(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ工程水に対して、Ｍｇ塩またはＡｌ塩を含まない炭酸カルシウム系スケール抑制剤として、０.０５ｇ／１００ｇ以上の溶解度の水溶性カルシウム塩を紙パルプ工場のアルカリ回収工程水にラインを流れる水量に対して１０〜５,０００ｍｇ／Ｌの割合で添加することによって、炭酸カルシウム系スケールの発生を抑制することを特徴とする紙パルプ工場アルカリ回収工程のスケール防止方法。
【請求項２】
水溶性カルシウム塩が塩化カルシウムである請求項１記載の紙パルプ工場アルカリ回収工程のスケール防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙パルプ工場アルカリ回収工程のスケール防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、紙パルプ工場のアルカリ回収工程で発生するスケールの付着を効果的に防止することができる紙パルプ工場アルカリ回収工程のスケール防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙の原料であるパルプは、木材チップに苛性ソーダを含む蒸解液を加えて蒸解することにより製造される。パルプ製造においては、多量の苛性ソーダと水を使用するために、アルカリ回収工程によって苛性ソーダを回収し、薬剤と水の有効利用が図られている。アルカリ回収工程は、一般に、木材チップを蒸解する木釜、黒液を濃縮するエバポレーター、濃縮された黒液を燃焼するボイラー、スメルトを水に溶解して緑液とするディゾルバータンク、緑液中の不溶解分を除去する緑液クラリファイア、炭酸ソーダを苛性ソーダに転化する苛性化槽、白液から炭酸カルシウムを分離する白液クラリファイア及び回収炭酸カルシウムを生石灰に転化するロータリーキルンより構成されている。アルカリ回収工程を流れる水は、高pH、高温で、かつ木材に由来するカルシウムイオン及び炭酸イオンを含み、苛性化工程において生石灰を添加することにより苛性ソーダを回収し、再度木材チップの蒸解に循環使用する。このように、アルカリ回収工程の水は、炭酸カルシウムが高度に過飽和状態になっているために、装置や配管内壁には炭酸カルシウムを主成分とするスケールの付着が恒常的に起こっている。
装置や配管内壁にスケールが付着すると、流量低下を起こして生産性が低下するばかりでなく、場合によっては配管の閉塞を起こし、多大なトラブルを引き起こす。装置や配管内壁にスケールが付着した場合には、高圧水を吹き付けたり、ハンマーで叩き落としたり、手作業でスケールの除去を行う場合が多く、多大の労力と時間が必要である。付着したスケールを叩き落とすときには、スケールの破片が飛び散るために、作業の安全性の点でも問題がある。また、炭酸カルシウムは酸に可溶であるために、塩酸などで洗浄する場合もあるが、木材チップ由来のイオウ成分と反応して硫化水素が発生しやすいために、その作業は非常に危険である。
このような問題に対して、カルボキシル基を有するポリマー、ヘキサメタリン酸やホスホン酸などのリン系のスケール防止剤が使われる場合がある。しかし、対象が炭酸カルシウムの高度の過飽和液であるために、必要な添加量が非常に多く、経済的な量ではほとんどスケール防止効果を示さないために、改善策が強く求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、紙パルプ工場のアルカリ回収工程で発生するスケールの付着を、効果的に防止することができるスケール防止方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、水溶性カルシウム塩を、紙パルプ工場のアルカリ回収工程水に添加することにより、スケールの発生を効果的に防止し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）アルカリ工程水に対して、Ｍｇ塩またはＡｌ塩を含まない炭酸カルシウム系スケール抑制剤として、０.０５ｇ／１００ｇ以上の溶解度の水溶性カルシウムを紙パルプ工場のアルカリ回収工程水にラインを流れる水量に対して１０〜５,０００ｍｇ／Ｌの割合で添加することによって、炭酸カルシウム系スケールの発生を抑制することを特徴とする紙パルプ工場アルカリ回収工程のスケール防止方法、及び、
（２）水溶性カルシウム塩が塩化カルシウムである第１項記載の紙パルプ工場アルカリ回収工程のスケール防止方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の紙パルプ工場アルカリ回収工程のスケール防止方法は、水溶性カルシウム塩を、紙パルプ工場のアルカリ回収工程水に添加するものである。本発明のスケール防止方法は、紙パルプ工場のアルカリ回収工程におけるスケールの付着の防止に適用することができる。
本発明方法の適用の対象となるスケール成分に特に制限はなく、アルカリ回収工程において発生するスケール成分は、スケール成分をサンプリングし、分析することにより特定することができるが、アルカリ回収工程で発生するスケールの主体は、炭酸カルシウム、あるいは、ナトリウムも含む炭酸カルシウムナトリウムである場合が多く、本発明方法は、これらの炭酸カルシウム系スケール成分に対して特に好適に適用することができる。
本発明方法において、水溶性カルシウム塩とは、添加するアルカリ回収工程水の温度における水１００ｇに対する溶解度が０.０５ｇ以上であるカルシウム塩をいう。添加するアルカリ回収工程水の温度における水１００ｇに対する溶解度が０.０５ｇ未満のカルシウム塩では、添加した際にカルシウムイオンの発生量が少なく、その結果、アルカリ回収工程水中での炭酸カルシウムの結晶の核の発生量が少なくなり、スケール防止効果は十分でなくなる。水溶性カルシウム塩としては、例えば、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、次亜塩素酸カルシウム、塩素酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、ヨウ素酸カルシウム、硫酸カルシウム、チオ硫酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、ホスフィン酸カルシウム、ホスホン酸カルシウム、リン酸二水素カルシウム、アジ化カルシウム、ヘキサフルオロケイ酸カルシウム、硫化水素カルシウムなどの無機カルシウム塩、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、安息香酸カルシウム、乳酸カルシウム、リンゴ酸カルシウム、レブリン酸カルシウム、パントテン酸カルシウム、グルタミン酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、ボログルコン酸カルシウム、アルギン酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウムなどの有機カルシウム塩などを挙げることができる。これらの水溶性カルシウム塩は、１種を単独で用いることができ、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中で、塩化カルシウムを特に好適に用いることができる。
【０００６】
本発明方法において、水溶性カルシウム塩を添加する場所又は工程に特に制限はなく、スケールの発生しやすい場所を選択して添加することができる。図１は、クラフトパルプ製造におけるアルカリ回収工程系統図の一例である。木釜１に木材チップと苛性ソーダを含む蒸解液が仕込まれ、蒸解が行われる。木釜で発生した黒液は、エバポレーター２で濃縮されたのち、ボイラー３で燃焼される。黒液中に含まれる無機ナトリウム塩は溶融し、ボイラーの底部からスメルトとして排出される。スメルトは、ディゾルバータンク４で水に溶解され、炭酸ソーダを溶解した緑液となる。緑液は、緑液クラリファイア５で不溶解分を除去したのち、いったん緑液タンク６に貯留される。次いで、苛性化工程７において、緑液に生石灰又は消石灰が添加され、溶存している炭酸ソーダが苛性ソーダに転化されて白液となる。白液は、白液クラリファイア８で生成した炭酸カルシウムを石灰マッドとして沈降、分離したのち、白液タンク９に貯留され、ふたたび蒸解液として使用される。白液クラリファイアで分離した石灰マッドは、キルン１０で焙焼して生石灰に転化し、生石灰のまま又はスレーカーで消和して消石灰とし、苛性化工程で再使用される。図２は、苛性化工程系統図の一例である。スレーカー１１に、温度９０〜１００℃、pH１３〜１４で、炭酸ソーダと苛性ソーダを含有する緑液が送り込まれ、生石灰が添加され、消和により生石灰は消石灰となる。混合液は、スレーカーから直列に接続された３基の苛性化槽１２に送られ、炭酸ソーダと消石灰が反応して、苛性ソーダと炭酸カルシウムに転化する。生成した炭酸カルシウムの微粒子で白濁した白液は、白液クラリファイアで炭酸カルシウムが分離される。
【０００７】
本発明方法において、水溶性カルシウム塩は、木釜内のスケールを防止するためには木釜に添加又は白液に添加することができ、エバポレーター内のスケールを防止するためには木釜から出る黒液に添加することができ、ディゾルバータンクのスケールを防止するためにはディゾルバータンクに添加することができ、緑液ラインのスケールを防止するためにはディゾルバータンクから流出する緑液に添加することができ、苛性化工程でのスケールを防止するためには緑液ライン又はスレーカーに添加することができる。すなわち、基本的に、スケールが付着する場所に直接添加することができ、あるいは、その場所よりも前工程に添加することもできる。
本発明方法において、水溶性カルシウム塩を添加する方法に特に制限はなく、例えば、水溶性カルシウム塩を固体のまま添加することができ、あるいは、水溶液として添加することもできる。これらの添加方法の中で、水溶液として添加する方法は、容易に輸送及び計量を行うことができるので、好適に用いることができる。
本発明方法において、水溶性カルシウム塩の添加量に特に制限はないが、通常はラインを流れる水量に対して、カルシウムイオンとして、１０〜５,０００mg／リットルの割合となるように添加することが好ましい。カルシウムイオンの量が水量に対して１０mg／リットル未満であると、十分なスケール防止効果が発現しないおそれがある。カルシウムイオンの量が水量に対して５,０００mg／リットルを超えると、カルシウムイオンの量の増加に見合ってはスケール防止効果は向上せず、むしろ経済的に不利となるおそれがある。
【０００８】
本発明方法においては、必要に応じて、水溶性カルシウム塩と、他の薬剤を併用することができる。併用する薬剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、アクリル酸と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸の共重合体、アクリル酸と２−ヒドロキシ−３−アリロキシプロパンスルホン酸の共重合体などの有機ポリマー、ニトリロトリメチレンホスホン酸、ヒドロキシエチリデンホスホン酸、ホスホノブタントリカルボン酸、ヘキサメタリン酸ナトリウムなどのリン系化合物などを挙げることができる。
本発明方法において、白液、木釜、黒液、ディゾルバータンク、緑液、緑液ライン、スレーカーなどに添加した水溶性カルシウム塩は、水溶性カルシウム塩に由来するカルシウムイオンが、アルカリ回収工程の水中において炭酸ソーダと反応して炭酸カルシウムに転化するので、各クラリファイアで除去される。
本発明のスケール防止方法により、効果的にスケールの付着を防止し得る機構は明らかでないが、紙パルプ工場のアルカリ回収工程を流れるスケール成分が高度に過飽和となった溶液に、カルシウムイオンを生成する水溶性カルシウム塩を添加することにより、炭酸カルシウムの結晶の核が生成し、その核が種晶となって溶液中のスケール成分が析出し、その結果、溶存するスケール成分の濃度が低下し、溶液中のスケール成分の過飽和度が低下して、装置や配管内壁などへのスケールの付着が生じにくくなるためと考えられる。
【０００９】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例及び比較例においては、アルカリ回収工程のラインのうち、苛性化工程のフローを模擬した条件で試験を実施した。図３は、使用した試験装置の説明図である。本装置は、容量２リットルのステンレス製反応器１３と、容量０.５リットルのステンレス製反応器１４とからなる。ステンレス製反応器１３は、撹拌機１５、緑液注入口１６、水溶性カルシウム塩添加口１７、オーバーフロー口１８を有し、反応器内の液はマントルヒーター１９により９０℃に加熱されている。ステンレス製反応器１４は、オーバーフロー液流入口２０、水酸化カルシウム水スラリー添加口２１、オーバーフロー口２２を有し、２５０Ｗ電熱ヒーターを組み込んだ外径２５mmのステンレスチューブ２３が取り付けられている。反応器内の液は１００℃に加熱され、マグネチックスターラー２４と回転子２５により撹拌されている。
試験に用いた紙パルプ工場の緑液の水質は、pH１３.２、電気伝導率１８,１００ｍＳ／ｍ、懸濁物質１３２mg／リットル、カルシウム１６mg／リットル、ナトリウム７５,３００mg／リットル、塩化物イオン２,９６０mg／リットル、硫酸イオン７,３１０mg／リットル、炭酸４８,２００mg／リットル、比重１.１５である。
実施例１
ステンレス製反応器１３に、緑液を０.７２リットル／時の割合で注入し、２.８重量％塩化カルシウム水溶液を、３６ml／時となるように、１０分ごとに６mlずつに分割して添加した。また、ステンレス製反応器１４には、水酸化カルシウムの４０重量％水スラリーを２.１ml／分の割合で添加した。６時間試験を継続したのち、ステンレスチューブを取り外し、乾燥後のステンレスチューブの重量増から、ステンレスチューブへのスケール付着量を求めたところ１.４２mg／cm2であった。
比較例１
塩化カルシウム水溶液を添加しなかった以外は、実施例１と同じ条件で試験を行った。ステンレスチューブへのスケール付着量は、８.８０mg／cm2であった。
緑液に塩化カルシウム水溶液を添加しない比較例１に比べて、緑液に塩化カルシウム水溶液を添加した実施例１ではスケール付着量が約６分の１に減少し、水溶性カルシウム塩を紙パルプ工場のアルカリ回収工程水に添加することにより、スケールの付着を効果的に防止し得ることが分かる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明のスケール防止方法によれば、紙パルプ工場のアルカリ回収工程水に水溶性カルシウム塩を添加するという簡単な操作により、容易かつ効果的にスケールの付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、クラフトパルプ製造におけるアルカリ回収工程系統図の一例である。
【図２】図２は、苛性化工程系統図の一例である。
【図３】図３は、実施例に使用した試験装置の説明図である。
【符号の説明】
１  木釜
２  エバポレーター
３  ボイラー
４  ディゾルバータンク
５  緑液クラリファイア
６  緑液タンク
７  苛性化工程
８  白液クラリファイア
９  白液タンク
１０  キルン
１１  スレーカー
１２  苛性化槽
１３  ステンレス製反応器
１４  ステンレス製反応器
１５  撹拌機
１６  緑液注入口
１７  水溶性カルシウム塩添加口
１８  オーバーフロー口
１９  マントルヒーター
２０  オーバーフロー液流入口
２１  水酸化カルシウム水スラリー添加口
２２  オーバーフロー口
２３  ステンレスチューブ
２４  マグネチックスターラー
２５  回転子
【図１】
0004314626.tif 000002
【図２】
0004314626.tif 000003
【図３】
0004314626.tif 000004