(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラフト・パルプをしみ込ませ処理領域および煮炊き処理領域を含む消化槽内で連続的に煮炊き処理する方法であって、該方法が、
ａ）チップを共働するしみ込ませ処理領域および煮炊き処理領域を含む消化槽の入口に供給すること、
ｂ）チップを共働するしみ込ませ処理領域を通って押し流すこと、
ｃ）黒液を共働するしみ込ませ処理領域に前記黒液がチップをしみ込ませ処理するためしみ込ませ処理領域に存在する液の全容積の容積で５０％を超えるようになる量供給すること、
ｄ）液を、前記黒液がしみ込ませ処理領域に添加されるスクリーン・ガードル下流から、木材チップがしみ込ませ処理領域を通って流れる方向に、スクリーン・ガードルの位置に存在する液の全容積の容積で５０％を超えるような量抽出すること、
ｅ）液：木材比を３：１以上に維持すること、
ｆ）しみ込ませ処理されたチップを煮炊き処理領域を通って押し流すこと、
ｇ）煮炊き処理液が前記スクリーン・ガードルの５ｍ以内の煮炊き処理領域から抽出され、加熱され、そしてチップを加熱するため煮炊き処理領域に戻される少なくとも一つの煮炊き処理液循環を設けること、
ｈ）前記黒液を煮炊き処理領域下流の消化槽から抽出しそして抽出された黒液の少なくとも一部を共働するしみ込ませ処理領域に供給すること、および
ｉ）煮炊き処理されたパルプを前記消化槽から排出すること、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも一つの煮炊き処理液循環がスクリーン・ガードルのすぐ下に設けられていることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項３】
前記黒液は、しみ込ませ処理領域に前記黒液がしみ込ませ処理領域に存在する液の全量の容積で６０％を超えるような量を供給されることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項４】
しみ込ませ処理領域における前記液：木材比は少なくとも４：１であることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項５】
前記液はスクリーン・ガードルの位置に存在する液の全容積の容積で約７０％を超える量抽出されることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項６】
前記液はスクリーン・ガードルの位置に存在する液の全容積の容積で約９０％を超える量抽出されることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項７】
共働するしみ込ませ処理領域に供給される前記抽出された液の温度は１４０℃を超えることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項８】
共働するしみ込ませ処理領域に供給される前記抽出された液の温度は１５０℃を超えることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項９】
前記抽出された黒液はポンプを使用してフラッシングなしにしみ込ませ処理領域に直接循環されることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項１０】
しみ込ませ処理領域を通って流れるチッブの滞留時間は少なくとも２０分であることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項１１】
白液が前記煮炊き処理液循環において煮炊き処理領域に再導入される加熱された煮炊き処理液に添加されることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項１２】
前記黒液は前記スクリーン・ガードルの３ｍ以内の煮炊き処理領域から抽出されることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項１３】
前記黒液は前記スクリーン・ガードルの１．５ｍ以内の煮炊き処理領域から抽出されることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項１４】
前記黒液は前記第１煮炊き処理液循環において少なくとも１０℃加熱されることを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項１５】
煮炊き処理液が煮炊き処理領域から抽出され、加熱されそしてチップを加熱するため煮炊き処理領域に戻される第２煮炊き処理液循環を設ける工程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲１に記載された方法。
【請求項１６】
前記黒液は前記第２煮炊き処理液循環において少なくとも１０℃加熱されることを特徴とする請求の範囲１５に記載された方法。
【請求項１７】
クラフト・パルプをしみ込ませ処理領域および煮炊き処理領域を含む消化槽内で連続的に煮炊き処理する方法であって、該方法が、
チップを共働するしみ込ませ処理領域および煮炊き処理領域を含む消化槽内の入口に供給すること、
チップを共働するしみ込ませ処理領域を通って押し流すこと、
黒液を共働するしみ込ませ処理領域に前記黒液がチップをしみ込ませ処理するためしみ込ませ処理領域に存在する液の全容積の容積で５０％を超えるようになる量供給すること、
液を、前記黒液がしみ込ませ処理領域に添加されるスクリーン・カードル下流から、木材チップがしみ込ませ処理領域を通って流れる方向に、スクリーン・ガードルの位置に存在する液の全容積の容積で５０％を超えるような量抽出すること、
液：木材比を３：１以上に維持すること、
しみ込ませ処理されたチップを煮炊き処理領域を通って押し流すこと、
煮炊き処理液が前記スクリーン・ガードルの５ｍ以内の煮炊き処理領域から抽出され、少なくとも１０℃だけ加熱され、そしてチップを加熱するため煮炊き処理領域に戻される第１煮炊き処理液循環を設けること、
煮炊き処理液が前記第１煮炊き処理液循環下流の煮炊き処理領域から抽出され、少なくとも１０℃だけ熱され、そしてチップを加熱するため煮炊き処理領域に戻される第２煮炊き処理液循環を設けること、
前記黒液に煮炊き処理領域下流の消化槽から抽出しそして抽出された黒液の少なくとも一部を共働するしみ込ませ処理領域に供給すること、および
煮炊き処理されたパルプを前記消化槽から排出すること、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は単槽システムにおいて好ましくはクラフト・プロセスによりセルロース含有の繊維材料を連続的に煮炊き処理するための方法に関しており、その際、繊維材料は、主として良好なパルプ強度を達成させる目的のために、また好ましい実施例においては比較的低いエネルギー消費量を達成させる目的のために、煮炊き処理プロセスの開始に当たって黒液でしみ込ませ処理される。
技術の現状と問題
現存のクラフト消化槽（kraft digesters）においては、黒液はほんの制限された量だけ、すなわちしばしば実質的に消化槽のしみ込ませ処理領域における全液含有量の５０％より少ない量だけ使用される。外部から添加された液体の残量は通常主として白液から成っている。煮炊き処理プロセスにおけるこのような初期のこの大量の白液の添加は完全に煮炊き処理された繊維の引裂抵抗にマイナスの効果を有することがわかっている。
特許明細書ＵＳ３３０３０８８（ゲスナー）は単槽システムにおけるセルロース含有の繊維材料を連続的に煮炊き処理するための方法を開示しており、その際、チップが消化槽の第一端に供給され、白液が前記第一端の或位置に添加され、チップが共働する（concurrent）しみ込ませ処理領域においてしみ込ませ処理され、そのチップがしみ込ませ処理領域の下流側の煮炊き処理領域において煮炊き処理され、高温の黒液が少なくとも一つのスクリーン部分から抽出され、黒液が前記しみ込ませ処理領域に添加され、そして煮炊き処理されたパルプが消化槽の他端から排出される。ゲスナーはさらに、高温黒液の添加の位置の下流側に配置されている第一スクリーン部分からの抽出液が白液と、抽出された、しみ込ませ処理され、そして煮炊き処理された液が混合される容器にまず移送されることにより消化槽に返送されることを示している。この循環のため、とりわけ揮発性硫黄とテルペン化合物の高含有量形成が、しみ込ませ処理され、そして煮炊き処理された液の中に得られる。加えて、ゲスナーによる手順は最適処理条件を達成するために十分早い煮炊き処理液の加熱速度を可能にしない。セルロース含有の材料を連続的に煮炊き処理するためのゲスナーの手順は、例えば消化槽内のチップ・コラムの望まれる運動を得るための正しい液／木材比のような最適条件を達成するに必要な処理パラメーターを含まないことも明らかである。
解及び利点
本発明の目的は繊維含有のセルロース材料を連続的に煮炊き処理するための改良された方法を提供することであり、その方法は上記の欠点を排除し、黒液が全液量の４０％、好ましくは５０％、そしてより好ましくは６０％を超えた量だけ前記しみ込ませ処理領域に添加されること、前記しみ込ませ処理領域における液／木材比は３：１を超え、好ましくは３．５：１を超え、そしてより好ましくは４：１に等しいかそれを超えること、及び前記黒液の添加の位置の下流側に配置されている第一スクリーン・ガードルからの抽出液は消化槽から大量に、すなわち、５０％を超えた、好ましくは７０％を超えた、そしてより好ましくは９０％を超えた量まで除去されることを特徴としている。
本発明の別の局面は、少なくとも一つの煮炊き処理循環が前記第一抽出スクリーンの下流側に設けられ、その結果として循環される煮炊き処理液のあらかじめ決められた加熱が得られ、そして好ましくは煮炊き処理の最適の前提条件が達成されるように白液のあらかじめ決められた添加がまた得られることである。
本発明によるさらに別の局面は、チップの供給の方向の、煮炊き処理循環に含まれる、前記スクリーン・ガードルの下縁と次のスクリーン・ガードルの上縁の間の距離が、煮炊き処理のための最適条件を早く達成することができるように、５ｍより小さいことを保証することである。
詳細な説明
本発明は、本発明による繊維材料の連続煮炊き処理のための好ましいフロー計画の線図表示である図面を参照して以下により詳細に説明されるだろう。
図面に示される装置はチップ容器（Ａ）、水平蒸気タンク（Ｂ）及び消化槽（１）を含んでいる。好ましくは木材チップにより成る破砕された繊維材料はチップ容器（Ａ）から蒸気タンク（Ｂ）を経由して高圧フィーダー（Ｃ）へ既知の方法で送られ、その助けによりチップはライン（２）を経由して消化槽頂部（３）へ送られる（例えば特許ＳＥ−Ｂ−４６８０５３参照）。消化槽の頂部（３）においてはチップとともに頂部に送られる液の或量を分離するためのスクリーンがある。この液は既知の方法で高圧フィーダーを経由して返送され、そして循環される。
図面に示されるように、本発明による好ましい実施例は、蒸気／液相消化槽と対照的な、つまり水力学的に液で満たされた水力学的な消化槽の使用を含んでおり、したがってチップを排出するために頂部スクリーンの中に下方供給スクリューを使用している。次にチップはおよそ２．０：１から４．５：１までの、好ましくは３：１から４：１までの液／木材比でチップ・コラムの状態でゆっくり下方に移動する。消化槽のこの上部（３）の温度は通常約１１０°〜１２０℃であるが、時には１３５℃まで上昇する。この上部において、液がチップ・コラムとの関係で共存して移動する。或時間経過後、チップは第一中央パイプ（１１）が開口する（１１Ａ）レベルまでチップ・コラムとして下降している。この中央パイプ（１１）は抽出スクリーン部分（８Ａ），（８Ｂ）から高温の黒液を抽出する循環ループ（８Ａ），（７），（１２），（１１）に接続され、黒液の一部は第一フラッシュ・サイクロン（１８）にライン（７）を経由して送られ、残りの黒液は中央パイプ（１１）にポンプ（１２）の助けにより送られる。したがって、高温の黒液は同時に送られる。黒液はおよそ１５５℃〜１６５℃の温度を持ち、液／木材比が好ましくは少なくとも１ユニットの1／2、好ましくは１ユニット、そして或場合は１  1／2ユニットだけ増加するような量で送られる。本発明の最も好ましい実施例によれば、４：１から５：１までの液／木材比を得るために高温黒液の十分多量の添加がなされる。４：１においては、液は好ましい例によれば、白液１部以下、木材液１部そして黒液２部以上により構成する。
しみ込ませ処理領域においてこの場合得られる温度はおよそ１２０℃〜１４０℃である。流れの方向に見られる前記中央パイプ（１１）のマウス（１１Ａ）から或距離において、第一抽出スクリーン（１４）がある。スクリーン（１４）は好ましい場合には、チップがマウス（１１Ａ）のレベルからスクリーン（１４）の上縁まで移動するのに少なくとも１０分を超える滞留時間を得るためにマウス（１１Ａ）から十分離れた位置に設けられている。これは実際上、その距離が好ましくは４ｍを超え、より好ましくは５ｍを超え、さらにより好ましくは６ｍを超えることを意味する。この第一スクリーン・ガードル（１４）において、しみ込ませ処理液の、白液の添加後の望まれる液／木材比が得られるような量が抽出される（１３）。放出材料の形成を十分最小にするために、この抽出された液（１３）のすべてが、示された好ましい実施例にしたがって、第二フラッシュ・サイクロン（２０）に送り出され、そこから液（２１）が回収のために取り出される。第二フラッシュ・サイクロン（２０）からの蒸気は通常のようにシステムにおける別の場所で使用される。
第一スクリーン・ガードル（１４）を通過した後、チップ・コラムは下降し続け、この第一スクリーン・ガードル（１４）のすぐ下で第一煮炊き処理循環（１５）に到達する。煮炊き処理循環（１５）の目的は煮炊き処理液の温度を適当な煮炊き処理温度、すなわち、好ましくは１５０℃を超えた、より好ましくは約１５５℃を超えた温度まで上げることである。大概の場合、十分万遍なくチップ・コラム内の好ましい温度を達成するために少なくとも二つのそのような煮炊き処理循環（１５），（１６）を持つことが必要である。第一の煮炊き処理循環（１５）は前記第一スクリーン・ガードル（１４）の全く近くに、すなわちすぐ下に設けられている。その抽出スクリーンの下縁（１４）と消化槽スクリーンの上縁の間の距離は、十分迅速に望まれる温度を達成するために、５ｍより小さく、より好ましくは３ｍより小さく、さらに好ましくは１．５ｍより小さくさえすべきである。
消化槽スクリーン（１５）からの抽出液は熱交換器（１５Ｂ）を経由して煮炊き処理液を圧送するポンプ（１５Ａ）により既知の方法で循環され、その熱交換器においては望ましい加熱が得られ、そしておよそ実際のスクリーン・ガードル（１５）のレベルの位置に開口するマウス（１５Ｃ）を持つ中央パイプにより好ましくは新たに添加される白液とともに消化槽内に再導入される。図面の中に示される第二の煮炊き処理循環（１６）は対応する方法で機能する。示された好ましい場合においては、二つの消化槽スクリーンを使用することが選ばれてきた。次にチップ・コラムとそれを囲む液が望まれる煮炊き処理温度に到達し、その温度でそれは煮炊き処理領域（１６）に入り、そして下降し続ける。約２時間の滞留時間に対応するかなり長い距離を経て、チップはすでに上に述べた抽出スクリーンの第二セットのレベルまで下降している。これらの抽出スクリーンは通常常に連続消化槽に設けられている抽出スクリーンの種類と一致する。この抽出液のより多くの部分はかくして第一フラッシュ・サイクロン（１８）に送られ、その後回収のため前方へ送られる。抽出スクリーン（８Ａ）及び（８Ｂ）のレベルの下方で、チップ・コラムは対向流の煮炊き処理領域に入る。ここでチップは、下部スクリーン（１７）において抽出され、下部熱交換器（１７Ｂ）で加熱され、そしてポンプ（１７Ａ）の助けによりスクリーン（１７）のレベルで開口するマウス（１７Ａ）を持つ中央パイプを経由して循環された煮炊き処理液と合流する。本発明によれば、白液は少なくとも二つの位置で、すなわち、一つは消化槽頂部（３）の位置で、そして他の一つは少なくとも一つの煮炊き処理循環の中に添加される。二つの煮炊き処理循環がある場合において、それは一つの煮炊き処理循環または両煮炊き処理循環に添加することができる。アルカリ濃度が対向領域内で増大するように白液を下方の循環（１７）に添加することに勿論可能であり、我々の特許の方法ＩＴＣ（商標）が使用されるようにほぼ同じ温度が煮炊き処理領域全体に都合よく維持される。
洗浄液が消化槽の下端（１０）に添加され、かくしてその洗浄液は従来の方法で対向流として移動し、繊維材料から高温液を移動させる。そのことは次のコールド・ブローを可能にする。次にパルプがそれ自体知られている供給装置を介して供給され、別の処理（９）のためのラインを経由して送り出される。
その技術分野の専門家は、本発明が上に示したものにより制限されず、その代わり、次に示す請求の範囲の範囲内で変化させることができると認識するだろう。したがって例えば、もし望むなら、偶数のより低いカッパ・ナンバーになるよう煮炊き処理するために、底部に今一つの循環、例えばいわゆるＩＴＭ（商標）循環を上記の方法に従って消化槽に備えることは可能である。我々の特許出願ＳＥ９２０３４６２を参照するとよい。ＭＣＣデザインはまた勿論その技術分野の専門家にとって考えられることである。加えて、その技術分野の専門家は、例えば正確な温度、アルカリ濃度などのような多くの変更が本発明の範囲内でなされ得ることを認識するだろう。
また、抽出スクリーン（８）からしみ込ませ処理領域（５）へ直接高温の黒液を圧送する代わりに、第一フラッシュ・サイクロン（１８）からしみ込ませ処理領域（５）まで集められる高温の黒液を圧送することは可能である。その際黒液の温度は低めであるが、得られる利点は黒液が空気を少なく含んでいることである。そのことは消化槽内の発泡問題を排除することと関連して大きな利点となり得る。加えて、或る現存の消化槽において、現存のスクリーン装置を使用して上方のスクリーン・ガードルからの抽出液の一部のみを導き出すこと、そして従来の煮炊き処理循環と同じ方法で、残りを再循環させ、同時にまた都合よく白液を加熱して添加することは可能である。この最後に述べた原理が新しい消化槽の建設との関連で使用されることもまた勿論可能である。単槽蒸気相消化槽をもまた使用することができる。
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