(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細砕セルロース繊維性材料を処理する方法において、
（ａ）前記材料から空気を除去し、前記材料を110℃またはそれ以下の温度まで加熱するために前記材料を蒸気処理すること、
（ｂ）工程（ａ）の直後に、蒸解液を含む温度110℃またはそれ以下のクラフト液により前記材料をスラリー化して、スラリーを110℃またはそれ以下の温度にすること、
（ｃ）工程（ｂ）の直後に、スラリーを加圧処理して、これを処理槽へ圧送して、スラリーの温度が加圧処理と処理槽への圧送との間110℃またはそれ以下に保たれるようにすること、そして、
（ｄ）処理槽中で前記材料を高温のクラフト蒸解液と接触させることにより、スラリー温度を少なくとも140℃の蒸解温度まで高めること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、工程（ｂ）と（ｃ）が、前記材料が加圧処理と処理槽への圧送との間100℃またはそれ以下の温度に保たれるように、行われることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、工程（ｂ）が、水平蒸気処理槽からの垂直なシュート、低圧入口をもつ高圧フィーダーへのシュートの底部の高圧フィーダー、高圧フィーダーからの低圧出口、高圧フィーダーへの高圧入口および高圧フィーダーからの高圧出口、そして高圧フィーダーからの低圧出口とシュートとの間に連結された低圧ポンプを用いて行われること、
低圧ポンプが、有効正味正吸引ヘッド圧（Net Positive Suction Head Available:NPSHA）よりも低い要求正味正吸引ヘッド圧（Net Positive Suction Head Required:NPSHR）を有し、次式
NPSHA＝PSV＋H1−ΔPHPF＋H2−HVP＞NPSHR    （１）
（式中、PSVは水平蒸気処理槽の出口圧力であり、H1は高圧フィーダーの上方の液体の静圧であり、ΔPHPFは高圧フィーダーを横切る圧力低下であり、H2は高圧フィーダーと低圧ポンプ入口の間の静圧であり、HVPは高圧フィーダーの低圧出口と低圧ポンプ入口との間の液体の蒸気圧力であり、このHVPは、シュート内の前記材料の温度、高圧フィーダー高圧出口の前記材料の温度、および高圧フィーダー低圧出口と低圧ポンプ入口との間の温度に依存する）
を満たすこと、および
工程（ｂ）と（ｃ）が、シュート内の温度が制御されるように行われ、低圧ポンプに要求される正味正吸引ヘッド圧が、シュート内の温度が110℃またはそれ以下に保持される間に提供されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、工程（ａ）が15〜35分間の時間で20.7kPa・Ｇ（3psig）またはそれ以下の圧力で、前記材料が105℃またはそれ以下の温度に保たれるように、行われることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、さらに工程（ａ）が20〜30分間の時間で、前記材料が100℃またはそれ以下の温度に保たれるように大気圧下に行われ、そして工程（ｂ）と（ｃ）が、加圧処理と処理槽への圧送との間スラリーの温度が100℃またはそれ以下に保たれるように行われることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法において、工程（ｂ）が前記材料をスラリー化するために用いられる液体の少なくとも一部を積極的に冷却することにより行われることを特徴とする方法。
【請求項７】
高圧移送装置と液体移送装置とを用いて細砕セルロース繊維性材料を処理する方法において、
（ａ）前記材料から空気を除去し、前記材料を110℃またはそれ以下の温度まで加熱するために前記材料を蒸気処理すること、
（ｂ）工程（ａ）の直後に、蒸解液を含む温度110℃またはそれ以下の液体により前記材料をスラリー化して、スラリーを110℃またはそれ以下の温度にすること、
（ｃ）工程（ｂ）のスラリーを液体移送装置を用いて高圧移送装置中へ導入すること、
（ｄ）スラリーを高圧移送装置中で加圧して、スラリーを高圧移送装置から処理槽へ圧送して、スラリーの温度が加圧処理と処理槽への圧送との間110℃またはそれ以下に保たれるようにすること、そして、
（ｅ）処理槽中で材料を高温液と接触させることにより、スラリー温度を少なくとも140℃の蒸解温度まで高めること、
を特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、工程（ｃ）が液体移送装置としてNPSHAより低いNPSHRをもつポンプを用いることにより行われることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、工程（ｃ）が液体移送装置として従来の遠心ポンプよりも少なくとも20％低いNPSHRをもつインジューサー付き遠心ポンプを用いることにより行われることを特徴とする方法。
【請求項１０】
セルロースパルプを製造するため細砕セルロース材料を処理するための装置であって、
前記材料から空気を除去するために前記材料を34.5kPa・Ｇ（5psig）またはそれ以下の圧力で、110℃またはそれ以下の温度で蒸気処理するための手段；該蒸気処理手段に連結された入口と出口をもつ高圧フィーダー；
前記蒸気処理手段と、高圧フィーダー入口へスラリーを導入するための高圧フィーダーとの間に配置されたポンプ；そして
該高圧フィーダー出口に運転上連結された蒸解罐を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項10に記載の装置において、前記ポンプが前記蒸気処理手段に円周型曲管部を含有導管により連結されており、前記蒸気処理手段から前記ポンプへのスラリーの流れが円滑になりそして妨げらず、流れを停滞させる移動を避けるようにする、ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項10または11に記載の装置において、前記蒸気処理手段が一次元先細部とサイドレリーフを有する実質的に大気圧のチップビンからなることを特徴とする装置。
【請求項１３】
細砕セルロース繊維性材料を処理する方法において、
（ａ）前記材料から空気を除去し、前記材料を110℃またはそれ以下の温度まで加熱するために前記材料を蒸気処理すること、
（ｂ）工程（ａ）の直後に、蒸解液を含む温度110℃またはそれ以下のクラフト液により前記材料をスラリー化して、スラリーを110℃またはそれ以下の温度にすること、
（ｃ）スラリーを加圧処理して、これを処理槽へ圧送して、スラリーの温度が加圧処理と処理槽への圧送との間110℃またはそれ以下に保たれるようにすること、そして、
（ｄ）処理槽中で前記材料を高温液と接触させることにより、スラリー温度を少なくとも140℃の蒸解温度まで高めること、および、
工程（ｂ）が、水平蒸気処理槽からの垂直なシュート、低圧入口をもつ高圧フィーダーへのシュートの底部の高圧フィーダー、高圧フィーダーからの低圧出口、高圧フィーダーへの高圧入口および高圧フィーダーからの高圧出口、そして高圧フィーダーからの低圧出口とシュートとの間に連結された低圧ポンプを用いて行われること、および
低圧ポンプが、有効正味正吸引ヘッド圧（Net Positive Suction Head Available:NPSHA）よりも低い要求正味正吸引ヘッド圧（Net Positive Suction Head Required:NPSHR）を有し、次式
NPSHA＝PSV＋H1−ΔPHPF＋H2−HVP＞NPSHR    （１）
（式中、PSVは水平蒸気処理槽の出口圧力であり、H1は高圧フィーダーの上方の液体の静圧であり、ΔPHPFは高圧フィーダーを横切る圧力低下であり、H2は高圧フィーダーと低圧ポンプ入口の間の静圧であり、HVPは高圧フィーダーの低圧出口と低圧ポンプ入口との間の液体の蒸気圧力であり、このHVPは、シュート内の前記材料の温度、高圧フィーダー高圧出口の前記材料の温度、および高圧フィーダー低圧出口と低圧ポンプ入口との間の温度に依存する）
を満たすこと、および
工程（ｂ）と（ｃ）が、シュート内の温度が制御されるように行われ、低圧ポンプに要求される正味正吸引ヘッド圧が、シュート内の温度が110℃またはそれ以下に保持される間に提供されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
セルロースパルプを製造するため細砕セルロース材料を処理するための装置であって、
前記材料から空気を除去するために前記材料を34.5kPa・Ｇ（5psig）またはそれ以下の圧力で、110℃またはそれ以下の温度で前記材料を処理する手段；該蒸気処理手段に連結された入口と出口をもつ高圧フィーダー；
高圧フィーダー入口へスラリーを導入するためのポンプ、該ポンプはNPSHAより小さいNPSHRをもち、該高圧フィーダー中のスラリーが110℃またはそれ以下の温度となる、および
該高圧フィーダー出口に運転上連結された蒸解罐を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項14に記載の装置において、前記ポンプがインジューサー付き遠心ポンプからなることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項14または15に記載の装置において、前記蒸気処理手段が水平蒸気処理槽からなることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景および要約
紙や板紙を製造するための繊維性セルロース材料の化学パルプ化において、原材料が化学薬品、例えばナトリウム化合物や硫黄化合物により、高温で処理される。普通、この処理は水溶液が液体状態に留まるように大気圧以上の圧力下で行われる。化学薬品は原材料の有機及び無機成分と反応し、有機及び無機成分のあるものは溶解され、溶解された反応生成物の水性スラリー中のセルロース繊維からなる生産物を生ずる。スラリーは普通、清浄化され、脱水されて、実質的に純粋な形の製紙用セルロース繊維を提供する。
化学パルプ化のコスト効率的な方法を提供するために、パルプ及び製紙メーカーは最小のエネルギーと最小の蒸解薬品を用いて、必要な場合には容易に漂白され（すなわち、パルプが最小量の漂白剤を消費し）、最高の強度性能をもつパルプを製造することができるプロセスに関心をもっている。パルプはその強度が高いほど、パルプが製紙機械でより大きい歪みに耐え、そして製紙機械はより速く運転される。
化学パルプ化の最も重要な要求の一つは細砕セルロース繊維性材料が蒸解薬品の導入以前に適切に蒸気処理されていることである。細砕セルロース繊維性材料、例えば針葉樹チップはパルプ化工程に入るときに、通常かなりの容量の空気を含んでいる。この空気はチップ中への蒸解薬品の浸透を妨害する。蒸解薬液でチップを効果的に浸透するためにこの空気は除去されねばならない。さらに、チップからの空気の除去はチップがパルプ化工程で沈降し、浮上しにくいことを確保するためにも必要である。
空気の除去は蒸気処理工程で開始される。チップあるいは他の細砕セルロース繊維性材料が制御された方法で水蒸気に曝されて、空気が水蒸気と置換され、水蒸気がチップ中に凝縮する。蒸解薬品に曝されたとき凝縮液で飽和されたチップは空気のポケットがある場合に比べて、より容易に蒸解薬品を吸収し保持する。このような理想的に均一な蒸解薬品の吸収はチップの均一な処理を促進し（より少ないエネルギーとより少ない蒸解薬品を要し）、より強く、より均一なパルプ製品が生成する。
普通、従来の連続パルプ化システムに対して蒸気処理工程は、チップカラムを攪拌してチップの連続的な排出を確保するために攪拌機を底部に有する円筒形容器あるいはチップビン中で開始される。普通、水蒸気が、蒸気処理工程を開始するためこれらの大気圧容器に加えられる。しかし、これらの容器の幾何学的な制限のため、そして攪拌のため、容器内のチップの動きは普通不均一である。その結果水蒸気への曝露とこれら容器中での滞留時間が同様に普通不均一である。これら容器中での蒸気処理のこのような不均一性のために、これら容器の次に普通は加圧蒸気処理容器、例えばスクリューコンベヤーを有する水平蒸気処理槽がある。この加圧前処理は蒸気処理工程の効率を改善するが、同時にチップの温度を本質的に上昇させる。
この蒸気処理の後に、蒸解薬液は従来、チップに注入され、チップと薬液の加熱されたスラリーを生成する。このスラリーは次に普通、高圧移送装置、例えばアールストロームマシーナリー社から市販されている高圧フィーダーを経て蒸解容器、すなわち蒸解罐又は含浸容器へ移送される。この移送中にチップは普通、より高温の蒸解薬液に曝されてさらに加熱される。スラリーの温度は蒸解罐中でまたはその前でさらに蒸解温度（140〜180℃）にまで高められる。
しかし、最近、蒸気処理中または移送工程中に細砕セルロース繊維性材料を過度に過熱することは製造されるパルプの品質に有害な効果を及ぼしうるということが見出されている。例えば、前処理段階での過度の加熱の結果として、正規の蒸解段階中に、望ましくないリグニンの繊維性材料からの除去が不充分になり、脱リグニン反応が抑えられるようである。同様に、過加熱はセルロース材料に損傷をきたし、生成する紙の強度を低下させる。本発明は細砕セルロース繊維性材料を処理するための方法および装置に関するものであり、材料の加熱が制御され、前処理段階中の過加熱が脱リグニンと生成する紙強度の程度へおよぼす有害な効果を最小限化させるものである。本工程は同時に従来にパルプ化工程よりもよりエネルギー効率的である。本発明は同時に本工程により製造されたパルプを含む。
米国特許第5,500,983号明細書は細砕セルロース繊維性材料を蒸気処理するための新規の装置と方法を開示している。この装置は、ニューヨーク州グレンスフォールスのアーストロームマシーナリー社により「ダイアモンドバック」の商標で市販されており、サイドレリーフ付きの単一の（一次元の）先細部を有するビン構造を採用して、チップの処理を劇的に改善することを可能にしている。垂直蒸気処理槽の出口での攪拌を不要としたことに加えて、「ダイアモンドバック」蒸気処理槽はチップが水蒸気に曝される均一性を著しく改善する。例えば、振動性の排出口をもつ円筒状ビン中で大気圧下の条件でチップを処理する従来の蒸気処理が、例えば水平スクリュー型蒸気槽中での、他の加圧蒸気処理を必要とするのに対して、「ダイアモンドバック」槽はチップを大気圧条件下で水蒸気に均一に曝し、従来必要であった加圧蒸気や加圧容器を不必要にした。この均一蒸気処理時間は現在「ダイアモンドバック」蒸気処理槽中においてのみ達成される。「ダイアモンドバック」蒸気処理槽中で可能な蒸気処理の品質を従来システム中で達成するためには、ずっと長い曝露時間、すなわちより長い滞留時間を必要とする。そのような従来装置中での長い水蒸気暴露は不均一な処理とエネルギー浪費をきたす。さらに、「ダイアモンドバック」ビン中でチップの蒸気処理がより均一で効果的であるので、蒸気処理工程が加圧下で行われる必要がない。このことはさらにチップが早期に高温水蒸気温度に曝されないという利点を有する。すなわち正規のパルプ化工程以前に加熱水蒸気で蒸気処理されることがない。かくして「ダイヤモンドバック」ビンは現在、正規の蒸解の以前に、今まで可能であったよりも低い温度でのチップの処理を可能にする。
1995年６月２日付けで同時係属出願の米国特許出願第08/460,723号明細書（その開示内容を本明細書中に参考文献として引用する）中において、化学蒸解に先立ち細砕セルロース繊維性材料を処理する新規な方法が導入された。この明細書中では、細砕セルロース繊維性材料、例えば針葉樹チップ、のアルカリ性蒸解薬液での初期処理中あるいはそれ以前に、紙料（furnish）中に自然に発生する酸性物質がセルロース材料を損傷し、結果としてパルプ強度に悪影響を与えうることが開示されている。これら酸性物質のパルプ強度への影響を最小限化するために、出願第08/460,723号明細書は、比較的低い温度、例えば110℃（230゜Ｆ）よりも低い温度で、約0.5〜72時間、好ましくは１〜４時間、比較的低いアルカリ含有量（例えば1.0モル／リットルあるいはこれ以下）で、繊維性材料をアルカリ液体で前処理し、有害な酸性物質の生成が、全く無くならないにしても、遅延されるようにする方法を開示している。
さらに、実際のパルプ工場操業において、前処理、例えば含浸の温度が低減されるとき、蒸解の度合（生成パルプのカッパー価により表示されるような）が驚くほど増加することが以前から見出されている。以前には前処理温度の低減がカッパー価の増加、すなわちリグニン除去の減少をきたすと思われていたが、温度が低減されると実際にはカッパー価が減少する。一つの例では、前処理温度が約240゜Ｆから約200゜Ｆへと低下されたとき、カッパー価が約23から約20へと減少した。他の例では、前処理温度が約235゜Ｆから約215゜Ｆへと低下されたとき、カッパー価が約20から約18へと減少した。これら両方の温度低下はパルプ製造において著しいエネルギー節約を意味する。カッパー価の低減は同時に漂白化学薬品の著しい節約が達成されるであろうことを同時に示唆する。
その後の工場テストでは、前処理温度の低下が工場蒸解罐運転員に蒸解温度の引き下げをもたらすことが見出された。例えば、従来の「高」温前処理において、所望のカッパー価を達成するために蒸解ゾーン中で要求される蒸解温度は約332゜Ｆであったが、米国特許第5,489,363号明細書に開示され（そしてアールストロームマシーナリー社により「ローソリッド」（LO−SOLIDS）の商標で市販されている）方法と組み合わされて、前処理についてより低い温度が用いられたとき、約332゜Ｆの蒸解温度としてなおかつ所望の脱リグニン度合、すなわちカッパー価を達成できた。さらに、もっと驚くべきことであり、出願第08/460,723号明細書の開示と似ているのであるが、パルプの脱リグニン度合が増加しているにもかかわらず、より低い前処理温度で製造されたパルプの強度は増加したのである。例えば、ラボスケールテストで「ローソリッド」でのパルプ化で低温前処理を採用したとき、普通より高い前処理温度を採用して同一の紙料からつくられたパルプと比較して、あるパルプについて引裂き強度が30％増加した。
同時係属出願第08/460,723号明細書の発見の説明と対照的に、実際の機構は充分には理解されていないが、このカッパー価あるいは蒸解度合の低減は一般的に蒸解薬品、すなわち前処理工程中の活性アルカリ（AA）の消費低減に寄与する。同一の薬品投入量に対して、前処理工程中により少ない蒸解薬品が消費されるので、蒸解工程中にはより多い量の薬品が有効にはたらく。蒸解工程中に存在する増加した蒸解薬品は、同一蒸解温度において、蒸解薬品と紙料との反応を加速する。しかし再び驚くべきことに、脱リグニン反応が加速されそしてより低いカッパー価になったようであり、蒸解薬品とセルロースとの反応は遅延されているようであって、生成したパルプ繊維強度は増加している。
本発明の方法は従来の連続式およびバッチ式化学パルプ化法に対して劇的な衝撃を与える。しかし、化学パルプ化に先立ち細砕セルロース繊維性材料を供給して前処理する従来の方法と装置は、この低温前処理を利用するためにはある形の修正をしないと受け入れられない。例えば、先行技術における加圧水蒸気処理の要求そして付随する加熱により、低温での供給と処理が妨げられる。ある形の冷却機構が加圧水蒸気処理と低温前処理との間に挿入され得るが、しかしそのような形の操業は非常にエネルギー非効率的である。しかし、米国特許第5,500,083号明細書の非加圧蒸気処理、すなわち「ダイアモンドバック」蒸気処理槽の使用は、望ましくない加熱なしに、そしてエネルギーの浪費なしに蒸気処理と前処理とをなし得る。
この低温処理に理想的に適した別の方法と装置が米国特許第5,476,572号明細書に開示され、ニューヨーク州グレンスフォールスのアーストロームマシーナリー社により「ローレベル」（LO−LEVEL）の商標で市販されている。「ローレベル」供給シスは本質的に細砕セルロース繊維性材料を蒸解罐へ、連続的にあるいはバッチ的に、低温度で、普通は110℃（230゜Ｆ）未満、好ましくは105℃（221゜Ｆ）未満、理想的には100℃（212゜Ｆ）未満で、供給することができ、かくしてここに述べられた低温度処理を実施するために有利である。しかし、蒸解に先立ち細砕セルロース繊維性材料を供給しそして処理するための他の従来システムの操業は本発明の低温度処理に適応させるために修正することができる。
米国特許第5,302,247号明細書は高圧フィーダーと連続蒸解罐との間の移送ライン、すなわち「トップ循環ライン」あるいは「TCライン」を冷却するための方法および装置を開示する。しかし、米国特許第5,302,247号明細書中に開示された方法および装置は移送ラインを冷却して、圧力ハンマリングと移送装置への損傷を防ぐために専ら用いられている。この特許のどこにも、そのような冷却手段が、移送されるスラリーの処理を行ない、蒸解工程の結果を改善するために用いられ得るとは記載されていない。移送ライン中のスラリーの温度は開示されていないが、当業者は、推奨されるスラリー温度は従来と同じ、すなわち約230゜Ｆと250゜Ｆとの間（110℃〜121℃）であろうことを推定できる。後工程である修正蒸解工程中において蒸解薬液が使用されるとき、この温度範囲を越えるであろうから、この特許の冷却手段は移送ライン温度をこの範囲に維持するために採用されている。
本発明の一つの面に従うと、セルロースパルプを製造するために細砕セルロース繊維性材料を処理するための方法が提供される。この方法は次の工程からなる。すなわち、（ａ）前記材料から空気を除去し、前記材料を110℃またはそれ以下の温度まで加熱するために前記材料を蒸気処理すること（ｂ）実質的に工程（ａ）の直後に、蒸解液を含む温度110℃またはそれ以下の液体により前記材料をスラリー化して、スラリーを110℃またはそれ以下の温度にすること（すなわち、積極的に冷却したり貯蔵する工程を介在させることなく）、（ｃ）スラリーを加圧処理して、これを処理槽へ圧送して、スラリーの温度が加圧処理と処理槽への圧送との間約110℃またはそれ以下に保たれるようにすること、そして、（ｄ）処理槽中で前記材料を高温液と接触させることにより、スラリー温度を少なくとも140℃の蒸解温度まで高めること、である。製造されたパルプは（特に、工程（ａ）〜（ｃ）中の最高温度が約100℃（あるいはそれ以下）であるとき）普通、工程（ａ）〜（ｃ）中の温度が110℃より高いときに製造されたパルプよりも少なくとも10％より大きい（例えば、少なくとも20％より大きい）強度性能をもつ。
好ましくは工程（ｂ）および（ｃ）は、材料が圧力約3psigまたはそれ以下で約105℃あるいはそれ以下の温度をもつように実施され、より好ましくは実質的に大気圧下で約100℃あるいはそれ以下の温度をもつように実施される。同様に、工程（ａ）は約10〜60分間、より好ましくは約15〜35分間、そして最も好ましくは約20〜30分間の時間範囲で、実質的に大気圧下で、「ダイアモンドバック」（登録商標）蒸気処理槽すなわちチップビン（一方向先細部とサイドレリーフをもつ）を用いて実施することができる。「ダイアモンドバック」（登録商標）チップビンは頂部と底部をもつ。内部シャフトと搬送エレメントをもつハウジング（例えば、実質的に水平な長い管）を含むコンベヤーが、細砕セルロース性材料を蒸気処理槽に供給するための蒸気処理槽の上部に配置されている。次にさらに工程（ｅ）があり、この工程はコンベヤーハウジング内に内部プラグシールを、そしてそこから蒸気処理槽への出口を、そこでの規制（出口に隣接している）を設けることにより、確立するためのものである。段階（ｅ）はコンベヤーハウジングから蒸気処理槽への出口に隣接してヒンジプレートを設けることにより、あるいは、1996年９月13日付けで同時係属出願のSN08/713,431号明細書中に記載されたように、固定プレートを設けてシャフトの回転速度を制御することにより実施される。
本発明は同様に従来の供給装置を用いて行うことができる。しかし、本発明の新規な低温度の性質は、従来のシステムが、そのような処理を有効にするためには、修正され、あるいは従来的でないやり方で実施されねばならないことを要求する。
すでに検討したように、細砕セルロース繊維性材料の化学パルプ化は、水の沸点、すなわち標準大気圧下で100℃の近くまたはその上の温度で実施される。繊維材料を処理するため用いられる用材は普通、水とほとんど同じ沸点をもつ水性溶液であるので、特に液体を、例えばポンプで移送するとき、液体の沸騰あるいは「フラッシュ」する可能性を最小限化せねばならない。「フラッシュ」はプロセスの化学反応を妨害するのみならず、容器、パイプそして他の装置に損傷を引き起こす。「フラッシュ」は普通、液体の沸点が普通は100℃を越えるように、システムを大気圧以上に加圧することにより防がれる。しかし、液体移送装置、例えば遠心ポンプの性能は液体の沸点を越えることに対して極端に敏感である。例えば、ポンプの正味正吸引ヘッド圧（Net Positive Suction Head:NPSH）として知られているものが、液体をそれらの沸点で、あるいはそれ以上で扱うときには、調節されねばならない。
カメロン水圧データ（1981年）中に説明されているように、要求正味正吸引ヘッド圧（Net Positive Suction Head Required:NPSHR）はポンプが特定の性能、すなわちポンプ曲線に表われるところの圧力と流量、を提供するためにポンプ入口において必要な圧力である。システム中での有効正味正吸引ヘッド圧（Net Positive Suction Head Available:NPSHA）がNPSHRを越えることは、次のいくつかの変数を含む関数である。すなわち、システム中に存在するガス圧力、ポンプ入口の上方の液体のレベル、中間装置類を横切る圧力低下、ポンプ移送される液体の蒸気圧、液体の圧力と温度、使用された連結パイプとポンプ中の動的ラインロスである。これら変数の一つあるいは全部が、NPSHAがNPSHRを越えるように、変動されるが、これを達成するためにいくつかの好ましい選択がある。
本発明によると、装置は細砕セルロース繊維性材料のスラリーを110℃（230゜Ｆ）以下の温度で処理して、これを蒸解罐へ供給するために提供される。装置は次のものからなる。すなわち、細砕セルロース繊維性材料を導入するための手段。繊維性材料を大気圧下あるいはこれより少し高い圧力下で蒸気処理し、過剰な空気を除き、加熱工程を開始するための容器で、出口を有するもの（すなわち、チップビン、「ダイアモンドバック」（登録商標）蒸気処理槽、あるいはその他のもの）。蒸気処理槽出口に連結された第一端部、そして第二端部をもつ移送導管（すなわち、チップシュート）。高圧移送装置であり、前記第二端部に連結された低圧入口、そして低圧出口、さらに蒸解罐（すなわち、HPF）と連絡する高圧入口および高圧出口を有するもの。スラリーを高圧移送装置へ導入するために前記低圧出口に連結された入口、そして出口をもつポンプ（すなわち、チップシュート循環ポンプ）。前記ポンプ出口に連結された第一端部、そして前記移送導管に連結された第二端部を有する再循環ループ部分（すなわち、チップシュート循環部）。そして、ポンプの入口における温度と圧力を制御する手段であり、ポンプの要求正味正吸引ヘッド圧（NPSHR）が保たれて、スラリー温度が110℃を越えないようにするもの。以上のものをそなえる装置である。スラリー温度は、その他の装置、例えばポンプの運転に悪影響を与えたり、パルプ工場に余分なエネルギー供給を強いることにならない限りは、低ければ低いほど好ましい。スラリー温度は105℃（221゜Ｆ）未満あるいは好ましくは100℃（212゜Ｆ）未満となるであろう。
ポンプの入口でのNPSHRを確保する一つの方法はより低いNPSHRをもつポンプを使用することである。例えば、ユタ州ソルトレイク市のウェコム社で製造されている「ヒドロスタール」ポンプようなインジューサーをもつ遠心ポンプが使用できる。この型のポンプあるいはこれの同等品は従来の遠心ポンプより普通少なくとも20％低いNPSHRをもつ。
NPSHRを限定するために用いられる他の選択はポンプ速度を変えることである。例えば、可変速モーターがポンプ速度をかえるため用いられ、ポンプのNPSHRが下げられる。普通、NPSHRに変化を与えるため必要な速度変化は使用されるポンプに依存する。充分なNPSHAを確保するその他の方法は、高圧移送装置上あるいはポンプ上の液体レベルあるいは静圧ヘッドを増加させることである。
工程（ｂ）中で先に記されたようなシステムを利用して、先に記載された方法は特別なやり方で実施される。工程（ｂ）は次のものを用いて実施される。すなわち、水平蒸気処理槽からの実質的に垂直なシュート（このシュートは高圧フィーダーへの低圧出口を有する）、シュートの底部にある高圧フィーダー、高圧フィーダーからの低圧出口、高圧フィーダーへの高圧入口および高圧フィーダーからの高圧出口、そして高圧フィーダーからの低圧出口とシュートとの間に連結された低圧ポンプである。ここで低圧ポンプは、有効正味正吸引ヘッド圧よりも低い要求正味正吸引ヘッド圧を有し、次式
NPSHA＝PSV＋H1−ΔPHPF＋H2−HVP＞NPSHR  （１）
（式中、PSVは水平蒸気処理槽の出口圧力であり、H1は高圧フィーダー上方の液体の静圧ヘッドであり、ΔPHPFは高圧フィーダーを横切る圧力低下であり、H2は高圧フィーダーと低圧ポンプ入口との間の静圧であり、HVPは高圧フィーダーからの低圧出口と低圧ポンプ入口との間の液体の蒸気圧であり、このHVPは、シュート内の材料の温度、高圧フィーダー高圧出口の材料の温度、および高圧フィーダー低圧出口と低圧ポンプ入口との間の温度に依存する）
を満たすものである。さらに、工程（ｂ）と（ｃ）が、シュート内の温度が制御されるようにおこなわれ、低圧ポンプに要求される正味正吸引ヘッド圧が、シュート内温度が約110℃またはそれ以下に保持されるように行われる。
本発明の他の面に従うと、高圧移送装置と液体移送装置を用いて細砕セルロース繊維性材料を処理する方法が提供される。この方法は次の工程からなる。すなわち、（ａ）前記材料から空気を除去し、前記材料を110℃またはそれ以下の温度まで加熱するために前記材料を蒸気処理すること、（ｂ）実質的に工程（ａ）の直後に、蒸解液を含む温度110℃またはそれ以下の液体により前記材料をスラリー化して、スラリーを110℃またはそれ以下の温度にすること、（ｃ）工程（ｂ）のスラリーを液体移送装置を用いて高圧移送装置中へ導入すること、（ｄ）スラリーを高圧移送装置中で加圧して、スラリーを高圧移送装置から処理槽へ圧送して、スラリーの温度が加圧処理と処理槽への圧送との間約110℃またはそれ以下に保たれるようにすること、そして、（ｅ）処理槽中で材料を高温液と接触させることにより、スラリー温度を少なくとも140℃の蒸解温度まで高めること、以上の工程である。
工程（ｃ）は普通には、液体移送装置としてNPSHAより低いNPSHRをもつポンプ、例えば従来の遠心ポンプよりも少なくとも20％低いNPSHRをもつインジューサー付き遠心ポンプを用いることにより実施される。工程（ａ）〜（ｅ）は好ましくは、工程（ａ）〜（ｄ）の実施中に110℃より高い温度をもつ材料により製造されたパルプより少なくとも約10％大きい（例えば、少なくとも約20％大きい）強度性能をもつパルプを製造するようにおこなわれる。
本発明の他の面に従うと、セルロースパルプを製造するため細砕セルロース材料を処理するための装置が提供される。装置は次の構成要素からなる。すなわち、前記材料から空気を除去するために前記材料を、110℃またはそれ以下の温度まで、約5psigまたはそれ以下の圧力で、蒸気処理するための手段。該蒸気処理手段に連結された入口と、出口をもつ高圧フィーダー（HPF）。前記蒸気処理手段からの蒸気処理された材料とスラリー化液を高圧フィーダーへ供給し、該高圧フィーダー中で製造されたスラリーが110℃またはそれ以下の温度をもつようにするための手段。そして、高圧フィーダーの出口に運転上連結された蒸解罐。以上の構成要素である。
蒸解罐は連続式蒸解罐あるいはバッチ式蒸解罐でよい。そしてこれは高圧フィーダー出口へ直接連結されるか、あるいは含浸容器あるいは類似のものに運転上連結される。
繊維性材料の蒸気処理手段には水平蒸気処理槽あるいは一次元先細部とサイドレリーフを有するチップビン、又は従来のチップビンや他の従来の、普通に連続蒸解罐とともに用いられている蒸気処理機構のものが含まれる。例えば低圧フィーダーバルブが同様に含まれる。しかし好ましくは蒸気処理手段は約3psigあるいはそれ以下の圧力、通常は実質的に大気圧下でなされる。
蒸気処理された材料を供給するための手段はHPF入口へスラリーを圧入する、あるいは入口へスラリーを導入する手段を含む。導入が利用される場合には、供給手段には、蒸気処理手段からHPFの反対側に配置されたインジューサー付き遠心ポンプのような、NPSHAより低いNPSHRをもつポンプが含まれる。他のポンプも、それらがこれまでそして今後書かれるような不利な結果をもたらさないかぎりは、代わりに利用できる。
供給手段がHPFへスラリーを圧入する場合には、供給手段には、蒸気処理手段と高圧フィーダーとの間に配置されたポンプ（インジューサー付き遠心ポンプあるいは他の従来ポンプ）が含まれる。このポンプは好ましくは蒸気処理手段に円筒型曲管部を含む導管により連結されており、該蒸気処理手段から該ポンプへのスラリーの流れが円滑になりそして妨げらず、流れを停滞させる移動を避けることができる。
本発明の目的は本発明の詳細な説明をよく吟味し、添付の請求の範囲を見れば明快になろう。
【図面の簡単な説明】
図１から図４は、チップビン中のチップの滞留時間に関する種々のグラフ表示である。
図５は、前スチーム処理の関数としてチップ密度を表したグラフである。
図６は、本発明の方法にしたがって細砕セルロース繊維性材料の低温スラリー化を実施するための代表的な装置を表した概略図である。
図７は、図６と同様の図であるが、ただ、高圧フィーダーの低圧出口に連結されたポンプの正常な運転を確保するために用いられる種々の値を示している。
図８は、図６と同様の図であるが、ただ、装置の別の配置形態を示している。
図９は、従来の方法においても、本発明に従う低温スラリー化においても利用できるチップを蒸気処理するためのチップビンの概略側面図であり、一次元先細部とサイドレリーフを有する。
図面の詳細な説明
図１から図４は、細砕セルロース繊維性材料の大気圧下での蒸気処理の効率における劇的な改善を表しており、それは、アールストロームマシーナリー社から市販され、米国特許第5,500,083号明細書（参考文献として本明細書中に引用する）中に記載されているような、「ダイアモンドバック」（登録商標）蒸気処理槽を採用するときに達成できる。図１から図３は、振動式出口をもつ従来のチップビンを通したとき木材チップに対する暴露時間あるいは滞留時間の典型的な正規分布曲線を示す。図２に示されるように、典型的な滞留時間はわずか５〜10分間の間が望まれるが、そのようなビン中でのチップの不均一な動きのため実際の滞留時間は約５分間から20分間以上まで変動させることが求められる。図３はチップが水蒸気で処理されたとき、この分布がどのように悪化されるかを表す。図４は「ダイアモンドバック」（登録商標）蒸気処理槽の使用が滞留時間に対してもちうる効果を表す。そのような槽中での均一なチップの動きが劇的により均一な滞留時間をもたらす。この均一なチップの滞留がチップのより均一な蒸気処理を準備する。より均一な蒸気処理は蒸解化学薬品のより均一な吸収、そして、より均一なパルプ化方法をもたらし、それがより均一な、より高強度のパルプをもたらす。
図５は実際の工場規模の試験から得られた典型的な曲線を表し、チップの前蒸気処理の効果の、チップが「ダイアモンドバック」（登録商標）蒸気処理槽中で水蒸気に曝された時間に対する関係を示している。蒸気処理の効果は、縦軸にミリリットル当りのグラム（g/ml）で表されたチップ密度により表示されている。約1.10g/mlの密度は一般に、チップが完全に飽和水蒸気で含浸され、実質的に全ての空気がチップから置換されていることを示す。横軸は、チップが水蒸気に曝された時間であり、分単位で示されている。曲線151は、「ダイアモンドバック」（登録商標）蒸気処理槽を用いて、大気圧下で、チップは約20〜30分間で充分に蒸気処理されることを表している。曲線152は、大気圧を越える条件における蒸気処理、例えば、約15psig（１気圧ゲージ）で250゜F（121℃）における蒸気処理の効果を表す。加圧工程により劇的な蒸気処理時間の低減が可能であることは注意すべきである。従来のチップビン、たとえば振動式排出口をもつもの中で、大気圧条件でチップを蒸気処理するために必要な典型的な滞留時間は示されていない。そのようなデータは入手できない。従来の大気圧チップビン中で、追加の加圧蒸気処理なしに充分な蒸気処理効果を得る試みは成功していない。過度なチップのチャネリングや他のことにより、そのような操業は妨げられる。かくして、従来のシステムにおいて適切な時間内に充分な蒸気処理を確保するには、蒸気処理工程は大気圧を越える条件で実施されねばならない。すなわち工程は加圧されねばならない。しかし「ダイアモンドバック」（登録商標）蒸気処理槽を採用するとき、工程は加圧される必要がない。すなわち蒸気処理は約100℃、あるいは大気圧に依存して、100℃よりもやや下で、実施できる。そのような低温そして低圧の蒸気処理は、チップが蒸解罐へより低い温度で供給されることを可能にする。そのような低温処理は、従来の装置を用いては、ポンプのNPSHへの影響、そして他の装置による圧力降下へ適応する何らかの手段を採らないかぎりは不可能である。
本発明に従って、細砕セルロース繊維性材料、例えば針葉樹チップを供給するためのシステム10が図６中に表されている。図６のシステムが普通の、従来の先行技術の方法で用いられるとき、例えば蒸気処理により前処理された木材チップが11のところで、水平スクリュウコンベヤー12、例えばアールストローム  マシーナリー社により市販されている蒸気処理槽へと導入される。コンベヤー12は普通は約10から25psigの圧力に加圧され、そしてチップは普通、槽中に圧力隔離装置（図示せず）、例えば従来のアールストロームマシーナリ社により市販されているような「低圧フィーダー」により導入される。追加の蒸気が導管18を経て水平コンベヤーに導入され、チップがコンベヤーの出口13から排出されるとき、それらは250゜から270゜Fの間の温度に加熱され、約10〜25psigの間の圧力にある。
加熱され、加圧されたチップは前記出口13から垂直シュートあるいは導管14中へと排出され、そこでそれらは普通、最初に蒸解化学薬品に曝される。この導管、例えばアールストローム  マシーナリー社により市販されているようなチップシュートはチップを前記出口13から、アールストローム  マシーナリー社により市販されている高圧フィーダー（HPF）のような高圧移送装置16の低圧入口15へと搬送する。蒸解薬液、例えばクラフト白液、黒液、緑液あるいはこれらの混合物（それらは、ポリサルファイドあるいはアントラキノン、又はこれらの同等品のような、強度あるいは収率向上添加剤を含んでもよい）が、導管17を経由して導入され、液体レベル19がシュート14内につくられる。
前記低圧入口15に加えて、前記移送装置16は同様に低圧出口20、高圧入口21、そして高圧出口22を備える。該高圧出口22は導管25を経由して、連続式あるいはバッチ式蒸解罐へと、あるいは、一つ以上の蒸解容器が用いられるならば、前処理槽、例えばアールストロームマシーナリ社により市販されているような含浸槽（IV）へと通じる。前記高圧入口21は導管43を経由して高圧ポンプ23へと連結される。該ポンプ23は蒸解罐あるいはその他の液体源からの液体を導管43を経由して受け入れる。前記低圧出口20は導管26を経由して入口27'をもつポンプ27へ連結される。該ポンプ27は導管28および17を経由して液体をシュート14を戻す。同様にこの再循環ループに含まれるものは、従来のインラインドレン溜め29、レベルタンク30、そしてアールストローム  マシーナリー社により同様に提供されるメイクアップ液体ポンプ31である。蒸解薬液39は普通、このシステム中に導管40、41を経由して加えられ、そして42を経由してメイクアップ液体ポンプ31の入口において加えられ、そして導管32を経由して還流24中に導入される。
図６中に示されたHPF16は普通、回転につれチップスラリーを連続的に受け入れ、そして排出するところの内部の回転組立体を含み、シュート14中のチップスラリーおよびポンプ23の高い圧力に曝されている。シュート24中のスラリーはHPF内のポケットへと、ポンプ27の吸引の助けを得て導入される。前記低圧出口は同様に普通、液体の通過を許すがチップを留めるところのスクリーンあるいは濾過体（図示せず）を含む。そのようなシステムは、チップスラリーがHPFを通して引かれるので、「ドロースルー」システムと言われる。スクリーンに留められたチップは、ポンプ23により排出された液体により、導管25を経由して蒸解罐へと移送される。他の従来のHPFも使用することができる。
従来の供給システムにおいては、HPF16から導管25中に排出されたスラリーは普通、約110℃〜127℃（230から260゜F）の間の温度である。蒸解化学薬品の木材材料との反応が発熱反応であるために、蒸解罐から導管24を経由して戻る液体は普通、少しより高い温度であり、約112℃〜130℃（234から266゜F）である。米国特許第5,302,247号明細書中に開示されたシステム（すなわち、修正された蒸解を実施するときTCラインを冷却している）においてさえ、移送導管中の普通の温度は110℃〜127℃（230から260゜F）の間である。しかし本発明に従うと、導管25中の温度をできるだけ下げて、例えば110℃（230゜F）未満に、好ましくは105℃（221゜F）未満に、最も好ましくは100℃（212゜F）未満にし、ついで140℃〜180℃（284〜356゜F）の間でチップを蒸解して、パルプを製造すると、驚くべきことに、リグニンがより少なく、そして強度の高い繊維を含有するパルプを生じることが見出された。
前記導管25中でのこの低温を達成する一つの方法は冷却された蒸解薬液39を導入することである。例えば、前記導管40への白液の冷却源を導入することが、前記導管32と24中の液体の温度を低下させる。前記HPF中にこの冷却された液体を導入することは、望まれたごとく、前記導管25中のスラリーの温度を低下させる。普通、冷却された薬液39の温度は普通、160゜F未満であり、好ましくは130゜F未満（例えば、約100〜130゜F）である。液体は間接熱交換器を経由して冷却され得るし、あるいは液体はそれを冷却するためにフラッシュ蒸発され得るし、又両方の方法の組み合わせや、その他の方法が蒸解薬液の温度を低下させるために用いられる。冷却の一つの好ましい方法は、前記導管28と17中のどこかに冷却熱交換器44を導入することである。蒸解薬液を冷却するためにそのような方法を用いる利点は、より濃縮された蒸解薬液中で沈殿する可能性を避けること、そして蒸解薬液をより低温に冷却するよりも、よりエネルギー効率的であることである。図６中に示されるように、冷却液体は前記導管24中に導入されるか、あるいは、供給システム中で、前記導管25に入る以前にスラリーを冷却するために最も有利などこにでも導入できる。これらは、冷却液体を前記導管26、28、17へ、あるいは直接シュート14へ導入することを含む。
しかし、チップが110℃より高い温度まで水蒸気処理された後に、スラリーを冷却することは本質的に、熱的に非効率である。最初にチップを加熱し、次にこれらを冷却することは単純に熱的浪費である。これが、チップを最初のところで加熱しないことが好ましいことの理由の一つである。容器12中にあるチップの温度を低下させる一つの方法は、容器12に加えられる水蒸気の温度を低下させること、すなわちより低圧で蒸気処理することである。例えば、チップを容器12中で水蒸気とともに約121℃（250゜F）そして15psigまで加熱する代りに、チップを、6psig未満でわずか110℃（230゜F）に、好ましくは3psig未満で105℃（221゜F）に、あるいは実質的に大気圧下で約100℃に、加熱することが好ましい。容器12に存在するチップの温度を低下することは、前記導管25中でのより低い温度を達成するために必要な冷却量を減らすことになる。図１〜５を参照して先に議論したように、アールストローム  マシーナリー社により市販されている「ダイアモンドバック」（登録商標）チップビンは、特にそのような低い温度の、好ましくは大気圧下の蒸気処理に適している。
しかし、容器12に存在するチップの温度が容器12中の圧力を決める。さらに、容器12中の圧力が、前記ポンプ27に対するNPSHRを提供するためのNPSHAに影響する。このことは、図７を参照して検討するときより明瞭になる。この図面は、図６中の容器12、シュート14、フィーダー16、導管26、そしてポンプ27だけを含む。いくらかの圧力に関連するパラメータが同様に表されている。これらは、容器12中の圧力、PSV;フィーダー16の上方の液体の静圧、H1;フィーダー16を横切る圧力低下、ΔPHPF;導管26中の液体の静圧、H2;導管26中の液体の蒸気圧、HVP（これは温度の関数である）；シュート14中の液体の温度、T1;導管25中のスラリーの温度、T2;導管26中の液体の温度、T3;そして、ポンプ27の入口における正味正吸引ヘッド圧（NPSHR）、を含む。
図７中に示されたパラメータの、要求正味正吸収ヘッド圧（NPSHR）に対する、そして有効正味正吸収ヘッド圧（NPSHA）に対する関係は、
NPSHA＝PSV＋H1−ΔPHPF＋H2−HVP＞NPSHR    （１）
である。ポンプ27の正常な運転を確保するために、ポンプ入口27'におけるNPSHAはポンプのNPSHRよりも大きくなければならない。NPSHRはポンプの特性により定義され、そしてポンプ製造業者により提供される。
（１）式に示されるように、容器12中の圧力、PSVがNPSHAに影響する。しかし、NPSHRを達成するためのPSVの寄与は、容器12に存在するチップの温度、T2が、先に述べられたように、低下されたときに、低下する。したがって、本発明の方法に基づいて運転するとき、すなわち、より低いスラリー温度T1とT2で運転するとき、式（１）中の他の変数が、NPSHRが達成されることを確保するように調節されねばならない。
ポンプ27のNPSHRが達成されることを確保する一つの方法は、式（１）中のH1およびH2を増加させるために、シュート14および導管26の長さを増加させることにより達成される。この変更の一つの欠点は、追加の長さが、支持構造体および補助設備において追加の費用をかけることである。
他の方法は移送装置を横切る圧力低下、ΔPHPFを、例えば回転速度を増加すること、大きさを増加すること、あるいはその入口の幾何学的な形状を流線形にすることにより、減少させることである。他の方法は、インジューサー付き遠心ポンプ（例えば、従来の遠心ポンプに対するよりは少なくとも約20％より低いNPSHRをもつ）、例えば先に述べた「ヒドロスタール」ポンプのような、より低いNPSHRをもつポンプを用いるか、あるいはより低い速度でポンプを運転することにより、ポンプ27のNPSHRの値を減少させることである。
従来の供給システムを修正するときポンプ27のNPSHRが有効であることを確認した後に、システムは次に、HPF16下方の圧力が導管26中の液体の蒸気圧HVPより下にまで減少されないことを確保するように設計されねばならない。言い換えると、
PSV＋H1−ΔPHPF≧HVP                    （２）
でないならば、HPFの低圧出口20に存在する液体が出口へ、あるいは導管26中へ蒸発し、そして運転を崩壊させる。容器12中の圧力PSV（これは再度、容器12中の温度に関連される）が、できるかぎり低下されており、そしてフィーダー16上の静圧H1を上げる可能性が制限されていると仮定すると、修正できる唯一の変数はフィーダー16を横切る圧力低下、ΔPHPFである。先に述べたように、圧力低下を低減するために種々の方法が有効である。しかし、導管14中にポンプ27により供給する流れの速度を低下させることなく、フィーダー16を横切る圧力低下を低減することは、フィーダー16を通じる液体の流速を増加する。もしこの流れが抑制されないと、増加した流速がフィーダー16を通じて乱流をつくり、そして導管26におけるフィーダー中またはフィーダー上流の液体に空気の同伴を起こしてしまう。このことは、この同伴された空気泡が減圧条件下で、フィーダー中や下流で、あるいはポンプの入口でキャビテイションを引き起こすので、望ましくない。このような空気同伴を避けるために、本発明の好ましい態様において、ある形の流量制御がチップシュート循環導管28と17中に配置される。一つの例が図６中に示されており、流量計45、流量制御バルブ46そして流量コントローラー47を含む。流量制御に代えて、あるいは流量制御に加えて、HPF16を通じる流速は、例えば図６中に導管48として点線で示されているように、ポンプ27の流出量のいくらかを導管26へ再循環することにより減少できる。
図８は本発明を実施するための他のシステム110を表す。図８中に示されたシステムは、米国特許第5,476,572号明細書中に開示され、アールストローム  マシーナリー社により「ローレベル」（LO−LEBEL）の商標で市販されている新規なシステムに相当する。図８中の多くの部材は図６中のそれらと同一であり、図６中の元の部材番号に“1"を添字して特定されている。米国特許第5,476,572号明細書（これの開示内容は本明細書中に参考文献として引用される）に開示されたように、図６の水平蒸気処理槽12とチップシュート14は垂直蒸気処理槽50とスラリーポンプ52に置き換えられている。蒸気処理槽は好ましくは、米国特許第5,500,083号明細書中に開示され、アールストローム  マシーナリー社により「ダイアモンドバック」の商標で市販されているような、一次元先細部とサイドレリーフをもつ容器である。蒸気処理槽50は、導管51を経由してスラリーポンプ52の入口へ排出する。導管51は、好ましくは容器50からのポンプ52の入口への流れが円滑になり、そして妨げられないように、円周型曲管部を含む。例えば、導管51はポンプへの流れを停滞させるような通路を含まない。好ましくは、インラインドレン溜め129を経由して導管126から（あるいは図示されていない液体タンクから）の還流は曲管部に接線方向に加えられ、ポンプ52への流れが導入された流れにより助けられるようにする。ポンプ52の供給は、1995年４月25日付けの同時係属出願の米国特許出願第08/428,302号明細書（この開示内容は本明細書中に参考文献として引用される）中に開示されたような液体タンク（図示せず）の存在により助けられる。スラリーポンプは、商標「ヒドロスタール」でウェコム社により市販されているポンプのような遠心型ポンプでよい。
図６中に示されたシステムと対照的に、図８中に示されたシステムは「ポンプ通過」システムであり、その中ではチップと液体のスラリーがHPF16中にポンプ注入され、そしてポンプ27（図６参照）は不必要である。先行技術に対して本システムの利点の一つは、ポンプ27のNPSHRが静圧H1あるいはH2（図７参照）を経由して適合される必要がなく、システムの高さが減少できることである。図８中に示されたシステムは本発明に従う操作に対して好ましいシステムであり、それは、温度T2を下げたときポンプ27のNPSHRへの影響に対して考慮する必要がないためである。
同様に、容器50中で実施された前処理、例えば蒸気処理は普通に大気圧下の条件で実施されて、導管51に入るチップの温度は図６の容器12に存在するものよりもより低温である。図６中の容器12中でチップが、先に述べたように、加圧処理実施の必要性に基づいてより高温に曝される場合、「ダイアモンドバック」（登録商標）蒸気処理容器を採用するシステムにおいては、そのような加圧蒸気処理は不必要である。同様に、図６中の容器12中では、容器中での温度低下が、ポンプ27のNPSHRの要求のために制限され、そして普通、約115から127℃（240から260゜F）までしか下げられない。図８の容器50に存在するチップはより低温にできて、例えば約100℃（212゜F）あるいはそれ以下の低温にできる。より低温のチップが図８中のフィーダー116へ導入されるので、図６のシステムと比較して、図８のシステムにおいてはより少ない冷却あるいは冷却なしでよい。
例えば、空気乾燥繊維で１日当たり200トンの速度で本発明を実施するとき、約121℃（250゜F）で、容器に存在するチップをもつ図６のシステムは、約100℃（210゜F）で容器50から排出されるチップをもつ図８のシステムよりも、１分間当たり約30,000BTUだけより多い冷却を必要とする。
図８に示されたシステムの一つの好ましい態様は図９に表される。図９では、図８の垂直容器50が、米国特許第5,500,083号明細書に開示されたような、「ダイアモンドバック」（登録商標）チップビン150により置き換えられている。容器150には、電気モーター201により駆動された水平スクリューコンベヤー200の手段により供給される。モーターはコントローラー202により制御される可変速モーターでよい。コンベヤー200は、細砕セルロース繊維性材料211、例えば針葉樹チップを受け入れるための入口端203、そして出口導管205を経由して容器150へ繊維性材料を排出するための排出端204を有する。繊維性材料は、材料のレベル206が容器150内で保持されて、例えば光線源と検出器のようなレベル指示計（図示せず）により監視されるように、供給される。容器150は同様に普通、非凝縮性ガス（NCG）システムへガスを排気するための排気口210を含む。
水蒸気は、容器150の周囲に配置された一つ又はそれ以上の入口の手段により容器150へ加えられ、水蒸気源208より、例えば一つ又はそれ以上の制御バルブ209を経由して供給される。本発明に従うと、容器150中の蒸気処理は好ましくは実質的に大気圧条件で実施され、容器150に存在する蒸気処理された繊維性材料は約100℃（212゜F）あるいはそれ未満の温度となる。蒸気処理された材料は容器150の出口から、攪拌あるいは振動されることなく、好ましくは、一次元先細部とサイドレリーフのある幾何学的な形状をもつ一つあるいはそれ以上の出口遷移部分を通過することにより排出される。容器150から繊維性材料は、図６中のように蒸気処理槽12へ、あるいは図８中のようにスラリーポンプ52へ、あるいは直接に高圧移送装置、16、116、例えば、アールストロームマシーナリー社により市販されているようなHPFへ、導入される。
コンベヤー200は出口端204において規制部分212を含む、そして、1996年９月13日付け同時係属出願中の米国出願番号第SN08/713,431号明細書中に開示されたように、実質的にガス気密封止が、搬送される材料とコンベヤーハウジングの間につくられるようにする。
本発明については、最も実際的でかつ好ましい態様であると現在考えられたものを本明細書に示し、そして説明したものであるので、多くの修正が本発明の範囲でなされることが当業者には明らかになる。そして本発明の範囲は添付された請求の範囲の最も広い解釈に合致し、全ての均等な方法、システムそして装置を包含するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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