JPH0762318B2 - 硫酸塩法によるパルプ化の際に回収される黒液の固体含量増加方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は硫酸塩法によるパルプ化の際に回収される黒液
の固体含量を増加させる方法に関する。本発明に従えば
加熱温度で沸騰を起さない程度の高さの圧力の下で黒液
を先ず加熱し、その後に液の関係温度の下で飽和水蒸気
よりも低い圧力をもつタンクへ該液を導入して水分を蒸
発させる。かようにして濃縮した液を回収過程での該液
燃焼工程へ送るのである。

従来の技術 硫酸塩法によるパルプ化法での液の回収に際しパルプ化
法から得られた黒液は、その濃縮物がソーダ回収煮沸器
（ボイラー）の中で燃焼し得るのに適する固体含有量を
もつようになるまで、蒸発されることが常である。燃焼
時には溶融炭酸ナトリウムと硫化ナトリウムとが得ら
れ、これらは溶解化の後にかせい化工程へ送られてパル
プ化のための新しい白液の調製に供される。かようにし
て液の無機成分は反復作用のために回収され、他方にお
いて木材からの溶解有機物は燃焼されて全工程にわたる
必須エネルギー生成に寄与する。

黒液蒸発は通常の場合に数工程で遂行され現在では固体
含有率約65％（重量計算）に達すればそれ以上の蒸発は
遂行されないことが常である。従って回収用ボイラーへ
供される黒液に伴う水分はかなりの量であってその蒸発
に要するエネルギー量は重大となるわけである。蒸発水
分はボイラーを出るときに煙道ガスを伴うので蒸発熱の
回収は煙道ガスからの水分凝縮によるより他は不可能で
ある。けれども水分凝集のために煙道ガスを強く冷却せ
ねばならず従って回収蒸気は最高約65℃となる。現在で
は、回収には煙道ガス洗浄機の使用が普通である。更に
熱回収以外に煙道ガス精製により主としてSO₂及び塵埃
を得る。

発明が解決しようとする問題点 ソーダ回収ボイラーの中で水蒸気を生成させる代りに、
黒液中の水分の蒸発に要する熱を利用し得るように黒液
蒸発を行うことが望まれている。エネルギー利用のため
の前提条件は勿論、ボイラーから得られる熱量が液の蒸
発に要する熱量よりも更に増加されていることである。
蒸発の際にエネルギー消費が低くて済むようにするため
に二方法が主として行われ得る。第一法においては著し
い低値をもつ廃熱によって蒸発が行われる。第二法にお
いては消費熱エネルギーが一次熱（firstrate heat）と
して回収され得るように高温度で蒸発が行われる。

定義によれば廃熱は低温度を有するものであり、従って
該廃熱で液を蒸発させるには低温で蒸発を行う必要があ
る。けれども低温下では黒液の濃縮につれて黒液粘度は
急速に増加し、遂に黒液は固化して取扱不能となる。よ
って、上記の第一法による蒸発は実用とならない。

従って、液を中等度の粘度の液として取扱い得るために
蒸発を高温下で行うことが必要である。よって大気圧以
上の圧力の下で蒸発を行うのであるが、例えば効果２
（effect two）の黒液の蒸発のために一次熱として再使
用し得るような蒸発温度及び蒸発圧力をもつ水蒸気を得
ることが望ましい。

しかし高温下で黒液を高固体含量となるまで蒸発させる
にはかなりの困難も又伴う。即ち使用温度と使用固体含
量とにおいて液は著しくスケールを形成しやすいのでこ
の場合に熱交換が損われ遂には全く蒸発不可能となる。
従って高温高圧下でさえも蒸発後の廃液の固体含量を所
望の通りに高めるように実行し得る通常の蒸発を達成す
ることは不可能である。

発明の開示 上述の諸欠点は本発明によって除かれ、濃縮の際のスケ
ール形成の問題を伴うことなく、液体として取扱われる
液の粘度を過大とすることなく、約85％までの高固体含
有率をもつ黒液を得ることが可能である。従ってソーダ
回収ボイラーの中へ導入される水量と燃焼に供される液
量とを共にかなり減少させ、かようにしてソーダ回収ボ
イラーの効率を増加させるのである。液の濃縮の際に比
較的に高い価値の水蒸気も又得られ、前段階（複数）に
おける液、例えば効果２における液、の蒸発のために該
水蒸気を使用し得る。

本発明に従えば硫酸塩法によるパルプ化工程における黒
液回収時に黒液の固体含量を増加させる場合に、加熱温
度下で黒液の沸騰を起させない程度の高圧の下で黒液を
先ず加熱し、その後に液の一般温度下で飽和水蒸気圧以
下の圧力にまで圧力を低下させた容器の中へ該液を導入
し、かようにして水分を蒸発させ、その後にかように濃
縮された液を燃焼工程へ送る。

必要ならば上記の圧力低下後の液を上記の高圧加熱工程
へ再循環させ得るのであり、かようにして追加の濃縮を
達成する。

本発明を更に詳細に例示するために下文において添付図
面を参照する。

一工程又は複数工程で予め慣用の蒸発操作に付された黒
液を混合槽１からライン２及び調節弁４を介してポンプ
３によって圧力増加ポンプ５へ送る。圧力増加ポンプ５
は液を沸騰させないように充分に液を加圧するために必
要である。該液をポンプ５から熱交換器６へ送り、ここ
でライン７を経て供給される水蒸気によって液を加熱す
る。水蒸気供給を調節弁８で調整する。熱交換器６中で
液を少くとも約200℃、好ましくは約220℃の温度に加熱
し、圧力を15〜30バールに保ち、かようにして沸騰を起
させない。これによって熱交換器６中でスケール形成の
危険性は強力に減ぜられる。

熱交換器６から導出（図示しない）される濃縮物の量は
依然として高温高圧下にあるので高次の熱媒体として他
の目的のため、例えば黒液の制限蒸発のために充分に有
用である。

熱交換器６からライン９及び圧力調節弁10を介して加熱
加圧液をフラッシュタンク11へ送る。ここで液の圧力は
関係温度において飽和水蒸気圧以下の圧力にまで降下す
る。液の該圧は通常大気圧より１〜４バール好ましくは
大気圧より約3.6バールだけ高い圧にまで下る。

フラッシングの際に水蒸気はライン12及び圧力調節弁13
を経て放出される。この水蒸気は二次的価値のものであ
って黒液の予備蒸発の際に効果２において好適に使用さ
れ得る。

濃縮液をライン14経由でフラッシュタンク11から取出
し、若しこれを更に濃縮したければその一部分を、ライ
ン15経由で圧力増加ポンプ５の前にある送給ライン２へ
送り、熱交換器６を経てフラッシュタンク11へ再び導入
する。かようにしてライン15を通る再循環液量の適切な
調節により、液の適当濃度が達成される。

ライン16、ポンプ17及び圧力調節弁18を経て濃縮液を導
出してこれをソーダ回収ボイラー20の射出ノズル19へ送
る。通常の場合に複数のノズル19がソーダ回収ボイラー
内に配置されて適切な燃焼が達成される。ポンプ17は絶
対的に必要なわけでないが混合槽１内の圧力を低下させ
た後に残留圧力が液を射出ノズル19へ押出すのに充分で
あり得る。けれども圧力低下後の液圧を増加させること
は通常の場合に適切であって、それはライン16内で圧力
低下が継続するとその結果フラッシングが起る危険があ
り、このことはソーダ回収ボイラーの良好操業のために
全く望ましくないからである。

液がソーダ回収ボイラー中に導入される時及び液がフラ
ッシュタンク11中に導入される時に液が設定圧及び定常
圧に保持されることが重要である。そのために圧力調整
器21及び22が夫々ライン９及び16に配設されていて関連
ライン中の圧力を感知して圧力調節弁10及び18により圧
力を所望の定値に調節する。

更にセンサー23及び24によって濃縮液の比重を測定して
温度訂正値を調節器25へ入力する。ライン15を通って濃
縮工程へ再循環する液の量及び熱交換器６に対する加熱
水蒸気の圧力を調節器25によって制御する。かようにし
て比重の測定値が過度に低い場合には調節器25が作動し
て比較的大量の液を返戻させて更に濃縮を行い、及び熱
交換器６に対する加熱水蒸気の圧力も増加して流入液を
より高い温度に加熱する。かようにしてより大規模の濃
縮を所望通りに正確に行うようにする。

燃焼に供される濃縮液の粘度も又測定され、調節器26に
よって感知される。これは圧力調節器27へ信号を送り、
該調節器27はフラッシュタンク11からの二次水蒸気の圧
力を調節する。かようにして二次水蒸気圧に伴う液温変
化によって粘度を制御し、粘度が増加すれば圧力が増加
する。その結果液温が高められて粘度は所望の値にまで
低下する。

最後にフラッシュタンク11内の液のレベルも又感知さ
れ、該レベル観測値はレベル調節器28を作動させ、該調
節器28は調節弁４を制御し、かようにしてレベルを所望
の値に維持させる。

液の乾物含量及び粘度はソーダ回収ボイラーへの射出ラ
インの中で定値に保持されることが重要であって、それ
はソーダ回収ボイラー内の液の均一分布を達成するため
である。

本発明によるプラントに包含される各種の要素例えば混
合槽、熱交換器、フラッシュタンク及びソーダ回収ボイ
ラー並びに各種の制御手段は当業界の熟練技術者に周知
の通常の設計によるものである。従って本発明方法の実
施のために特別な設計による設備は不要であるけれども
使用の圧力、温度、液の濃度及びその他の助変数に関す
る知識を用いるならば当業技術者は本発明方法に関する
情報を得た場合に適切なプラントを設計し得る。

スケールが熱交換器６内で形成されないことを更に確認
するためにスクレイパー翼付き熱交換器（scraped heat
transfer surfaces）を用いる特別設計が可能である。
該熱交換器も又当業界の熟年技術者によって既に公知で
ある。

再循環を行うことなく熱交換器とフラッシュタンクとを
経由する液の単純な通過の際に液を約220℃に加熱する
ならば液の固体含有率を約65重量％から約８％単位だけ
増加させ得る。次に再循環によって液の固体含有率を上
記の含有率以上の所望の含有率にまで増加させ得る。但
し若しフラッシュタンク内の圧力を大気圧より約１バー
ル高く維持するならば、粘度が高過ぎるべきでない場合
には、約80％に限定された固体含有率が可能である。大
気圧より約４バール高いフラッシュタンク内の圧力にお
いて液の固体含有率は約85％にまで増加し得る。

例 第１表において65％固体含有率と比較される数例の固体
含有率が示されている。

蒸発工程のための水蒸気中の熱の値は飽和時温度（satu
ration temperature）120℃における二次水蒸気と凝縮
物との間におけるエンタルピイの差として計算されてい
る。

熱交換係数は現存の熱交換機の測定データにもとづいて
計算された。その後に該データは現在通用の粘度を考慮
に入れて再計算された。

ソーダ回収ボイラーの増力は液内の蒸発水減量及びボイ
ラーに対する液の感知可能熱変化から計算された。煙道
ガスの温度は不変とみなされた。

正味のエネルギー節約を計算すると水蒸気対蒸発の価は
0.8であったがこれは一次効果において利用され得なか
った。ソーダ室の煙道ガス洗浄機中の熱水生成減少につ
いては訂正されなかった。

ソーダ回収ボイラー内の熱放出全量は固体1kg当り約11M
Jであるので、燃焼される液の固体含量にもとづき、可
能な正味の生成熱増加は１〜５％に該当する。

発明の効果 第１表から判る通り本発明の方法により、更に黒液の燃
焼前における黒液の濃縮に要するエネルギーを考慮する
ことにより、エネルギーの本質的節約が達成されたこと
が明かである。24時間当り約600トンのパルプを生産す
るプラントにおいて建設費を検討するに当り本発明に使
用される装置は、エネルギーの価格に依存して、約１〜
２年のうちに装置費を弁済することが判明する。これは
著しく有利であると考えられねばならない。

上記のエネルギー節約のほかにソーダ回収ボイラーの操
業において他の利益も又本発明方法によって得られる。
即ちガス取扱い容積を減ずること及び濾床に対する高量
負荷を維持し得ることの利益が得られる。従ってボイラ
ー寸法を変えることなく容量（キャパシティ）を増大さ
せ得るのである。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明に従う黒液濃縮方法の工程順序を模
式的に示すものである。 １……混合槽、２……ライン、３……ポンプ、４……調
節弁、５……圧力増加ポンプ、６……熱交換器、７……
ライン、８……調節弁、９……ライン、10……圧力調節
弁、11……フラッシュタンク、12……ライン、13……圧
力調節弁、14、15、16……ライン、17……ポンプ、18…
…圧力調節弁、19……射出ノズル、20……ソーダ回収ボ
イラー、21、22……圧力調節弁、23、24……センサー、
25、26、27……圧力調節器、28……レベル調節器。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硫酸塩法によるパルプ化の際に回収される
   黒液の固体含量を増加させるために、加熱温度で沸騰を
   起さない程度の高い圧力の下で黒液を先ず最初に加熱
   し、その後に該圧力を黒液の一般温度下の飽和水蒸気圧
   よりも低い圧力にまで降下させ、かようにして水分を蒸
   発させる方法において、少くとも200℃の温度と15〜30
   バールの圧力との下で黒液を先ず加熱し、その後に圧力
   調節バルブを介して大気圧よりも１〜４バールだけ高い
   圧力をもつ槽へ該液を導入して該液の圧力を下げ、かよ
   うにして濃縮された該液を燃焼工程へ送ることを特徴と
   する上記の方法。
2. 【請求項２】圧力降下後の黒液の一部分を高圧加熱工程
   へ再循環される特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】液を燃焼工程へ送る前に液の圧力を再び上
   昇させる特許請求の範囲第１又は２項記載の方法。
4. 【請求項４】液を先ず少くとも約220℃の温度に加熱す
   る特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】加熱後に液の圧力を大気圧よりも約3.6バ
   ールだけ高い圧力にまで降下させる特許請求の範囲第１
   〜４項のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】燃焼工程へ送る液の比重を測定し、該測定
   値にもとづき高圧加熱工程へ再循環させる液量を制御
   し、かようにして燃焼工程へ送る液の所望の比重を達成
   する特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方
   法。
7. 【請求項７】燃焼工程へ送る液の粘度を測定し、該測定
   値にもとづき圧力降下時の圧力を制御し、かようにして
   粘度増加に伴って圧力を増加させる特許請求の範囲第１
   〜６項のいずれかに記載の方法。