JPS6347836B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、含浸ゾーンの温度を蒸解ゾーンより
低く保つた状態で、細かく分割されたセルロース
を含む物質を、供給ゾーン、含浸ゾーン
（impregnation zone）、蒸解ゾーン（digesting
zone）及び可能ならば洗浄ゾーンにまで至る連
続したチツプの柱状層（chip pillar）として、液
体で充たされた処理容器に供給する木質チツプな
どの細かく分割されたセルロースを含む物質の連
続蒸解方法に関する。

本発明の目的は、連続的にパルプを蒸煮
（cooking）する際、蒸解反応が起る前に細かく
分割されたセルロースを含む物質の蒸煮用化学薬
品による効率的な含浸を遂行させる為に、供給ゾ
ーン及び含浸ゾーンと蒸解ゾーンとの間に充分に
明確な温度の境界域と充分に大きな温度差とを可
能な限り維持すると共に、細かく分割された物質
中に供給する為に用いられる液体の温度を大気圧
下でその沸点以下に維持することにある。

木質チツプからパルプを生産するにおいては、
該チツプの温度が蒸解反応の割合が有意となる程
の水準に上昇する前に、チツプを蒸煮化学薬品に
より充分に含浸させることが極めて重要である。
温度の上昇に伴い拡散の度合いが増大するので、
含浸中の温度は一定で且つ出来るだけ高く、しか
し蒸解反応が有意となる温度よりも低く維持され
るべきである。均質で高品質且つ望ましい特性を
有するパルプを得る為に、チツプとチツプを含浸
する液体との温度は、最適の含浸温度にまで上昇
されなければならないし、又温度が蒸煮温度まで
上昇する前に既知のこのレベルで且つ充分長い時
間保たれなければならない。

連続的に作動しているパルプ蒸解罐の中で、そ
のような温度曲線を維持することは重要な問題で
あつた。特に、チツプが頂部で供給され、含浸ゾ
ーンが蒸解ゾーンより上部に位置し且つその温度
が蒸煮温度より低く維持されることが望ましい蒸
解罐においては、熱い液体及びおそらくチツプも
また様々な予想し得ない状態で蒸解ゾーンから含
浸ゾーンへ押し上げられる為、温度曲線が安定し
ないことがある。温度曲線や化学特性
（chemical profile）におけるこの不安定性は、
含浸及び蒸煮時間の変化をもたらすばかりでな
く、チツプへの供給に用いられる液体の温度変化
が結果としてその供給にむずかしくさせる原因と
もなるのである。

フインランドに特許出願No.52366は、チツプの
柱状層の周囲で液体を回収し、それを冷却し、柱
状層の中央にそれを戻すことにより含浸ゾーンの
より低い部分におけるチツプの柱状層の断面全域
を冷却し得る液体の水平流を基本的に維持するこ
とによつて、この問題を軽減させる方法を述べて
いる。しかしながら、この方法はとりわけ蒸煮工
程の為に増熱する必要性が当然に生じると云う欠
点を有する。なぜなら蒸解ゾーンから液体とチツ
プと共に逃げる熱及び冷却によつて取り去られる
熱は蒸解ゾーンにおいて付加的な加熱によつて元
に戻されなければならないからである。このこと
と他の理由によつて、生産設備にコストの掛るセ
パレート形の含浸容器を用いているのが現状であ
る。

連続的に作動している蒸解罐の中で、安定した
温度と化学特性とを維持するための必須条件は、
個々のチツプの相対的な動きの自由度が除去され
る程度までチツプを連続した柱状層に充填するこ
とと、該柱状層を通して液体が安定して流れるよ
うチツプの供給が整然となされることである。

チツプがその頂部で導入される蒸解罐の中のチ
ツプは、通常順次層積していく（overlying）チ
ツプの正味の重さによつてのみ充填されるので、
チツプの柱状層の上部での充填圧はたいへん低
い。その上液体の流速はたいへん小さいので層流
がおこる。周知のように液体の温度の上昇と共に
流れの抵抗が減少するために、層流を伴なう流れ
の抵抗は流体の粘性に依存する。又一方では液体
の乱流を伴う流れの抵抗は液体の粘性とは無関係
である。熱い液体が、低い充填圧下にあり且つそ
れを通る通常の液体の流れが少ないチツプの柱状
層からの冷たい液体へ置換する機会を与えられた
時、たいへん不安定な流れの状態が作り出され
る。斯る事実が現在一般に使われている
（current）蒸解罐において、蒸解ゾーンの上によ
り低い温度のはつきり区別された含浸ゾーンを維
持しなければならない問題の明らかな原因なので
ある。

本発明によれば、頂部でチツプが導入される蒸
解罐においては、温度上昇に応じ明確に区分され
たゾーンが安定した温度と化学特性を伴う注入
（charging）、含浸及び蒸解等について以下の方
法で得られる。

本発明の主な特徴は、特許請求の範囲第１項か
ら明白となるであろう。

チツプの含浸のために意図された液体は、含浸
ゾーンの排出端に供給される前に要求される含浸
温度より幾分高い温度にまで加温される。この加
温は、蒸解ゾーンの出口より回収された液体から
の熱を用い間接的な逆流熱交換によつて、又、可
能な場合混合によつて成し遂げられる。チツプの
柱状層の断面全域（whole cross−section）に亘
り均一な化学濃度（chemical concentration）
と温度を達成するために、含浸液体は、柱状層の
周囲で液体を回収し且つ、柱状層の中央にそれを
もどすことによつて、含浸ゾーンの出口で循環さ
れる。含浸ゾーン中での含浸液の流れは、含浸液
の熱保有量（heat−capacity flow）が少くとも
供給チツプの熱保有量と同じ大きさとなるよう連
続したチツプの柱状層を通る逆流状態に多く維持
される。これは、その熱保有量が少くとも、蒸解
罐に供給されるチツプ及びそれらと一緒に供給さ
れる液体の熱保有量と同じくらい大きくなる程多
量の液体の流れを含浸ゾーンの入口から回収する
ことによつて成し遂げられる。安定した液体の流
れは、乱流状態が液体の流れの中で問題になる程
その断面を小さくすることによつて含浸ゾーンの
中において維持される。含浸ゾーンの中におい
て、個々のチツプの自由な動きが除去され、且つ
そのゾーンを通つて含浸液に逆流状態で連続的に
供給され、又さらに進んで蒸解ゾーン、洗浄ゾー
ンを通つて排出ゾーンに供給される連続したチツ
プの柱状層を維持するために、チツプは含浸ゾー
ンに供給される前に圧縮され、供給方向に充分な
力が付与される。これは、チツプと共に供給され
る液体を、該液体が含浸ゾーンの入口に近接した
チツプの柱状層の周囲で回収される前に、充分な
速度を伴つた充分に長いチツプの柱状層を通るチ
ツプの供給方向に流れせしめることによつて成し
遂げられる。

含浸液は、チツプへ供給するために使われた液
体とは別個に大部分が回収され、従つて含浸ゾー
ンを通過中チツプから含浸液に移る抽出物は液体
の比較的小さな流れから分離され得る。供給され
るチツプや液体の流れの断面積は、該液体が回収
される点まで連続して増加し、そしてその結果と
して、充分な供給力が、該液体の比較的低い流れ
であつても得られる。このことは、又チツプの柱
状層のレベルが上昇すると共に供給された液体の
流れが自動的に下がるので、蒸解罐におけるチツ
プの柱状層のレベルの自己平衡性を高度に約束さ
せるのである。

本発明を添付図面を参照して以下にさらに詳細
に述べるに、第１図は、含浸が蒸煮用薬品の新し
い液体によつて遂行される際の本発明の実施例に
おける蒸解罐を断面図で例示したものであり、第
２図は、含浸が蒸煮用薬品の新しい液体と適宜混
合された蒸解ゾーンからの回収液によつて遂行さ
れた態様の蒸解罐の同様図を示し、第３図は、注
入ゾーンの出口でのチツプの柱状層の圧縮と供給
との相対的な圧力がチツプと一緒に供給される液
体の注入ゾーンにおける相対的な圧力の降下に如
何に依存するかをグラフにて例示するものであ
り、第４図は、注入ゾーンにおけるチツプの柱状
層の相対的レベルがチツプと共に供給される液体
の注入ゾーンにおける相対的圧力の降下に如何に
依存するかをグラフにて例示するものであり、第
５図は、チツプと共に供給される液体の流れが、
蒸解罐の注入ゾーンにおけるチツプ柱状層のレベ
ルに如何に依存するかをグラフにて例示するもの
である。

第１図に示された蒸解罐は、抽出濾過器２１，
２２，２３，２４，２５，２６によつて６つのゾ
ーン即ち注入ゾーンＡ、供給ゾーンＢ、含浸ゾー
ンＣ、蒸解ゾーンＤ、洗浄ゾーンＥ、排出ゾーン
Ｆに区分された縦長の円筒形圧力容器１１から成
つている。

チツプ５０はチツプの柱状層をホツパー１５内
で液レベルより上位に維持するよう該注入用ホツ
パー１５内に非加圧下で調製され、これにより該
チツプは、循環ポンプ５３によりパイプ７０を経
てホツパーに導入された液体と共にパイプ６０を
介し、更に仕切り弁式供給器１４に移送させる為
の排出器（不図示）に押下げられる。よく知られ
たタイプの仕切り弁式供給器においては、チツプ
はパイプ６１に移送され、循環ポンプ５１によつ
て仕切り弁式供給器に供給された液体と一緒に、
連結点３８を経て蒸解罐の注入ゾーンに供給され
る。パイプ８０を経て導入された仕切り弁式供給
器にチツプを供給する為循環される蒸煮用液体
と、循環ライン８１から循環ライン７１へ移され
る注入液体とは、仕切り弁式供給器中のチツプが
パイプ６０からパイプ６１へ供給される時、ポン
プ５２によつてチツプを仕切り弁式供給器から蒸
解罐に供給する為パイプ７２を経てポンプ５１の
吸入側に移送される。この液体の輸送は、注入用
ホツパー１５内での液体レベルによつて調整され
る。

パイプ６０と６１を経るチツプの輸送におい
て、液体の流量は、チツプの流れと比較して充分
に多く、流れの速度は充分に大きいので、チツプ
は仕切り弁式供給器の入口と蒸解罐へ自由に、又
液体とほぼ同じ速度で流れることができる。

このようにして、チツプ並びに注入液体は蒸解
罐の注入ゾーンＡを経てチツプの柱状層のレベル
２９に向つて流れ、この柱状層では、該液体がチ
ツプの柱状層の周囲で濾過器２１を介して回収さ
れ且つポンプ５１によつてパイプ６２を経て仕切
り弁式供給器に逆送される前に、注入されたチツ
プは充填され注入液体４１を注入されたチツプの
柱状層中で乱流状態に流れるよう調整することに
よつて該柱状層の供給方向に更に押出される。

チツプの充填に関する斯る方法において、測定
したり調整したりすることが容易である高い圧縮
供給圧は、柱状層が含浸ゾーンへ移行される前
に、チツプ柱状層に付加され得る。この圧力がチ
ツプの柱状層の断面全域に一様に付加されると共
に、その含浸ゾーンＣへの入口で最大値となるよ
う調整することによつて、チツプの機械的な変形
を避けることができる。注入液の比較的少ない流
れにおいても高い供給圧を得るために、又蒸解罐
のチツプの柱状層のレベルの調整を容易にするた
めに、注入チツプと液体に対向する流れは、注入
ポイント３８から注入液４１を抽出する為の濾過
器２１へ向つて連続的に増大する。

第３図は、含浸ゾーンの入口でのチツプの柱状
層の供給圧P_Fと、供給ゾーンにおける供給液の
圧力降下との相互依存性を示しており、ここで△
Ｐは供給ゾーンにおける全圧力降下であり、△
P₁は抽出濾過器２１に近接する供給ゾーンの部
位における圧力降下である。

第４図は、供給ゾーンにおけるチツプ柱状層の
レベルＨが、如何にこれらの圧力降下の影響のも
とに決定され得るかということを示している。こ
のレベルはパルプの排出６３を変化させるかチツ
プ６０の注入の仕方を変えるかのいずれかによつ
て調整される。

第５図はチツプを供給する為の注入液体の流れ
６２が、この液体を循環させる為に標準的特性
（typical characteristics）を有する遠心ポンプ
を用いた場合及びこの流れが他の手段によつて整
流化されない場合に、蒸解罐の注入ゾーンでのチ
ツプ柱状層のレベル２９に如何に依存するかを示
す。従つて、この液体の流れに係る数値は、蒸解
罐中で望ましい注入度合が達成されるようチツプ
の注入６０に伴う適正なパルプの排出６３状態を
設定する為に用いられ得るのである。

含浸ゾーンＣを通る含浸液４２の流れは濾過器
２２から回収された液体の量を変化させることに
よつて、又熱交換器１２を経たポンプ５４による
循環液（circulation）によつて調整され、この
熱交換器では蒸解罐の出口から回収される熱い液
体６７によつて加熱がなされるのでああり、又、
この循環液は含浸ゾーンより回収された液体６５
と共に該含浸ゾーンの出口に供給されるものであ
る。加熱された含浸液７５の流れは、その熱保有
量が注入されるチツプ５０や蒸煮液８０の熱保有
量よりも幾分大きめに、しかし蒸解ゾーンの出口
から抽出される液体の熱保有量と同じかそれより
幾分少なめであるように調整される。

抽出物８２は、加熱後含浸ゾーンの出口へもど
される前に回収される含浸液から分離１６される
ものである。

含浸ゾーンから蒸解ゾーンへ供給される含浸さ
れたチツプと液体は、蒸煮液６６を回収し、熱交
換器１３において蒸煮液を加熱し、蒸解ゾーンの
入口３４にそれをもどすことによつて蒸煮温度ま
で加熱される。

第２図に例示された蒸解罐において、含浸は蒸
解ゾーンの出口から回収された液体１０１及びこ
の液体１０１の流れの調整によつて得られた望ま
しい濃度の新しい蒸煮薬品と共になされる。この
場合含浸ゾーンを通つた含浸液４２の流れは、使
い果した含浸液８９の流れを部分的に変えること
によつて調整される。

尚、第１図及び第２図中、３１は含浸液を供給
する為に蒸解容器中に設けられたセンターパイ
プ、３２は予備加熱された含浸液の注入口、３３
は蒸煮液を供給する為に蒸解容器中に設けられた
センターパイプ、３５は洗浄液供給用接続部、３
６は洗浄液の出口、３９は排出装置、４３は蒸煮
液、４４は洗浄液、４９は供給液の循環パイプ、
５５は含浸液の循環ポンプ、５６は蒸煮液の循環
ポンプ、５７は抽出液のポンプ、５８は洗浄液の
循環ポンプ、５９は抽出され且つ分離された含浸
液のパイプ（含浸液ポンプ５４の後に位置する）、
６４は洗浄及び希釈用液体のパイプ、６８は洗浄
液の循環パイプ、７３は供給液の循環パイプ、７
４は抽出され且つ分離された含浸液のパイプ、７
６は生蒸気のパイプ、７７は凝縮液のパイプ、７
８は洗浄液のパイプ、７９及び８３は廃液のパイ
プ、８４は希釈液のパイプ、８６は加熱された蒸
煮液のパイプ、８７は冷却された廃液のパイプ、
８８は洗浄液のパイプ、９３及び９４は圧力降下
計、そして１０２は高温の廃液を夫々示す。

本発明による方法は次のごとき多くの利点をも
たらす。

１ 明確な温度の境界が、注入ゾーンと含浸ゾー
ンの間で、又含浸ゾーンと蒸解ゾーンの間で、
これらのゾーンがその上部で注入される共通の
圧力容器の中に存在する場合でも維持され得る
のである。

２ 含浸ゾーン内の温度とは無関係に、注入液の
温度はたいへん低く保たれ得るので、仕切り弁
式供給器の上部に位置する注入用装置は加圧す
ることを要しない。

３ 効果的な含浸のための充分高く且つ一定した
温度が、このゾーンにおいて望ましくないリグ
ニン溶解を開始せしめる程に温度が高くなるこ
となく含浸ゾーンにおいて維持され得る。

４ 細かく分割された物質と蒸煮液とを含浸温度
から蒸解温度へ加熱するためにのみ加熱を必要
とするだけで、工程中の外部加熱の必要性は少
ない。

５ チツプ柱状層に対する高い充填圧は、チツプ
が連続柱状層の状態で蒸解罐を通つて連続的に
供給され得るため、又充分な量の液体が含浸ゾ
ーンと洗浄ゾーンを通つて逆流状態で供給され
得るために必要とされる以上の蒸煮されたチツ
プに対する過度に高い圧縮力を要することなし
に、含浸ゾーン内で維持され得る。

６ 蒸解罐に入り込もうとするチツプはす早く圧
縮され且つ最密充填状態に達するので、それら
が注入液のための抽出濾過器を通過する時、該
抽出濾過器への細かい固形物（おがくず）の移
送は減少する。このように本方法を使うと、注
入の為の調製原料（charging−arrangment）
中の細かい物質の循環を最小限にすることが可
能である。これは注入容量を増加させ且つ精製
の必要性を減退させるのみならず、細かい物質
の不必要な分解が縮減されるので収率を増加さ
せることになる。その結果操作上の困難性を発
生させることなしに、比較的低品質のチツプを
用いることができる。

７ 蒸煮過程の加圧部位では、チツプは液体によ
つて終始取り囲まれる。従つてチツプの含浸は
効果的且つ均一である。なぜならガスの吸収が
回避されるからであり、又含浸ゾーン中のチツ
プを取り囲む含浸液が該液体とチツプとの間の
高次の相対的な流れ故に連続的にす早く変化す
るからである。

８ チツプを圧縮し供給する力と蒸解罐への入口
におけるチツプ柱状層のレベルとはいずれも容
易に定められ且つ調整され得る。

９ チツプは蒸解罐に注入されるとどのような段
階においても連続し均一なチツプの供給を実現
するに必要とされる以上に高い機械的な圧力下
におかれることがないから、チツプの機械的な
変形は最少限にくいとめられる。

10 チツプの中に含まれる抽出されるべき物は含
浸液へ移送され、又含浸液が蒸罐ゾーンに供給
される前に比較的低温下の上述の液体から分離
され得る。

11 蒸気処理されない（unsteamed）チツプであ
つても効果的に含浸され蒸解罐を通つた連続柱
状層として供給され得る。

12 蒸煮工程全体が単一圧力容器中で遂行され得
るので、必要な設備はシンプルである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、含浸が蒸煮用薬品の新しい液体によ
つて遂行される際の本発明の実施例における蒸解
罐を断面図で例示したものであり、第２図は、含
浸が蒸煮用薬品の新しい液体と適宜混合された蒸
解ゾーンからの回収液によつて遂行された態様の
蒸解罐の同様図を示し、第３図は、注入ゾーンの
出口でのチツプの柱状層の圧縮と供給との相対的
な圧力がチツプと一緒に供給される液体の注入ゾ
ーンにおける相対的な圧力の降下に如何に依存す
るかをグラフにて例示するものであり、第４図は
注入ゾーンにおけるチツプの柱状層の相対的レベ
ルがチツプと共に供給される液体の注入ゾーンに
おける相対的圧力の降下に如何に依存するかをグ
ラフにて例示するものであり、第５図は、チツプ
と共に供給される液体の流れが、蒸解罐の注入ゾ
ーンにおけるチツプ柱状層のレベルに如何に依存
するかをグラフにて例示するものである。 （符号の説明）、Ａ……注入ゾーン、Ｂ……供
給ゾーン、Ｃ……加熱含浸ゾーン、Ｄ……蒸解ゾ
ーン、Ｅ……洗浄ゾーン、１１……処理容器、１
４……仕切り弁式供給器、２１，２２……濾過
器、２９……チツプ柱状層のレベル、４１……液
体、４２……含浸液体、５１……ポンプ、６７…
…液体、６９……含浸液体、７０……液体、８１
……注入液体、８５……含浸液体、９０，９１，
９２……点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱含浸ゾーンＣの温度を、蒸解ゾーンＤよ
   り低く保つた状態で、細かく分割されたセルロー
   スを含む物質を、供給ゾーンＢ、加熱含浸ゾーン
   Ｃ、蒸解ゾーンＤ、及び可能ならば洗浄ゾーンＥ
   にまで至る連続したチツプの柱状層として、液体
   で充たされた処理容器１１に供給する、木質チツ
   プなどの細かく分割されたセルロースを含む物質
   の連続蒸解方法であつて、チツプと共に供給され
   る液体４１は、供給ゾーンＢ中のチツプの柱状層
   を通り、チツプの供給方向に流れ、該液体が回収
   される２１前には、上記チツプの柱状層を次の含
   浸ゾーンＣにまで供給させる程の速度を伴い、該
   ゾーンＣでは、チツプの柱状層に対し逆方向の含
   浸液体４２の流量が、該含浸液の熱保有量がそれ
   より先のチツプの柱状層の熱保有量と少なくとも
   等しくなるよう調整されることを特徴とする木質
   チツプの如き細かく分割されたセルロースを含む
   物質の連続蒸解方法。 ２ 含浸ゾーンＣにおけるチツプの柱状層の速度
   に対する含浸液体４２の相対速度は、乱流状態が
   優勢である程度に高く維持されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 含浸ゾーンの排出端に導入される含浸液体８
   ５は、加熱され、又可能ならば蒸解ゾーンの出口
   から排出された液体６７で薄められることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方
   法。 ４ 供給ゾーンＢにおける液体と、細かく分割さ
   れた物質は、注入された液体を抽出する濾過器２
   １に交差し、連続的に増加する流れを伴い流れる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項又は第３項記載の方法。 ５ 含浸液体４２は、濾過器２２によつて回収さ
   れ、注入された液体４１とは完全に、又は部分的
   に分離されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項、第３項、第４項及び第５項のいず
   れか記載の方法。 ６ 含浸液体の中の抽出物は、回収された含浸液
   体６９がもどされるとき、又は他の液体と混ざる
   前に分離されることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の方法。 ７ 含浸ゾーンの入口での細かく分割された物質
   の供給圧、及び連続したチツプの柱状層のレベル
   ２９は、いずれも注入ゾーンＡの点９２及び供給
   ゾーンＢの点９１から注入された液体を抽出する
   濾過器２１に隣接する点９０までの該注入液体の
   圧力降下を計ることによつて決定されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３
   項、第４項、第５項及び第６項のいずれか記載の
   方法。 ８ 供給圧は、注入液体８１のしぼり調節、又は
   該注入液体を輸送するポンプ５１の循環のスピー
   ドの調節、又は連続したチツプの柱状層のレベル
   ２９の調節によつて調整されることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 連続したチツプの柱状層のレベル２９は、仕
   切り弁式供給器１４の細かく分割された物質を輸
   送する液体７０の調節によつて、及び、もしくは
   上記仕切り弁式供給器の循環スピードの調節によ
   つて調整されることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の方法。