JPH0721490B2

JPH0721490B2 - 石灰焼成度の測定方法

Info

Publication number: JPH0721490B2
Application number: JP23649287A
Authority: JP
Inventors: 順一郎城戸; 仁止西尾; 静男伊藤; 朗中須賀; 博明飯尾; 春男丹羽; 隆名取; 俊昭加藤
Original assignee: 新王子製紙株式会社
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPS6478158A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はアルカリパルプ製造工程における石灰焼成度測
定方法であって、アルカリパルプ製造工場における薬品
回収工程において使用する石灰の焼成度の測定方法に関
するものである。

〔本発明の背景〕

アルカリパルプ製造工場の薬品回収工程の概要は図面に
示す通りである。

即ち、薬品回収工程は図面に示すように、焼成キルン１
から取出された酸化カルシウムCaO（一部CaCO₃を含有す
る）は、スレーカー２に送られ温水を作用させてCaOを
消和してCa（OH）_２に転化した後（消和反応），デゾル
バーからスレーカー２に送られてくる緑液中のNa₂CO₃と
を下記１式の如く反応させてNaOHと、CaCO₃とを得てい
る（苛性化反応）。

Na₂CO₃＋CaO＋H₂O→2NaOH＋CaCO₃ １かくして得られた苛性化液は、100℃を超える白濁液
で、これを順次苛性化タンク3,4及びセトラー５等を経
て清澄化され、セトラー５の上澄液であるNaOH及びNa₂S
の混合溶液（これを白液と云う）をタンク６に貯蔵し、
これを木材チップ蒸解用薬品として蒸解釜で使用する。

他方、CaCO₃はセトラー５で沈降してスラッジとして分
離され、スラッジフィルター７で濃縮，脱水された後、
焼成キルン１にフィードバックし、該焼成キルン１で数
百度乃至千二百度で焼成し、大概50〜85％がCaOに変性
され、このCaOは再びスレーカー２に供給され、循環し
て使用しつつ薬品を回収している。

茲に、石灰の焼成度は、焼成キルンから取出される原料
中のCaOの重量構成比で、下記２で定義されるものであ
る。

但し A:原料単位定量中のCaO重量 B: 〃 CaCO₃〃石灰焼成度が高い程消和反応の効率は高くなると共に、
白液セトラーでのスラッジの量も減少するが、反面高い
焼成度を得るために石灰焼成のためのエネルギーコスト
が増加し、両者はトレードオフの関係にあり、75〜80％
の焼成度が好適であると云われている。

つまり、80％を超えるような焼成度に達したものにさら
にこれ以上の熱エネルギーを与えても石灰焼成度はそれ
程向上しない。

また、石灰焼成度の変動は、直ちに消和反応及び苛性化
反応の変動につながり、苛性化工程の大きな外乱要因と
なるため、石灰焼成度は可能な限り定値制御されること
が望ましい。前記図面に示すように薬品回収工程におけ
る石灰処理は焼成キルン1,スレーカー２及び複数のタン
ク3,4,スラッジフィルター7,焼成キルン１等からなる循
環系を形成しており、その１サイクルはプラント規模に
もよるが、大概１日程度である。従って、一旦前記のよ
うな外乱が発生すると、これを抑えるためには多くの時
間と経験豊富なオペレーターによる注意深い操業が必要
である。

従って、石灰焼成度を連続的かつ安定的に測定する手段
を与えることは、苛性化工程の管理及び省エネルギーな
どに直接的な効果をもたらすとともに、薬品回収工程の
安定化を通じて品質の一定した蒸解薬液を供給すること
によりアルカリパルプ製造工場の品質・生産性向上の基
盤を成すものである。

〔従来の技術〕

従来、石灰焼成度の測定方法としては、石灰焼成キルン
にて焼成された粉体並びに粒体の石灰のサンプルを採取
し、含有される酸化カルシウム及び炭酸カルシウムの比
率を人手にて化学的に定量分析する方法が行なわれてい
た。しかし、この方法では、測定が不連続になる、測定
に時間がかかる、分析のために特別の技術を要する、分
析するサンプルの量が限られるためにサンプル誤差を生
じ、分析結果が安定しないなどの欠点があった。

例えば、このような定量分析、熟練した作業者が行なっ
たとしても１時間に１回程度が限度であるばかりか、オ
ンライン測定方法とはなり得ない。

そればかりでなく、石灰の如き粉，粒体からなる固体の
サンプリングは、試料中のCaOが偏在した状態であるた
め分析試料としては必ずしも充分ではない。即ちサンプ
リングされた試料中の小さい粒体はほぼ100％CaOからな
っているが、試料中の粒体は表面がCaOであるものの、
内部は粒体の大きさにもよるが、CaCO₃の比率が高くな
り、そのためかかる大きい粒体が多い場合には試料中の
CaOの含有量が少なくなり、つまり石灰焼成度が低くな
り、逆に大きい粒体が少ない場合には石灰焼成度が高い
という結果を生じ、適正な焼成度を代表しているとは称
し難い。本発明者等の経験によれば、かかる場合のサン
プル誤差は、粗雑なサンプリングによる場合には10％程
度にも及び分析値の精度並びに信頼性を著しく損なって
いる。

また、人手に代わり様々な物質をオンラインで自動的に
定量分析する機械的タイトレータが広く開発されてい
る。このようなタイトレータを用いた場合分析技術及び
分析に要する時間の点で改善が臨めるが、この場合にも
上に述べたサンプルの問題は依然として残る。

また、全く別途の石灰焼成度測定方法として、石灰の焼
成反応が基本的に炭酸カルシウムの熱分解過程であり、
炭酸ガスの分離を伴うことに注目して石灰焼成キルンよ
り排出される炭酸ガスの濃度を測定することにより石灰
焼成度を測定する試みも行なわれたが、石灰焼成キルン
に供給される燃料の燃焼によっても炭酸ガスが発生する
こと、石灰焼成キルンに流入する空気の量の把握が難し
いこと、及び高温かつダストの多い環境下における信頼
性の高い炭酸ガス濃度計の開発が困難であることなどに
より、この方法も有効には機能しなかった。

その他、石灰の焼成度が高い程、得られる石灰の粒度が
小さくなること、一方石灰の粒子の表面の白色度が増加
する傾向があることを利用し、従来より熟練者であるオ
ペレーターがこれらの要素を総合的に判断して石灰焼成
度を経験的に判断しているが、この方法も必らずしも満
足すべきものではない。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は前述従来の欠点を改善し、オンラインで石灰焼
成度を測定することができると共に、従来の如きサンプ
リング誤差が少なく精度の高い石灰焼成度の測定がで
き、従って薬品回収工程の効率化並びに制御の安定化に
寄与し、併せてアルカリパルプの品質の向上を図ること
ができる石灰焼成度測定方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はアルカリパルプ製造における薬品回収工程で使
用する石灰の焼成度を測定に当り、スレーカーにおける
苛性化率及び苛性化反応に供せられる石灰の量と緑液の
量との割合との２変数を用いて石灰焼成度を演算する石
灰焼成度の測定方法である。

〔作用〕

茲に苛性化率は下記３式で定義される。

但し、Ｃは単位体積当りのNaOHの重量,Dは単位体積当り
のNa₂CO₃の重量薬品回収工程は安定的に循環する工程であるから、前記
３式中Ｃ＋Ｄの量はほぼ一定の値を示すために、苛性化
率ＸはＣの量（NaOHの重量）と高い相関関係がある。

苛性化反応は前記１式に示す通りであって、焼成度の高
い石灰を投入し続けるとCa（OH）_２の量が増加し、前記
１式の正反応が進み、従って苛性化率が高くなる。

しかし、一定の苛性化率にコントロールする場合には、
焼成度の高い石灰の投入量を減らし、反応に供せられる
石灰の量と緑液の量との比率を減少させることによって
反応に供せられる酸化カルシウムの量と緑液の量とを一
定に保つようにすればよい。

即ち、苛性化率制御を行っている苛性化工程にあって
は、石灰焼成度と苛性化率の相関は正であり、石灰の量
と緑液の量との化率との相関は負であるので、これらの
変数から石灰焼成度を演算することができる。

本発明において石灰焼成度を求める式は装置の種類，容
量等によって変り得るため画一化することはできない
が、一般的には下記の如き式の何れかが適用できる。

Ｋ＝αＸ−βＹ−γ ４但し、Ｋは石灰焼成度,Xは苛性化率,Yは石灰の量と緑液
の量との比率。α，β，γは夫々常数。

（但し、α′，γ′，は常数。）Ｋ＝α″Ｘ×δＷ＋εＺ６但し、Ｗは石灰の量,Zは緑液の量。α″，δ，εは常
数。

苛性化率Ｘは基本的には人手によって又はタイトレータ
ーを用いる定量分析法で定量されているが、NaOHは水中
で高い導電率を示すため、３式中のＣの量（NaOHの重
量）は導電度計を用いることにより間接的に測定可能で
あり、結果的に苛性化率Ｘが測定可能であるから電導度
計を用いて測定することが望ましい。特に電導度計を用
いて苛性化率Ｘを測定する場合には苛性化反応過程即ち
オンラインで直接苛性化率を測定することができる。

他方、スレーカーにおいて苛性化反応に供せられる石灰
の量は、ゲージミル，コンベアスケール等を用いて直接
にその重量を求めることもできるが、この場合スクリュ
ーフィーダー等によって石灰をスレーカーに投入する場
合には、該スクリューフィーダーの回転数と石灰の重量
との相関関係を利用し、スクリューフィーダーの回転数
をパラメーターとして石灰の重量を求めることができ
る。

また緑液の量は超音波流量計又は電磁流量計などの公知
の体積流量計により測定可能である。この場合、重量に
換算した値を求めるためには比重の値が必要になるが、
スレーカーに送られる緑液は通常は比重制御されてお
り、体積流量は重量（質量流量）に比例するのでこれら
公知の体積流量計の指示値をそのまままた緑液の量とし
て使用することができる。尚前記超音波流量計又は電磁
流量計による測定はオンラインで測定することができ
る。

上に述べた方法により測定された石灰の量及び緑液の量
は、各々独立の変数として石灰焼成度を演算するための
演算式に用いることができるが、その場合には、苛性化
液の苛性化率が緑液の処理量に依存しない変数であるの
に対し、石灰の量及び緑液の量はマクロ的にみればパル
プ生産量に比例的に依存する変量であり、１〜３回／日
変動することがある。たんに緑液の処理量変更を行な
い、これに応じて石灰の量を変えた場合にも同じ比率で
変らないと、石灰焼成度の演算値に影響を与えてしま
う。

従って、石灰の量と緑液の量は両者の比率とし、緑液の
処理量に依存しない変量として用いることにより緑液の
処理量変更の影響を除去して用いることが好ましい。

この石灰の量と緑液の量との比率としては、重量比を用
いてもよいが、上記したような重量と比例関係を持つ回
転数や体積流量の間の比率の値を用いてもよい。もっと
も、本発明では石灰の量及び緑液の量が安定している状
態の場合には、必ずしも石灰の量と緑液の量との比率を
用いず、直接石灰の量及び緑液の量並びに苛性化率の３
変数を用いて演算することができる。

前記石灰焼成度の式は従来の薬品回収工程の実績等から
経験的に求めたものであって、前記式中の常数α，
α′，α″，β，γ，γ′，δ，εはパルス生産量、一
定の苛性化率にコントロールするための石灰の量及び緑
液の量によって求められるものである。

前記式における演算は、専用の演算装置又は演算機能を
有する調節計或いは，マイクロコンピュータ等を用いて
行うことができるし、また分散計装システム内の演算機
能を用いて実現することも可能である。

前記の如く、本発明は従来の石灰焼成度測定の如く粉，
粒体混合物としてサンプリングせず、苛性化反応に供せ
られる石灰の量と緑液の量との比率及び苛性化率から石
灰焼成度を測定できるから正確な石灰焼成度を求めるこ
とができると共に、薬品回収工程オンラインで前記数値
を求めることができ、従って苛性化工程の管理が容易と
なるばかりか、この石灰焼成度の測定値をもとに操業上
の対応例えばキルンの操業管理等も迅速に採ることがで
き、薬品回収工程の能率化を図ることができる。

〔実施例〕

本発明を実施例により更に詳しく説明する。但し、本発
明は実施例により何らかの制限を受けるものではない。

定常操業時の緑液の処理量が毎時85立方メートルである
苛性化工程に於いて、苛性化タンクに電導度計を用いた
苛性化率測定並びに制御を実施した。また、緑液の量は
電磁流量計を用いると共に、石灰の量はスクリューフィ
ーダーを用いて投入しているため、パラメーターとして
スクリューフィーダーの毎分当りの回転数を採り、また
緑液の量は電磁流量計の１時間当りの流量、即ちRPM/m³
/Hをもって石灰の量と緑液の量との比率とした。

この苛性化工程において、石灰焼成度を約40％から90％
まで変化させるテストを行ない、苛性化率及び石灰の量
と緑液の量との比率のデータを連続的に得ると共に、石
灰のサンプル代表性に十分配慮しながら15分毎に約200
点採取し、石灰焼成度を逐次分析した。第２図及び第３
図は、オンラインで測定した苛性化率（％）と、石灰の
量と緑液の量との比（rmp/m³H）の夫々のトレンドグラ
フである。

前記苛性化率の値と石灰の量と緑液の量との比の重相関
係数を求めると、 0.93という高い値を得た。尚、この際の重回帰式は、Ｋ＝2.8X−240Y−80 であり、該式のＸに前記苛性化率の値を、また該式のＹ
に前記石灰の量と緑液の量との比を夫々代入して石灰焼
成度Ｋを求めたトレンドグラフを第４図に示す。尚、石
灰焼成度と、石灰の量と緑液の量の比率との間の単相関
係数は0.60であった。

第５図は実測による石灰焼成度と、本発明の演算による
石灰焼成度の関係を示したものであるが、本発明による
石灰焼成度が実測による値とよく一致しているのが認め
られる。但し、これらの係数については他の苛性化工程
では当然に異なるものであって、個々にテストを行なう
ことが必要である。しかしながら、石灰焼成度と諸変数
との相関関係について述べた通り、これらの係数の符号
については同一となることが期待される。

実施例の工程では、従来、石灰焼成度が数日に１回管理
値を外れる場合があり、これによる苛性化工程の変動も
引き起こしていたが、本発明の実施後、この石灰焼成度
の測定値をもとに操業上の的確な対応を取ることによ
り、この頻度が約10分の１に減少した。

また、この結果、石灰焼成度の標準偏差は従来5.0％程
度であったものが本発明実施後には2.5％と半減してお
り、本発明が工程の安定化に寄与したことは明らかであ
る。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明はパルプ製造工程における石灰焼成度
の測定に当り、苛性化率及び苛性化反応に供せられる石
灰の量と緑液の量との比率の２変数又は苛性化率と反応
に供せられる石灰の量及び緑液の量の３変数を用いて高
い精度で安定した石灰焼成度を得ることができる。

また、本発明は苛性化率、石灰の量及び緑液の量をすべ
て薬品回収工程でオンラインで迅速に測定できるから苛
性化工程の管理が容易であると共に、この石灰焼成度の
測定値をもとに操業上の的確な対応を迅速に取ることに
より工程の安定化が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルカリパルプ製造工場の薬品回収工程の一例
の説明図、第２図は操業中の薬品回収工程における苛性
化率のトレンドグラフの一例、第３図は操業中の薬品回
収工程における石灰の量と緑液の量との比のトレンドグ
ラフの一例、第４図は第２図、第３図のトレンドグラフ
の値から求めた石灰焼成度のトレンドグラフ、第５図は
本発明で求めた石灰焼成度と実測値との関係を示すグラ
フである。 1:焼成キルン,2:スレーカー,5:セトラー,7:スラッジフ
ィルター。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中須賀朗愛知県春日井市王子町１番地王子製紙株式会社春日井工場内 (72)発明者飯尾博明愛知県春日井市王子町１番地王子製紙株式会社春日井工場内 (72)発明者丹羽春男愛知県春日井市王子町１番地王子製紙株式会社春日井工場内 (72)発明者名取隆愛知県春日井市王子町１番地王子製紙株式会社春日井工場内 (72)発明者加藤俊昭愛知県春日井市王子町１番地王子製紙株式会社春日井工場内 (56)参考文献特開昭63−502604（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリパルプ製造における薬品回収工程
で使用する石灰の焼成度を測定するに当り、スレーカー
における苛性化率及び苛性化反応に供せられる石灰の量
と緑液の量との割合との２変数を用いて演算することを
特徴とする石灰焼成度の測定方法。