約80℃の温度へ加熱される。得られる熱い凝縮
水はパイプ２９を通つて空気ヒーター３１へ送ら
れ、その中へ比較的冷たい空気がパイプ３３を通
つて導入され、パイプ２９を通つて向流にヒータ
ー３１へ入つて来る熱い凝縮水を通過することを
許容する。この方法で空気が約40℃から約70℃ま
でに加熱され、その間同時に洗浄される。空気ヒ
ーター３１は向流接触装置の形を有し、そこから
パイプ３２を通つて取り出される水分飽和熱空気
はチツプビンもしくはサイロ６へ送られ、そして
その下部へ吹込まれる。凝縮と対流とにより、熱
い水分飽和空気はチツプビン中において約70℃の
その入力温度から約40℃まで冷却され、同時にビ
ン６中のチツプは約60℃の温度まで加熱され、こ
れは全予熱要求の30ないし50％を構成する。チツ
プの約120℃の温度への残余の加熱は、一部は蒸
発器１５の上部から取つた約105℃の温度を有す
る二次水蒸気をパイプ２７を通つて吹込むことに
より、チツプビンもしくはサイロ中において、そ
して一部はパイプ１を通つて導入されそして通
125℃の温度を有するフラツシユ水蒸気と、そし
てチツプへ約120℃の温度を与えるのに必要なパ
イプ３を通つて導入される新鮮な水蒸気の必要量
と共にスチーミング容器４内において実施され
る。チツプビン６中において冷却された空気はパ
イプ３３を通つて取り出され、そして空気ヒータ
ー３１を通つて前記ビンへ再循環される。第１図
および第２図のシステムと同様に、蒸解がまから
取つた熱い希薄液はパイプ３４を通つて１番目の
フラツシユタンク２へ送られる。２番目のフラツ
シユタンク１１からの水蒸気はパイプ８を通つて
凝縮器９へ送られ、そこで該水蒸気はパイプ２６
を通つて凝縮器９へ入る予蒸発した液を加熱す
る。今度は熱い液がパイプ３５を通つて凝縮器９
から予蒸発器１５の頂部へ送られる。２番目のフ
ラツシユタンク１１において水蒸気から分離され
た薄い液も同様にパイプ１０を通つて予蒸発器１
５の頂部へ送られる。予蒸発器１５の底に得られ
た予蒸発された液は、パイプ２０，２１，２２，
２３および２４を通つて予蒸発器の熱交換器を通
つて段階的に上方へ導かれる。予蒸発された液の
一定量が連続的に取り出され、パイプ２５を通つ
て最終蒸発段階へ送られる。 本発明の最良の実施態様 いくつかの本発明の適当なそして好ましい具体
例があり、そして現地条件および使用可能装置が
個々のケースによつて選択される具体例にとつて
決定的である。熱経済的観点から最も有利な具体
例は特許請求の範囲第３項およびそれに関係して
説明した具体例である。さらに好ましい具体例は
以下の実施例から明瞭であろう。 実施例 １ この実施例では、第１図（比較方法Ａ）および
第２図（比較方法Ｂ）に図示した公知方法が第３
図に示した本発明の具体例（方法Ｃ）と比較され
た。 乾燥分含量50％を有する同様な木材チツプがす
べての３方法に用いられ、そして以下のデータを
基にして比較がなされた。 パルプ生産量：日産750トン（90％） 蒸煮収率：50％ 木材乾燥分：50％ 乾燥木材量＝水の量＝７５０／２４・０．９０／０．５
０＝56.3トン／時 木材の定圧比熱＝1.45キロジユール／Kg℃ 従つてチツプを０℃から120℃まで加熱するの
に要する熱量は 56.3（4.2＋1.45）・120 ≒38200メガジユール／時 比較方法Ａ（第１図に図示）においては、チツ
プはフラツシユ水蒸気と新鮮水蒸気３とを使用し
てスチーミング容器４中において１段階で予熱さ
れた。 比較方法Ｂ（第２図に図示）においては、チツ
プは最初チツプビン６中において二次水蒸気１４
により約95℃の温度に、そして第２にスチーミン
グ容器４内においてフラツシユ水蒸気１と新鮮水
蒸気３とによつて約120℃の最終温度に、２段階
で予熱された。チツプビン中において95℃へチツ
プを加熱するため30250メガジユール／時を必要
とし、これは105℃の温度の二次水蒸気13.5ト
ン／時に相当した。この場合必要とするフラツシ
ユ水蒸気１および新鮮水蒸気３の量は対応して減
らすことができた。もし二次水蒸気１４の価値を
新鮮水蒸気のそれの80％と計算すれば、新鮮水蒸
気の対応する節約は2.7トン／時に達する。 方法Ｃ（第３図に示す本発明による方法）にお
いては、チツプは３段階で加熱され、そのうち最
初の２段階はチツプビン６中で、そして第３段階
はスチーミング容器４中で実施された。１番目の
加熱段階においてチツプは空気ヒーター３１から
の水分飽和熱空気３２で約60℃の温度へ加熱され
た。こゝで必要な熱は新鮮水蒸気8.8トン／時相
当した。約95℃の温度へのチツプの続いての加熱
は約105℃の温度を持つ二次水蒸気２７をチツプ
ビンの底へ吹込むことによつて実施した。こゝで
要した水蒸気は4.7トン／時であつた。この場
合、第３加熱段階においてスチーミング容器４内
で使用したフラツシユ水蒸気１および新鮮水蒸気
３の量は、13.5トン／時節約できた。もし二次水
蒸気２７の価値を新鮮水蒸気のそれの80％と計算
すれば、この場合対応する新鮮水蒸気の節約は
9.7トン／時である。 慣用技術（方法Ａ）と比較して、２方法Ｂおよ
びＣにより達成される水蒸気の節約および対応す
るコストの節約を第１表に示す。

【表】 表からわかるように、水蒸気の相当な節約およ
びそれに伴つて操業コストの対応する節約が本発
明による方法を実施するときになすことができ
る。これらの節約は公知の最善の方法（比較方法
Ｂで代表される）と比較してもなお相当であり、
そして本発明による熱経済的方法の価値はエネル
ギーコストの上昇につれて漸進的に増加する。