JPS63227881A - 繊維懸濁物の洗浄を強化する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、繊維懸濁物の洗浄を強化する方法に係るもの
である。特に本発明は、抽出によって繊維懸濁物のリグ
ニン含量を低下させることに係るものであり、これによ
って処理される繊維懸濁物を通常よりも高濃度とし、懸
濁物粘度が変化せず、換言すれば繊狗戦諸物性が洗浄前
と同じであるように保持せんとする方法に係るものであ
る。

パルプ製造工程においては、チップと蒸解用薬剤とが反
応槽に投与される。薬剤が木材と反応して、これらの蒸
解反応がリグニンを溶解する。反応生成物の一部はチッ
プ中に残存し、一部が周囲の溶液中に溶存する。

蒸解の反応生成物、いわゆる黒液成分は、蒸解後の洗浄
工程でパルプから洗去されなければならない。洗浄前あ
るいは洗浄中にチップの形状をしていたパルプは、分散
されて繊維懸濁物になる。

解繊しなかった部分は、洗浄前、洗浄中または洗浄後に
パルプから分離され、処理されてパルプ工程に戻される
か、または場合によっては除去される。洗浄液は、パル
プの流れ方向とは逆方向にパルプの洗浄工程に導入され
る。洗浄プラントの入口部から、固形分を含むスラッジ
が、薬品回収部門に導かれ、燃焼される。

蒸解、洗浄および精選後に、パルプは屡々酸素で脱リグ
ニンされ、種々の漂白用薬剤および漂白段により漂白さ
れる。これらの処理は、繊維材料と薬剤との反応を含ん
でおり、反応生成物が生成する。それらは次の洗浄工程
で除去されなければならない。

木材繊維の構造は、よく知られているように多層構造で
ある。一番内側が中空のルーメンであり、このルーメン
が、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンを含む
細胞壁で囲まれている。細胞壁は、繊維の種類および形
状に応じて、各種の微小孔を有している。薬剤が繊維と
接触すると、特に繊維が圧縮されていない状態で存在し
ている蒸解中の場合には、薬剤は浸透および拡散によっ
て吸収されルーメンにまでも入る。このようにして、木
材と薬剤との反応が、全繊維について起る。溶解されて
可溶性となった反応生成物は、その一部が繊維中に残る
。最新技術を応用した洗浄プラントでは、反応工程に続
く洗浄工程および洗浄工程での諸条件が、繊維から可溶
性反応生成物の全部を除去することができず、またその
時間的余裕もないようなものとなっている。

温度を上げ加圧してパルプを処理することで、繊維中に
可溶性の形で含まれている反応生成物が除去されること
ができるのは、よく知られている事実である。この種の
処理は、通常の処理と比較して著しい利点を与える。例
えば漂白されるべきパルプのカッパー価（Ｋａｐｐａ　
ｎｕｍｂｅｒ）　、換言すればパルプのリグニン含量が
低ければ、漂白用薬剤が節約でき、環境への漂白処理の
影響を減少できる。漂白および酸素処理後において、同
種の処理を行っても同じ利益が達成される筈である。し
かしながら、先行技術の方法は欠点を有している。

通常、３％以下のパルプ濃度でリグニンが除去され、こ
のパルプ濃度でパルプが徐々に加温されるので、この加
熱に要するエネルギーは、例えば１０％濃度のパルプを
加熱するエネルギーの何倍にもなる。特に製紙上でより
重大な問題は、第６図で示されるように繊維懸濁物の粘
度が低下することである。このことは、リグニンが低濃
度で除去される時には、繊維の強度諸物性が低下するこ
とを示している。例えば、１０％パルプ濃度では、強度
諸物性は実質上変化しない。

本発明の方法は、３％よりも高＜３０％までの濃度範囲
の繊維懸濁物を予備洗浄し、予備洗浄後に解繊すること
で、繊維中に含まれる黒液成分および薬剤を、生産され
たｔｈａｔ厚繊維懸濁物から高温高圧で抽出することを
特徴としている。

本発明は、付属の図面１”−４する実施例により、以下
より詳細に説明される。

第１図に示されている具体例は、２基の加圧ワッシャー
（ｌＢｓ１１ｅｒ）　　Ｉおよび２を含んでおり、これ
らは例えば加圧ディフューザ（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）であ
ることができる。好ましくはミキサー４を備えている抽
出槽３が、これらのワッシャーの間に設置され、熱交換
器５が、第２ワツシヤー２からの洗浄液の熱回収のため
に設置されている。更に場合によっては、抽出槽とワッ
シャー２の間に熱回収装置を設置して、抽出槽から洗浄
に供されるパルプを冷却することが必要となることもあ
る。

本具体例の方法は、次にようにして操作される。

洗浄されるべきリグニン含有パルプ懸濁物は、１００℃
以下の温度で加圧ワッシャー１に供給され、ここに新加
熱水および加圧ワッシャー２で置換された熱洗浄液が供
給されて、温度が１００℃以上に上げられる。上記の洗
浄液は、順°に先行洗浄工程で用いられた冷液を置換し
、パルプ懸濁物に合流される。

加圧ワッシャー１からパルプ懸濁物は抽出槽に供給され
、この抽出槽中でパルプ繊維中に含まれているリグニン
が、高温および加圧下で周囲の液中に抽出される。実施
された試験によれば、本発明方法での繊維からのリグニ
ンの分離は、試験での懸濁物中の液体容量が９０％減少
し、リグニン含量が１０倍であり、パルプ１度が１％で
はな（１０％であるにもかかわらず、従来方法よりも遥
かに高い効率で行なわれることがわかった。既に上述し
たように、抽出を強化するため、抽出槽中にミキサーを
備えることができるが、試験によれば、ミキサーが欠く
べからざるものという訳ではないことがわかった。

抽出槽から、熱懸濁物は直接または熱交換器を通って加
圧ワンシャー２に供給され、ここで抽出物を含む熱溶液
が冷却水で置換される。その後、抽出液は一部がそのま
ま加圧ワッシャー１に供給され、一部は熱交換器５に入
って、この装置に供給される新水に熱が伝達される。熱
交換器５は、新水の加熱を可能にし、また必要とされる
所、例えばいくつかの抽出槽等に熱を供給することがで
きる。熱交換器５は、工程に供給される新水に熱を付加
的に供給する装置と一緒に備えられることができる。

試験で使用されたパルプ濃度は１０％であり、パルプが
加圧ワンシャー１に供給された時のパルプ温度は１００
℃であり、抽出槽に供給された時のパルプ温度は約１５
０℃であって、抽出時間は１時間であった。加圧ワッシ
ャー２では、パルプ温度が約５０℃に下げられた。

第２図に示された具体例においては、装置が、加圧シッ
クナー１２、クーラー１３および熱交換器１４から成っ
ている。＝この具体例に適用された原則は、高濃度パル
プから高温高圧下でリグニンを抽出することである。前
述の具体例との差は、抽出がより高濃度のパルプで実施
されることであり、このためにパルプはより短時間で昇
温し加熱に必要なエネルギーがより少なくて済むことで
ある。図面で示されているように、加圧シックナ−１０
で分離された濾液は、工程の前の段階に循環される。シ
ックナー１２で分離された濾液は、一部がそのまま抽出
槽１１に再循環され、一部は熱交換器１４に導かれ、こ
の熱交換器では濾液に含まれている熱が、抽出槽に更に
加えられる新水に伝えられることになる。抽出工程の進
行は、そのまま抽出槽に再循環される濾液量と新水量の
比を制御することでコントロールされることができる。

またこの具体例の方法の主要な特徴は、抽出槽に供給さ
れる加熱液がパルプ′Ｍ、濁物の濃度を減少させること
である。この場合には、加圧シックナーで、抽出槽１１
から排出されたパルプからリグニン含有熱溶液が分離さ
れ、このシックナー中でパルプ濃度が初めの濃度まで上
昇されることになる。

勿論加圧ワッシャーを熱回収と関連して使用することも
可能であり、この場合にはクーラー１３とこの具体例の
加圧シックナ−１２は、除かれることになろう。第２図
で示された具体例におけるクーラー１３は、繊維懸濁物
を冷却するのに使用されるが、また懸濁物濃度を最初の
３０％から１０％に減少させるのにも使われる。この段
階では、従って、熱回収が実施されない。ミキサー１５
は、パルプ懸濁物の温度均一性を向上させるのに使用さ
れることができる。

第３図に示された具体例による装置は、加圧ワッシャー
２０　（例えば加圧ディフューザ）、加圧抽出ワッシャ
ー２１、第２加圧ワツシヤー２２およびヒーター２３か
ら成っている。

この具体例による方法においては、リグニンを含むパル
プ懸濁物が加圧ワッシャー２０に供給され、ここでその
温度および圧は、抽出に要求される値まで、第２ワツシ
ヤー２２から供給される洗浄液がヒーター２３および抽
出槽２１を順に通過してパルプの流れ方向と逆に進む洗
浄液によって、上昇される。ワッシャー２０からパルプ
懸濁物は加圧抽出ワッシャー２１に供給され、ここで懸
濁物の温度は、ヒーター２３から供給される洗浄液によ
って、抽出に好適な温度にまで上げられる。

抽出で生成するリグニン含有液の一部はワッシャー２０
に置換され、他の一部はパルプ懸濁物と一緒になって第
２ワツシヤー２２に入り、この第２ワツシヤー２２中に
は、また冷却液が供給されて熱液体を置換し、熱の一部
をヒーターを通して抽出槽２１に戻している。全工程を
通じてパルプ懸濁物の濃度が一定に保たれ、例えば１０
％である。

第４図に示される具体例による装置は、吸引、加圧また
は圧搾型の洗浄フィルターのシリーズから成っている。

フィルター型の洗浄装置で典型的なことは、パルプ懸濁
物がワッシャーに供給される前に、１乃至３％にまで稀
釈されなければならないということである。フィルター
洗浄装置は、シリーズに連結された数個のワッシャー２
５を有している。もしパルプが稀釈されなければ、フィ
ルター洗浄装置から排出されるパルプ濃度は、通常１０
−３０％である。フィルター洗浄装置の抽出段２６は、
１個の洗浄段の後かまたは全洗浄段の後に設置されるこ
とができる。大型のタンクおよび貯蔵装置の使用を避け
るためには、フィルターの排出濃度で抽出を実施するの
が有利である。

第５図に示されている具体例による装置は、ダイジェス
タ−２６、グイジェスターに連結された洗浄区画３０お
よび排出装置２７を含んでいる。

パルプは、グイジェスターから繊維パルプの形状でパイ
プ２８を通ってワッシャー２９に供給されるが、このワ
ッシャーは例えば加圧ディフューザであることができる
。抽出方法は、次のように行なわれる。木材チップが蒸
解された時に、未だチップ形状のセルロースが、グイジ
エスターの洗浄区画３０の中で予備洗浄される。予備洗
浄後に、セルロースは排出装置２７の中またはパイプ２
８の中では解繊されて繊維状パルプとなり、ワッシャー
２９に送られ、ここで繊維状パルプが高温高圧で洗浄さ
れる。

第６図および第７図は、実験室試験の結果を示している
。図面の左側垂直軸は、パルプのカッパー価を示してお
り、右側垂直軸はパルプの粘度を示している。水平軸は
、処理時間である。第６図に示されている処理では、パ
ルプ濃度が１０％で温度が１５５℃であった。第７図の
処理においては、パルプ濃度が１％で温度が１５５℃で
あった。両方の場合において、パルプ試料は、工場から
の松材硫酸塩性洗浄パルプである。

第６図および第７図におけるカーブは、パルプ粘度が第
６図の１０％パルプ濃度では減少せず、一方、第７図の
１％パルプ濃度では粘度が非常に急激に減少することを
示している。パルプ粘度は繊維の剛さに比例するので、
換言すれば、繊維の強度に比例するので、繊維の強度諸
物性は、低濃度で洗浄する間に著しく低下するのをみる
ことができる。パルプのカッパー価は、両方の場合にお
いて、殆んど同じように減少しており、１０％濃度での
処理では４１から３０に、１％濃度での処理では２６か
ら１９に下る。

実施例１ パルプは、実験室でカッパー価３０になるように蒸解さ
れた。パルプは、未だチップ形状の侭で、１５０℃の温
度で加圧上予備洗浄された。カッパー価は、有効アルカ
リ濃度１−２ｇ／Ｅで第８図カーブ４１に示されている
ように急速に減少し始めることが見出されたく水平軸二
抽出における有効アルカリ含量、垂直軸：カッパー価の
変化）。

予備洗浄後に実験室ダイジェスタ−の圧が急速に下げら
れて、その結果、未だチップ形状にあったセルロースが
繊維懸濁物に変った。グイジエスターは、再び加圧され
て洗浄が１５０℃の高温で実施された。カッパー価は、
更に５単位下った（カーブ４２）。濃度は、すべての時
に１０％であった。

この例は、蒸解されたパルプが解繊されて繊維懸濁物に
なり、抽出が高温で実施される時に、抽出が最も成功す
るということを示した。

実施例２ 実施例１と同じ方法で、パルプが蒸解され、予備洗浄さ
れモ解繊された。抽出は、パルプ濃度１０％で高温で実
施された。

第９図のカーブ５１　（水平軸：有効Ｎａ０ＨＯ量、垂
直軸：カッパー価の変化）は、少なくとも蒸解がこの例
と同じように硫酸塩法で実施された時に、パルプをアル
カリ条件で洗浄するのが有利であることを、示している
。松材硫酸塩法パルプでは、カッパー価８単位の減少が
、１５０℃温度の抽出および３０分の抽出時間で達成さ
れた。この例においては、初めのカッパー価が約３０で
あった。従って、洗浄は通常のアルカリ性洗浄水、また
は硫酸塩法パルプ工場で使用されるアルカリ液で、十分
に達成されることができる。

実施例３ 第１０図（水平軸二抽出溶液の黒液成分含量、％；垂直
軸：カッパー価の変化）は、３番目の試験の結果を示し
ている。松材硫酸塩法パルプが、初めに実験室条件で蒸
解されて、チップ形状において高温で予備洗浄された。

抽出は１５０”Ｃで曳施されたが、抽出時間は３０分で
あった。チップ形状での抽出が、カーブ６１で示されて
いるように、カンバー価を低下させた。パルプが抽出前
に解繊された時には（カーブ６２）、カッパー価が急速
に減少したしく図面には示されなかった）、減少度がよ
り大きくてその差は約２単位であった。

これら一連の試験は、抽出時の低黒液成分含量が有利で
あることを示していた。

硫酸塩性全体での廃液負荷に対する漂白の関与率は、直
接的にカッパー価に比例する。カッパー価を３０．５か
ら２４まで減少させることは、廃液負荷を２０％減少さ
せることになる。また漂白薬剤の消費量もカッパー価に
比例しており、前述の場合と同じく２０％減少する。

上述の具体例５例が示すように、繊維懸濁物からリグニ
ンを抽出除去するのに３％より高い濃度で高温高圧で行
なう本発明方法を実施するには、かなり多くの装置組み
合わせがある。初めに述べた経済的観点に付は加えて、
またこの方法で用いられる水の量は、高濃度法が使える
ために必要水量が減少した分だけ、従来法で必要とする
水の量に比べて減少している。更に、パルプの濃度を交
互に上げたり下げたりする必要がなく、常に中間濃度の
パルプを扱うことができるため、装置面でのかなりの節
約が達成され得る。また、パルプ単位当りの水の量が減
少するので、装置の大きさがより小さくすることができ
、処理パルプの容量が増加する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい具体例の模式図である。 第２図は、本発明の別の好ましい具体例の装置配置を示
している。 第３図は、本発明の３番目の好ましい具体例を説明して
いる。 第４図は、本発明の４番目の好ましい具体例を説明して
いる。 第５図は、本発明の５番目の好ましい具体例を説明して
いる。 第６図および第７図は、抽出における処理時間の函数と
してのパルプ粘度を示している。 第８図から第１０図までは、実施された試験の結果を示
している。 １．２・・・加圧ワッシャー、３・・・抽出槽、１０．
１２・・・加圧シックナー、 １１・・・抽出槽、 １３・・・クーラー、 ２０．２２・・・加圧ワッシャー、 ２１・・・加圧抽出ワッシャー、 ２３・・・ヒーター、 ２５・・・ワッシャー、 ２６・・・抽出段、 ２６・・・ダイジェスタ−１ ２７・・・排出装置、 ２９・・・ワッシャー・ ３０・・・洗浄区画。 出　願　人　：　ニー、アールストロムコ−ポレーショ
ン ＦＩＧ、　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維懸濁物中の繊維の強度諸物性を洗浄後も洗浄前
   と同じに保持しながら繊維の洗浄を強化する方法におい
   て、 ３−３０％濃度のパルプ懸濁物を予備洗浄し；予備洗浄
   後にパルプを解繊し； こうして製造された高濃度パルプ懸濁物から、高温およ
   び高圧で、繊維中に含まれる黒液成分および薬剤を抽出
   することを特徴とする繊維懸濁物の洗浄を強化する方法
   。 ２、パルプ懸濁物を高温および／または高圧で、予備洗
   浄することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３、パルプ懸濁物をチップ状態で予備洗浄することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、パルプ懸濁物を繊維状態で予備洗浄することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、パルプ懸濁物を、予備洗浄後に、圧を落すことおよ
   び／または温度を下げることで解繊することを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の方法。 ６、チップ状のパルプを、予備洗浄後に懸濁物を攪拌す
   ることによって解繊することを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の方法。 ７、パルプ濃度を、実質上、抽出中並びに抽出前および
   抽出後の洗浄段階において一定に保つことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８、抽出を９０−１７０℃の温度で実施することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９、抽出時間を１−１２０分、好ましくは１０〜３０分
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 １０、抽出を０．０１〜１．０ＭＰａの加圧下に実施す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 １１、処理されるべきパルプ懸濁物が、０．５〜５ｇ／
   ｌ、好ましくは１ｇ／ｌの有効アルカリを含んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。