JPH0344802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は液体の濃縮装置に関するものであり、
特にパルプ製造原材料の一つである白液など希薄
溶液ことに希薄アルカリ溶液の濃縮に主として用
いられる濃縮装置に関するものである。 ［従来の技術］ 周知の如く、パルプの製造に際しては白液が大
量に用いられている。この白液は、約10〜12％程
度の濃度の希薄アルカリ溶液であり、例えば
NaOHとして約10％前後、Na₂S、Na₂CO₃、
Na₂SO₄、NaCl等を約２％程度含む。 ところで、近年、パルプ製造コストの低減のた
めに、この白液の濃度を若干高めることが要求さ
れつつある。この技術的背景についてまず説明す
る。 第３図はクラフトパルプの製造工程を示す系統
図である。符号１４は蒸解釜であつて、原料チツ
プと白液とが導入され、蒸気加熱により、約160
℃、９Kg／cm²の加熱加圧雰囲気に維持してチツプ
の蒸解が行なわれる。なお白液は白液タンク１０
中に約85℃に加熱された状態におかれており、蒸
気を熱源とする加熱装置１２で約120℃まで加熱
された後蒸解釜１４に供給される。 蒸解釜１４からの反応液は、一旦フラツシユド
ラム１６に導入され、大気圧で解放され、フラツ
シユ蒸気は熱回収に利用される。フラツシユドラ
ム１６にて大気圧に戻された反応液は、洗浄機１
８に導入され、セルロースと弱黒液とに分離され
る。弱黒液はエバポレータ２０に導入されて濃縮
され強黒液となり、ボイラ２２に燃料として導入
され、重油と共に燃焼され、蒸気を発生させる。
この蒸気は加熱装置１２や蒸解釜１４の熱源蒸気
として供給される。 また、この黒液中に含まれていたアルカリ成分
は主としてNa₂CO₃となり、苛性化反応装置２４
に導入され、CaOと反応してNaOHに戻され、
白液タンク１０に返送される。なお苛性化反応装
置２４では、CaOはCaO₃に変わるのであるが、
このCaCO₃はキルン２６に導入され加熱分解処
理を受けてCaOとなり、再度苛性化反応に供され
る。 ところで、従来このクラフトパルプ製造に用い
られる白液は、濃度が約10〜12％と比較的低いも
のであるので、フラツシユドラム１６で大気放出
される蒸気量が大量になること、蒸解釜１４での
加熱用蒸気の消費量が増大すること等の理由か
ら、ボイラ２２での重油消費量が増大し、パルプ
製造コストを増大させる原因となつている。 このようなことから、白液の濃度を高めること
が望まれるようになつてきているのである。 ところで、一般に溶液の効率的な濃縮を行なう
装置として多重効用蒸発装置が知られている。こ
の多重効用蒸発装置は、複数の蒸発缶を直列に配
置し、第１の蒸発缶で発生した蒸気を操作圧力の
より低い第２蒸発缶に導入して該第２蒸発缶の液
体を蒸発させる熱エネルギーとして使用し、該第
２蒸発缶以下順次にこれを繰り返し多重蒸発を行
なうものである。 そこで、この多重効用蒸発装置を白液の濃縮装
置に適用することが考えられる。第２図はそのよ
うな一例を示すものであり、第１ないし第５の蒸
発缶１〜５を備えている。原液は、原液ポンプ２
８、原液供給管３０を介して第５の蒸発缶５に導
入され、順次に第４、第３、第２、第１の蒸発缶
４〜１に送り込まれる。そして、該第１の蒸発缶
１から濃縮液として配管３２、濃縮液取出ポンプ
３４を介して取り出される。 一方、加熱用の蒸気は、配管３６から第１の蒸
発缶１に導入され、該第１の蒸発缶１で生じた蒸
気は第２の蒸発缶２に配管３８を介して送り込ま
れ、順次下段側の蒸発缶に同様にして供給され
る。第５の蒸発缶からの蒸気は配管４６でエジエ
クタシステム４８を備えた凝縮器５０に導入さ
れ、復水される。 なお、第２図の濃縮装置のその他の構成は後述
の実施例装置と大略同様であり、同一部材に同一
符号を付してその説明を省略する。 ［発明が解決しようとする問題点］ 第２図の如く構成された多重効用蒸発方式の濃
縮装置では、それなりに効率のよい濃縮はできる
ものの、更に効率がよく熱コストの低い濃縮装置
が期待される。 また、第２図の濃縮装置においては、第１又は
第２の蒸発缶１，２では濃縮液が高温、高濃度で
あるところから、高耐食性の材料例えばNiや
SUS316Lを用いるのであるが、該第１、第２の
蒸発缶１，２での蒸発量が多いので、これら第
１、第２の蒸発缶の蒸発チユーブの表面積を大き
くとる必要があり、高耐食性材料の使用量も増大
し、装置構成コストを増大させる一因となる。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の液体の濃縮装置は、第１ないし第ｎ
（ｎは２以上）の蒸発缶を直列に配置した多重効
用蒸発による濃縮装置であつて、第１の蒸発缶に
熱源蒸気を供給し、最高順位の第ｎの蒸発缶に原
液供給管から原液を供給し、低順位側の蒸発缶の
蒸気を順次に高順位側の蒸発缶に導入すると共
に、高順位側の蒸発缶内の被蒸発液を順次に低順
位側の蒸発缶に導入し、第１の蒸発缶から濃縮液
を取り出す濃縮装置において、原液供給管の途中
に自己フラツシユ蒸発缶を設け、この自己フラツ
シユ蒸気をそれよりも操作圧力の低いいずれかの
蒸発缶に熱源蒸気として導入するよう構成したも
のである。 ［作用］ 本発明の濃縮装置では、原液を中間の真空度域
で一旦自己フラツシユ蒸発させ、この蒸発蒸気を
より操作圧力の低い蒸発缶の熱源蒸気として使用
するものである。そのため、本発明によれば、熱
源たる蒸気の使用量が減少し、加熱コストの低減
が図れる。 また、自己フラツシユ蒸気が導入された蒸発缶
では、蒸発量が増大するので、低温低濃度の下段
側での蒸発量が増大し、高温高濃度の上段側での
蒸発量が減少することになる。そのため、上段側
の蒸発缶の蒸発チユーブ表面積の減少が図れ、高
耐食性材料の使用量が少量で足り、装置構成コス
トの低減が図れる。 ［実施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例について説
明する。 第１図は本発明の実施例に係る液体の濃縮装置
を白液の濃縮装置として適用した実施例を示す系
統図である。 第１図において、この濃縮装置は第１ないし第
５の蒸発缶１〜５を備えており、最も上段側の第
１の蒸発缶１には加熱源たる蒸気の供給管３６と
濃縮液の取出管３２及び濃縮液取出用ポンプ３４
が接続されている。 第１ないし第５の蒸発缶１〜５は直立長管型の
蒸発チユーブ群５２を備えており、濃縮される液
体は該チユーブ群５２の頂部から流し込まれ、各
チユーブ内を薄膜状に流下する間に蒸発濃縮され
る。生じた蒸気はチユーブ群５２の下端から下部
容器５４内に入り、次いでワイヤメツシユ型等の
飛沫捕集器５６を経て蒸気取出用の配管３８〜４
６に至る。 また、濃縮された液体は、蒸発チユーブ群５２
の下端から容器５４内に落下する。蒸気取出用の
配管３８ないし４４は、それぞれ下段側の蒸発缶
２〜５の蒸発導入側に接続されており、各蒸発缶
の蒸発チユーブ群５２の間を通つてチユーブ内の
液体の加熱を行なう。 原液は、ポンプ２８及び供給管３０を介してフ
ラツシユ蒸発缶５８に導入され、フラツシユ蒸発
し、残りの液体は配管３０から第５の蒸発缶５内
に導入され、自己蒸発を行なう。 第５の蒸発缶５には、容器５４の底部と蒸発チ
ユーブ群５２の上部に形成された液導入室６０と
を接続するポンプ６２付の配管６４が迂回して設
けられており、容器５４内の液体を蒸発チユーブ
群５２の頂部に押し上げ、該蒸発チユーブ群の各
チユーブの間に流し込んでいる。この第５の蒸発
缶５で生じた蒸気は配管４６から凝縮器５０に送
られ復水される。また凝縮液は配管６６からタン
ク６８、ポンプ７０を介して系外に排出される。 蒸発缶５の濃縮液は、配管７２、ポンプ７４、
熱交換器７６を介して配管７８に送り込まれ、蒸
発缶４の頂部の液導入室６０に送り込まれ、蒸発
チユーブ群５２内を流下して一部が蒸発する。蒸
気は配管４４から第５の蒸発缶５に送られ、凝縮
液は配管８０、タンク８２、ポンプ８４を通り系
外に排出される。なお、この凝縮液は途中で熱交
換器７６に導入され、第５の蒸発缶１５から第４
の蒸発缶４に送られる液の加熱を行なう。 第４の蒸発缶４の濃縮液は、配管８６、ポンプ
８８、熱交換器９０を経て配管９２に送り込ま
れ、第３の蒸発缶３の頂部の液導入室６０内に導
入され、蒸発チユーブ群５２内を流下される。蒸
発チユーブ群５２内をする間に蒸発した蒸気は、
配管１２６から送り込まれる蒸気と共に配管４２
を介して第４の蒸発缶４に送られる。凝縮液は配
管９４、タンク９６、ポンプ９８を経て前記タン
ク８２に送り込まれ、その途中にて熱交換器９０
を通り第３の蒸発缶３に導入される液の加熱を行
なう。 第３の蒸発缶３の濃縮液は、配管１００、ポン
プ１０２、熱交換器１０４を介して配管１０６に
送り込まれ、第２の蒸発缶２の頂部の液導入室６
０に送り込まれ、蒸発チユーブ群５２の各チユー
ブの間に導入される。生じた蒸気は、配管４０を
介して第３の蒸発缶３に送り込まれる。また配管
３８から導入された蒸気の凝縮液は、配管１０
８、タンク１１０、ポンプ１１２を介してタンク
９６に送り込まれ、その途中にて熱交換器１０４
を通り、第２の蒸発缶２に導入される液の加熱を
行なう。 第２の蒸発缶２の濃縮液は、配管１１４、ポン
プ１１６、熱交換器１１８を介して配管１２０に
送り込まれ、第１の蒸発缶１の液導入室６０に供
給される。そして蒸発チユーブ群５２のパイプ内
を流下し、その間に一部が蒸発し、生じた蒸気は
配管３８から第２の蒸発缶２に送り込まれる。配
管３６からの蒸気の凝縮液は配管１２２、タンク
１２４を経てタンク１１０に送り込まれ、その途
中にて熱交換器１１８を通り第１の蒸発缶１に送
られる液の加熱を行なう。 しかして、フラツシユ蒸発缶５８は蒸気取出用
の配管１２６が接続されており、この配管１２６
は、第３と第４の蒸発缶４とを接続する配管４２
に合流されている。従つて、フラツシユ蒸発缶５
８の蒸気は配管１２６，４２を通り、第３の蒸発
缶からの蒸気と共に第４の蒸発缶４の蒸気導入側
に導入され、第４及び第５の蒸発缶における熱源
として利用される。 かかる構成の濃縮装置においては、第２図に示
す濃縮装置に比べ、第４及び第５の蒸発缶４，５
に加えられる熱源としての蒸気量が増大するか
ら、それだけ多量の蒸発が第４及び第５の蒸発缶
においてなされる。そして、その分だけ第１ない
し第３の蒸発缶における蒸発量の減少が図れる。
従つて、高温高濃度の上段側での蒸発チユーブ表
面積を小さくし、低温濃度の下段側での蒸発チユ
ーブ表面積を増大することができ、Niや
SUS316L等の高耐食性材料の使用量が減少され、
SUS304L等のより安価な材料の使用量を増大さ
せることができる。 また、フラツシユ蒸発缶５８において、中間の
真空度域で自己蒸発させ、その蒸気を第４及び第
５の蒸発缶で加熱用の蒸気として使用しているか
ら、原液が保有する顕熱を蒸発熱源として有効に
利用することができ、第１の蒸発缶へ配管３６か
ら導入される熱源蒸気の導入量も減少される。 なお、濃度12.46％の白液を16.6％にまで高め
る場合の各蒸発缶１〜５における濃度及び温度、
配管３６〜４６の蒸気通過量並びにフラツシユ蒸
発缶５８の温度等を第１図、第２図中に記入す
る。この例からも明らかな通り、第１図の実施例
装置によれば、装置に配管３６から導入される蒸
気の流量が約20％減少され、それだけ低熱コスト
で蒸発処理できることが明らかである。また、各
蒸発缶１〜５の蒸発チユーブの表面積を次の第１
表に示す。第１表より明らかな通り、第１ないし
第３の蒸発缶は、蒸発チユーブの表面積が約15％
減少され、それだけNiやSUS316Lの使用量が減
少され、高価な材料の使用量を減少することによ
る装置構成コストの低廉化が図れる。

【表】 しかして、第１図の実施例の如き本発明の濃縮
装置を第３図のクラフトパルプ製造工程に適用す
るには、第３図のＡの箇所に該濃縮装置を組み込
めばよい。 このように濃縮装置を組み込むと、蒸解釜１４
に導入される白液の濃度が高められると共に、白
液の温度を高めることができる。従つて、蒸解釜
１４における加熱用蒸気の使用量を減らすことが
図れる。更に、フラツシユドラム１６で大気放出
される蒸気量が減少し、エバポレータ２０の蒸発
量も減少し、ボイラ２２の蒸気負荷が低減され
る。そのため、ボイラ２２で消費する重油が減少
し、クラフトパルプの製造原価の低下も図れる。 なお上記実施例装置は自己フラツシユ蒸発缶５
８を一段のみ設けているが、直列に２段以上設
け、各フラツシユ蒸気を別々の蒸発缶の加熱用蒸
気として用いるように構成してもよい。また、蒸
発缶の設置数ｎは２以上であれば良く、実施例の
ものに限定されない。 本発明装置は白液の濃縮のみならず、各種の希
薄液とりわけ希薄アルカリ溶液の濃縮に好適に使
用することができる。 なお希薄アルカリ溶液の濃度に適用する場合に
は約20％以下程度の溶液の濃縮に適用するに好適
である。 ［発明の効果］ 以上の説明から明らかな通り、本発明の濃縮装
置によれば、とりわけ希薄アルカリ溶液の濃縮を
効率よく行なうことができ、濃縮に要する熱コス
トの低減が図れる。また、高耐食性材料の使用量
が減少し、装置構成コストの低減化も図れる。 しかして、本発明の濃縮装置をパルプ製造工程
に組み込むことにより、パルプ製造コストの大幅
な低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の系統図、第２図
は多重効用蒸発缶の系統図、第３図はクラフトパ
ルプの製造工程図である。 １〜５……蒸発缶、３０……原液供給管、３６
……蒸気の供給管、５８……自己フラツシユ蒸発
缶。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１ないし第ｎ（ｎは２以上）の蒸発缶を直
   列に配置した多重効用蒸発による濃縮装置であつ
   て、第１の蒸発缶に熱源蒸気を供給し、最高順位
   側の第ｎの蒸発缶に原液供給管から原液を供給
   し、低順位側の蒸発缶の蒸気を順次に高順位の蒸
   発缶に導入すると共に、高順位側の蒸発缶内の被
   蒸発液を順次に低順位側の蒸発缶に導入し、第１
   の蒸発缶から濃縮液を取り出す濃縮装置におい
   て、該原液供給管の途中に自己フラツシユ蒸発缶
   を設け、この自己フラツシユ蒸気をそれよりも操
   作圧力の低いいずれかの蒸発缶の蒸気導入側に供
   給することを特徴とする液体の濃縮装置。