KR920007531B1 - 목재펄프의 표백방법 - Google Patents

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Description

목재펄프의 표백방법

제 1-5도는 본 발명의 공정에 의한 펄프표백장치의 부분 유통도임.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 추출탑 15, 35 : 세척기

21, 36, 47 : 혼합기 14 : 희석대

26, 49 : 노즐 40 : 벤츄리

31, 42, 46 : 펌프 39 : 탱크

27 : 순환기 41 : 범람선

13, 17, 23, 24, 25, 29, 33, 34, 37, 38, 43, 44, 48 : 도관

본 발명은 목재펄프를 표백하기 위한 개량된 방법, 특히 산소-알칼리 매체중에서 펄프슬러리를 처리하는 방법에 관한 것이다.

종래의 화학적 펄프화공정에서, 목재 칩(chip)은 펄프슬러리를 형성할 수 있도록 하기 위해 전형적으로 증해액과 함께 침지용기에 공급된다. 종이를 제조하는데 적당한 펄프를 만들기 위해서, 침지기에 형성된 펄프슬러리를 전형적으로 염소탑에서 표백한 다음 1이상의 표백단계에 도입될 펄프로부터 비목질을 제거하는 추출탑으로 공급한다. 일반적으로 펄프 슬러리는 염소탑과 추출탑을 떠나면서 세척되며, 추출탑 세척기에서 펄프로부터 분리된 여액은 추출탑으로 재순환되어 그 하단부로 도입된다. 재순환된 여액은 추출탑을 통해 하향으로 흐름으로써 비교적 고경점도(consistency) (10-15%)인 펄프슬러리를 희석시키는데 종종 이용된다. 세척기를 떠나는 펄프가 더 높은 경점도(예, 10%정도)를 가질지라도 추출탑으로부터 세척기에 공급되는 펄프는 전형적으로 비교적 낮은 경점도(2-6%)를 갖는다. 표백은 일반적으로 염소 또는 이산화염소가 첨가되는 상향류탑에서 이루어진다. 추출탑에 공급되는 펄프는 비목질이 펄프슬러리로부터 추출 또는 제거될 수 있도록 수산화 나트륨 또는 기타 알카리 물질이 첨가되는 가성 알카리 또는 알카리 조건하에서 처리된다.

어떠한 펄프 표백 공정에 있어서도, 터짐, 찢어짐, 점도 및 여수도(濾水度)같은 펄프의 성질이 과도하게 손상되지 않을 필요가 있으며, 물, 증기, 화학물질 소비등의 경우에 있어 조작상의 경제성이 있어야 한다. 염소, 이산화 염소 등과 같은 화학물질의 소비를 줄이기 위해서, 또는 같은 양의 화학물질을 소비함으로써 처리된 펄프의 탈목질화 또는 명도를 증가시키기 위해서 펄프 탈목질화공정의 추출단계에서 산소를 이용하는 것이 알려져 있다. 산소-알카리 펄프 탈목질화 공정은 염소 함유량이 더 적은 화합물을 배출하는 경향이 있으므로 결과적으로 펄프 표백공정으로부터 발생되는 오염 물질을 감소시키는 장점이 있다. 이러한 공정은 [Tappi Proceeding, 1981년 3월]에서 ＂공정변화를 통한 오염물질의 감소를 위한 새로운 기회＂라는 논제에서 설명되고 있으며, 상기에서 산소와 알카리가 업레그(upleg)탑을 통과하기전 진한 원료 펄프(경점도 8-12%)에 도입되는 산소-알카리 추출법을 이용한다. 화학적 반응은 펄프슬러리를 하향류 추출탑으로 통과시키기 전에 압축되는 이 업레그 탑에서 이루어진다. 오염물질의 양과 표백화학물질의 사용이 상기 문헌에서 기술된 공정을 이용하므로써 줄어들 수 있을 지라도, 높이가 전형적으로 70-80피이트인 압축된 업레그와 고전단 혼합기상태의 중요하고 값비싼 시설이 필요하다.

또한 1982국제 펄프 표백 회의 회의록 17-30면의 ＂산소-알카리 추출 ; 단순화된 표백 기술을 위한 각종기구＂란 논제에서 설명된 바와같이, 표백공정의 알카리 추출단계에 산소를 첨가하는 것도 알려져있다.

산소는 혼합장치에서 펄프와 혼합된다음, 펄프로 하여금 하향류 추출탑을 통과할 수 있도록 하기 위해 압축유지 레그를 통해서 상향으로 또는 상향류 추출탑을 통해서 상향으로 펄스와 함께 통과하기전 펄프 매트릭스에서 가스로서 유지된다.

10%이상의 펄프 경점도가 이용되며, 상기 문헌에서는 표백단계의 수가 감소될 수 있다고 하지만, 비교적 값비싼 혼합장치가 필요하고 어떤 경우에는 상향류 탑이 또한 필요하다. 이와 같은 자본투자가 감소되는 산소-알카리 조건에서 펄프를 탈목질화하려는 시도가[타피져어널, 1980년 4월] 105-109 면의 ＂중간경점도 산소 표백＂이란 논제에서 기술되어 있다.

여기서 10-15% 농도의 펄프는 고경점도 펄프에서와 같은 탈목질화 속도에 도달하기 위한 노력에서 비교적 높은 압력으로 산소에 도입된다. 이 공정에서, 반응기에는 비연속적으로 가스가 존재하며 산소는 직접 셀룰로오스 섬유로 전이된다. 그러나, 상향류 반응기는 약 75분의 보유시간을 필요로 한다. 게다가, 산소-알카리매체에서 펄프를 탈목질화 하기 위한 다른 시스템은 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 4,198,266호에 나타낸 바와 같이 알려져 있다.

그러나, 산소-알카리 용액에서 펄프를 탈목질화하기 위한 이들 종래의 시스템들은 자본이 많이든다.

목재펄프를 표백하기 위한 또 다른 종래의 공정에서 산소-알카리 용액은 특수장치의 작동조건을 제공하기 위해서 이용된다.

그 예로서는 미국특허 제 4,177,105호에서는 산소, 가성 알카리 및 수증기가 도입되는 처리용기내에 회전덱크의 비교적 복잡한 셋트가 배열되는 산소-알카리 용액에서 펄프를 탈목질화하는 공정을 설명하고 있다.

산소는 하향류 펄프와 역류로 흐르도록 처리 용기의 하단부에서 희석대(zone) 바로 위로 도입된다. 용기에는 약 140psig의 압력이 유지되고, 펄프와 산소사이의 반응은 약 20-90분의 체류시간 동안 실시된다. 미국특허 제 3,832,276호 및 제 3,951,737호에서는 펄프가 산소 및 수증기가 혼합된 후 고온 및 예비 보유 용기에 공급되거나, 또는 이와 같은 혼합후 상향류 표백탑에 단순히 공급되는 산소-알카리 조건에서 목재펄프를 탈목질화하기 위한 공정을 기술하고 있다. 이들 혼합장치는 값이 비싸고, 종래의 표백설비에서 전단계로부터 나온 유출물이 탑의 상부에 있고 펄프를 상향류 탑의 바닥까지 가져가기 위해 펌프와 파이프가 추가로 필요하다. 결과적으로 펄프 표백공정을 개량하기 위해 지금까지 제안된 모든 공정과 장치는 값이 싸게 들지도 않거나 보통 통용되고 있는 표백장치에 쉽게 이용할 수 없다.

원로로부터 알카리 매체중에서 펄프를 제조하기 위한 공정은 예컨대 미국특허 제 4,274,913호에서 기술된 바대로 공지되어 있다. 이 공정에서, 알카리 증해액과 셀룰로오스 원료는 70-350psig의 압력이 유지되는 고압 용기에 공급된다. 원료는 용기를 통해 하향으로 흐를 때 증해액에 침지되게 되며, 펄프가 압력용기의 하단부의 희석대에서 희석되기 전에 증해대로부터 냉각대로 통과된다. 상기 문헌에서는 알카리와 산소를 복합노즐을 통해 희석대에 첨가하는 것과 산소 및 하향류 펄프사이에서 역류를 발생시키기 위한 스크래핑 블레이드를 회전하는 것에 대해서 기술하고 있다.

전형적으로 4-10%의 경점도를 갖는 펄프가 압축용기의 바닥으로부터 제거된다. 미국특허 제 4,295,926호에서도 펄프를 산소로 처리하기 위한 장치를 설명하고 있으며 근본적으로는 산소 가스를 펄프와 적당히 혼합하기 위한 혼합장치 유형에 관한 것이다.

이 혼합장치는 펄프이송방향에 횡방향으로 펄프를 통과하는 다수의 부재를 갖고 있어 상기 문헌의 기술내용대로 산소를 펄프와 혼합하게 된다. 그러나, 이 혼합장치는 비교적 비싸고 복잡하며 통상의 펄프화 밀(mill)에 이용될 수 없다. 또한, 1000psi 정도의 비교적 높은 압력이 상기 문헌의 기술내용에 따라 산소와 펄프를 효과적으로 혼합하기 위해 필요하다.

상기 선행 기술의 논의로부터 분명히 알 수 있는 바와같이 목재펄프를 처리하기 위한 방법 및 장치 모두는 반응 용기, 혼합기, 상향류 레그등이 부속장치를 필요로 하는 경향이 있다. 일반적으로, 하향류 추출탑과 관련하여 상향류 레그를 추가로 사용하려면 전형적인 염소 단계가 상향류탑에서 실시됨으로써 부가적인 하향류 배관 장치를 필요로 하며, 동일한 것이 사용될 때 이러한 펄프를 예비 보존탑 또는 레그, 상향류 바닥으로 이송하기 위한 어떤 장치가 필요하다. 게다가, 상기 부가적인 배관을 통해 펄프를 이송하기 위한 펌프 및 모타가 더 필요하다.

더욱이, 현재 통상의 표백 설비는 상기와 같은 부가적 장치를 추가하기 위해 쉽게 이용할 수 있는 공간이 없다. 결과적으로, 상향류 레그, 부가 혼합기 등과 같은 장치를 이론적으로는 통상의 공정에 이용할 수 있을지라도 사실상은 공간의 한계 때문에 어려우며 일반적으로 비교적 값이 비싸게 든다.

따라서, 화학물질을 적게 사용할 수 있으며, 추가적인 값비싼 비용이 드는 장치와 그들의 부수비용이 필요하지 않는 개량된 펄프 표백공정을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 개량된 펄프 표백 공정을 제공하는데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 산소를 알카리 단계에 첨가하는 개량된 펄프 표백 공정을 제공하는데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 염소, 이산화탄소, 차아염소산염 등과 같은 화학물질의 사용을 펄프성질에 악영향을 미치지 않고 줄일 수 있는 개량된 펄프 표백공정을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 비용이 적게드는 장치추가로 통상의 표백설비에 이용될 수 있는 개량된 펄프 표백공정을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 명도 및 점도 같은 성질이 바람직하게 얻어지면서 화학물질의 사용을 적게하는 개량된 펄프 표백공정을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하기 본 발명의 실례로부터 분명히 알 수 있으며 청구범위와 관련하여 신규한 특징이 기술되어 있다.

본 발명에 따른 개량된 펄프 공정은 주위 대기로 노출되는 추출탑과 같은 알카리 단계를 통해 펄프를 하향으로 통과시켜, 탑의 온도를 약 40-80℃로 유지하고, 알카리를 탑에 첨가하며, 희석수를 탑내의 희석대로 도입한 후 희석된 펄프를 희석대로부터 제거하고, 산소화된 희석수가 펄프의 흐름과 같은 방향으로 탑에 도입되고 5.0분 이하의 평균 체류시간 동안 희석대에 유지되도록 산소가 적어도 부분적으로 그들내에 용해되도록 산소를 희석수에 도입하는 단계로 구성되어 있다. 산소가스를 희석수(즉, 세척기재순환여액)를 공급하는 파이프로 단순히 주입하거나, 세척기 재순환 여액이 추출단계의 희석대에 공급되는 벤츄리에 산소를 도입하는 것과 같은 여러 가지 기술이 산소를 희석수에 도입하기 위해 이용될 수 있다. 한편, 산소는 희석수로 직접 도입될 수 있거나 측류가 희석대로부터 제거될 수 있으며, 측류가 희석대로 재순환되기전에 이 측류에 도입될 수 있다. 게다가, 산소는 용해된 산소와 함께 재순환 세척기 여액이 산소화된 희석수로서 희석대로 재순환되도록 희석대로부터 재거된 저경점도 펄프 슬러리로 도입될 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 추출단계의 희석대로 산소를 도입하므로써 차아염소산염과 같은 화학물질의 소비, 추출단계의 하향류는 15-50%정도까지 감소될 수 있다는 것을 알아냈다. 화학물질의 소비는 특수 상향류탑과 같은 약간의 부속장치로 감소될 수 있으며, 산소를 추출단계의 희석대로 도입하기 위해 값비싼 혼합장치와 펌프 및 모타가 필요하지 않다. 더욱이, 본 발명에 따른 공정을 이용하므로써 다른 펄프성질에 악영향을 미치지 않고 원하는 펄프 명도를 쉽게 얻을 수 있으며 증진된 펄프 점도를 나타낸다. 결과적으로, 본 발명은 자본 및 장치를 크게 요하지 않고 작동비용을 감소시키기 위한 펄프 표백 공업상의 필요성을 만족하는 것으로 생각된다.

본 발명은 첨부 도면과 관련하여 실례를 들어 설명하므로 더 명확하게 이해될 것이다.

일반적으로, 본 발명은 넓게 알카리 추출단계의 희석대에 펄프 슬러리의 액상에 산소를 용해하는 것에 관한 것이다. ＂알카리＂ 단계라는 것은 추출, 차아염소산염, 과산화물 등의 탑 또는 단계를 포함하는 것을 뜻한다. 편의상 알카리 단계를 추출단계 또는 탑이라 규정한다.

전형적인 펄프 표백밀에서는, 펄프가 염소 또는 염소-기본 화합물(예, CIO₂, 차아염소산염 등)에 노출되는 표백탑에 공급된 다음, 추출단계에 도입되기 전에 세척기에 공급된다. 알카리 조건은 전형적으로 탑이 덮힌 추출단계에서 유지되며, 이 탑을 통해 펄프는 하향으로 흐르고, 이 탑으로부터 펄프는 더 목질을 제거하기 위해 그 다음의 염소 단계에 도입되기 전 세척기에 공급된다. 탑이 덮혀있을지라도, 탑의 상부는 주위 압력에 노출된다. 전형적인 표백순서는 CEHDED 또는 CEDED인데, 여기서 C는 염소 단계이고 E는 추출단계, H는 차아염소산염단계이고 D는 이산화염소단계이다. 상기에서 나타낸 바와 같이, 산소-알카리(OE) 추출단계가 선행기술에서 제안되었다.

본 발명에서는, 선행의 염소 탈목질화단계로부터 펄프를 수용하는 세척기로부터 전형적으로 하향류의 펄프를 수용하는데 추출단계가 이용된다.

추출단계에 공급되는 펄프의 경점도는 전형적으로 8-14%이고, 추출단계 탑에 도입하기 전에 필요한 수증기와 알카리를 펄프에 첨가하기에 적합한 혼합장치가 이용된다.

펄프의 체류시간이 용적유량에 따라 결정될지라도 펄프는 전형적으로 완전한 추출단계를 통해 흐르도록 하는데 1시간정도가 필요하다. 추출단계의 하부는 펄프가 약 1.0-5.0%의 경점도까지 희석되는 희석대로 구성되어 있다. 이는 그 다음의 세척을 위해 펄프를 제조하기 위한 기술로서 통상의 펄프 표백 밀에서 일반적인 것이다.

희석수는 추출탑의 하부주위에 연장된 매니포울드와 통하는 노즐에 의해 희석대로 첨가되고, 마이닝 노즐은 전형적으로 펄프 흐름과 같은 방향으로 희석대로 희석수를 방출하기 위해 이용된다. 일반적으로, 희석수는 추출탑으로부터 펄프를 수용하는 세척기로부터 분리된 여액과 신선한 샤우어 물로 구성되어 있다. 세척기 여액은 물을 보존하기 위해 희석대로 재순환된다. 본 발명에 따른 희석대에서 펄프의 평균체류시간은 약 2.5-3.0분이며 전체 추출단계를 통한 펄프의 용적 유량에 따라 약 5.0분 이하가 양호하다. 산소는 희석대로 도입되기 전에 희석수 또는 재순환세척기 여액에 도입되는 것이 양호하며 산소첨가된 희석수는 펄프의 흐름과 같이 희석대에 공급된다. 양호하기로는, 산소를 용해하는데 유효한 난류로 희석수를 운반하는 파이프를 통과하기에 충분한 압력이 산소에 적용된다. 난류도는 필요한 난류를 발생하기 위해 혼합성분을 더 첨가할 필요가 있을지라도 레이놀즈 수 10,000을 나타내야 한다. 또한, 산소가 펄프 슬러리중의 성분과 반응하기전 희석수에 용해되므로써 본질적으로 산소와 펄프 섬유사이의 고체가스 접촉이 없다.

본 발명에 따른 추출단계는 본질적으로 주위 대기에 노출되는 또는 상부가 덮히거나 개방된 탑 또는 용기이고 상기된 바와 같이 희석대에 마이닝노즐이 전형적으로 설치되어 있다. 펄프를 추출하는 동안, 온도는 전형적으로 약 40-80℃이고 추출단계에 펄프에 초대기압을 적용할 필요가 없다. 실제적인 펄프 분쇄에서는 상기 노즐과 추출단계내로 산호첨가된 희석수의 도입은 부적절한 채널을 형성하지도 않고 펄프성질에 악영향을 미치지도 않는다는 것을 알아냈다. 반대로, 차아염소산염과 같은 화학물질을 적게 사용하고도 표백공정에서 바람직한 펄프 명도가 얻어지며, 개선된 즉 더 높은 펄프 점도가 측정되었다. 더욱이, 산소첨가된 희석수를 추출단계에 도입하므로써 미국특허 제 4,295,926호에 기술된 바와 같이, 산소는 펄프 섬유와 직접 가스상으로 산소를 혼합하는 것보다 덜 강렬한 혼합조작으로서 비교적 저경점도 펄프와 반응된다. 희석수에 도입하는 산소의 특수한 위치는 상기한 바와 같이 수개 중 하나로 될 수 있으며 산소를 희석대로 도입하는데 값비싼 혼합 또는 주입장치가 필요하지 않다. 따라서, 화학물질의 소비를 줄이고서도 선결된 바람직한 펄프 표백 특성을 얻기 위해서 선행기술의 펄프 표백 장치에서처럼 비용을 많이 들일 필요가 없다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공정은 펄프를 원하는 정도까지 표백하는데 필요한 화학물질의 소비를 감소할 수 있다. 전형적으로, 탈목질화에 일차적으로 이용되는 염소 및 이산화염소 같은 화학물질은 가성 알카리(NaOH)가 추출단계에 공급되는 속도에서와 마찬가지로 원하는 유속으로 고정된다. 계속해서, 상기와 같이 산소 첨가된 액체를 희석대에 도입함에 따라 펄프의 명도 및 기타 성질을 측정하여 선결된 원하는 값과 비교할 수 있도록 어떤 원하는 하향류 위치에서 쌤플로 취해질 수 있다. 예컨대 제3추출단계에 공급되는 차아염소산염의 유속은 감소될 수 있는 반면, 본 발명에 따라 제1추출단계에서 희석수를 산소화함에 따라 원하는 펄프 명도가 얻어지도록 할 수 있다는 것을 알아냈다. 이와 같은, 차아염소산염 유속은 약 15-50%로 감소되며 펄프 1톤당 활성 염소로서 약 1.5% 내지 1.0-1.20%로 펄프 상의 차아염소산염이 감소되는 것으로 밝혀졌다. 한편, 표백된 펄프의 명도를 더 높게하는 경우에, 차아염소산염을 포함한 모든 화학물질의 유속은 전수준에서 유지됨과 동시에 산소화된 희석수는 예를들면 제1추출단계의 희석대에 공급될 수 있다. 차아염소산염과 같은 화학물질의 유속은 수동으로 조절될 수 있거나, 또는 모든 경우에 자동 제어장치가 적합하지는 않을지라도 자동 제어장치가 이용될 수 있다. 간단히 말해서 펄프 표백밀로 도입되는 차아염소산염같은 화학물질의 유속을 감소하는 능력과 제어는 어떠한 장치를 별도로 필요로 하지 않고도 쉽게 이루어질 수 있다.

상기에서와 같이 추출단계의 희석대에 산소를 첨가함에 따라 산소 첨가의 개시가 지연되고 표백된 펄프가 더높은 명도를 나타내는 시점이 있게 된다는 것을 알아냈다. 이와같이, 차아염소산염 같은 하향류 화학 물질의 첨가가 감소되고 원하는 명도가 얻어질 수 있는 점까지 명도가 증가하기전에 약 8-36시간동안 상기에서 설명한 바와같이 산소를 희석대에 공급할 필요가 있다는 것을 알아냈다. 상기와 같이 산소를 도입함에 따라 희석대에서 발생하는 정확한 반응이 완전히 이해될 수 없을지라도, 산소는 펄프 슬러리중 유기 화합물과 급격히 반응하기 시작하여 화학적 산소 요구량을 만족시키는 것으로 믿어진다. 하기에서 자세히 설명되는 바와같이 세척기 여액이 희석대에 재순환되므로써 유기 화합물에 의한 산소 소비는 고르게 되는 경향이 있으며, 상기된 지연 후, 산소를 첨가하므로써 차아염소산염을 줄일 수 있음과 동시에 원하는 명도를 얻을 수 있다. 산소가 희석대에서 더욱이 정적상태의 조작에서 초기에는 빨리 소비되므로써, 추출단계에서 산소의 오랜 체류시간 즉 20분-1시간 이상이 상기 화학물질 유속이 감소될 수 있도록 하는데 필요하지 않다는 것이 밝혀졌다. 희석대로 도입되는 산소는 용해되어 있거나 여액에 의해 운반되는 화합물보다는 펄프와 더 충분히 반응하게 산소가 공급되는 추출단계의 하향으로 화학물질을 흐르게 하는데 유효한 것으로 믿어진다.

결과적으로, 본 발명에 따른 공정은 상기에서 설명한 바와같이 산소를 희석대에 첨가하지 않은 경우에 발생하는 것보다 차아염소산염같은 화학물질과 펄프 사이의 반응을 더욱 유효하게 일으킬 수 있는 것으로 믿어진다. 산소 첨가 효과는 산소 공급이 종결된 후에 남아 있게되고 이 효과는 약 8시간동안 지속될 수 있다.

상기에서와 같은 화학 물질 소비의 감소외에, 본 발명에 따른 공정은 펄프의 점도를 증가시킬 수 있다는 것을 알아냈다. 증가된 점도의 중요성은 펄프에서 셀룰로오스의 평균 중합도가 더 크다는 것과 표백 공정에 의해 발생되는 펄프의 분해현상이 감소된다는 것이다. 결과적으로, 펄프의 점도가 증가되면 펄프에 대한 손상을 적게 하고 본 발명에 따른 공정에 바람직하게 기여하는 것이다.

제1도에서 장치(10)은 일반적으로 이제 언급될 추출탑(11), 세척기(15) 및 (35)와 연결된 펌프와 도관으로 구성된 것으로서 본 발명의 공정을 실시하기 위한 장치의 실례를 예증한다. 추출탑(11)은 목재 펄프를 보유하기에 적합한 상부가 덮히고 주위 조건에 노출된 통상의 탑 형태로 가질 수 있으며, 직경 약 7-8피이트, 높이 약 70피이트로 될 수 있다. 도관(13)은 양호하기로는 전 표백 단계로부터 도관(17)을 통해 물이 공급되는 세척기(15)로 목재 펄프 슬러리를 분배하기 위해 제공된다. 세척기는 진공이 드럼 내부에 미치고 이에 따라 펄프가 도관(17)을 통해 공급되는 물에 의해 세척되도록 외부 스크린 표면에 대해 펄프를 보유하는 통상의 진공 드럼 또는 여과기로 구성될 수 있다. 세척기(15)를 떠나는 펄프의 경점도는 약 10%이고, 이 펄프는 수증기가 도관(23)을 통해 첨가되는 혼합기(21)에 공급된다. 펄프는 혼합기로부터 추출탑(11)의 상부로 공급된 후 그를 통해 하향으로 흐르게 된다. 알카리는 추출탑(11)에 첨가되고 이는 어떤 편리한 형태로 실시될 수 있다. 추출탑(11)의 하부(14)는 진공 세척기 여액형태로 될 수 있는 물이 도관(25)를 통해 공급된 후 탑(11)을 통해 펄프 슬러리의 흐름과 일반적으로 같은 방향에서 한 셋트의 마이닝 노즐(26)을 통해 사출되는 희석대를 포함한다. 산소는 산소 첨가된 물로서 희석대(14)에 도입되는 희석수에 도관(24)를 통해 양호하게 첨가된다. 노즐(26)으로부터 희석수를 사출할 때 발생되는 난류는 희석수를 희석대에서 펄프와 급속하게 혼합시키므로써 펄프 슬러리중유기 화합물과 용해된 산소사이의 반응을 촉진시키는데 유효하다. 펄프의 경점도는 추출탑(11) 상부에서의 약 8-14%로부터 희석대에서는 약 1.5-4%까지 감소된다. 순환기(27)은 희석대(14)에서 펄프와 희석수의 혼합과 난류를 촉진하는데 이용될 수 있다.

비교적 경점도가 낮은 펄프 슬러리는 도관(29)를 통해 희석대(14)로부터 제거된다. 펌프(31)은 이와같이 제거된 낮은 경점도의 펄프를 도관(33)을 통해 세척기(35)로 공급하는데 유효하다. 펄프는 더 처리하기 위해 도관(37)을 통해 세척기(35)로부터 제거되고 세척기(35)로부터 회수된 여액은 도관(38)과 밀폐 탱크(39)를 통해 공급된다. 펌프(42)는 도관(25)를 통해 희석대(14)로, 도관(43)을 통해 도관(33)으로 여액을 순환시키는데 유용하다. 여액을 도관(33)으로 공급하므로써, 세척기(35)로 공급되는 펄프의 경점도는 원하는 값 즉 0.5-1.0%로 조절될 수 있다. 범란선(41)에 탱크(39)가 제공되어 있다. 세척기(35)는 선(28)을 통해 새로운 물을 수용한다.

제1도에 나타낸 장치와 관련하여, 이들 모든 설비가 전형적으로 현재 통상의 표백 장치에 이용되는 것이고 산소를 희석대에 공급하는데 필요한 유일한 부가 장치는 도관(25)와 연결되는 도관(24)이다. 이와같이, 본 발명에 따른 공정에 의해 펄프를 표백하기 위해서, 장치를 약간만 변경할 필요가 있으며, 펌프, 혼합기, 세척기 등 같은 새로운 회전 장치가 필요하지 않다.

제2도에서는 본 발명에 따라 펄프를 표백하기 위한 장치의 또다른 실례를 나타내고 있다. 제2도에서 예증한 구조는 벤츄리(40)이 재순환 희석수(즉, 세척기 여액)에 산소 분산수단으로서 이용될 수 있다는 것을 제외하고 제1도에서와 동일하다. 한편, 산소는 통상의 스퍼저(sparger)등을 통해 도관(25)로 설포될 수 있다. 희석수는 하향으로 노즐(26)을 통해 도입되고 추출탑(11)을 통해 펄프의 흐름과 같이 도입된다.

제3도에서, 산소는 추출탑(11)의 희석대(14)로 직접 도입되도록 하기 위해 도관(24)를 통해 매니포울드와 노즐 배치(42)에 공급된다. 제4도는 펄프의 측류가 펌프(46)에 의해 도관(44)를 통해 희석대(14)로부터 제거된 후 도관(48)과 노즐(49)를 통해 희석대의 상부로 재순환되는 본 발명에 따라 펄프를 표백하기 위한 장치의 또 다른 실례를 나타낸다. 도관(24)를 통해 공급되는 산소는 정적 혼합기(47)로 도입되어 도관(48)을 통해 추출탑(11)로 재순환된 저 경점도 펄프 슬러리와 혼합된다. 이 장치에서 희석수는 도관(26)을 통해 공급된 후 추출탑(11)로 유도되어 그를 통한 펄프의 하향 흐름을 증진시킨다.

제5도는 본 발명의 공정을 실시하기 위한 장치의 또다른 실례를 예증한다. 도관(29)를 통해 희석대(14)로부터 제거된 펄프 슬러리는 도관(33)을 통해 펌프(31)에 의해 세척기(35)로 펌프된다. 산소는 도관(34)를 통해 도관(33)으로 도입되고, 도관(33)에 위치한 정적 혼합기(36)에 의해 산소는 슬러리의 액상에 용해된다. 대부분의 액상이 세척기여액으로서 선(25)를 통해 재순환됨으로써, 희석수로서 도관(38), 탱크(39), 펌프(42)를 통해 산소첨가된 희석수는 탑의 희석대(14)로 재순환된다. 세척기 여액중 일부는 도관(33)으로 공급된다. 약 10%의 경점도를 갖는 펄프 슬러리는 도관(37)을 통해 세척기(35)로부터 제거된다. 범람 선(41)에 탱크(39)가 제공되어 있다.

본 발명에 따른 펄프 표백공정은 C/DEHDED 표백에 의해 남부 크라프트 연질목재와 경질목재로 실험되었다. 산소가 제1도에서의 방법대로 제 1추출단계의 희석대에 첨가되었다. 추출탑을 통한 펄프 유속이 600^tpd로 되는 동안 산소는 4000lb/day의 속도로 공급되었다. 펄프에 대한 산소 소비 속도는 펄프에 대해 0.1-0.9%이었으며 평균은 0.4%이다. 명도와 점도가 표백공정의 최종단계에서 읽혀지는 동안 화학물질 사용량은 시간당 기록되는 상태로부터 결정되었다. 산소를 사용하거나 사용하지 않은 상태의 실험 결과는 표1에서 연질 목재와 관련하여 표2에서는 경질목재와 관련하여 하기에 나타냈다.

[표 1]

[표 2]

연질 목재를 표백하는데 이용되는 차아염소산염의 소비는 펄프에 대해 약 0.30%까지 감소되었고, 이산화염소의 감소는 약 0.04%이었다. 펄프 연질목재의 점도는 산소를 사용하는 경우 약 26.3으로부터 37.8로 증가하였다. 이 실험동안 표백된 펄프에 대한 명도의 목표값은 89.0이었으며 이는 본 발명에 따라 산소를 이용할 때 얻어진 것이다. 점도는 초 단위로 측정된 반면 명도는 %GE 단위로 측정되었다. 차아염소산염(NaOCI)의 함량은 펄프에 대한 활성염소의 %로 나타내고 이산화염소(CIO₂)의 함량은 펄프에 대한 CIO₂의 중량(1b)%로서 나타낸다.

표2에서 나타낸 바와 같이 크라프트 경질 목재에 대한 본 발명에 따른 공정의 실험에서 펄프에 대한 차아염소산염의 절약은 약 0.17%이었고 이산화염소에 대한 절약은 약 0.06%이었다. 산소를 이용할 시 점도는 약간 증가된 반면 불순물은 약간 감소되었다. 목적한대로 88.9의 명도를 얻었다.

얻어진 자료가 차아염소산염과 이산화염소의 현저한 감소를 나타내는 반면 펄프의 기타 성질에 악영향을 미치지 않는다는 것을 나타낼지라도 상기 표1과 2에서 나타낸 자료는 시간당 평균값으로 구성되어 있다. 점도의 경우에 실질적으로 증가되었다. 장치의 추출단계에서 이용되는 수증기와 가성알카리의 정상적 흐름에 변화가 없었다.

요약해 보면, 본 발명에 따른 공정에서는 현존하는 추출단계를 크게 장치 변경시키지 않고 이산화염소, 차아염소 등 같이 필요한 화학물질을 감소하면서 허용기준치로 목재 펄프를 표백할 수 있다. 이와같은 유리한 결과는 추출단계를 통해 펄프의 하향흐름과 동시에 산소 첨가된 희석수를 희석대로 도입하므로써 얻어진다. 이와같은 산소, 희석수 및 펄프의 혼합은 비교적 저경점도인 펄프 슬러리에서 이루어지며 희석대와 접촉하는 산소화된 희석수의 체류시간이 약 5.0분 이하로 비교적 짧을지라도 유효한 것으로 밝혀졌다. 결과적으로, 산소와 희석수 및 펄프의 혼합은 복잡하고 값비싼 혼합장치를 필요로 하게되는 비교적 낮은 경점도 혼합에서 이루어지며 상기에서와 같이 화학물질을 감소하는데 유효하다. 더욱이 표백밀에 비용을 들여 화학물질의 소비를 줄이지 않기 위해 추출단계에서 존재하는 보통 온도와 압력보다 더 높은 특수한 조건을 필요로 하지 않는다.

본 발명의 범위와 정신을 떠나지 않고 여러 가지로 변형할 수 있다. 결과적으로, 청구범위는 모든 그러한 변경 및 변형을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

Claims (9)

1. 펄프가 알카리 단계를 통해 하향으로 통과되고 그 상부는 주위 조건에 노출되며 그 하부에 희석대를 갖는 펄프표백 방법에 있어서, 알카리를 상기 단계에 첨가하고 ; 상기 단계에서 펄프의 온도를 40-80℃로 유지하며, 희석수를 상기 희석대에 도입하고 산소를 희석수에 도입하므로써 펄프의 흐름과 같은 방향으로 상기 단계로 도입되는 산소화된 희석수로 상기물에 산소를 적어도 부분적으로 용해한 다음, 상기 탑을 떠나기 전 5.0분 이하의 평균 체류시간 동안 상기 희석대에 펄프 슬러리를 보유하는 단계로 구성된 펄프의 표백방법.
2. 제1항에 있어서, 세척기에서 상기 단계로부터 제거된 펄프 슬러리를 세척하는 단계와 세척기 여액을 상기 펄프로부터 분리하는 단계를 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 희석수를 도입하는 단계가 상기 세척기 여액을 상기 희석대로 재순환하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 희석대중 펄프 슬러리의 체류 시간이 2.5-3.0분인 방법.
5. 제1항에 있어서, 희석수를 희석대에 도입하는 단계가 물을 희석대에 도입하기 전 희석수를 벤츄리로 통과시킨 후 산소를 상기 벤츄리에 주입하여 상기 희석수와 혼합하고 희석수에 적어도 부분적으로 용해하는 것으로 구성된 방법.
6. 제1항에 있어서, 산소를 희석수에 도입하는 단계가 산소 가스를 상기 희석대에 도입하므로써 산소 가스가 희석수에 적어도 부분적으로 용해되는 것으로 구성된 방법.
7. 제1항에 있어서, 산소를 희석수에 도입하는 단계가 희석대로부터 측류를 제거하고, 산소를 상기 제거된 측류에 주입하므로써 산소가 상기 제거된 측류와 혼합되고 적어도 부분적으로 용해되며, 산소첨가된 측류를 상기 희석대에 재순환하는 것으로 구성된 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제거된 펄프 슬러리를 세척기로 통과시키고 산소를 상기 희석수에 도입하는 단계가 세척기에 공급되기 전 제거된 펄프 슬러리에 산소를 주입하는 것으로 구성된 방법.
9. 제8항에 있어서, 펄프 슬러리로부터 세척기 여액을 분리하고 희석수를 도입하는 단계가 세척기 여액을 상기 희석대로 재순환하는 것으로 구성된 방법.

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