(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸解缶システムから送られる黒液フラッシュスチームエネルギーの有効活用可能な使用方法の提供。【解決手段】蒸解缶システムで黒液を生成するステップと、前記黒液をプレ蒸発装置システムを使用することなく、蒸発装置システムに送り黒液をフラッシュするステップと、前記発生したスチームを、チップビンでのスチーム処理に供給し、及び／又は白液及び／又は濾過液を予熱するために蒸解缶システムの間接熱交換器に供給するステップとを含む。他の態様では、前記黒液を蒸発装置システム貯蔵タンクに送る前に前記黒液を一段でフラッシュしてスチームを発生するステップと、前記スチームを、チップのスチーム処理に使用したり、黒液を蒸発したりするのに使用するステップと、黒液フラッシュスチーム用の凝縮器を備えない蒸解缶システムを用いることによって蒸解缶システムに濃厚非凝縮性ガスと汚い凝縮水とが発生するのを防止するステップとを含む。【選択図】図３
2007119995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学パルプ製造工場の蒸解缶システムから得られる黒液フラッシュスチームを使用する方法であって、
（ａ）蒸解缶システムで黒液を生成するステップと、
（ｂ）前記黒液を、プレ蒸発装置システムを用いることなく蒸発装置システムに送るステップと、
（ｃ）前記黒液を蒸発装置システムでフラッシュさせてスチームを発生させ、その際少なくとも一部のスチームを、チップビンでスチーム処理し、および／または蒸解缶システムに使用される白液および／または濾過液を予熱するために蒸解缶システムの間接熱交換器に供給するために使用するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、蒸発装置システムに送られる黒液の温度が約１１０℃〜約１５０℃であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、蒸発装置システムに送られる黒液の温度が約１３０℃以上であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、蒸発装置システムの効用缶に送られる黒液の温度が約１１０℃〜約１５０℃であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、蒸発装置システムの効用缶に送られる黒液の温度が約１３０℃以上であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、蒸解缶システムと蒸発装置システムの間に加圧式ファイバーフィルターをさらに用いることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、前記フィルターが、黒液流れからファイバーをフィルター出口で約４０ｐｐｍのレベルに除去可能であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法において、前記蒸発装置システムが、少なくとも６基の効用缶を有する多重効用蒸発装置を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
化学パルプ製造工場システムであって、
（ａ）黒液を生成し得る蒸解缶システムと、
（ｂ）蒸発装置システムであって、前記化学パルプ製造工場システムがプレ蒸発装置システムを備えず、前記黒液が蒸発装置システムでフラッシュされてスチームを発生し、前記スチームの少なくとも一部が、チップビンでスチーム処理し、および／または蒸解缶システムに使用される白液および／または濾過液を予熱するために蒸解缶システムの間接熱交換器に供給するために使用される蒸発装置システムと、
を含むことを特徴とする蒸発装置システム。
【請求項１０】
請求項９記載のシステムにおいて、蒸解缶システムと蒸発装置システムの間に加圧式ファイバーフィルターをさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１０記載のシステムにおいて、前記フィルターが、黒液流れからファイバーをフィルター出口で約４０ｐｐｍのレベルに除去可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項９記載のシステムにおいて、前記蒸発装置システムが、少なくとも６基の効用缶を有する多重効用蒸発装置を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項９記載のシステムにおいて、２基またはそれ以上の基数の蒸解缶を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
化学パルプ製造工場の蒸解缶システムから送られる黒液フラッシュスチームを利用する方法であって、前記方法が、
（ａ）蒸解缶システムから黒液を生成するステップと、
（ｂ）前記黒液を、蒸発システム貯蔵タンクに送る前に、一段でフラッシュしてスチームを発生するステップと、
（ｃ）前記スチームを、チップをスチール処理し、および／または蒸発システムで黒液を蒸発するために使用するステップと、
（ｄ）黒液フラッシュスチーム用の凝縮器を用いることなく、蒸解缶システムを用いることによって蒸解缶システム中に濃厚非凝縮性ガスと汚い凝縮水とが発生するのを防止するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記スチームが、同時にチップのスチーム処理と、蒸発システムでの黒液蒸発とに使用されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、フラッシュの後に黒液冷却器で黒液を冷却するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の方法において、流量制御器で蒸発装置システムに行くスチームの流量を安定化させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１５記載の方法において、前記蒸発装置システムが、少なくとも６基の効用缶を有する多重効用蒸発装置を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
化学パルプ製造システムであって、
（ａ）黒液を生成し得る蒸解缶システムと、
（ｂ）前記黒液をフラッシュしてスチームを発生するフラッシュタンクを備え、
前記システムが、黒液フラッシュスチーム用の凝縮器を備えず、しかも前記システムが、蒸解缶システム中に濃厚非凝縮性ガスと汚い凝縮水とが発生するのを防止し得ることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２０記載のシステムにおいて、少なくとも６基の効用缶を有する多重効用蒸発装置をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２０記載のシステムにおいて、前記フラッシュタンクの後に黒液冷却器をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２０記載のシステムにおいて、前記フラッシュタンクの後に少なくとも１基の流量制御器をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２２記載のシステムにおいて、前記冷却器の後に流量制御器をさらに含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良されたファイバーラインのシステム、プロセスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続蒸解缶を利用して化学パルプを製造する従来の施設では、蒸解缶から抽出された黒液を処理する方法は、黒液を、２基のフラッシュタンクと一連の熱交換器とを備えるプレ蒸発装置システムに送り、次いで得られた液を、蒸発／回収段階の他の機器に送ることである。例えば、図１を参照されたい。
【発明の開示】
【０００３】
本発明に基づく連続蒸解と回収のシステム、プロセスおよび方法の態様の一つは、蒸解システム（この蒸解システムは蒸解缶システムまたは蒸解缶プラントとしても知られており、チップビンから蒸解缶に至る諸機器を備え、オプションとして浸透槽を備えるものである）から抽出された黒液の一つまたはそれ以上の流れを、予熱器（備えられる場合）の後の、そしてプレ蒸発装置システム（このプレ蒸発装置システムはフラッシュタンク、リボイラー、熱交換器のような機器から構成され、ここで、スチームが発生され、黒液が冷却され、その後黒液は回収領域の蒸発システムに送られる）を備えない蒸発／回収システム内で利用するものである。
【０００４】
本発明の態様の別の一つでは、蒸解缶からの黒液は、フラッシュタンクに送られ、次いでフラッシュしたスチーム用の凝縮器を備えない蒸発／回収システムに送られる。
【０００５】
本発明の態様を用いると、ファイバーラインシステムにおけるスチーム効率の改良、当該システムで使用される多種多様成分の回収の改良、汚い凝縮水と悪臭ガスの低減および／または機器とシステムの所要数の削減が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の分野と領域にある技術の理解に資するには、本明細書に参考文献として引用する文献に注目されたい。その文献とは、米国特許第６，３４６，１６６号、６，１７６，９７１号、６，１３２，５５５号、４，７８９，４２８号、および４，８９７，１５７号の各明細書、ＷＯ第９６／３２５３１号と第９６／１２８４８号の各公報、および成書「連続蒸解の現状と今後の発展」（Present and Future Developments of Continuous Cooking）の１８３〜１８４ページと図１２．２である。同書の図１２．２（本明細書では、図１に簡略化して示す）は、プレ蒸発と蒸発に関するシステムに関する現在の最新技術の例であるが、以下の技術用語が含まれている。
プレ蒸発
図１において、頂部近くのフラッシュタンク１０と２０および一連の熱交換器回りを囲んで「プレ蒸発」と示されている破線ボックスを参照のこと。
予熱器
図１において、蒸解缶からの抽出ライン中に「予熱器」と示された熱交換器を参照のこと。この目的は、抽出された黒液の熱を部分的に利用し、白液を「予熱」することである。他の部分の黒液流れまたは他の液の流れは、蒸解缶または供給システムに送られる。
蒸発装置システム
図１において、「蒸発」と示された円く囲んだ部分を参照のこと。この領域には、効用缶と称される一連の熱交換器がある。効用缶各々は、効用缶に導入された黒液からスチームを発生させる。効用缶には、Ｉ〜Ｎの数字が付され、第Ｉ効用缶が最も高温で操作され、第Ｎ効用缶が最も低温で操作される。
【０００７】
現行技術は、チップビン１００を備えるファイバーラインシステムを使用する。木材チップまたは他のセルロース材のスチーム処理は行っても行わなくてもよいが、チップビンには液が加えられ、スラリーが形成され、その後スラリーの加圧化が行われる（このセクションは、供給システムとも称される）。その後、単一または複数の処理槽（浸透槽、予備加水分解槽または他の槽）に送られ、さらに蒸解缶５に装入される（この領域は、蒸解システムとも称される）。現行技術では、少なくとも一つの黒液の流れ（一般に１１０〜１５０℃の温度）が、蒸解システムから抜き出される。抽出された黒液の単一または複数の流れは、熱源として利用され、白液を「予熱」し、他の黒液流れ、および／または他の液の流れは、供給システムと蒸解システムに送られる。次いで、抽出された黒液の単一または複数の流れは、プレ蒸発システム、例えば二基以上のフラッシュタンク１０と２０および／またはリボイラーに送られ、高温の黒液からスチームが発生するとともに、液は普通約９５〜１１０℃の温度まで冷却される。この時点で、黒液は回収領域の蒸発装置システムである「ＥＶＡＰ」工程に送られる。
【０００８】
回収領域（図２）に入ると、回収領域に入った「低温」黒液は、「弱い黒液」（ＷＢＬ）タンク３０に貯蔵され、その後に蒸発装置システムに供給される。蒸発装置システムは、一連の効用缶（図２ではＩからＶＩの番号が付されている）から構成され、各効用缶は相異なる温度および／または条件で操作され、スチームの製造とともにＷＢＬの冷却と濃縮とが可能となる。効用缶Ｉ、すなわち、最も高温の効用缶を出る黒液の濃度は、約７５％固形分であり、回収ボイラー（図示せず）に送られた上に燃焼される。一方、最終段の効用缶ＶＩから出る液の流れは、多重効用缶の中では最も低温（図２では６５℃）の凝縮水であり、パルプ工場の各箇所にわたって使用される。
【０００９】
ＷＢＬは、最も適切な効用缶（例えば、図２の効用缶ＩＶ）の箇所で蒸発装置システムに導入される。この適切な効用缶とは、ＷＢＬの温度でフラッシング、すなわち、急速蒸発が生じスチームが発生し得る効用缶、すなわち、普通は第三効用缶または第四効用缶を意味する。この導入点から、黒液の流れは分割され、いずれかの方向に流れる（黒液の一部分は、高温側の効用缶に流れ、液の蒸発と固形分の濃縮が可能となり、他の部分の黒液は、低温側の効用缶に流れ、加熱され、次いで高温側の効用缶に送られて濃縮される）。第一効用缶から流出する黒液の固形分含有量は一定に設定される（図２では例えば７５％の固形分濃度）。
【００１０】
本発明の態様の一つは、前記のプレ蒸発装置システムを備えずに済む態様である。図３と図４を参照のこと。この発明プロセスでは、回収領域に送られる時のＷＢＬの温度が、より高くなるので、これによりＷＢＬの蒸発装置システムへの導入を、大量のスチームの発生を可能とする効用缶において行うことが可能となる。
【００１１】
また、本発明の蒸発装置システムで発生したスチームは、蒸解缶領域のプレ蒸発装置システムで発生したスチームよりきれいなスチームであることも見出された。このきれいなスチームは、チップビン１００向けスチームとして使用するのに好適であり、効用缶の間で蒸発装置システムから取り出し得るので、チップビン１００に入るスチームはこの使用に好適な温度を有する。従って、スチーム処理槽を備えずに済むので、パルプ工場で製造されたスチームは、より効率的に使用し得る。
【００１２】
本発明のプロセスの利点は、チップビンに導入されるスチーム中の不純物が低減されるので、チップビンから排出されるガス中の不純物も低減されることである。蒸発装置システムできれいなスチームを製造し、これをチップビン１００で使用することによって、パルプ工場から発生する汚染ガス発生量が低減される。
【００１３】
本発明のプロセスを使用すると、また、蒸発装置システムの外部に当たるＷＢＬ貯蔵タンクを備えないで済むことが可能になる。ＷＢＬ貯蔵タンクは、蒸発装置システムの外部の装置となるのではなく、その一部の装置として内部化し得るので、コストが節約される。
【００１４】
図３と図４に図示の例示的蒸発装置システムは、図１と図２の従来のシステムに較べて、他の改良点も幾つか有する。蒸解缶５から蒸発装置システムに送られる黒液の流れは、より高温である。この流れは、蒸発装置システムの適切な効用缶に直接送られ、パルプ工場のスチーム効率を向上し得る。
【００１５】
オプションとして、加圧式ファイバーフィルター４０を蒸解缶と蒸発装置システムとの間のラインに備え、黒液流れからファイバーをフィルター出口で約４０ｐｐｍのレベルに除去することが可能である。フィルターで除去されたファイバー材料は、スラリーの形で蒸解缶５または供給システムに返送される。
【００１６】
現在のシステムでも、この程度のフィルターを備えられるという議論もあろうが、その場合は、フィルターに入る流れの温度が低すぎる（９５〜１３０℃）ので、この流れは、供給システムに返送し、蒸解温度に再加熱してから、さらに処理しなければならない。しかし、本発明のプロセスでは、蒸解缶から蒸発装置システムに行く黒液の流れが、より高温であるということは、濾過された材料も、より高温であることを意味する。この、より高温の材料は蒸解温度に、より近いので、蒸解缶の頂部に返送することができ、熱を付加する必要性が総括的に減少する。材料の温度に依存するが、蒸解缶からの流れの少部分を冷却器５０を介して、より小さなタンク３０に、そして適切な効用缶の箇所の蒸発装置システムに送ることが可能である。
【００１７】
本発明のシステムは、以前に考え付かれたことも、使用されたこともない。何故ならば、蒸解缶／蒸煮領域と回収領域を「接続」するということは、パルプ工場の両領域間の距離や他の別の要因からして、考え付かなかったからである。もう一つの理由は、個々の領域を分離しておくことで得られる信頼性の問題である。これらの領域の一つが「乱れる」と他の領域をシャットダウンしなければならない恐れがあるので、望ましくないのである。特に有害なのは、回収領域の乱れであり、これが起こると、蒸解缶のシャットダウンに至る。要するに、一方の領域が運転不能になると、他の領域に極端な不具合の問題が引き起こされるおそれがある。
【００１８】
本発明の他の一つの態様では、化学パルプ製造のシステム、方法およびプロセスにおいてフラッシュタンクが利用される。以下に、最初に従来技術を説明し、次いで、本発明の幾つかの態様を説明する。
【００１９】
化学パルプの製造において、高温の蒸解液が連続蒸解缶から排出される。一般に、排出量は、８〜１２ｍ３／ＡＤＭＴ（空乾トン）であり、平均温度は約１３０〜１７０℃である。蒸解缶から排出された蒸解液、すなわち黒液は、蒸発プラント（プレ蒸発装置システムと蒸発装置システムとを備える）に流れ、特に、ここで黒液に含まれる水のほとんどすべてが直列接続の幾つかの蒸発効用缶で除去され、最後に黒液燃焼工程に送られる。様々な黒液蒸発用効用缶は、新鮮なスチームと、より高温でより高圧の効用缶から得られるフラッシュスチームとを使用する。蒸発プラントでは、黒液は、実際に蒸発にかけられる前に、常圧の貯蔵タンクに導かれる。この貯蔵タンクに入る前に、黒液の温度は１００℃未満に下げられ、タンクで沸騰するのが防止される。蒸解缶と蒸発プラント貯蔵タンクの間では、極めて大量の熱、１〜４ＧＪ／ＡＤＭＴが黒液から除かれる。
【００２０】
一般に、数基のフラッシュタンクを使って黒液から熱を除去する。この際、高温の黒液の一部は、フラッシュスチームに転化する。フラッシュ操作で上記の熱の全部を除去することが可能ならば、水のフラッシュ量、すなわち蒸発量は、０．５〜１．７ｍ３／ＡＤＭＴとなる筈である。実際には、フラッシュタンク中の黒液温度が、高々、１１０℃レベルに低下するにすぎないので、蒸発される水の量は、０．３〜１．３ｍ３／ＡＤＭＴとなる。１００℃以下の最終冷却は、一般に、熱交換器で間接的に行われ、同時にパルプ洗浄用の高温水が得られる。
【００２１】
フラッシュスチームに変換された熱量は、一般に、チップのスチーム処理に利用される。チップのスチーム処理では、チップを加熱し、内部に含まれている空気をスチームで取り除くので、以降の蒸解プロセスに顕著な利点が得られる。一般に、スチームは、チップスチーム処理間に消費され、チップの性質とスチーム処理法に依存するが、約０．５〜２ＧＪ／ＡＤＭＴの量で消費される。上記の計算が示すように、しばしば起こる状況として、フラッシュスチームは、スチーム処理の目的以上に得ることが可能である。
【００２２】
一般に、この過剰なフラッシュスチームは、別個のフラッシュスチーム凝縮器に導かれ、水蒸気が凝縮され、同時に高温水が得られる。フラッシュスチームは、非凝縮性ガスと称される化合物（メタノール、テレビン油、様々な硫黄化合物、等々）を含有し、これらはガス状かつ高濃度で凝縮器から排出される。これらのガスは、濃厚悪臭ガスと称される。化学パルプ製造工場では、いわゆる弱い悪臭ガスも排出されるが、ここでの悪臭化合物の含有量は、爆発限界以下の濃度に維持される。フラッシュスチームの凝縮で得られた水は、水のみでなく他の化合物も含有しているので、汚い凝縮水と称される。フラッシュスチーム凝縮器から排出される非凝縮性ガスと汚い凝縮水とは、パルプ工場の他のプラントに導かれ、さらに処理される。大気に放出されると、重大な汚染物排出問題を惹起するからである。濃厚悪臭ガスおよび汚い凝縮水は有毒、かつ爆発性であるので、それらの処理は危険であり、特別な注意が必要である。
【００２３】
しばしば起こることであるが、例えば、フラッシュスチーム凝縮器の能力が小さな場合に、黒液が約１１０℃の最高レベルにフラッシュしないで、黒液がフラッシュタンクに高温のまま存在することがある。
【００２４】
この場合には、黒液からフラッシュスチームが発生する程度は、最大以下となり、蒸発プラントの蒸発量を増加させる必要が生じる。工場全体のエネルギー効率を考えれば、できる限り多くのフラッシュスチームを黒液から取り出すことが有利であり、適切な使用目的が見つかれば、それを使用して新鮮なスチームを高効率で置き換えることが可能である。
【００２５】
チップのスチーム処理には多岐にわたる技法が使用されてきている。従来、常圧スチーム処理に加えて、いわゆるスチーム処理槽またはチップシュートで短期間の加圧スチーム処理も実施されている。加圧スチーム処理は、普通１．０〜１．５バールの圧力で行われる。加圧スチーム処理は、大量のスチームを消費する。従って、加圧スチーム処理に関しても、黒液から発生されたスチームでの処理が二つの段階で行われ、第一段階からフラッシュスチームがスチーム処理槽に送られ、第二段階から常圧チップビンに導かれ、ここで長時間かけてスチーム処理が行われる。現代のパルプ工場では、チップビンにおけるスチーム処理が十分に効果的であるので、加圧スチーム処理は省略されてきており、一般に、１つのみの黒液フラッシュフェーズが使用されている。このようにして、プロセスは、より簡素化され、投資コストも、より低下される。
【００２６】
図５は、現代のパルプ工場の蒸解缶から排出される黒液の熱を利用する典型的なシステムを示す。蒸解缶から排出された黒液はパイプ４経由でフラッシュタンク１に入る。蒸解缶からは、黒液は１つより多くのゾーンからパイプ４に排出し得る。圧力が低下すると、フラッシュスチームが黒液から分離され、スチームが、パイプ５経由で、常圧スチームフェーズに送られ、そして状況に依存するが、パイプ６経由で、フラッシュスチーム凝縮器２に導入される。フラッシュスチームの凝縮には１つより多くの凝縮器を使用し得る。フラッシュスチーム凝縮器には、パイプ１１経由で低温（約０〜３０℃）の水または高温（約４０〜６０℃）の水が受入られる。スチームが凝縮すると、この水の温度が上昇し、パイプ１２経由で高温水（約６５〜９０℃）としてパルプ工場の高温水システムに排出される。凝縮されたスチームは、パイプ１０経由で汚い凝縮水として一般に蒸解プラントの汚い凝縮水システムに、さらにそこから蒸発プラントの汚い凝縮水貯槽に排出される。非凝縮性ガス、すなわち、濃厚悪臭ガスは、パイプ９経由で濃厚ガス収集・処理システムに排出される。フラッシュタンクでフラッシュし、冷却した黒液は、パイプ７経由で黒液冷却器３に入る。そこで、黒液の温度はさらに低下し、パイプ８経由で蒸発プラントの黒液貯蔵タンクに排出される。黒液冷却に使われる水は、パイプ１３経由で冷却器に入り、パイプ１４経由で高温水システムに排出される。
【００２７】
現代のファイバーラインでは、パルプ洗浄の際に使用される高温水の量は格段に減少しており、また、フラッシュスチーム凝縮器と黒液冷却器で発生した高温水全量に対する合理的な使用先が見出されないことが多いが、高温水自体は、再冷却され、プラントから取り出される必要がある。従って、黒液が有する熱量の一部は損失に至る。従って、本発明のこの態様の目的は、過剰フラッシュスチームを簡単な方法で利用し、同時に、蒸解プラントで濃厚悪臭ガスと汚い凝縮水との発生を防止することである。
【００２８】
本発明のこの態様に基づく解決法は、フラッシュスチーム凝縮器を使用することなく、過剰フラッシュスチームを、蒸発プラントの適当な蒸発段階に直接に導入し、そこでこれを新鮮なスチームと部分的に置き換えることであり、その結果、蒸発プラントのスチーム経済が改善される。同時に、蒸解缶プラント領域における汚い凝縮水と濃厚悪臭ガスの発生が防止され、それらの処理は、それらをいずれ何処かで処理しなければならない蒸発プラントの範囲だけに限定し得る。フラッシュスチーム凝縮器を備えず、しかも濃厚悪臭ガス／汚い凝縮水の処理も行わないプロセスは、従来のプロセスよりも小さくなることは当然であり、投資コストも減少するので有利である。
【００２９】
図６は、本発明のこの態様に基づき、黒液をフラッシュさせ、得られたフラッシュスチームを利用する解決法を示す。蒸解缶から排出された黒液は、パイプ４経由でフラッシュタンク１に入る。蒸解缶（複数を含む）の１つより多くのゾーンから、黒液はパイプ４に排出される。フラッシュタンク１の圧力が低下するにつれて、フラッシュスチームが黒液から分離され、常圧で運転のスチームフェーズにパイプ５経由で送られ、パイプ１５経由では蒸発プラントの好適な凝縮器に、または他の好ましい箇所に導入される。フラッシュスチーム凝縮器は、全く使用されない。結果として、蒸解缶プラントにおける汚い凝縮水と濃厚悪臭ガスの発生を防止し得る。フラッシュタンクでフラッシュし、冷却された黒液は、黒液冷却器３にパイプ７経由で排出される。冷却器３で、黒液は、温度がさらに低下し、パイプ８経由で蒸発プラント（例えば、黒液貯蔵タンク）に排出される。黒液冷却に使われる水は、パイプ１３経由で冷却器に入り、パイプ１４経由で高温水システムに排出される。
【００３０】
図７は、フラッシュスチームがチップのスチーム処理のみに導入され、フラッシュスチーム凝縮器が存在しない態様の別の一つを示す。この態様では、蒸解缶から排出された黒液はパイプ４経由でフラッシュタンク１に入る。蒸解缶（複数を含む）の１つより多くのゾーンから、黒液が取り出される。フラッシュタンク１の圧力が減少するにつれて、フラッシュスチームが黒液から分離され、フラッシュスチームは、パイプ５経由で、常圧スチーム処理フェーズのみに導入される。フラッシュスチーム凝縮器は全く使われないので、蒸解缶プラントでの汚い凝縮水と濃厚悪臭ガスの発生を防止し得る。フラッシュタンクでフラッシュし、冷却された黒液は、黒液冷却器３にパイプ７経由で排出される。そこで、黒液は、温度がさらに低下し、パイプ８経由で蒸発プラント（例えば、黒液貯蔵タンク）に排出される。黒液を冷却するために用いられた水はパイプ１３経由で冷却器に入り、パイプ１４経由で高温水システムに送られる。
【００３１】
この態様は新規、かつ優れた解決法であり、蒸解缶プラントの汚い凝縮水と濃厚悪臭ガスの生成とを防止するが、下記のような幾つかの欠点もある。フラッシュスチームがスチーム処理に必要な量よりも多量に発生すれば、この過剰スチームを利用する方法は存在しない。もう一つの不利な点は、プラントのシャットダウンの際に明らかになる。この場合、フラッシュスチームをスチーム処理に導入し得ないので、黒液のフラッシュも生じさせ得ない。この理由で、フラッシュタンクの機器設計圧力は、通常より相当程度高くしなければならない。高温度に対応して生ずる高圧に対抗するためである。さらに、黒液冷却器の冷却能力が、通常よりかなり高くなければならない。この状況でも黒液を１００℃以下に冷却し得るようにするためである。フラッシュスチームがフラッシュタンクから排出されない状況下では、濃厚悪臭ガスが、フラッシュタンクで濃縮されるという更なるリスクが存在する。フラッシュスチームを再使用すると、大量の濃厚悪臭ガスが噴出する可能性がある。濃厚悪臭ガスのこの強力、かつ突然の噴出があると、スチーム処理領域またはこれに接続された装置に危険な状況を起こす可能性がある。本発明この態様では、濃縮は全く起こらない。フラッシュスチームが蒸発プラントに連続的に排出されるからである。
【００３２】
フラッシュスチームを蒸発に使用することは、多岐にわたるプレ蒸発技術に関連して行われている。これらの技術では、黒液が多段階でフラッシュされ、前の段階からのフラッシュスチームが後の段階の黒液をフラッシュするために使用される。チップをスチーム処理する時に使用されるフラッシュスチームは、普通、プレ蒸発装置から得られ、フラッシュタンクから直接得られるものではない。プレ蒸発プラントに加えて、パルプ工場には通常の蒸発プラントもあり、そこでは、黒液の乾燥固形物濃度が、燃焼に十分なだけの高レベルに上げられる。実際上、プレ蒸発プラントの技術は、複雑なプロセスであることが多く、黒液を泡立たせる傾向もある。これらの理由で、プレ蒸発プラントは、そもそも望ましくないものである。
【００３３】
本発明のシステム、プロセスおよび方法を用いるとき、蒸解缶プラントと蒸発プラントの運転が通常より相互依存性が高いと議論する向きもいると考えられる。例えば、蒸発プラントに導入されるフラッシュスチームの量が相当程度変わる場合は、蒸発プラントの不規則な運転が結果として生じる。この問題は、オプションの流量制御器１６を用いて蒸発プラントに流入するスチームの流量を安定化し、蒸解缶プラントの様々な障害状況に対応してスチーム処理用のスチームを変化させることによって、容易に解決し得る。スチーム処理に必要なスチーム量は、全体のスチーム経済に実際的なネガティブな影響を与えることなく、新鮮なスチームを使用して様々な障害状況に対処することで容易に補償し得る。
【００３４】
他の一つの極めて困難な状況が起こるのは、蒸解缶プラントが運転中であるのに、蒸発プラントが運転していない場合である。この状況は極めて稀であり、短期間である。蒸解缶プラントと蒸発プラントの間の黒液貯蔵タンクが急速に満杯になり、蒸発プラントの運転なしには蒸解缶プラントの運転は許されなくなるからである。この状況では、以前に示された解決法を採用し得る。すなわち、フラッシュスチームをチップのスチーム処理のみに使用するのである。しかし、フラッシュタンクおよび黒液冷却器の大きさを決定するには、フラッシュスチームが黒液から取り出されない状況を考えて工夫されなければならない。別の一つの解決法は、過剰なフラッシュスチームを蒸発プラントの凝縮器に導くことである。使用可能な凝縮器としては、例えば、蒸発プラントの後にある表面凝縮器または蒸発プラントからの汚い凝縮水を清浄化する時に使われるストリッパー用の凝縮器がある。蒸発プラントが乱れている短期の間は、これらの凝縮器を使用して、スチームを受け入れ可能にするのが好ましい。蒸発プラントが長期間のシャットダウンの場合には、蒸解缶プラントを運転する理由はもはや存在しない。
【００３５】
原理上は、フラッシュタンクＩから得られるフラッシュスチームは、蒸発プラントの蒸発段階の何処にでも導入し得る。ここでは、圧力が十分に低いからである。フラッシュタンクの典型的な運転圧力は、大気圧より約０．２〜０．５バール高いので、大気圧またはそれ以下の圧力で運転している蒸発段階は、これに好適である。しかし、最も好ましい解決法は、スチームを、可能な最高の圧力を有している蒸発ユニットに導入することである。このことにより、新鮮なスチームの可能な最大の節約が得られるからである。典型的な現代の７段階から構成される蒸発プラントでは、フラッシュスチームを第三段階の蒸発装置に導入することが最も有利である。そのケースでは、フラッシュスチームが５箇所の蒸発段階に渉り存在し、作用し、新鮮なスチームを５：７の比率で節約することが可能である。換言すれば、１キログラムのフラッシュスチームは、新鮮なスチームの消費量を５／７キログラムだけ減少させる。蒸発プラントでフラッシュスチームを使用するのは、蒸発プラントが少なくとも６箇所の蒸発段階を備えているときが最も有利である。
【００３６】
本発明の原理は、１つより多くのフラッシュタンクが存在し、また、加圧スチーム処理フェーズが用いられている状況にも適用し得る。幾つかのフラッシュタンクを使用する場合、発生可能なフラッシュスチーム全量から、より高圧力部分を分離して、この高圧部分を多岐にわたる他の目的に使うことも可能である。それにもかかわらず、幾つかのフラッシュ段階をそれぞれに使用することは、本発明に従って単一のフラッシュ段階を使用する方法に基づく簡単な解決法に比較して、得られる利点は僅かにすぎない。一基のフラッシュタンクを用いる解決法では、発生したすべてのフラッシュスチームが、スチーム処理と蒸発プラントですべて効率的に利用し得るからである。フラッシュスチームの「効率的使用」とは、新しいスチームの使用に高効率で置き換え得ることを意味する。この理由のため、本発明に基づく技術は、一基のフラッシュタンクを使用する時に最も有利である。
【００３７】
以上、本発明は、現在最も実用的かつ好ましい態様であると考えられるものに関連して説明されたが、本発明は、開示の態様に限定されないことも理解されなければならない。本発明は、前記のクレームの精神と範囲内に含まれる多岐にわたる部分修正、および等価の配置とバリエーションをすべて網羅するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来のファイバーラインのシステムを示す概略図である。
【図２】従来のファイバーラインのシステムのプレ蒸発と蒸発の部分を示す概略図である。
【図３】本発明の態様に基づくファイバーラインのシステムの蒸発部分を示す概略図である。
【図４】本発明の態様に基づくファイバーラインのシステムの蒸発部分を別の形で示す概略図である。
【図５】従来のファイバーラインのシステムの一部を示す概略図である。
【図６】図５と同様な概略図であるが、本発明の他の態様の一つを示す概略図である。
【図７】図５と同様な概略図であるが、本発明の他の態様の別の一つを示す概略図である。
【図１】
2007119995.tif 000003
【図２】
2007119995.tif 000004
【図３】
2007119995.tif 000005
【図４】
2007119995.tif 000006
【図５】
2007119995.tif 000007
【図６】
2007119995.tif 000008
【図７】
2007119995.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月18日(2006.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学パルプ製造工場の蒸解缶システムから得られる黒液フラッシュスチームを使用する方法であって、
（ａ）蒸解缶システムで黒液を生成するステップと、
（ｂ）前記黒液を、プレ蒸発装置システムを用いることなく蒸発装置システムに送るステップと、
（ｃ）前記黒液を蒸発装置システムでフラッシュさせてスチームを発生させ、その際少なくとも一部のスチームを、チップビンでスチーム処理し、および／または蒸解缶システムに使用される白液および／または濾過液を予熱するために蒸解缶システムの間接熱交換器に供給するために使用するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、蒸発装置システムに送られる黒液の温度が約１１０℃〜約１５０℃であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、蒸発装置システムに送られる黒液の温度が約１３０℃以上であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、蒸発装置システムの効用缶に送られる黒液の温度が約１１０℃〜約１５０℃であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、蒸発装置システムの効用缶に送られる黒液の温度が約１３０℃以上であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、蒸解缶システムと蒸発装置システムの間に加圧式ファイバーフィルターをさらに用いることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、前記フィルターが、黒液流れからファイバーをフィルター出口で約４０ｐｐｍのレベルに除去可能であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法において、前記蒸発装置システムが、少なくとも６基の効用缶を有する多重効用蒸発装置を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
化学パルプ製造工場システムであって、
（ａ）黒液を生成し得る蒸解缶システムと、
（ｂ）蒸発装置システムであって、前記化学パルプ製造工場システムがプレ蒸発装置システムを備えず、前記黒液が蒸発装置システムでフラッシュされてスチームを発生し、前記スチームの少なくとも一部が、チップビンでスチーム処理し、および／または蒸解缶システムに使用される白液および／または濾過液を予熱するために蒸解缶システムの間接熱交換器に供給するために使用される蒸発装置システムと、
を含むことを特徴とする蒸発装置システム。
【請求項１０】
請求項９記載のシステムにおいて、蒸解缶システムと蒸発装置システムの間に加圧式ファイバーフィルターをさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１０記載のシステムにおいて、前記フィルターが、黒液流れからファイバーをフィルター出口で約４０ｐｐｍのレベルに除去可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項９記載のシステムにおいて、前記蒸発装置システムが、少なくとも６基の効用缶を有する多重効用蒸発装置を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項９記載のシステムにおいて、２基またはそれ以上の基数の蒸解缶を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
化学パルプ製造工場の蒸解缶システムから送られる黒液フラッシュスチームを利用する方法であって、前記方法が、
（ａ）蒸解缶システムから黒液を生成するステップと、
（ｂ）前記黒液を、蒸発システム貯蔵タンクに送る前に、一段でフラッシュしてスチームを発生するステップと、
（ｃ）前記スチームを、チップをスチール処理し、および／または蒸発システムで黒液を蒸発するために使用するステップと、
（ｄ）黒液フラッシュスチーム用の凝縮器を用いることなく、蒸解缶システムを用いることによって蒸解缶システム中に濃厚非凝縮性ガスと汚い凝縮水とが発生するのを防止するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記スチームが、同時にチップのスチーム処理と、蒸発システムでの黒液蒸発とに使用されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法において、フラッシュの後に黒液冷却器で黒液を冷却するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１４記載の方法において、流量制御器で蒸発装置システムに行くスチームの流量を安定化させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１４記載の方法において、前記蒸発装置システムが、少なくとも６基の効用缶を有する多重効用蒸発装置を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
化学パルプ製造システムであって、
（ａ）黒液を生成し得る蒸解缶システムと、
（ｂ）前記黒液をフラッシュしてスチームを発生するフラッシュタンクを備え、
前記システムが、黒液フラッシュスチーム用の凝縮器を備えず、しかも前記システムが、蒸解缶システム中に濃厚非凝縮性ガスと汚い凝縮水とが発生するのを防止し得ることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１９記載のシステムにおいて、少なくとも６基の効用缶を有する多重効用蒸発装置をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１９記載のシステムにおいて、前記フラッシュタンクの後に黒液冷却器をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１９記載のシステムにおいて、前記フラッシュタンクの後に少なくとも１基の流量制御器をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２１記載のシステムにおいて、前記冷却器の後に流量制御器をさらに含むことを特徴とするシステム。
【外国語明細書】
【Title of Invention】IMPROVED FIBERLINE SYSTEMS, PROCESSES AND METHODS
【Technical Field】
This invention relates to an improved fiberline systems, processes and methods.
【Background Art】
In conventional facilities producing chemical pulp utilizing continuous digesters, the manner of handling the extracted black liquor from the digester is to pass the black liquor to a pre-evaporation system comprising two flash tanks and a series of exchangers and then to pass the resulting liquor to other equipment in an evaporation/recovery phase.  See, e.g., Figure 1.  
【Disclosure of Invention】
According to the present invention, one embodiment of a continuous cooking and recovery system, process and method utilizes one or more streams of black liquor extracted from the cooking system (i.e., the cooking system, which is also known as the digester system or digester plant, includes the chip bin through the digester - and optionally including an impregnation vessel) in an evaporation/recovery system after any  pre-heater (if applicable) and without any pre-evaporation system (i.e., pre-evaporation equipment being equipment such as flash tanks, reboilers and exchangers where steam is generated as the black liquor is cooled prior to sending the black liquor to the evaporation system in the recovery area).
According to another embodiment of the invention, black liquor from the digester is sent to a flash tank and then to the evaporation/recovery system without using any flashing steam condenser.
The embodiments of the invention result in the improvement of the steam economy of the fiberline system, improved recovery of the various ingredients used in the system, reduction of foul condensate and malodorous gases, and/or reduced equipment and system requirements.
【Best Modes for Invention】
To assist in an understanding of the technology in the field and area of the invention, attention is directed to the attached documents, which are incorporated herein by reference:  U.S. Patent Nos. 6,346,166, 6,176,971, 6,132,555, 4,789,428 and 4,897,157, patent document nos. WO96/32531 and WO96/12848, and pages 183-184 of the book entitled Present and Future Developments of Continuous Cooking and its Figure 12.2.  Figure 12.2 (simplified as Figure 1 herein) is an example of the current state of the art with regard to pre-evaporation and evaporation systems, including the following technology terms:
・Pre-evaporation - in Figure 1, see the dash-line box around flash tanks 10 and 20 and the series of exchangers near the top of the figure and identified as "PRE-EVAP." 
・Pre-heaters - in Figure 1, see the exchangers identified as "Pre-Heaters" in      the extraction line from the digester whose purpose is to use some of the heat in the extracted black liquor to “pre-heat” white liquor, other black liquor streams or other liquid streams being sent to the digester or feed system. 
・Evaporator System - in Figure 1, see the circled section identified as "EVAP."  In this area, there are a series of exchangers that are referred to as effects.  Each effect produces steam from the black liquor that enters the effect.  The effects are numbered I through N, with I operating at the      highest temperature and N operating at the lowest temperature.
The current state of the art utilizes a fiberline system with a chip bin 100 where steaming of wood chips or other cellulose material may or may not be occurring, liquid is added to form a slurry, followed by pressurization of the slurry (this section is also referred to as the feed system), fed to a treatment vessel or vessels (could be an impregnation vessel, a pre-hydrolysis process or other vessels), followed by a digester 5 (this section is also referred to as the cooking system).  Currently, at least one black liquor stream (typically at a temperature of 110-150°C) is withdrawn from the cooking system.  The extracted black liquor stream or streams are used as a source of heat to “pre-heat” white liquor, other black liquor streams, and/or other liquid streams being sent to the feed and cooking systems.  The extracted black liquor stream (or streams) is then sent to the pre-evaporation system, e.g., two or more flash tanks 10, 20 and/or reboilers where steam is produced from the hot black liquor as the liquor is cooled, typically to temperatures of about 95-110°C.  At this point, the black liquor is sent to the evaporator system "EVAP" in the recovery area.  
Once in the recovery area (Figure 2), the “cool” black liquor entering the recovery area is stored in a “weak black liquor” (WBL) tank 30 until fed to the evaporator system.  The evaporator system consists of a series of effects (numbered I to VI in Figure 2) each operating at different temperatures and/or conditions to allow for the production of steam while cooling and concentrating the WBL.  The concentration of the black liquor leaving effect I, i.e., the highest temperature effect, is about 75% solids, and is sent to a recovery boiler (not shown) to be burned while the liquid stream out of the last effect VI is condensate at the lowest temperature (65°C in Figure 2) of the various effects and is used throughout the mill.  
The WBL is introduced into the evaporator system at the effect which is most appropriate (e.g., effect IV in Figure 2), that means the effect where the temperature of the WBL will allow flashing to produce steam, typically the third or fourth effect.  From this point of entry, the black liquor flow is split, going in either direction (some black liquor goes to hotter effects, which allows for the evaporation of the liquid and concentration of solids, other black liquor goes to lower temperature effects and is heated and then sent to higher temperature effects for concentration).  The solids content in the black liquor from the first effect is set (solids content such as 75% in Figure 2).
One of the embodiments of the subject invention eliminates the pre-evaporator system.  See Figures 3 and 4.  In this inventive process, the temperature of the WBL when sent to the recovery area is higher, thereby allowing for the WBL introduction into the evaporator system at an effect that will allow for a greater production of steam.  
It has also been discovered that the steam produced in this inventive evaporator system is cleaner than that produced in a pre-evaporator system at the digester area.  The cleaner steam is suitable for use as steam for the chip bin 100 and can be drawn off the evaporator system between effects so that the steam going to the chip bin 100 has a temperature suitable for this use and thereby eliminates a steaming vessel, thus allowing for more efficient use of the steam produced in the mill. 
An advantage of this inventive process is the reduction of contaminates introduced into the chip bin in the steam, which, in turn, reduces contaminates in the gas vented out of the chip bin.  The cleaner steam produced in the evaporation system and used in the chip bin 100 reduces adverse emissions from the mill.   
This inventive process also allows for the elimination of the WBL storage tank external to the train of the evaporator system.  The WBL storage tank can become part of the evaporator system train, not external to the training, thereby saving costs.
The exemplary evaporator system shown in Figures 3 and 4 has other improvements over the conventional systems of Figures 1 and 2.  The black liquor stream coming from the digester 5 to the evaporator system is higher in temperature.  This stream can be sent directly to the appropriate effect in the evaporation system to improve the steam efficiency of the mill.  
Optionally, a pressurized fiber filter 40 can be located in the line between the digester and the evaporator system to allow the removal of fiber from the black liquor stream to a level of about 40ppm leaving the filter.  The fiber material removed from the filter would be in the form of a slurry to be returned to the digester 5 or feed system.  
In current systems that may arguably have a filter somewhat like this, the temperature of the stream entering the filter is too low (95-130°C); thus, this stream material must be returned to the feed system to be reheated to cooking temperature prior to further treatment.  However, in the inventive process, the higher temperature of the black liquor stream from the digester to the evaporator system means the filtered material is at a higher temperature.  This higher temperature material is closer to the cooking temperature and therefore can be returned to the top of the digester, reducing the overall need for heat addition.  Depending on the temperature of the material, a small portion of the stream from the digester could be sent through a cooler 50 and to a smaller tank 30 and to the evaporator system at the appropriate effect. 
The inventive system has never been contemplated or used before because it has never been considered to “connect” the digester/cooking area and the recovery area because of the distance between the two areas in the mill and other factors.  Another reason is the reliability of the separation of each area.  It is undesirable to have one of these areas “upset” that would cause a shutdown in the other area.  Particularly detrimental are upsets at the recovery area that would cause the digester to be shut down.  In short, loosing one area could cause extreme problems in the other area.  The inventive process overcomes these problems.
In another embodiment of the invention, a chemical pulping system, method and process utilizes a flashing tank.  The prior art is first described, followed by the inventive embodiments.
In chemical pulping, cooking liquor at a high temperature is discharged from a continuous digester. Typically, the discharged amount is 8 - 12 m3/ADMT and the temperature on average is about 130 - 170oC.  The cooking liquor discharged from the digester, i.e., black liquor, flows to an evaporation plant (containing pre-evaporation and evaporation systems), where, among other things, almost all the water present in the black liquor is removed in several evaporation effects connected in series prior to black liquor combustion.  Various black liquor evaporation effects use fresh steam and flashing steam obtained from effects having a higher temperature and pressure. In the evaporation plant, the black liquor is led into a non-pressurized storage tank prior to the actual evaporation.  Prior to the storage tank, the temperature of the black liquor is decreased below 100oC for preventing boiling in the tank.  Between the digester and the storage tank of the evaporation plant, a very large amount of heat - 1 - 4 GJ/ADMT - is removed from the black liquor.
Typically, several flashing tanks are used for removing heat from the black liquor, wherein part of the hot black liquor converts into flashing steam.  If it was possible to remove by flashing the total amount of heat mentioned above, the amount of water flashing, i.e., vaporizing, would be 0.5 - 1.7 m3/ADMT.  In practice, the temperature of the black liquor in the flashing tank decreases at best to a level of about 110oC, whereby the amount of water being vaporized is between 0.3 - 1.3 m3/ADMT.  Final cooling below 100oC is typically performed indirectly in a heat exchanger, simultaneously providing hot water for pulp washing.
The amount of heat transferred into the flashing steam is typically utilized in chip steaming.  In the chip steaming, the chips are heated and the air contained therein is removed by means of steam, whereby significant advantages are achieved for the digesting process.  Typically, steam is consumed during chip steaming, depending on the chip properties and the steaming method, in the amount of about 0.5 - 2 GJ/ADMT.  As the above calculations indicate, the situation often is such that flashing steam is available in excess of steaming purposes.
Typically, this excess flashing steam is led to a separate flashing steam condenser, where water vapor is condensed and simultaneously hot water is obtained.  The flashing steam contains compounds referred to as non-condensable gases (methanol, turpentine, various sulfur compounds etc.), which are removed from the condenser in gaseous form and at high concentration. These gases are called concentrated malodorous gases.  A chemical pulp mill also produces so-called weak malodorous gases, wherein the content of malodorous compounds is maintained under explosive concentration.  Condensed flashing steam contains other compounds in addition to water, and it is called foul condensate.  The non-condensable gases generated in the flashing steam condenser and the foul condensate are led into other plants of the mill for further treatment, because if released into the atmosphere they would cause a significant emission problem.  As the concentrated malodorous gases and foul condensate are toxic and explosive, the treatment thereof is dangerous and requires particular care.
It often happens, e.g., due to low capacity of the flashing steam condenser, that the black liquor is not flashed to the maximum level of about 110oC, but the black liquor exits the flashing tank at a higher temperature.  In that case, the flashing steam removal from the black liquor is below maximum and the need for evaporation in the evaporation plant increases.  In view of the overall energy efficiency of the mill, it is advantageous to remove as much flashing steam from the black liquor as possible, provided that sensible objects of use are found, where it can be used to replace fresh steam with high efficiency.
Various techniques have been used for chip steaming.  Conventionally, in addition to atmospheric steaming, a short-term pressurized steaming has been performed in a so-called steaming vessel or chip chute.  Pressurized steaming is usually performed at a pressure of 1.0 - 1.5 bar.  Pressurized steaming consumes a great amount of steam.  Therefore, in connection with pressurized steaming, also the black liquor steaming is performed in two stages so that from the first stage the flashing steam is led into a steaming vessel and from the second stage into an atmospheric chip bin with a remarkably longer steaming retention time.  In modern pulp mills, steaming in the chip bin is so efficient that pressurized steaming has been omitted and typically only one black liquor flashing phase is used.  This way, the process is simpler and the investment costs are lower. 
Figure 5 illustrates a typical system for utilizing the heat of black liquor exiting the digester in a modern pulp mill.  Black liquor from the digester enters the flashing tank 1 via pipe 4.  From the digesters, black liquor may be discharged to pipe 4 from more than one zone.  As the pressure decreases, flashing steam is separated from the black liquor, which steam is led via pipe 5 into an atmospheric steaming phase and, depending on the situation, via pipe 6 to the flashing steam condenser 2.  More than one condenser may be used for condensing the flashing steam.  The flashing steam condenser receives cold (about 0 - 30oC) or warm (about 40 - 60oC) water via pipe 11.  As the steam condenses, the temperature of this water increases and it discharges as hot water (about 65 - 90oC) via pipe 12 into the hot water system of the mill. Condensed steam exits as foul condensate via pipe 10 typically into the foul condensate system of the digester plant and therefrom further to a foul condensate container of the evaporation plant.  The non-condensable gases, i.e. concentrated malodorous gases, exit via pipe 9 into the concentrated gases collection and treatment system.  The black liquor flashed and cooled in the flashing tank exits via pipe 7 to black liquor cooler 3.  There the temperature of the black liquor decreases further and it is discharged to the black liquor storage tank of the evaporation plant via pipe 8.  The water used for black liquor cooling enters the cooler via pipe 13 and exits into the hot water system via pipe 14.
In modern fiberlines, the amount of hot water used in pulp washing has significantly decreased and often there is no reasonable use for the whole amount of hot water generated in the flashing steam condenser and the black liquor cooler, but the hot water has to be recooled and removed from the plant. Thus, part of the heat amount of the black liquor is lost.  The objective of this embodiment of the invention is to utilize the excess flashing steam in a simple way, and simultaneously prevent the generation of concentrated malodorous gases and foul condensates in the digesting plant. 
The solution according to this embodiment of the invention does not use a flashing steam condenser, but the excess flashing steam is led directly to a suitable evaporation stage of the evaporation plant, where it partly replaces fresh steam and thus improves the steam economy of the evaporation plant. Simultaneously, generation of foul condensate and concentrated malodorous gases in the area of the digester plant is prevented and the treatment thereof can to that extent be restricted to the evaporation plant, where they are inevitably treated anyway.  A process devoid of a flashing steam condenser and treatment of concentrated malodorous gases and foul condensate is naturally smaller than a conventional process, including a favorable decrease in investment costs. 
Figure 6 illustrates a solution according to this embodiment of the invention for flashing black liquor and utilizing flashing steam.  Black liquor from the digester enters the flashing tank 1 via pipe 4.  From the digester (or digesters), black liquor may be discharged to pipe 4 from more than one zone. As the pressure decreases in the flashing tank 1, flashing steam is separated from the black liquor and led via pipe 5 to a steaming phase operating at atmospheric pressure and via pipe 15 to the evaporation plant into a suitable condenser or other preferable location.  No flashing steam condenser is used.  As a result, the generation of foul condensate and concentrated malodorous gases in the digester plant may be prevented.  The black liquor flashed and cooled in the flashing tank exits via pipe 7 to black liquor cooler 3.  In the cooler 3, the temperature of the black liquor decreases further and it is discharged to the evaporation plant via pipe 8 (for example, into a black liquor storage tank). The water used for black liquor cooling enters the cooler via pipe 13 and exits into the hot water system via pipe 14. 
Figure 7 illustrates another embodiment where the flashing steam is led to chip steaming only, and there is no flashing steam condenser. In this embodiment, the black liquor from the digester enters the flashing tank 1 via pipe 4.  From the digester(s), black liquor may be removed from more than one zone.  As the pressure decreases in the flashing tank 1, flashing steam is separated from the black liquor, and flashing steam is led via pipe 5 only into an atmospheric steaming phase.  Because no flashing steam condenser is used, generation of foul condensate and concentrated malodorous gases in the digesting plant may be prevented.  The black liquor flashed and cooled in the flashing tank exits via pipe 7 to a black liquor cooler 3.  There, the temperature of the black liquor decreases further and it is discharged to the evaporation plant via pipe 8 (e.g., into a black liquor storage tank).  The water used for cooling black liquor enters the cooler via pipe 13 and exits into a hot water system via pipe 14. 
Although this embodiment is a novel and good solution and prevents generation of concentrated malodorous gases and foul condensate in the digester plant, it may have some drawbacks that can be addressed as follows.  If flashing steam is available in greater amounts than needed for steaming, there is no way of utilizing this excess steam.   Another disadvantage becomes obvious during shutdowns of the plant, whereby the flashing steam may not be led to steaming and no flashing of black liquor takes place.  For this reason, the constructional pressure of the flashing tank should be significantly higher than normal in order to resist the high pressure resulting from the high temperature.  Further, the cooling capacity of the black liquor cooler has to be much higher than normal, so that the black liquor may be cooled under 100oC even in this situation.  There is a further risk that in a situation where the flashing steam is not discharged from the flashing tank, concentrated malodorous gases are enriched in the flashing tank.  When flashing steam is taken into use again, a large amount of concentrated malodorous gases may erupt. This forceful and sudden eruption of concentrated malodorous gases may cause dangerous situations in the steaming area or devices connected thereto.  In this embodiment according to the invention, no enrichment would take place because flashing steam is continuously discharged to the evaporation plant.
The use of flashing steam in evaporation has also been practiced in connection with various pre-evaporation solutions.  In these solutions, black liquor is flashed in several stages and flashing steam from a preceding stage is used for flashing of black liquor in the following stage.  The flashing steam used in chip steaming is typically obtained from some pre-evaporator, and not directly from the flashing tank.  In addition to the pre-evaporation plant, the mill also has a normal evaporation plant, where the dry solids content of the black liquor is increased to a level high enough for combustion.  In practice, the pre-evaporation plant solutions have often been complicated processes and prone to black liquor foaming.  For these reasons, pre-evaporation plants are undesireable. 
When using the inventive systems, processes and methods of the invention, some may argue that the operation of the digester plant and the evaporation plant are more dependent on each other than normal.  For example, if the amount of flashing steam led into the evaporation plant varies significantly, it may result in an irregular operation of the evaporation plant.  This problem may be easily solved by stabilizing the steam flow going to the evaporation plant by means of an optional flow controller 16 and allowing the amount of steam for steaming to change in various fault situations of the digester plant.  The amount of steam required for steaming may easily be compensated for in various fault situations by means of fresh steam without any practical negative effect on the overall steam economy.  
Another challenging situation might occur if the evaporation plant is not in operation while the digester plant is operating.  This situation is very rare and short-term because the black liquor storage tank between the digester plant and the evaporation plant fills quickly and would not permit the digester plant to operate without the operation of the evaporation plant.  In this situation, the previously presented solution may be utilized, where flashing steam is used for chip steaming only.  However, the sizing of the flashing tank and the black liquor cooler should be engineered for a situation where no flashing steam is removed from the black liquor.  Another solution is to lead the excess flashing steam to a condenser in the evaporation plant.  Possible condensers include, e.g., a surface condenser following the evaporation plant or a condenser for a stripper used in cleaning foul condensates from the evaporation plant.  During short-term disturbances in the evaporation plant, these condensers can preferably receive steam.  In case of a longer-term shutdown of the evaporation plant, there is no reason to operate the digester plant. 
In principle, the flashing steam from the flashing tank 1 may led into any of the evaporation stages in the evaporation plant, where the pressure is low enough.  Because the typical operational pressure in the flashing tank is about 0.2 - 0.5 bar overpressure, the evaporation stages operating at atmospheric or lower pressure are suitable.  The most preferable solution, however, is to lead the steam into an evaporation unit having the highest possible pressure, because that provides the largest possible saving of fresh steam.  In a typical modern 7-stage evaporation plant, it would be most advantageous to lead the flashing steam to the third evaporator stage.  In that case, the flashing steam would be present and working in five evaporation stages and allow for saving fresh steam in a proportion of 5:7.  In other words, one kilogram of flashing steam would decrease the consumption of fresh steam by 5/7 kilos.  The use of flashing steam in the evaporation plant is most advantageous when the evaporation plant has at least six evaporation stages.
The principles of the invention may also be applied in situations where there is more than one flashing tank and also a pressurized steaming phase is used.  When several flashing tanks are used, higher-pressure fractions may be separated from the total amount of flashing steam available, and the higher-pressure fractions may be used for various purposes.  Nevertheless, the use of several flashing stages gives only a marginal benefit compared to the simple solution based on a single flashing stage according to the invention because, with the solution utilizing one flashing tank, all the flashing steam generated can be efficiently utilized in steaming and in the evaporation plant.  “Efficient use” of flashing steam means that it replaces fresh steam usage with high efficiency.  For this reason, the solution according to the invention is most advantageous when using one flashing tank.
While the invention has been described in connection with what are presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not to be limited to the disclosed embodiments, but on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements and variations included within the spirit and scope of the appended claims.
【Brief Explanation of Drawings】
FIG. 1 is a schematic view illustrating a conventional fiberline system.
FIG. 2 is a schematic view illustrating a pre-evaporation and evaporation portion of a conventional fiberline system.
FIG. 3 is a schematic view illustrating an evaporation portion of a fiberline system according to an embodiment the present invention.
FIG. 4 is a schematic view illustrating an evaporation portion of a fiberline system according to an embodiment the present invention.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a portion of a conventional fiberline system.
FIG. 6 is a schematic view like that of FIG. 5, but illustrating an embodiment the present invention.
FIG. 7 is a schematic view like that of FIG. 5, but illustrating another embodiment the present invention.
1.    A method of using black liquor flashing steam from a digester system of a chemical pulp mill, said method comprising:
(a)  generating black liquor in the digester system,
(b)  sending the black liquor to an evaporator system without using any pre-evaporator system,
(c)  flashing the black liquor in the evaporator system to yield steam, and wherein at least some of the steam is used for chip steaming in a chip bin and/or for supplying in-direct heat exchangers in the digester system for pre-heating white liquor and/or filtrates for use in the digester system. 
2.    A method according to claim 1 wherein the temperature of the black liquor sent to the evaporator system is about 110°C to about 150°C.
3.    A method according to claim 1 wherein the temperature of the black liquor sent to the evaporator system is about 130°C or greater.
4.    A method according to claim 1 wherein the temperature of the black liquor sent to an effect in the evaporator system is about 110°C to about 150°C.
5.    A method according to claim 1 wherein the temperature of the black liquor sent to an effect in the evaporator system is about 130°C or greater.
6.    A method according to claim 1 further utilizing a pressurized fiber filter between the digester system and the evaporator system.
7.    A method according to claim 6 wherein the filter allows the removal of fiber from the black liquor stream to a level of about 40 ppm leaving the filter.
8.    A method according to claim 1 wherein the evaporator system includes a multi-effect evaporator having at least six effects. 
9.    A chemical pulp mill system comprising:
(a)  a digester system that can generate black liquor,
(b)  an evaporator system, wherein the chemical pulp mill system has no pre-evaporator system, and wherein black liquor can be flashed in the evaporator system to yield steam, and at least some of the steam can be used for chip steaming in a chip bin and/or for supplying in-direct heat exchangers in the digester system for pre-heating white liquor and/or filtrates for use in the digester system.
10.   A system according to claim 9 further comprising a pressurized fiber filter between the digester system and the evaporator system.
11.   A system according to claim 10 wherein the filter can allow the removal of fiber from a black liquor stream to a level of about 40 ppm leaving the filter.
12.   A system according to claim 9 wherein the evaporator system comprises a multi-effect evaporator having at least six effects.
14.   A system according to claim 9 comprising two or more digesters.
15.   A method for utilizing black liquor flashing steam from a digester system of a chemical pulp mill, said method comprising:
(a)  generating black liquor from the digester system,
(b)  flashing the black liquor in one stage to yield steam prior to leading the black liquor into an evaporation system storage tank,
(c)  using the steam to steam chips and/or evaporate black liquor in the evaporation system, and 
(d)  preventing formation of concentrated non-condensable gases and foul condensate in the digester system by using the digester system without any condenser for the black liquor flashing steam.
16.   A method according to claim 15 wherein the steam is used to simultaneously steam chips and evaporate black liquor in the evaporation system.
17.   A method according to claim 15 further comprising cooling the black liquor in a black liquor cooler after flashing.
18.   A method according to claim 15 further comprising stabilizing the steam flow going to the evaporator system with a flow controller.
19.   A method according to claim 15 wherein the evaporator system includes a multi-effect evaporator having at least six effects.
20.   A chemical pulp mill system comprising:
(a)  a digester system that can generate black liquor,
(b)  a flash tank for flashing the black liquor to yield steam, and wherein the system does not have any condenser for the black liquor flashing steam yet the system is capable of preventing the formation of concentrated non-condensable gases and foul condensate in the digester system.
21.   A system according to claim 20 that further comprises an evaporator system having a multi-effect evaporator with at least six effects.
22.   A system according to claim 20 that further comprises a black liquor cooler after the flash tank.
23.   A system according to claim 20 that further comprises at least one flow controller after the flash tank.
24.   A system according to claim 22 that further comprises a flow controller after the cooler.
1. Abstract
A chemical pulp mill system and method of using black liquor flashing steam from a digester system comprises generating black liquor in the digester system, sending the black liquor to an evaporator system without using any pre-evaporator system, flashing the black liquor in the evaporator system to yield steam, and using at least some of the steam for chip steaming in a chip bin and/or for supplying in-direct heat exchangers in the digester system for pre-heating white liquor and/or filtrates for use in the digester system.  In other embodiments, a chemical pulp mill system and method for utilizing black liquor flashing steam from a digester system comprises generating black liquor from the digester system, flashing the black liquor in one stage to yield steam prior to leading the black liquor into an evaporation system storage tank, using the steam to steam chips and/or evaporate black liquor in the evaporation system, and preventing formation of concentrated non-condensable gases and foul condensate in the digester system by using the digester system without any condenser for the black liquor flashing steam.
2. Selected Drawing 
FIG.3
【FIG.1】
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【FIG.2】
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【FIG.3】
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【FIG.4】
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【FIG.5】
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【FIG.6】
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【FIG.7】
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