(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部室；
該内部室の上部に連結している気体排出部；
上記内部室の低部に連結している液体排出部；
上記内部室の入口部に取り付けられ、のど部を有する流路を含む入口ノズル；および
上記流路内の可動バルブプレートを含み、このバルブプレートは、上記流路内ののど部の第１のど部領域を規定する第１位置およびこの第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する第２のど部領域を規定する第２位置を含むものであることを特徴とするフラッシュタンク。
【請求項２】
バルブプレートが、端部に結合した平面状表面を有する方形プレートである請求項１のフラッシュタンク。
【請求項３】
流路の側壁に取り付けられたヒンジをさらに含み、該ヒンジがバルブプレートの上流端に取り付けられ、バルブプレートのためのピボット軸を生じる請求項１のフラッシュタンク。
【請求項４】
バルブプレートに連結したアクチュエーターをさらに含み、アクチュエーターはバルブプレートを多くの位置の間で移動させる請求項１のフラッシュタンク。
【請求項５】
流路が方形断面を有する請求項１のフラッシュタンク。
【請求項６】
バルブプレートを移動させるためにバルブプレートに連結した延伸し得るシャフトを有するアクチュエーターを含む請求項５のフラッシュタンク。
【請求項７】
加圧された液体をフラッシュタンクの入口ノズルに供給し；
上記液体が入口ノズルからフラッシュタンクの内部室に流入するときに、上記加圧された液体をフラッシュさせ；
フラッシュにより形成された気体排出物を上記内部室の上部から排出させ；
フラッシュにより形成された液体を上記内部室の下部から排出させ；および
入口ノズルにおける流路の横断面積のど部領域を上記流路におけるバルブプレートを移動させることにより調節することを含むことを特徴とする加圧された液体をフラッシュさせるための方法。
【請求項８】
加圧された液体の供給工程が、バルブプレートが流路中の第１のど部領域を規定する第１位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第１供給工程と、バルブプレートが第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する第２のど部領域を規定する第２位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第２供給工程を含んでいる請求項７の方法。
【請求項９】
請求項７の方法であって、加圧された液体の供給工程が、バルブプレートが流路中の第１のど部領域を少なくとも規定する第１位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第１供給工程と、バルブプレートが第１のど部領域よりも小さい横断面積をそれぞれ有する複数ののど部を規定する複数の位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第２供給工程を含んでいる請求項７の方法。
【請求項１０】
形成された気体排出物がスチームである請求項７の方法。
【請求項１１】
形成された液体が凝縮物である請求項７の方法。
【請求項１２】
フラッシュタンクの入口ノズルに供給される加圧された液体が黒液である請求項７の方法。
【請求項１３】
入口ノズルにおける流路の横断面積のど部領域の調節が、フラッシュタンクに入る加圧された液体の流量および／または流速の調節を可能にする請求項７の方法。
【請求項１４】
入口ノズルにおける流路の横断面積のど部領域の調節が、フラッシュタンクにおける圧力損失のコントロールを可能にする請求項７の方法。
【請求項１５】
入口ノズルにおける流路の横断面積のど部領域の調節が、フラッシュタンクへの入口ノズルの上流にある導管内における十分な圧力を保証する請求項７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧反応槽から抽出された流体をフラッシュさせることに関し、特にパルプ化又はバイオマス処理システム内の加圧反応槽からの黒液をフラッシュするためのフラッシュタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
フラッシュタンクは、一般に、スチームおよび凝縮物を含む高圧流体流をフラッシュするために用いられている。フラッシュタンクは、典型的には、高圧入口部、内部室、上部スチーム又はガス排出部および下部凝縮物又は液体排出部を有する。フラッシュタンクは、加圧流体流の圧力を安全かつ効率的に低減させ、スチームからの熱回収を可能にし、かつ凝縮物中の流れから化学薬品を捕集する。
【０００３】
フラッシュタンクは、クラフト蒸解システムのようなケミカルパルプ化システムから化学薬品を回収するために用いられている。フラッシュタンクは、ケミカルパルプ化システムやメカニカル−ケミカルパルプ化システムのための他のタイプの蒸解システムにおいても用いられている。木材チップや他の細砕セルロース繊維状有機材料（これらを、本明細書において、「セルロース材料」と総称する）をパルプ化するために、セルロース材料は、例えば水や蒸解薬剤のような液体と混合され、加圧処理槽にポンプ輸送される。水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウムおよび他のアルカリ薬剤がクラフト蒸解プロセスにおいてセルロース材料を「蒸解」するために用いられる。これらの薬剤は、セルロース材料中のリグニンや他のヘミセルロース化合物を分解する。クラフト蒸解プロセスは、典型的には、セッ氏１００°（１００℃）〜１７０℃の温度と大気圧又は大気圧よりも実質的に高い圧力で行われている。
【０００４】
蒸解（反応）槽はバッチ式又は連続流式反応槽のいずれでもよい。蒸解槽は、一般に、垂直に配置され、１日当たりセルロース材料を１０００トン以上処理するに十分な大きさである。セルロース材料は、反応槽に連続的に流入し、流出するが、数時間だけ反応槽に滞留する。従来のパルプ化システムは、蒸解槽に加えて、他の反応槽、例えばセルロース材料を蒸解槽に供給するに先立ち液体で含浸させるための槽（大気圧又はその近傍の圧力で又は大気圧を超える圧力に加圧されて運転される槽）を含んでいてもよい。含浸槽や蒸解槽においてセルロース材料の量が多いことから、典型的には、多量の黒液がこれらの槽から抽出される。
【０００５】
黒液は蒸解薬剤および有機薬剤又は有機化合物、例えば、加水分解物、残留アルカリ、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロース材料から溶出した他の溶解有機物質を含んでいる。黒液はフラッシュタンクでフラッシュされてスチームと凝縮物を生成する。蒸解薬剤および有機化合物が、蒸解薬剤がフラッシュされたときに形成される液体凝縮物とともに含まれている。フラッシュにより形成されたスチームは、一般に、薬剤および有機化合物を含まない。凝縮物は、例えば、蒸解薬剤を回収し、再苛性化するために処理される。スチームはパルプ化システムにおいて熱エネルギーとして使用される。
【０００６】
従来のフラッシュタンクにおいては、黒液は固定された入口径を有する入口パイプからフラッシュタンクに入るが、この入口は、黒液流路のサイズを調節するために可変できるものではなく、又、制御できるものでもなかった。従来のフラッシュタンクへの黒液の入口における流路の変更はフラッシュタンクへの入口パイプを交換することによりなされており、従来のフラッシュタンクは、流路を調節し；フラッシュタンクへの黒液流の体積と速度、フラッシュタンクでの圧力損失をコントロールし；又はフラッシュタンクへの入口に連結している黒液含有導管中の圧力を制御するための手段を有していない。
【発明の開示】
【０００７】
本発明によれば、フラッシュタンクへの入口の流路面積を可変して、上記入口又はフラッシュタンクの物理的又は機械的コンポーネントを変化させないで、フラッシュタンクへの入口の流路面積の制御を可能にするフラッシュタンク用入口が提供された。流路面積はフラッシュタンクへの入口にあるピボット状ヒンジプレートによって調節される。この可動ヒンジプレートは、パイプとフラッシュタンクへの入口との間の接続部、その近傍又はその後に配置される。この接続部において、パイプは、典型的には、方形横断面を有するパイプから横断面が円形のパイプへと遷移している。
【０００８】
可動ヒンジプレートは、入口の横断面積を変化させて、高温黒液が流れる流路の面積を全開からより小さい面積に、又はより小さい面積からより大きい面積に調節する。入口開口径のこの調節は流体のタンクへの流入速度をコントロールするための手段を提供する。
【０００９】
可動ヒンジプレートは空気圧式又は電気機械式アクチュエーターによって操作されるが、可動ヒンジプレート又はパイプの内部に形成性シール（formable seal）を設置して高温黒液がパイプから又はプレートの側端を通って漏出するのを防止してもよい。
【００１０】
本発明によれば、フラッシュタンクが提供され、このフラッシュタンクは、閉鎖内部室；該内部室の上部に連結している気体排出部；上記内部室の低部に連結している液体排出部；上記内部室の入口部に取り付けられ、のど部を有する流路を含む入口ノズル；および上記流路内の可動バルブプレートを含み、このバルブプレートは、上記流路内の第１のど部領域を規定する第１位置および上記第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する第２のど部領域を規定する第２位置を有するものである。
【００１１】
バルブプレートは、端部に結合した平面状表面を有する方形プレートであり、流路は方形横断面を有する。方形プレートは流路の側壁に取り付けられたヒンジに取り付けられている。このヒンジは、バルブプレートの上流端に取り付けられ、バルブプレートのためのピボット軸を生じる。
【００１２】
バルブプレートは、バルブプレートに連結したアクチュエーターを有していてもよく、この場合に、アクチュエーターはバルブプレートを第１位置と第２位置との間で移動させる。
【００１３】
バルブプレートは、バルブプレートに連結した延伸し得る（ｅｘｔｅｎｄｉｂｌｅ）シャットを有するアクチュエーターによって移動させられてもよく、この場合、アクチュエーターはバルブプレートを第１位置と第２位置の間で移動させる。
【００１４】
本発明によれば、加圧された液体をフラッシュさせるための方法が提供され、この方法は、
加圧された液体をフラッシュタンクの入口ノズルに供給し；
上記液体が入口ノズルからフラッシュタンクの内部室に流入するときに、上記加圧された液体をフラッシュさせ；
フラッシュにより形成された気体排出物を上記内部室の上部から排出させ；
フラッシュにより形成された液体を上記内部室の下部から排出させ；および
入口ノズルにおける流路の横断面積を上記流路におけるバルブプレートを移動させることにより調節することを含むものである。
【００１５】
供給工程は、バルブプレートが流路中の第１のど部領域を規定する第１位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第１供給工程と、バルブプレートが第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する第２のど部領域を規定する第２位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第２供給工程を含んでいる。追加のバルブプレートの位置は、流路に沿う多くの位置においてバルブプレートが第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する多くののど部領域を規定する場合に存在する。
【００１６】
この方法は、入口ノズルにおける流路の横断面積を調節することを含み、フラッシュタンクに入る黒液の流量の調節を可能にする。入口ノズルにおける流路の横断面積の調節により、フラッシュタンクに入る黒液の流速の調節も可能になる。さらに、入口ノズルにおける流路の横断面積を調節することにより、フラッシュタンクにおける圧力損失をコントロールすることが可能になる。入口ノズルにおける流路の横断面積を調節することにより、フラッシュタンクへの入口ノズルの上流にある導管内における十分な圧力も保証する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、加圧された反応槽から抽出された黒液を受け入れる従来のフラッシュタンクの概略図である。
【００１８】
【図２】図２は、水平ラインに沿ったフラッシュタンクの横断面図であり、入口ノズルはタンクに正接し、タンクに取り付けられている。
【００１９】
【図３】図３は、バルブプレートおよびフラッシュタンク側壁へのノズルの連結を示すための一部が切除された斜視図を示す。
【００２０】
【図４】図４は、バルブプレートを示すための垂直面に沿った入口ノズルの横断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、槽１２、例えば含浸槽又は蒸解槽に連結しているフラッシュタンク１０を含むパルプ化システムの概略図である。セルロース材料１４と液体とのスラリーは槽１２の上部入口１５に流入される。白液１６が中央入口パイプ１８を経由して槽１２に添加される。槽１２内の種々の高さにあるスクリーンアセンブリー２０が、槽１２を下降するセルロース材料から黒液を抽出し、セルロース材料は槽の底部２４からパルプ２２として排出される。
【００２２】
槽１２から抽出された黒液は、スクリーンアセンブリー２０と流通している導管２６経由でそれぞれのフラッシュタンク１０に流入される。フラッシュタンク１０の数および一つのフラッシュタンク１０が複数のスクリーンアセンブリー２０からの黒液を受け入れるかどうかは設計上の選択である。フラッシュタンク１０の数、大きさおよび配置は、フラッシュタンク１０に導く導管２６中に熱交換装置を有すべきかどうかという設計上の選択である。
【００２３】
黒液はフラッシュタンク１０においてフラッシュされてスチーム２８と凝縮物３０を生成する。スチーム２８はフラッシュタンク１０の上部出口１７から流出し、凝縮物３０はフラッシュタンク１０の底部排出部１９から液体として流出する。
【００２４】
図２は、フラッシュタンク１０の横断面図であり、横断面はフラッシュタンク１０への入口パイプシステムを等分する水平面に沿っている。フラッシュされる黒液を輸送する導管２６は円筒状パイプである。フラッシュタンク１０への入口ノズル３４は断面が方形である。導管２６の端部出口３２はフラッシュタンク１０に取り付けられた入口ノズル３４に連結している。入口ノズル３４はフラッシュタンク１０の円筒状部分３８に対して正接している。
【００２５】
フラッシュタンク１０は円筒状である必要がなく、入口ノズル３４はフラッシュタンク１０に対して正接している必要はない。フラッシュタンク１０はその側壁において平面部分を有していてもよい。入口ノズル３４の他の適切な構造は、垂直に配置されて、フラッシュタンク１０の頂部に取り付けられてもよく、フラッシュタンク１０の側壁に対して正接であることなく、フラッシュタンク１０の側面に取り付けられていてもよい。
【００２６】
入口ノズル３４を通る流路４０は断面が方形、例えば正方形であり、方形断面は流路４０においてバルブプレート４２が流路４０内で移動、例えばピボット移動することを可能にする。バルブプレート４２はフラッシュタンク１０への黒液流の速度をコントロールする。
【００２７】
入口ノズル３４の上流端にある遷移部分４４は、円形入口を、入口ノズル３４を通る残りの流路４０で方形横断面へと変化させる。遷移部分４４の入口は導管２６の端部に連結し、遷移部分４４の出口は入口ノズル３４に連結している。遷移部分４４は導管２６の端部出口３２に取り付けるためにフランジカップリング３１を含んでいてもよい。
【００２８】
図３は、入口ノズル３４内のバルブプレート４２の一例を示す。入口ノズル３４はフラッシュタンク１０の円筒部分に対して正接に伸びており、バルブプレート４２が、入口ノズル３４を通る流路４０の側壁４８に固定されたヒンジ４６に取り付けられている。バルブプレート４２の上流端５０はヒンジ４６に取り付けられて、側壁４８に隣接していてもよい。
【００２９】
加圧された黒液は流路４０、特にバルブプレート４２と入口ノズル３４の反対側の側壁５２との間の流路４０を流れる。バルブプレート４２は、バルブプレート４２の下流端５４がフラッシュタンク１０の円筒状部分３８の側にある開口５６と近接するように下流に伸びている。
【００３０】
バルブプレート４２はヒンジ４６の垂直軸の回りを矢印５８に示すようにピボット回転する。バルブプレートがピボット回転する角度範囲は入口ノズル３４の設計時に選択されるべき設計パラメータであり、角度範囲によって、バルブプレート４２は側壁４８へ隣接した状態（角度ゼロの位置）から下流端５４が反対側の側壁５２の端部に隣接した最大角度位置まで振動する。
【００３１】
バルブプレート４２の下流端５４は、流路４０ののど部領域の端部（図２および図４においてＴ）を形成する。のど部領域Ｔは流路４０の最も狭い横断面領域である。のど部領域Ｔは黒液の収容能力、量に直接関係し、流路４０はフラッシュタンク１０に黒液を流通することが可能である。バルブプレート４２の角度がゼロであり、バルブプレート４２が側壁４８に隣接しているとき、流路４０ののど部領域Ｔは最も広く最大の収容能力を有する。バルブプレート４２が最大角度であり、下流端５４がフラッシュタンク１０の反対側の側壁５２に最も近いとき、流路４０ののど部領域Ｔは最も狭く、最小の収容能力を有し、このとき流量がゼロである。
【００３２】
バルブプレート４２の下流端５４は、交換可能なまたは硬質のストリップ６０、例えば銅のような軟質金属またはプラスチック材を有してもよく、これらの材料は、黒液由来の摩耗条件に耐えられるものであって、バルブプレート４２の下流端５４と反対側の側壁５２またはフラッシュタンク１０の内壁との間でシールとして作用することが可能である。類似のストリップ６０は、バルブプレート４２の上側端部から下側端部へと沿っていてもよい。
【００３３】
図４は、入口ノズル３４の垂直面に沿った横断面の概略図であり、フラッシュタンク１０の側面を示す。図４は、流路４０の下流方向に入口ノズル３４の中を直接見た図を示す。フラッシュタンク１０への開口５６は楕円形または円形であるのに対して、流路４０は方形横断面形状であることが示されている。バルブプレート４２は、流路４０を部分的に横切って伸びており、方形ののど部領域（Ｔ）を形成しているのが示されている。バルブプレート４２は、フラッシュタンク１０への開口５６の一部を横切って伸び、遮断している。
【００３４】
バルブプレート４２によって遮断または閉鎖される流路４０と開口５６の部分の領域は、バルブプレート４２の位置、特にバルブプレート４２の下流端５４（図３参照）の位置に依存している。バルブプレート４２は、流路４０を完全に横切って伸びており、頂部から底部、側面から側面へと流路４０の全体を覆うこともあり、一方、バルブプレート４２は、側壁４８と平行に側壁４８に隣接して位置し、これにより流路４０および開口５６を開放させることもある。
【００３５】
可動ヒンジバルブプレート４２の動きは、空気圧式または電気機械式アクチュエーター６２、例えば空気圧式ピストンポンプによってコントロールされる。アクチュエーター６２は、フラッシュタンク１０の側面に取り付けられた円筒状体６４および円筒状体内のピストンによって駆動される往復シャフト６６を有する。シャフト６６の遠位末端はピボット運動が可能であり、バルブプレート４２の背面に取り付けられている。アクチュエーター６２は、バルブプレート４２を動かすためにシャフト６６を伸長、収縮し、流路４０ののど部領域Ｔを開放したり、流路４０ののど部領域Ｔを閉鎖したりする。シャフト６６は、入口ノズル３４の側壁４８の内にあるポート６７を通って伸長している。ポート６７は黒液の漏出を防ぐためのシールを含むこともある。
【００３６】
コントローラー６８、例えばコンピューターまたは手動による調節器が、シャフト６６の伸長およびバルブプレート４２の位置を決定する。コントローラー６８はバルブプレート４２の位置を設定し、流路４０のための所望ののど部領域Ｔを達成するためにシャフト６６を伸長させる。コントローラー６８はバルブプレート４２の位置を変えるかまたは調節するために手動で調節されてもよい。あるいは、コントローラー６８は、例えば流路４０において所望される圧力と流路４０において計測された圧力との比較に基いて、コンピューターや手動による調節または他の適切な手段によってバルブプレート４２の位置を調節する。
【００３７】
槽１２のスクリーン２０から抽出された高温の黒液は、入口ノズル３４を通って流れ、フラッシュタンク１０に入る。入口ノズル３４ののど部領域Ｔは、フラッシュタンク１０に入る黒液の流れを制限する流路４０における背圧を用いて流量または流速を決定する。のど部領域Ｔはバルブプレート４２の位置によって決定されるので、コントローラー６８はバルブプレート４２を動かして、のど部領域Ｔを調節し、その結果、流路４０を通る流速または流量を調節する。
【００３８】
入口ノズル３４における流量または流速をコントロールすることによって、フラッシュタンク１０に入る黒液の速度および量を調整することが可能となり、またフラッシュタンク１０における圧力損失に対してある程度コントロールすることが可能となり、さらに入口ノズル３４の上流の導管２６において十分な圧力を維持することが可能となる。
【００３９】
黒液がフラッシュタンク１０に入るとき、黒液はフラッシュし、スチーム２８および凝縮物３０を生成する。スチーム２８は、槽１２、含浸槽（図示せず）、チップ供給ビン（図示せず）、チップスチーミング槽（図示せず）において、または未使用蒸解液、例えば白液を保持するタンクまたはスチームが必要とされる製紙工場の他の場所において熱エネルギーとして使用される。凝集物３０は、追加のフラッシュタンク１０または他の化学回収装置（図示せず）、例えば回収ボイラー、蒸発システムまたは他の化学回収システムに流れてもよい。
【００４０】
入口ノズル３４内のバルブプレート４２の配向は設計上の選択である。バルブプレート４２のためのヒンジ６６は、側壁４８またはフラッシュタンク１０の頂部壁ないし底部壁のいずれかに取り付けられてもよい。
【００４１】
現時点で最も現実的で、好ましい態様と考えられているものとの関連で本発明を記載したが、本発明は、本明細書に開示された態様に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含まれる種々の変形例および等価物を含むことを意図していると理解されたい。
【図１】
0005467161.tif 000002
【図２】
0005467161.tif 000003
【図３】
0005467161.tif 000004
【図４】
0005467161.tif 000005