(57)【要約】【課題】木節を含む木材チップを蒸解器内で蒸解して化学パルプを製造する方法においてエネルギーコストを低減すること。【解決手段】木節を含む木材チップを蒸解器内で蒸解して化学パルプを製造する方法であって、（ａ）本質的に大気圧で作動する容器又は管路内で、液体と粉砕されたセルロース系繊維材料とを混合することにより、粉砕されたセルロース系繊維材料からなる低圧スラリーを形成するステップと、（ｂ）前記スラリーをスラリー搬送装置の低圧入口に供給するステップと、（ｃ）前記搬送装置において、粉砕されたセルロース材料からなる高圧スラリーを形成するステップと、（ｄ）前記搬送装置から高圧スラリーを排出し、蒸解器に供給するステップと、（ｅ）本質的に大気圧で、木節を含む、蒸解中のセルロース材料を含むスラリーから木節を除去し、その後、除去された木節を前記容器又は管路又はそれらの下流に直接搬送し、これにより、前記木節を、前記搬送装置に供給される低圧スラリーの一部にするステップと、を含むことを特徴とする化学パルプ製造方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木節を含む木材チップを蒸解器内で蒸解して化学パルプを製造する方法であって、
（ａ）本質的に大気圧で作動する容器又は管路内で、液体と粉砕されたセルロース系繊維材料とを混合することにより、粉砕されたセルロース系繊維材料からなる低圧スラリーを形成するステップと、
（ｂ）前記スラリーをスラリー搬送装置の低圧入口に供給するステップと、
（ｃ）前記搬送装置において、粉砕されたセルロース材料からなる高圧スラリーを形成するステップと、
（ｄ）前記搬送装置から高圧スラリーを排出し、蒸解器に供給するステップと、
（ｅ）本質的に大気圧で、木節を含む、蒸解中のセルロース材料を含むスラリーから木節を除去し、その後、除去された木節を前記容器又は管路又はそれらの下流に直接搬送し、これにより、前記木節を、前記搬送装置に供給される低圧スラリーの一部にするステップと、
を含むことを特徴とする化学パルプ製造方法。
【請求項２】
前記低圧入口、スラリーから液体を除去するための低圧出口、搬送装置に高圧液体を供給するための高圧入口および高圧スラリーを排出するための高圧出口を有する高圧搬送装置を用いる、請求項１に記載の化学パルプ製造方法。
【請求項３】
除去された木節をスラリー中に直接供給し、搬送装置に前記低圧入口前に供給する、請求項１または２に記載の化学パルプ製造方法。
【請求項４】
ノットドレイナー又はセパレーターを使用して、蒸解中の粉砕セルロース材料のスラリーから木節を除去する、請求項１または２に記載の化学パルプ製造方法。
【請求項５】
前記容器又は管路は、チップシュートと、測定した量の粉砕セルロース材料をチップシュートに排出する計量装置とを有し、ステップ（ｅ）は、除去された木節をチップシュートで低圧スラリーに導入するステップを含む、請求項１または２に記載の化学パルプ製造方法。
【請求項６】
前記搬送装置の低圧出口でスラリーから除去された液体の少なくとも一部を前記容器又は管路に再循環することを含む、請求項１または２に記載の化学パルプ製造方法。
【請求項７】
除去された木節を含む低圧スラリーを搬送装置の低圧入口にポンプ輸送することを含む、請求項６に記載の化学パルプ製造方法。
【請求項８】
木節を含むセルロース材料のスラリーから化学パルプを製造するための装置であって、
（ａ）木節を含むセルロース材料を加圧蒸解するための蒸解器と、
（ｂ）本質的に大気圧で作動し、粉砕セルロース系繊維材料からなる低圧スラリーを形成する容器又は管路と、
（ｃ）低圧入口および高圧出口を有し、低圧入口が前記容器又は管路から低圧スラリーを受け入れて、高圧出口を通じて排出される粉砕セルロース材料からなる高圧スラリーを形成する搬送装置と、
（ｄ）前記高圧スラリーを蒸解器に供給する手段と、
（ｅ）本質的に大気圧で、木節を含む蒸解中のセルロース材料からなるスラリーから木節を除去し、その後、除去された木節を容器又は管路に直接搬送し、これによって、前記木節を、前記搬送装置に供給される低圧スラリーの一部にするノットセパレーター又はノットドレイナーと、
を含むことを特徴とする化学パルプ製造装置。
【請求項９】
前記ノットセパレーターは、蒸解中の粉砕セルロース材料のスラリーから木節を除去するノットドレイナーを有している、請求項８に記載の化学パルプ製造装置。
【請求項１０】
ノットドレイナー又はノットセパレーターが前記容器、管路又は容器又は管路への計量装置に物理的に取り付けられている、請求項５に記載の化学パルプ製造装置。
【請求項１１】
チップシュートと、測定された量の粉砕セルロース材料をチップシュートに排出する計量装置とを含み、除去された木節をチップシュートで低圧スラリーに導入するための手段が設けられている、請求項９または１０に記載の化学パルプ製造装置。
【請求項１２】
前記搬送装置は、液体をスラリーから除去することを可能にする低圧出口および高圧液体を搬送装置に受け入れるための高圧入口を有する、請求項８に記載の化学パルプ製造装置。
【請求項１３】
前記搬送装置の低圧出口でスラリーから除去された液体の少なくとも一部を前記容器又は管路に再循環するための再循環管路を備える、請求項１２に記載の化学パルプ製造装置。
【請求項１４】
前記容器は、チップシュートと、測定された量の粉砕セルロース材料をチップシュートに排出する計量装置とを有し、前記ノットセパレーターによって除去された木節は、直接チップシュートに導入される、請求項８に記載の化学パルプ製造装置。
【請求項１５】
除去された木節を含む低圧スラリーを搬送装置の低圧入口にポンプ輸送するためのスラリーポンプを含む、請求項１４に記載の化学パルプ製造方法。
【請求項１６】
除去された木節を化学木材パルププロセスに戻すための方法において、除去された木節を本質的に大気圧のチップ処理システム、チップ貯槽の下流、特に計量装置の下流に直接供給することを含む方法。
【請求項１７】
除去された木節を容器又は管路、例えばチップシュート、蒸解器の上流に直接供給する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
除去された木節をポンプ輸送又は他の操作なしにチップ取扱システムに供給する、請求項１６または１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、化学木材パルプ化方法および装置に関する。特に、本発明は、そのような化学木材パルプ化方法において木節（「ノット」とも呼ばれている）を処理するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
スクリュー式のチップメーターは、一般に、化学木材パルプ化プロセスで使用される蒸解器へのチップの供給量を測定するために使用される。したがって、チップメーターは、例えばチップ蒸気処理ないし含浸処理容器および／または蒸解容器のような下流側の予備蒸解および蒸解操作において、蒸解されていない木材チップを制御された形態で供給するために使用される。一般に、そのような下流側の操作において蒸解されていない木材チップを搬送するためにチップシュートが使用される。
【０００３】
従来、木材チップ中に存在する木節は、一般に、少なくともある程度の蒸解の後、スクリーニングすることによって除去される。したがって、多くのパルプ工場においては、パルプから木節を除去するために、ドレイナー、例えば米国特許３，８８６，０３５号明細書に提案されているシステムが設けられている。この特許明細書の全ての内容および以下に引用される各特許明細書の内容は、これらを参照することによって本明細書中に明確に組み入れられる。
【０００４】
そのような木節をその後に精製しあるいは再蒸解することによって、廃棄物を最小限に抑えるとともに、廃棄物中に存在する繊維分を回収することができる（米国特許４，００２，５２８号明細書参照）。従来、木節回収技術においては、パルプから分離された木節をチップ貯蔵器に戻すことが一般に行なわれているが、そのためには、高価なリサイクル装置が必要になる。また、チップ貯蔵器の頂部にノットドレイナーが配置される場合もあるが、そのような構成では、蒸解後に回収された木節を再加工のためチップ貯蔵器に送るために全濾液をポンプ輸送しなければならず、過剰なエネルギーを必要とする。
【０００５】
最近、米国特許５，６７２，２４５号明細書において、他の木節リサイクル技術が提案されており、これは、パルプ蒸解器の下流側のスクリーンによって木節を分離し、分離された木節を、黒液を用いて木節貯蔵器で処理した後、木節懸濁液をポンプ輸送することにより、高圧フィーダの上流側のチップシュートへと再送するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ノッター（ｋｎｏｔｔｅｒ）ないしスクリーンルームでのスクリーニングなどの従来の手段によって除去された木節を、化学木材パルプ化プロセスにおける蒸解工程での蒸解前に、本質的に大気圧の供給システムに直接（ポンプ輸送なしに）戻す新規な方法および装置が提供される。特に、蒸解されていない所定流量の木材チップは、計量されて、蒸解工程の上流側にあるチップ容器またはチップシュートへとポンプ輸送なしに送られる。したがって、本発明の方法および装置によれば、高い位置のチップ貯蔵器に木節を戻す従来技術とは異なり、本質的に大気圧で作動するチップハンドリングシステム内に木節を供給することにより、木節をチップ供給システムに戻すことを含む。ノッターすなわちスクリーンルームからの木節は、チップスクリュー又はチップシュートに動作可能に結合されたノットドレイナー又はセパレーターを介して、チップ供給システムに戻されるのが最も好ましい。
【０００７】
したがって、本発明は、米国、ニューヨーク州のグレンズフォールズに所在のアンドリッツ  インコーポレーテッドから市販されている最新のＬＯ−ＬＥＶＥＬ供給システム（登録商標）（米国特許５，４７６，５７２号、５，７００，３５５号、５，９６８，３１４号、５，７６６，４１８号、６，３６８，４５３号、６，４３６，２３３号の各明細書参照）と共に使用するのに特に適している。
【０００８】
本発明を使用することにより、ノットドレイナー又はセパレーターを低い場所に配置する（例えば、チップ貯蔵器の頂部といった高い場所ではなく、チップスクリュー又はチップシュートに物理的に取り付ける）ことができるため、エネルギーコストを低減できる。従来の供給システムの圧力まで木節流を加圧する必要がないため、更にエネルギーを節約できる。
これら及び他の形態および利点は、以下の典型的な好ましい実施形態の説明を注意深く考慮することにより、更に明確となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
添付の図１に示されるように、本発明に係る１つの特に好ましいシステムは、供給システム１０を有しており、この供給システム１０は、例えば硬木材チップや軟木材チップ等の粉砕されたセルロース系繊維材料を導入し、蒸気処理し、スラリー化し、加圧して、スラリーを連続蒸解システム（図示せず）に供給するものである。これらのシステムは、米国特許５，４７６，５７２号、５，６２２，５９８号、５，６３５，０２５号、５，７００，３５５号、５，７６６，４１８号、５，９６８，３１４号の各明細書に開示されており、米国、ニューヨーク州のグレンズフォールズに所在のアンドリッツ  インコーポレーテッドからＬＯ−ＬＥＶＥＬ（登録商標）という名称で市販されている。
【００１０】
粉砕されるセルロース系繊維材料は、木屑、わらやケナフ麻などの草類、バガス等の農業廃棄物、再生紙又は木屑を含む多くの形態を取ることができるが、簡単のため、「チップ」が、粉砕されたセルロース系繊維材料を示す場合に使用される。しかし、ここに記載された任意の材料および全ての材料、およびここ記載していない他の材料を本発明によって処理することができる。また、以下の説明および図１では、１つの連続蒸解器について言及しているが、本発明は、複数の連続蒸解器、１つまたは複数の非連続蒸解器ないしバッチ蒸解器に供給する場合にも適用することができる。
【００１１】
図１に示されるように、チップ１３は、例えば木材工場等のチップ貯蔵設備から、コンベヤ（図示せず）を介して、分離・計量装置１４によりシステム１０に導入される。例えば、図１は、米国特許５，７６６，４１８号明細書に記載されているようなスクリュー式の分離装置１４を示している。電動機（図示せず）によって駆動される装置１４は、チップをチップ保持・流出容器１６へと導入する。様々なタイプの容器が当該技術において知られているが、容器１６は、アンドリッツ  インコーポレーテッドから市販され、且つ米国特許５，５００，０８３号、５，６１７，９７５号、５，６２８，８７３号、４，９５８，７４１号の各明細書に記載されているＤＩＡＭＯＮＤＢＡＣＫ（登録商標）スチーム容器、あるいは、アンドリッツ  インコーポレーテッドから市販され、且つ米国特許６，１９９，２９９号明細書に記載されているＣＨＩＳＥＬＢＡＣＫ（登録商標）容器であることが好ましい。一般に、この容器は、γ線放射レベル検知システムと、容器内に溜まるガスを排気するための調整排気口と、１つまたは複数の蒸気導入管路１６’とを有している。容器１６内の圧力は、大気圧よりも僅かに低くても良く、あるいは、大気圧よりも僅かに高くても良い。すなわち、容器１６内の圧力は、ゲージ圧で約−１バールから２バール（すなわち、絶対圧で約０バールから３バール）までの間で変化させることができる。
【００１２】
容器１６内での蒸気処理の間に、通常、チップ中に存在する空気は、蒸気によって置き換えられ、チップの加熱が開始される。チップ内の腔から空気を除去することにより、蒸解薬剤がチップ内へと有効に拡散することができ、その後の処理中におけるチップの浮力が最小になる。
【００１３】
蒸気処理された材料は、容器１６の底部から、例えば星型の計量装置やアンドリッツ  インコーポレーテッドから販売されているチップメーター等の計量装置１７へと排出される。しかしながら、他の任意のタイプの計量装置を使用しても良い。計量装置１７は、電動機（図示せず）によって駆動され、また、計量装置の回転速度は、システムへのチップの設定された導入速度を規定するために、通常オペレーターの入力によって制御される。計量装置１７から排出されたチップは、垂直管路ないしパイプ１８、例えばアンドリッツ  インコーポレーテッドから販売されているチップチューブへと導入される。一般的には、まず最初に、１つまたは複数の管路１９により、管路１８内のチップに蒸解薬剤および他の液体が導入され、これによって、液体のレベルが管路１８内の所定の高さまで達し、管路１８の底部にチップと液体のスラリーが存在するようになる。この液体のレベルは、一般に、レベル検知装置、例えばγ放射レベル検知装置すなわち「ｄ−ｐ」セルによって監視されて制御される。計量装置１７は、通常、圧力分離装置として機能しないが、圧力分離装置として機能させても良い。また、通常、管路１８内の圧力は、ゲージ圧で０バールから２バール（すなわち、絶対圧で１バールから３バール）までの間で変化させることができる。
【００１４】
管路１８は、半曲領域２０により、チップと液体のスラリーをスラリーポンプ２１の吸入口へと排出する。任意のスラリーポンプを使用することができるが、ポンプ２１は、米国、ユタ州のソルトレークシティーに所在のウェムコポンプ社から販売されているＨｉｄｒｏｓｔａｌ（登録商標）スクリュー遠心ポンプ、あるいは米国、マサチューセッツ州のロレンスに所在のロレンスポンプ社によって提供されるポンプであることが好ましい。電動機２１’によって駆動されるスラリーポンプ２１は、管路１８内のスラリーを加圧するとともに、このスラリーを管路２２を介して高圧搬送装置２４の低圧入口２３へと搬送する。この高圧搬送装置は、アンドリッツ  インコーポレーテッドから販売されている高圧フィーダであるのが好ましい。高圧フィーダ２４は、通常、低圧入口２３、低圧出口２５、高圧入口２６および高圧出口２７を有するハウジング内に装着されたポケットロータを有している。通常、低圧出口２５は、スクリーンプレート（図示せず）を有し、スラリー中の液体が低圧出口２５から管路２８へと通過することを許容しつつ、低圧出口２５からのチップの通過を最小限に抑えている。しかしながら、米国特許６，１９９，２９９号明細書に開示されているように、フィーダ２４の低圧出口のスクリーンを省いても良い。スクリーンによってフィーダ内に保持されたチップは、ポンプ２９、好ましくはアンドリッツ  インコーポレーテッドによって提供されるトップサーキュレーションポンプ（ＴＣＰ）により管路３０を介して入口２６に供給される高圧の液体とともに、スラリー化される。スラリーは、高圧出口２７から管路３１内に排出され、約５バールゲージ〜１５バール、通常、約７バールゲージ〜１２バールのゲージ圧力で、蒸解システム１２の蒸解器３２へと排出される。
【００１５】
蒸解器（図示せず）は、単一の蒸解器であっても良く、あるいは複数の容器を持つ蒸解器であっても良い。また、蒸解器は、液圧蒸解器または蒸気相蒸解器であっても良い。また、蒸解器は、１つまたは複数のバッチ蒸解器からなるものでも良く、あるいは１つまたは複数のバッチ蒸解器を含むものでも良い。蒸解薬剤が添加されたセルロース材料は、所定の温度および圧力下で、蒸解器内において処理され、本質的に完全に処理された化学セルロースパルプは蒸解器の底部の管路内に排出される。多くのタイプのプロセスが蒸解器内で行なわれても良いが、好ましいプロセスは、米国特許５，４８９，３６３号、５，５３６，３６６号、５，５４７，０１２号、５，５７５，８９０号、５，６２０，５６２号、５，６６２，７７５号、５，８２４，１８８号、５，８４９，１５０号、５，８４９，１５１号、６，０８６，７１２号、６，１３２，５５６号、６，１５９，３３７号、６，２８０，５６８号、６，３４６，１６７号の各明細書に記載され、且つアンドリッツ  インコーポレーテッドにより登録商標ＬＯ−ＳＯＬＩＤＳで市販されているプロセスを含む。また、蒸解器内で行なわれるプロセスは、米国特許５，６３５，０２６号、５、７７９，８５６号の各明細書に記載され、且つアンドリッツ  インコーポレーテッドからＥＡＰＣ（商標）蒸解の名で市販されているプロセスのうちの１つであっても良い。
【００１６】
図１に示されるように、蒸解器の頂部にある管路３１内のスラリー中の過剰な液体は、液体分離器によりスラリーから分離され、管路３４により供給システム１０に戻される。管路３４内の液体は、電動機２９’によって駆動されるポンプ２９により加圧され、加圧されたスラリー液として管路３０を介してフィーダ２４の高圧入口２６へと導入される。通常、フィーダ２４は電動機（図示せず）によって駆動され、その速度は監視、制御される。
【００１７】
図１に示されるように、高圧供給装置２４の低圧出口２５から排出された液体は、管路２８を介して、サイクロン式の分離器３５に送られる。この分離器３５は、望ましくない物質および砂や石等の残骸などを、管路２８内の液体から分離する。分離器３５は、アンドリッツ  インコーポレーテッドから販売されているサンドセパレーターであることが好ましい。望ましくない物質や残骸を殆ど含まない或は全く含まない液体は、分離器３５から排出され、管路３６を介して液体分離装置３７を通過する。少なくとも幾らかの液体は、アンドリッツ  インコーポレーテッドから販売されているインライン・ドレイナーであることが好ましい液体分離装置３７から除去され、管路３８を介して容器３９に送られる。容器３９は、アンドリッツ  インコーポレーテッドから販売されているレベルタンクであることが好ましい。液体は、容器３９から管路４０およびポンプ４１へと排出され、必要に応じて、補充液として、管路４２を介して蒸解器に供給される。ポンプ４１は、アンドリッツ  インコーポレーテッドから販売されているメークアップ・リカー・ポンプ（ＭＬＰ）であることが好ましい。サンドセパレーター３５、レベルタンク３９、インライン・ドレイナー３７は、供給システム１０の根本的な機能を妨げることがなければ、省くことができる。
【００１８】
分離器３７から管路４３内へと排出された液体には、これがタンク４５に導入される前に、例えばクラフト白液、緑液、橙液（すなわち、ポリサルファイド系添加剤を含む液体）または黒液等の蒸解薬剤が補給されても良い。タンク４５は、アンドリッツ  インコーポレーテッドによって販売され、且つ米国特許５，６２２，５９８号明細書に記載されたリカー・サージタンクであることが好ましい。蒸解薬剤は、必要に応じて熱交換器（図示せず）により加熱され、あるいは冷却されることが好ましい。管路４３内の幾らかの液体は、タンク４５を迂回し、前述したように管路１９を介して管路１８に導入されても良い。タンク４５は、管路４７，２０を介して、管路１８およびポンプ２１の入口に連通している。米国特許６，３６８，４５３号明細書に開示されているように、タンク４５は、管路１８と同軸の一体容器を含んでいても良く、あるいは管路１８と同軸の一体容器からなっていても良い。
【００１９】
本発明において重要なことは、木節を管路５２を介して計量装置１７の下流側の管路１８にポンプ又は他のプロセス機器なしに供給するためのノットセパレーター又はドレーナー５０が設けられていることである。ノットセパレーター５０は、アンドリッツ  インコーポレーテッドにより販売されているモデルＫＷの２次ノッターであることが最も好ましい。ノットセパレーター５０は、入口管路５４を介して導入される、１次ノッターすなわちノットスクリーナから圧送されるスラリー化木節および液体の入口供給物から、木節を分離する。ノットセパレーター５０（本質的に大気圧で操作される）の中では、垂直に方向付けられたスクリュー式のコンベアがモーター５５によって駆動され、分離された木節は、これが流動するように十分な液体とともに管路５２に接続された排出シュート５６内へと上昇される。分離された液体は、シュート５８を介してチャンバ６０に搬送され、その後、管路６２を通じて排出される。チャンバ６０から管路６４を介してガスが排気されても良い。
【００２０】
このように、本発明は、本質的に大気圧状態下で管路１８内に木節を直接、ポンプ輸送や他の操作なしに供給することにより、チップ供給システム１０に木節を戻すことを含むものである。
【００２１】
現在最も実用的で且つ好ましい実施形態と考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の思想や範囲内に含まれる様々な変形例および等価な構成を網羅することは言うまでもない。例えば高圧フィーダを用いる代りに、米国特許第５，７５３，０７５号および第６，３２５，８９０号明細書に開示の輸送装置のような、ポンプからなる輸送装置を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】木節を処理するための本発明に係る１つの特に好ましいシステムを示す。
【符号の説明】
１０・・・供給システム、１２・・・蒸解システム、１３・・・チップ、１４・・・分離・計量装置、１６・・・チップ保持・流出容器、１７・・・計量装置、１８・・・垂直管路、２０・・・半曲領域、２１・・・スラリーポンプ、２２・・・管路、２３・・・低圧入口、２４・・・高圧搬送装置、２５・・・低圧出口、２６・・・高圧入口、２７・・・高圧出口、２８・・・管路、２９・・・ポンプ、３０、３１・・・管路、３２・・・蒸解器、３４・・・管路、３５・・・分離器、３６・・・管路、３７・・・液体分離装置、３９・・・容器、４１・・・ポンプ、４０、４２、４３・・・管路、４５・・・タンク、５０・・・ノットセパレーター、５２・・・管路、５４・・・入口管路、５５・・・モーター、５６・・・排出シュート、５８・・・シュート、６０・・・チャンバ、６２、６４・・・管路
【図１】
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