(57)【要約】【課題】石灰泥フィルターの目詰まりを短時間で解消することができ、生産性や作業性をそれほど低下させることがなく、焼成キルンのエネルギー損失が少なく、石灰泥の脱水に要するコストが低廉な石灰泥フィルター洗浄方法を提供する。【解決手段】クラフトパルプ製造の苛性化工程において目詰まりを生じた石灰泥フィルターの濾布をＥＤＴＡ・４Ｎａのアルカリ水溶液によって洗浄する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラフトパルプ製造の苛性化工程における石灰泥フィルターの付着スケールを除去するための石灰泥フィルター洗浄方法において、
前記石灰泥フィルターをアミノカルボン酸のアルカリ性水溶液によって洗浄することを特徴とする石灰泥フィルター洗浄方法。
【請求項２】
アミノカルボン酸のアルカリ性水溶液の温度は４０°Ｃ以上８０°Ｃ未満とされていることを特徴とする請求項１記載の石灰泥フィルター洗浄方法。
【請求項３】
アミノカルボン酸は、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ニトリロ三酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン四酢酸、、トリエチレンテトラミン六酢酸、アスパラギン酸二酢酸、グルタミン酸二酢酸及びメチルグリシン二酢酸の少なくとも１種である請求項１又は２記載の石灰泥フィルター洗浄方法。
【請求項４】
アミノカルボン酸はエチレンジアミン四酢酸であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の石灰泥フィルター洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラフトパルプ製造の苛性化工程において、石灰泥フィルターに付着したスケールを洗浄によって除去するための石灰泥フィルターの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラフトパルプの製造では、まず蒸解工程において、木材チップが硫化ナトリウムと水酸化ナトリウムとからなる強アルカリ性の白液と混合され、高温・高圧下の蒸解釜中で蒸解される。この蒸解工程によって、木材チップに含まれるリグニン等が酸化分解されて白液中に溶出し、クラフトパルプスラリーが得られる。
【０００３】
こうして得られたクラフトパルプスラリーは、次に洗浄工程において洗浄され、回収黒液とパルプとに分離される。さらに回収黒液は、エバポレーターによって濃縮され、固形分が７０質量％程度の濃縮黒液とされる。この濃縮黒液中には、白液に含まれていた硫化ナトリウムや水酸化ナトリウムだけでなく、木材由来のリグニン等の有機物が大量に含まれている。このため、濃縮黒液中の有機物は次工程の燃焼工程においてボイラーで燃焼され、硫化ナトリウム及び炭酸ナトリウムの混合物からなるスメルトが得られる。
【０００４】
こうして得られたスメルトは、次の苛性化工程において、水に溶解されて緑液となり、さらにこの緑液に生石灰が加えられて消和反応が進行し、静置してその上澄みが白液として再生され、沈殿物が石灰泥として得られる。この石灰泥はライムキルンで焼成され、生石灰として再利用される。
【０００５】
ライムキルンで石灰泥を焼成して生石灰に戻す場合、石灰泥に含まれている水分は少ないほど、焼成に要するエネルギーの消費量が少なくて済む。このため、石灰泥は、石灰泥フィルターにより、含水率が１５〜３０質量％程度になるまで脱水される（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００３−５０５６１２号公報（段落番号０００４）
【０００６】
石灰泥フィルターは、通常、多数の孔が開けられた筒状のドラムと、ドラムの周面を包む濾布とを備えており、ドラムの内側を減圧ポンプによって減圧することにより、石灰泥が濾布によって濾過され、脱水されるようになっている。こうした石灰泥フィルターとしては、オリバーフィルター、ヤングフィルター、プレコートフィルター等が挙げられるある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
石灰泥フィルターによって石灰泥の脱水を行う際、石灰泥フィルターの濾布へのスケール付着による目詰まりを解消するために、通常１直１回、約１０〜２０分のジェット洗浄等が行われている。しかし、この方法では濾布のスケールによる目詰まりを充分に解消することはできず、徐々に濾布の脱水速度の低下が生じることは免れなかった。
【０００８】
このため、鉱酸等で濾布を洗浄し、スケールを化学的に溶解する方法も行われている。しかし、この方法は、濾布の洗浄中に石灰泥が鉱酸で分解して多量の炭酸ガスが発生し、除去作業の障害となったり、洗浄後に残存した鉱酸によって石灰泥が分解し、石灰泥フィルターおよびその周辺装置から炭酸ガスが発生し、工程に支障をきたしたりという不都合を生じていた。
【０００９】
結局、現状においては、石灰泥フィルターの濾布を月に１回程度新品の濾布と交換する方法が最も多く採用されている。しかし、この方法では、目詰まりした濾布を新品の濾布と交換している間、石灰泥の焼成キルンへの供給が停止することになり、生産性の低下や作業性の低下を招いていた。また、石灰泥の焼成キルンへの供給が停止している間は、６００〜８００°Ｃという高温の状態で焼成キルンを空運転したり、焼成キルンの運転を停止し、石灰泥フィルターの運転開始に呼応して焼成キルンの運転を再開したりしなければならず、大きなエネルギー損失となっている。このため、石灰泥の脱水に要するコストの高騰化を招いていた。
【００１０】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、石灰泥フィルターの目詰まりを短時間で解消することができ、生産性や作業性をそれほど低下させることがなく、焼成キルンのエネルギー損失が少なく、石灰泥の脱水に要するコストが低廉なフィルター洗浄方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者は、上記課題解決のために鋭意研究を行い、スケールの付着で目詰まりした濾布をアミノカルボン酸のアルカリ性水溶液によって洗浄すれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明のフィルター洗浄方法は、クラフトパルプ製造の苛性化工程における石灰泥フィルターの付着スケールを除去するための石灰泥フィルター洗浄方法において、前記石灰泥フィルターをアミノカルボン酸のアルカリ性水溶液によって洗浄することを特徴とする。
【００１３】
発明者は、目詰まりした石灰泥フィルターの濾布を分析した結果、石灰泥の主成分である炭酸カルシウムの他、かなりの量の硫酸バリウムが含まれていることを発見した。この硫酸バリウムは、次のような理由で石灰泥フィルターの濾布に付着したものと考えられる。
【００１４】
すなわち、パルプ原料の木材中には、わずかに無機バリウム塩が含まれており、木材チップの蒸解工程においてバリウム塩は強アルカリ性の黒液中に移動する。そして、回収された黒液に硫酸ナトリウムが添加され、黒液燃焼ボイラーで燃焼されることにより、スメルト中に硫酸バリウムとして蓄積する。さらに、このスメルトの溶解・苛性化に伴って石灰中に含まれるようになり、この硫酸バリウムが炭酸カルシウムとともに、石灰泥フィルターの濾布に付着あるいは詰まって目詰まりを引き起こすと考えられる。
【００１５】
本発明のフィルター洗浄方法では、目詰まりを起こした石灰泥フィルターがアミノカルボン酸のアルカリ性水溶液によって洗浄される。アミノカルボン酸のアルカリ性水溶液は、カルシウムイオンやバリウムイオンをキレート化する作用があるため、目詰まりの原因となる石灰泥フィルターに付着した炭酸カルシウムや硫酸バリウムを短時間で溶解することができる。このため、石灰泥フィルターの濾布の目詰まりを短時間で解消することが可能となり、焼成キルンの空運転時間や停止時間が短くなり、エネルギー損失が少なくなり、ひいては石灰泥の脱水に要するコストが低廉なものとなる。
【００１６】
アミノカルボン酸のアルカリ性水溶液の温度は、石灰泥フィルターの目詰まりの状況に応じて適宜決定されればよいが、通常では２０〜９５°Ｃとされる。アミノカルボン酸のアルカリ性水溶液の温度が９５℃以上となると、アルカリ性液体を高温で取扱ため、作業環境が悪くなるおそれがある。また、アミノカルボン酸のアルカリ性水溶液の温度が２０°Ｃ以下となると、バリウムイオンやカルシウムイオンのキレート化の反応速度が遅くなり、洗浄時間を長くする必要が生じる。特に好ましいのは４０°Ｃ以上８０°Ｃ未満の範囲である。
【００１７】
本発明において、アミノカルボン酸とは、１分子内にアミノ基とカルボン酸基とを両方有する化合物をいう。また、アミノカルボン酸のアルカリ性水溶液とは、アミノカルボン酸をアルカリ金属水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）水溶液に溶解した水溶液の他、アミノカルボン酸の塩（例えば、完全中和型及び部分中和型のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、さらにはこれらの複合塩等）を水やアルカリ金属水酸化物水溶液に溶解させたものも含まれる。
【００１８】
アミノカルボン酸の中でも、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（ＨＩＤＡ）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン四酢酸（ＨＥＤＡ）、トリエチレンテトラミン六酢酸（ＴＴＨＡ）、アスパラギン酸二酢酸（ＡＳＤＡ）、グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）は、比較的価格が低廉で、手に入りやすいため、好適である。この中でも、エチレンジアミン四酢酸は特に低価格で、手に入りやすいため、特に好適である。
【００１９】
アミノカルボン酸のアルカリ性水溶液におけるアミノカルボン酸濃度は、特に限定されることなく用いることもできるが、通常１〜５０質量％として用いられる。発明者らの試験結果によれば、例えば、エチレンジアミン四酢酸を用いたアルカリ性水溶液の場合、１質量％未満では石灰泥フィルタの目詰まりの解消に長い時間を要する場合がある。また、５０質量％を超えると水溶液からの粘度が高くなって取扱難くなったり、低温下で結晶が析出したりして、好ましくない場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明を具体化した実施例１〜１０を比較例１〜８と比較しつつ説明する。
【００２１】
（実施例１〜９）
実施例１〜９では、実際に稼動しているクラフトパルプ製造工場における、苛性化工程で使用された石灰泥フィルターの濾布付着に対して、下記表１に示す各種アミノカルボン酸塩のアルカリ水溶液による溶解試験を行った。アルカリとしては水酸化ナトリウムを用いた（以下「アルカリ」とは水酸化ナトリウムのことをいう）。すなわち、まず、石灰泥フィルターの使用済み濾布の付着物をスパーテルで掻き取り、乳鉢ですり潰して均一な粉体とする。そして、その粉体０．１ｇを２００ｍＬ三角フラスコに入れ、アミノカルボン酸塩のアルカリ水溶液１００ｇを入れて緩やかに振蕩した後、７０°Ｃに加温した恒温槽に８分間静置した。その後、Ｎｏ．６濾紙で濾過し、濾液中のバリウム濃度を原子吸光法により測定した。なお、付着物の組成は、硫酸バリウム：１５．３質量％、炭酸カルシウム：８４．０質量％、その他：０．７質量％であった。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
（比較例１〜６）
比較例１〜６では、実施例１〜９における石灰泥フィルターの使用済み濾布の付着物と同じものについて、表１に示す各種の水溶液又は水による溶解試験を行った。
【００２４】
＜結果＞
実施例１〜９では、使用済み濾布の付着物は、いずれの場合も目視で溶解、消失していることが確認できた。また、表１に示すように、アミノカルボン酸のアルカリ水溶液が加えられた実施例１〜９では、８分間という短い溶出時間にもかかわらず、濾布の付着物に含まれていたバリウムの４０％以上を溶解することができた。これに対し、比較例１〜６では、溶解されたバリウムは１．５％以下であり、ほとんど溶出させることができなかった。
【００２５】
以上の結果から、アミノカルボン酸のアルカリ水溶液によって石灰泥フィルターの濾布を洗浄すれば、濾布の目詰まりの原因となっている炭酸カルシウムや硫酸バリウムを溶解し、目詰まりを解消することができることが分かった。
【００２６】
（実施例１０）
実施例１０では、実際に稼動しているクラフトパルプ製造工場における、苛性化工程で使用された石灰泥フィルターの濾布付着に対して、ＥＤＴＡ・４Ｎａの１０ｗｔ％アルカリ性水溶液（ｐＨ：１１）を洗浄液として用いた。
【００２７】
すなわち、この石灰泥フィルターは、図１に示すように、苛性化反応槽１００ａ、１００ｂ、１００ｃから送られる石灰泥スラリーを貯留するための、断面が半円形のスラリーバット１と、スラリーバット１に下部を浸漬するように設けられたドラム２とを備えている。
【００２８】
ドラム２の内部は図示しない多数の仕切り板で分隔されており、各分隔された部分は回転と共に圧力調整弁が作動するようになっている。周面には多数の孔が開けられており、プラスチック製の濾布３によって包まれている。ドラム２の内部は、図示しない減圧用ポンプによって減圧可能とされている。ドラム２の上方には、ステンレス製のスクレーパー４が刃先をドラム２に近接させて設置されている。スクレーパー４の後端は、スクレーパー４の刃面とドラム２の表面とのなす角度が常に一定の角度になるとともに、一定の距離を保つようにブレード押さえ板４ａで固定されている。
【００２９】
スクレーパー４の位置からドラム２の回転方向と逆方向へ少し進んだ位置には、スプレーノズル５がドラム２に対面して設置されている。スプレーノズル５は、図示しないコンプレッサによって、清水又はＥＤＴＡ・４Ｎａの５質量％のアルカリ水溶液がスプレー可能とされている。スプレーノズル５は、均等扇型ノズル、広角扇型ノズル、片扇型ノズル、空円錐ノズル、充円錐型ノズル、充角錐型ノズル、直進ノズル等の各種ノズルから適宜選択して使用される。
【００３０】
スクレーパー４によって掻き取られた脱水された石灰泥は、ベルトコンベア６により焼成キルン７に運ばれ、６００〜８００℃に焼成されて生石灰にされる。
【００３１】
以上のように構成された石灰泥フィルターを用い、以下に述べる石灰泥の回収を１０日間行い、濾布の目詰まりが進行し、取替時期の直前である石灰泥フィルターに対し、以下に述べる濾布の洗浄を行った。
【００３２】
（石灰泥の回収）
まずドラム２の内部を減圧ポンプによって減圧しながら、図示しないモータによってドラム２を回転させることにより、濾布３の外面側に石灰泥を堆積させる。こうして濾布３の外表面に堆積してケーキ状になった石灰泥には、スプレーノズル５から清水が噴霧される。また、スクレーパー４によって一定の厚み以上の部分が削り取られる。こうして削り取られた石灰泥は、ベルトコンベア６によって焼成キルン７へ運搬される。一方、スクレーパー４によって削られなかった石灰泥は、濾布３上にプレコート層を形成し、ドラム２とともに再びスラリーバット１に浸漬され、濾材の役割を果たす。
【００３３】
（濾布の洗浄）
上記石灰泥の回収を１０日間行った後、ブレード押さえ板４ａを調節してスクレーパー４を濾布３の表面に当接させ、濾布３上に堆積した石灰泥を全て剥ぎ取る。そして、スプレーノズル５からＥＤＴＡ・４Ｎａの５質量％のアルカリ性水溶液を１００Ｌ／分の割合で８分間吹き付ける。その後、ブレード押さえ板４ａを調節してスクレーパー４の設定位置を再び石灰泥の回収における位置に戻す。こうして、石灰泥の回収と濾布の洗浄とを交互に繰り返した。
【００３４】
（比較例７、８）
比較例７では、濾布の洗浄においてスプレーノズル５から従来どおりの市水を噴霧した。また、比較例８では、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）・４Ｎａ「ディクエスト２０１６」（商品名、日本モンサント（株）製）のアルカリ性水溶液を用いて洗浄を行った。
【００３５】
＜結果＞
スプレーノズル５からＥＤＴＡ・４Ｎａのアルカリ性水溶液を吹き付けた実施例１０では、当初交換が必要なほど濾水性が低下して濾布が、３日後には、通常の操業に差支えがない程度まで濾水性が向上した。そして、表２に示すように、さらに９０日以上の石灰泥フィルターの連続運転ができた。これに対し、スプレーノズル５からＨＥＤＰのアルカリ性水溶液を吹き付けた比較例８では、僅か２日しか石灰泥フィルターの運転日数を引き伸ばすことができなかった。また、単なる水をスプレーノズル５から吹き付けた比較例７では、石灰泥フィルターの運転日数を引き伸ばすことは、全くできなかった。
【００３６】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のフィルター洗浄方法を実施することにより、クラフトパルプ製造における石灰泥を脱水する石灰泥フィルターの濾布の目詰まりを解消し、再度使用可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１０で用いた石灰泥フィルターの模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
３…濾布
【図１】
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