JPH0790789A - クラフト黒液からの薬品の回収方法 - Google Patents
クラフト黒液からの薬品の回収方法Info
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- JPH0790789A JPH0790789A JP6167352A JP16735294A JPH0790789A JP H0790789 A JPH0790789 A JP H0790789A JP 6167352 A JP6167352 A JP 6167352A JP 16735294 A JP16735294 A JP 16735294A JP H0790789 A JPH0790789 A JP H0790789A
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
- D21C11/12—Combustion of pulp liquors
-
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Landscapes
- Paper (AREA)
- Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 クラフト黒液からのパルピング用薬品の回収
において、回収効率を更に高め、且つ回収釜の能力を増
加させ得ることを目的とする。 【構成】 クラフト黒液を複数の蒸発段で濃縮した後、
蒸気と溶融物生成のために回収釜中で燃焼することによ
って、該黒液からパルピング薬品を回収するに際し、該
黒液中の成分を酸化するために該黒液を350°F以上
の温度に加熱した後、該黒液を350°F以上の温度に
1分間保持するに十分な条件で酸素含有ガスと接触させ
ることにより、該黒液の正味の燃焼熱を低下させるとと
もに粘性を外熱を加えることなしに低下させ、これによ
り該黒液の濃度を該蒸発段階でより高い固体濃度にした
後、該回収釜で燃焼させることを特徴とする。
において、回収効率を更に高め、且つ回収釜の能力を増
加させ得ることを目的とする。 【構成】 クラフト黒液を複数の蒸発段で濃縮した後、
蒸気と溶融物生成のために回収釜中で燃焼することによ
って、該黒液からパルピング薬品を回収するに際し、該
黒液中の成分を酸化するために該黒液を350°F以上
の温度に加熱した後、該黒液を350°F以上の温度に
1分間保持するに十分な条件で酸素含有ガスと接触させ
ることにより、該黒液の正味の燃焼熱を低下させるとと
もに粘性を外熱を加えることなしに低下させ、これによ
り該黒液の濃度を該蒸発段階でより高い固体濃度にした
後、該回収釜で燃焼させることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クラフト黒液からのパ
ルピング用薬品の回収方法に関するものであり、特に酸
素を使用して濃縮黒液の粘性と正味燃焼熱を引き下げ、
回収釜の能力を増加させ得るような黒液からの薬品の回
収方法を提供するものである。
ルピング用薬品の回収方法に関するものであり、特に酸
素を使用して濃縮黒液の粘性と正味燃焼熱を引き下げ、
回収釜の能力を増加させ得るような黒液からの薬品の回
収方法を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のパルピング薬品の回収のための黒
液の処理においては、燃焼熱は重要な問題であり、しば
しばクラフトパルピングに際しての工程を制約する要因
となっている。黒液は有機木質とパルピング薬品との複
合した混合物であり、その中には主に低位のリグニン、
有機酸塩類、レジン、苛性ソーダ、ソーダ塩含有炭酸
塩、硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩及びメルカ
ブタン塩が含まれている。希薄な黒液においては、通常
約80%の有機化合物と残部が無機化合物からなる固体
物質が溶解したり懸濁したりして約15%ほど含まれて
いる。
液の処理においては、燃焼熱は重要な問題であり、しば
しばクラフトパルピングに際しての工程を制約する要因
となっている。黒液は有機木質とパルピング薬品との複
合した混合物であり、その中には主に低位のリグニン、
有機酸塩類、レジン、苛性ソーダ、ソーダ塩含有炭酸
塩、硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩及びメルカ
ブタン塩が含まれている。希薄な黒液においては、通常
約80%の有機化合物と残部が無機化合物からなる固体
物質が溶解したり懸濁したりして約15%ほど含まれて
いる。
【0003】希薄黒液は、多重効用蒸発装置により固形
分約45〜50%まで濃縮した後、更に直接接触式蒸発
装置により固形分約65%まで濃縮される。濃縮した黒
液は回収釜において燃焼させて蒸気を発生させ、パルピ
ング工程で再使用するための硫黄分とソーダ分を回収す
る。回収釜から排出される排気ガス中への硫化水素の放
散を最小限に留めるために直接接触蒸発を行なう前に、
該黒液中の硫化ソーダを酸化させることが必要である。
新しい設備においては、直接接触式蒸発装置の代りに間
接加熱式濃縮器が使用され、これによれば還元された全
放出硫黄分を取り除いて、回収釜での燃焼前の黒液を固
形分75%にまで濃縮することができる。
分約45〜50%まで濃縮した後、更に直接接触式蒸発
装置により固形分約65%まで濃縮される。濃縮した黒
液は回収釜において燃焼させて蒸気を発生させ、パルピ
ング工程で再使用するための硫黄分とソーダ分を回収す
る。回収釜から排出される排気ガス中への硫化水素の放
散を最小限に留めるために直接接触蒸発を行なう前に、
該黒液中の硫化ソーダを酸化させることが必要である。
新しい設備においては、直接接触式蒸発装置の代りに間
接加熱式濃縮器が使用され、これによれば還元された全
放出硫黄分を取り除いて、回収釜での燃焼前の黒液を固
形分75%にまで濃縮することができる。
【0004】黒液を燃焼させて有機パルピング薬品を回
収するための回収釜の能力によっては、パルピング機械
の生産性が制約されることがある。回収釜の最大能力
は、燃焼部析出物の形成、煙霧の発生、回収釜の最大蒸
気発生率など、通常1つ以上のパラメーターによって左
右される。燃焼部析出形成物は、回収釜に懸垂される付
属の熱伝導物表面における高熱及び回収釜の炉からの高
速のガスによって形成される。又、煙霧は炉内の高熱に
よって発生する。黒液の一定燃焼速度における蒸気発生
率は、黒液において利用し得る熱の関数関係となる。
収するための回収釜の能力によっては、パルピング機械
の生産性が制約されることがある。回収釜の最大能力
は、燃焼部析出物の形成、煙霧の発生、回収釜の最大蒸
気発生率など、通常1つ以上のパラメーターによって左
右される。燃焼部析出形成物は、回収釜に懸垂される付
属の熱伝導物表面における高熱及び回収釜の炉からの高
速のガスによって形成される。又、煙霧は炉内の高熱に
よって発生する。黒液の一定燃焼速度における蒸気発生
率は、黒液において利用し得る熱の関数関係となる。
【0005】回収釜で燃焼させた黒液の固体濃度の増加
は、該回収釜の操業に対して幾つかの影響を及ぼす。第
1に、温度及び炉からのガスのガス速度の低下による燃
焼部析出物の生成率の減少である。又同時に、炉の下部
における温度の上昇によって煙霧が増加する。又、更
に、黒液の利用熱の増加によって蒸気の発生率は増大す
る。しかしながら、高固体濃度黒液は高い粘性を有する
ので、ポンピングや黒液の濃縮に対する操作上の問題を
引き起こす。蒸気生産量の増大及び燃焼部析出物の減少
という利点から燃焼黒液の固体濃度は可能な限り高いこ
とが望まれる。この固体濃度の上限は、煙霧発生の許容
源、黒液のポンピング性及び蒸気生成速度限界によって
定めることができる。回収釜の型や設計によって固体濃
度の上限範囲は63乃至80重量%となる。
は、該回収釜の操業に対して幾つかの影響を及ぼす。第
1に、温度及び炉からのガスのガス速度の低下による燃
焼部析出物の生成率の減少である。又同時に、炉の下部
における温度の上昇によって煙霧が増加する。又、更
に、黒液の利用熱の増加によって蒸気の発生率は増大す
る。しかしながら、高固体濃度黒液は高い粘性を有する
ので、ポンピングや黒液の濃縮に対する操作上の問題を
引き起こす。蒸気生産量の増大及び燃焼部析出物の減少
という利点から燃焼黒液の固体濃度は可能な限り高いこ
とが望まれる。この固体濃度の上限は、煙霧発生の許容
源、黒液のポンピング性及び蒸気生成速度限界によって
定めることができる。回収釜の型や設計によって固体濃
度の上限範囲は63乃至80重量%となる。
【0006】黒液の粘性は黒液を無酸素状態で加熱し、
該黒液中に含まれるリグニンの巨大分子を分解すること
により低下させることができる。米国特許第4,92
9,307号には黒液を170〜190℃に加熱し、同
温度に1〜60分間、好ましくは1〜5分間保持するこ
とによって粘性を低下させる方法について開示されてい
る。又米国特許第4,953,607号には、多重効用
蒸発装置の段間に一連のフラッシュタンクと熱交換器と
を設置し、反応容器中で黒液を間接的に190〜200
℃に加熱し、10〜20分間保持することにより、黒液
の粘性を低下させることについて開示されている。又、
更に、J.D.スモールその他による論文の「高温にお
けるクラフト黒液の熱的安定性」Ind.Eng.Ch
em.Prod.Res.Dev.1985,24,6
0−614.には黒液の熱的安定性と粘性に対する温度
の影響についての討議がなされている。
該黒液中に含まれるリグニンの巨大分子を分解すること
により低下させることができる。米国特許第4,92
9,307号には黒液を170〜190℃に加熱し、同
温度に1〜60分間、好ましくは1〜5分間保持するこ
とによって粘性を低下させる方法について開示されてい
る。又米国特許第4,953,607号には、多重効用
蒸発装置の段間に一連のフラッシュタンクと熱交換器と
を設置し、反応容器中で黒液を間接的に190〜200
℃に加熱し、10〜20分間保持することにより、黒液
の粘性を低下させることについて開示されている。又、
更に、J.D.スモールその他による論文の「高温にお
けるクラフト黒液の熱的安定性」Ind.Eng.Ch
em.Prod.Res.Dev.1985,24,6
0−614.には黒液の熱的安定性と粘性に対する温度
の影響についての討議がなされている。
【0007】米国特許第4,239,589号には、多
重効用蒸発装置との結合によって反応熱の高回収を達成
する黒液の酸化について開示されている。酸化の程度
は、液中の硫酸ソーダを酸化してチソ硫酸ソーダにする
反応により制御する。
重効用蒸発装置との結合によって反応熱の高回収を達成
する黒液の酸化について開示されている。酸化の程度
は、液中の硫酸ソーダを酸化してチソ硫酸ソーダにする
反応により制御する。
【0008】米国特許第4,718,971号には、黒
液中の大部分の有機物が部分酸化され、且つ該液がポン
ピング不可能になる直前に酸化を終えるようにして希薄
又は部分濃縮黒液の一部を十分に酸化させる方法が開示
されている。酸化された黒液は、残りの濃縮黒液と混合
され回収釜に供給される。酸化の段階で混合黒液の燃焼
熱は相当程度引き下げられる。
液中の大部分の有機物が部分酸化され、且つ該液がポン
ピング不可能になる直前に酸化を終えるようにして希薄
又は部分濃縮黒液の一部を十分に酸化させる方法が開示
されている。酸化された黒液は、残りの濃縮黒液と混合
され回収釜に供給される。酸化の段階で混合黒液の燃焼
熱は相当程度引き下げられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、クラ
フトパルプ工場における黒液からのパルピング用薬品の
回収については、種々の方法が提案されているが、まだ
効率的に十分であるとは言えず、回収効率を更に高め、
且つ回収釜の能力を増加させ得るような方法の開発、特
に、回収釜の能力を最大化するために高固形分黒液を操
作する方法の開発が要望されている。
フトパルプ工場における黒液からのパルピング用薬品の
回収については、種々の方法が提案されているが、まだ
効率的に十分であるとは言えず、回収効率を更に高め、
且つ回収釜の能力を増加させ得るような方法の開発、特
に、回収釜の能力を最大化するために高固形分黒液を操
作する方法の開発が要望されている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明は、クラフト黒液を複数の蒸発段で濃縮した
後、蒸気と溶融物生成のために回収釜中で燃焼すること
によって、該黒液からパルピング薬品を回収するに際
し、該黒液中の成分を酸化するために該黒液を350°
F以上の温度に加熱した後、該黒液を350°F以上の
温度に1分間保持するに十分な条件で酸素含有ガスと接
触させることにより該黒液の正味の燃焼熱を低下させる
とともに粘性を外熱を加えることなしに低下させ、これ
により該黒液の濃度を該蒸発段階でより高い固体濃度に
した後、該回収釜で燃焼させることを特徴とするクラフ
ト黒液からのパルピング薬品の回収方法である。黒液の
粘性は、液温を上昇する反応熱を利用することにより常
に低下し、又反応装置における選択的な黒液成分の酸化
によって正味の燃焼熱も低下する。黒液の望ましい粘性
は、反応装置への黒液のリサイクル量を制御するか、又
は反応装置への酸素含有ガスの流量を調整することによ
って制御される。
めの本発明は、クラフト黒液を複数の蒸発段で濃縮した
後、蒸気と溶融物生成のために回収釜中で燃焼すること
によって、該黒液からパルピング薬品を回収するに際
し、該黒液中の成分を酸化するために該黒液を350°
F以上の温度に加熱した後、該黒液を350°F以上の
温度に1分間保持するに十分な条件で酸素含有ガスと接
触させることにより該黒液の正味の燃焼熱を低下させる
とともに粘性を外熱を加えることなしに低下させ、これ
により該黒液の濃度を該蒸発段階でより高い固体濃度に
した後、該回収釜で燃焼させることを特徴とするクラフ
ト黒液からのパルピング薬品の回収方法である。黒液の
粘性は、液温を上昇する反応熱を利用することにより常
に低下し、又反応装置における選択的な黒液成分の酸化
によって正味の燃焼熱も低下する。黒液の望ましい粘性
は、反応装置への黒液のリサイクル量を制御するか、又
は反応装置への酸素含有ガスの流量を調整することによ
って制御される。
【0011】即ち、本発明は黒液の高粘性による操作上
の問題を少なくすることにより、高い固体濃度での回収
釜における濃縮黒液の燃焼を可能にしたものである。加
えて本発明は、濃縮黒液の全燃焼熱を制御可能にし、炉
温を低下させるよう制御することによって煙霧の発生の
制御を可能にしたものである。又、黒液の熱利用を制御
することによって蒸気発生量の制御も可能となる。これ
らの事項を実施することによって本発明においては、回
収釜における黒液からのエネルギー回収量を最大化し、
燃焼部析出物の形成、煙霧の発生及び蒸気の発生等を容
易に制御することができるものである。
の問題を少なくすることにより、高い固体濃度での回収
釜における濃縮黒液の燃焼を可能にしたものである。加
えて本発明は、濃縮黒液の全燃焼熱を制御可能にし、炉
温を低下させるよう制御することによって煙霧の発生の
制御を可能にしたものである。又、黒液の熱利用を制御
することによって蒸気発生量の制御も可能となる。これ
らの事項を実施することによって本発明においては、回
収釜における黒液からのエネルギー回収量を最大化し、
燃焼部析出物の形成、煙霧の発生及び蒸気の発生等を容
易に制御することができるものである。
【0012】
【作用】本発明の詳細及びその作用について以下に説明
する。
する。
【0013】図3及び図4は従来の黒液回収技術を示す
ものである。図3によると木材のパルプ化、洗浄工程か
ら希薄黒液1が多重効用蒸発装置101に供給される。
希薄黒液1は、溶解したリグニンその他の木材構成成
分、ソーダ塩(特に硫化ソーダ及びその他の未酸化硫黄
化合物)、苛性ソーダ及び水を含んでいる。該黒液は、
通常160°Fの温度、200psigの圧力下で15
重量%の固形物を含んでいる。又、該黒液は、公知技術
通りに蒸気3により加熱された多重効用蒸発装置101
において濃縮され、部分濃縮黒液5と残留蒸気及び/又
は濃縮液7を生成する。通常230°Fの温度、15p
sigの圧力下で45重量%の固形物を含む部分濃縮黒
液5は、黒液酸化装置103に流入し、ここで空気又は
酸素富化空気又は最高で99.5容量%までの高純度酸
素を含む酸素含有気体9によって、該部分濃縮黒液5中
の硫化ソーダの少なくとも95%を酸化してチオ硫酸ソ
ーダ又は場合により硫酸ソーダを生成する。
ものである。図3によると木材のパルプ化、洗浄工程か
ら希薄黒液1が多重効用蒸発装置101に供給される。
希薄黒液1は、溶解したリグニンその他の木材構成成
分、ソーダ塩(特に硫化ソーダ及びその他の未酸化硫黄
化合物)、苛性ソーダ及び水を含んでいる。該黒液は、
通常160°Fの温度、200psigの圧力下で15
重量%の固形物を含んでいる。又、該黒液は、公知技術
通りに蒸気3により加熱された多重効用蒸発装置101
において濃縮され、部分濃縮黒液5と残留蒸気及び/又
は濃縮液7を生成する。通常230°Fの温度、15p
sigの圧力下で45重量%の固形物を含む部分濃縮黒
液5は、黒液酸化装置103に流入し、ここで空気又は
酸素富化空気又は最高で99.5容量%までの高純度酸
素を含む酸素含有気体9によって、該部分濃縮黒液5中
の硫化ソーダの少なくとも95%を酸化してチオ硫酸ソ
ーダ又は場合により硫酸ソーダを生成する。
【0014】排気ガス11には、水蒸気、未反応酸素、
窒素、又場合により揮発性硫黄又は有機化合物が含まれ
ている。上記のようにして酸化された黒液13は、通常
では2g/リットル未満の硫化ソーダを含んでおり、次
にこれは直接接触式蒸発装置105に導入され、回収釜
107からの高温の排煙ガス15と直接接触させること
によって更に濃縮され、次いで完全に濃縮された黒液1
7と最終排煙ガスとは該蒸発装置から排出される。通常
の場合、この黒液には、240℃の温度で65%重量%
の固形物が含まれている。完全濃縮黒液17は、容易に
ポンプで汲み出すことができ、硫酸ソーダ組成物20と
結合して回収釜107に導入される。該回収釜107内
においては有機物を空気とともに燃焼させ、工場内の他
の場所において利用するに適した蒸気21の形で熱が回
収される。多くの場合チオ硫酸ソーダの形で含まれる無
機硫黄化合物は、回収釜107内で硫化ソーダに還元さ
れ、一方溶融した硫化ソーダ及び炭酸ソーダを含有する
溶融物23が、緑液を調製するために回収される。排煙
ガス流27及び19は、粒子を除去するために静電沈殿
装置等の洗浄装置に導かれる。黒液酸化反応装置103
内における硫化ソーダの酸化は、直接接触式蒸発装置1
05内で生成して大気中に最終排煙ガスとして放出され
る硫化水素の量を減少させるために必要である。
窒素、又場合により揮発性硫黄又は有機化合物が含まれ
ている。上記のようにして酸化された黒液13は、通常
では2g/リットル未満の硫化ソーダを含んでおり、次
にこれは直接接触式蒸発装置105に導入され、回収釜
107からの高温の排煙ガス15と直接接触させること
によって更に濃縮され、次いで完全に濃縮された黒液1
7と最終排煙ガスとは該蒸発装置から排出される。通常
の場合、この黒液には、240℃の温度で65%重量%
の固形物が含まれている。完全濃縮黒液17は、容易に
ポンプで汲み出すことができ、硫酸ソーダ組成物20と
結合して回収釜107に導入される。該回収釜107内
においては有機物を空気とともに燃焼させ、工場内の他
の場所において利用するに適した蒸気21の形で熱が回
収される。多くの場合チオ硫酸ソーダの形で含まれる無
機硫黄化合物は、回収釜107内で硫化ソーダに還元さ
れ、一方溶融した硫化ソーダ及び炭酸ソーダを含有する
溶融物23が、緑液を調製するために回収される。排煙
ガス流27及び19は、粒子を除去するために静電沈殿
装置等の洗浄装置に導かれる。黒液酸化反応装置103
内における硫化ソーダの酸化は、直接接触式蒸発装置1
05内で生成して大気中に最終排煙ガスとして放出され
る硫化水素の量を減少させるために必要である。
【0015】近代的なクラフト工場において採用されて
いる改良された別の従来技術を図4に示す。部分濃縮黒
液5は、間接加熱された濃縮器109及び111を用い
て、更に濃縮されるが、該濃縮器内においては蒸発熱
は、蒸気31及び29によって供給される。最終の蒸気
/濃縮物33が、該濃縮器により回収される。該濃縮器
には公知の流下薄膜式、又は流下薄膜晶出式、又は強制
循環式のものが採用される。このような濃縮器は、旧式
の直接接触式蒸発器に比べて次の2つの長所を有してい
る。1つはより高い黒液固体濃度、例えば黒液18中に
おいて乾燥固形物の濃度が80重量%に及ぶ高い固体濃
度を容易に達成することができることであり、又他の1
つは黒液と大気中に排出された排煙ガスとの間に直接的
な接触がないことである。図4に示される装置は、硫黄
に起因する悪臭の放出が大幅に削減されているか完全に
取り除かれているところから、通常「低臭釜」と称され
ている。図4の装置よりも更に近代的な装置において
は、黒液酸化工程を必要とせず、且つ高速の固形物供給
により回収釜の運転効率を高めたものを出現している。
いる改良された別の従来技術を図4に示す。部分濃縮黒
液5は、間接加熱された濃縮器109及び111を用い
て、更に濃縮されるが、該濃縮器内においては蒸発熱
は、蒸気31及び29によって供給される。最終の蒸気
/濃縮物33が、該濃縮器により回収される。該濃縮器
には公知の流下薄膜式、又は流下薄膜晶出式、又は強制
循環式のものが採用される。このような濃縮器は、旧式
の直接接触式蒸発器に比べて次の2つの長所を有してい
る。1つはより高い黒液固体濃度、例えば黒液18中に
おいて乾燥固形物の濃度が80重量%に及ぶ高い固体濃
度を容易に達成することができることであり、又他の1
つは黒液と大気中に排出された排煙ガスとの間に直接的
な接触がないことである。図4に示される装置は、硫黄
に起因する悪臭の放出が大幅に削減されているか完全に
取り除かれているところから、通常「低臭釜」と称され
ている。図4の装置よりも更に近代的な装置において
は、黒液酸化工程を必要とせず、且つ高速の固形物供給
により回収釜の運転効率を高めたものを出現している。
【0016】本発明は、図3及び図4に示した従来技術
2方式の改良を含むものである。図1は、図3の従来技
術の工程に改良を施した本発明の一実施態様を示したも
のである。部分黒液は5は、(図3の)黒液回収装置1
03において行なわれる反応と同様な硫黄化合物の酸化
を促進するために、反応装置113において酸素含有ガ
ス33と接触させる。ここでの主たる反応は、チオ硫酸
ソーダの酸化を遥かに凌駕する硫化ソーダの酸化反応で
ある。低濃度で存在する他の硫黄化合物も同様にこの反
応に与かる。該反応装置113においては、所望の酸化
を達成するために十分な滞留時間と更にこれに併せて攪
拌が行なわれる。代表的な例においては、所望の酸化を
達成するための滞留時間は1〜2分間であり、最高で5
分間であるが、これは適切な攪拌を行なうことにより9
9%までの硫化物をチオ硫酸塩に酸化するのに十分な滞
留時間である。反応装置113は、その中の黒液と酸化
された黒液35の温度が350°Fよりも高くなるよう
にして稼働するのが好ましが、該反応装置の使用素材に
ステンレス鋼を使用するときには素材上の制約から約4
00°Fがその上限となる。
2方式の改良を含むものである。図1は、図3の従来技
術の工程に改良を施した本発明の一実施態様を示したも
のである。部分黒液は5は、(図3の)黒液回収装置1
03において行なわれる反応と同様な硫黄化合物の酸化
を促進するために、反応装置113において酸素含有ガ
ス33と接触させる。ここでの主たる反応は、チオ硫酸
ソーダの酸化を遥かに凌駕する硫化ソーダの酸化反応で
ある。低濃度で存在する他の硫黄化合物も同様にこの反
応に与かる。該反応装置113においては、所望の酸化
を達成するために十分な滞留時間と更にこれに併せて攪
拌が行なわれる。代表的な例においては、所望の酸化を
達成するための滞留時間は1〜2分間であり、最高で5
分間であるが、これは適切な攪拌を行なうことにより9
9%までの硫化物をチオ硫酸塩に酸化するのに十分な滞
留時間である。反応装置113は、その中の黒液と酸化
された黒液35の温度が350°Fよりも高くなるよう
にして稼働するのが好ましが、該反応装置の使用素材に
ステンレス鋼を使用するときには素材上の制約から約4
00°Fがその上限となる。
【0017】黒液の過度の酸化は、液の粘性を増大させ
る可能性があるので避けることが望まれる。黒液中のリ
グニンは、フェニール・ヒドロキシルとカルボキシルを
含んだイオン化された親水性群によって安定的に水溶液
中に存在する巨大分子コロイドの形状をとっている。も
し、該黒液のアルカリ度(pH)が減少するときは、該
親水性群が消イオン化してリグニンは結合し始め、液の
粘性は著しく増加する。黒液の酸化は、アルカリ化合物
の酸化と酸の生成を招来し、該液のアルカリ度を減少さ
せる。反応装置113は、親水性群がイオン化された状
態にあり、それによって液の粘性の著しい増大が回避で
きるように、黒液中に十分なアルカリが常時存在するよ
うに稼働させるのがよい。ちなみに、本明細書において
は、液の粘性の著しい増大とは約30%を上回る粘性の
増大を云う。
る可能性があるので避けることが望まれる。黒液中のリ
グニンは、フェニール・ヒドロキシルとカルボキシルを
含んだイオン化された親水性群によって安定的に水溶液
中に存在する巨大分子コロイドの形状をとっている。も
し、該黒液のアルカリ度(pH)が減少するときは、該
親水性群が消イオン化してリグニンは結合し始め、液の
粘性は著しく増加する。黒液の酸化は、アルカリ化合物
の酸化と酸の生成を招来し、該液のアルカリ度を減少さ
せる。反応装置113は、親水性群がイオン化された状
態にあり、それによって液の粘性の著しい増大が回避で
きるように、黒液中に十分なアルカリが常時存在するよ
うに稼働させるのがよい。ちなみに、本明細書において
は、液の粘性の著しい増大とは約30%を上回る粘性の
増大を云う。
【0018】反応装置113は、酸素の溶解を促進する
ために、例えば噴霧装置、攪拌装置などの従来公知の物
質移動手段が利用される。必要によっては多段式とする
ことも可能である。酸化された黒液35は、反応装置1
13内の発熱酸化反応によって加熱された後、保持容器
115に導入され、該保持容器115内で1分間を超え
る間、但し最長で約60分間、300°Fの温度に保持
される。この滞留時間中に、該黒液は、該黒液中に存在
するリグニン化合物の熱分解によりその粘性が低下す
る。上述のように粘性を低下させることは可能である。
そして、一定の黒液について論ずれば、実際の粘性低下
の度合いは温度と滞留時間との関数関係となるが、時間
と温度との相互効果は黒液ごとに異なる。しかしなが
ら、大抵の黒液の場合に高温と長時間の滞留時間が大き
な粘性低下効果をもたらすものである。本発明の基本的
な特徴は、粘性低下のための温度上昇に必要な熱を該黒
液中に存在する成分を直接酸化させることによって供給
することにある。そしてこの点が先に述べた加熱を直接
蒸気又は間接蒸気又は電気加熱によって行なう先行技術
と大きく異なる点である。
ために、例えば噴霧装置、攪拌装置などの従来公知の物
質移動手段が利用される。必要によっては多段式とする
ことも可能である。酸化された黒液35は、反応装置1
13内の発熱酸化反応によって加熱された後、保持容器
115に導入され、該保持容器115内で1分間を超え
る間、但し最長で約60分間、300°Fの温度に保持
される。この滞留時間中に、該黒液は、該黒液中に存在
するリグニン化合物の熱分解によりその粘性が低下す
る。上述のように粘性を低下させることは可能である。
そして、一定の黒液について論ずれば、実際の粘性低下
の度合いは温度と滞留時間との関数関係となるが、時間
と温度との相互効果は黒液ごとに異なる。しかしなが
ら、大抵の黒液の場合に高温と長時間の滞留時間が大き
な粘性低下効果をもたらすものである。本発明の基本的
な特徴は、粘性低下のための温度上昇に必要な熱を該黒
液中に存在する成分を直接酸化させることによって供給
することにある。そしてこの点が先に述べた加熱を直接
蒸気又は間接蒸気又は電気加熱によって行なう先行技術
と大きく異なる点である。
【0019】保持容器115は、もし反応装置113が
所望の粘性低下を十分に達成することができる温度と滞
留時間の保持が可能な構造を有しているならば、ある種
の黒液ではこれを省略することができる。このためには
反応装置113を、例えば、酸素を該反応装置113の
前半で完全に消費し、後半では粘性の低下のために所定
の温度で所定時間の滞留を行なうことができるような栓
流式(プラグ・フロー式)又はパイプライン式の装置と
して設計すればよい。上記の液槽を省略することが可能
な方法は、先に述べた本発明における基本的特徴、即ち
粘性低下のための黒液昇温に必要な熱が、該黒液中に存
在する成分の直接酸化によって得ることができるという
事実を利用するものである。
所望の粘性低下を十分に達成することができる温度と滞
留時間の保持が可能な構造を有しているならば、ある種
の黒液ではこれを省略することができる。このためには
反応装置113を、例えば、酸素を該反応装置113の
前半で完全に消費し、後半では粘性の低下のために所定
の温度で所定時間の滞留を行なうことができるような栓
流式(プラグ・フロー式)又はパイプライン式の装置と
して設計すればよい。上記の液槽を省略することが可能
な方法は、先に述べた本発明における基本的特徴、即ち
粘性低下のための黒液昇温に必要な熱が、該黒液中に存
在する成分の直接酸化によって得ることができるという
事実を利用するものである。
【0020】ある種の条件下においては、又反応装置/
液槽の配置が重要な要素となる。例えば、ある種の黒液
にとっては硫化物の存在が高温での滞留時間中に必要で
あり、このような場合には反応装置113内の酸化度
を、液槽115における黒液中に十分な量の硫化物が残
存するように制御することが必要である。その一方で液
43は、フラッシュ・タンク117へ移送するのに先立
って(図示していないが)残留硫化物を分解するための
追加の酸化工程にかえなければならない。
液槽の配置が重要な要素となる。例えば、ある種の黒液
にとっては硫化物の存在が高温での滞留時間中に必要で
あり、このような場合には反応装置113内の酸化度
を、液槽115における黒液中に十分な量の硫化物が残
存するように制御することが必要である。その一方で液
43は、フラッシュ・タンク117へ移送するのに先立
って(図示していないが)残留硫化物を分解するための
追加の酸化工程にかえなければならない。
【0021】酸素含有ガス33は、少なくとも90容量
%の酸素が含まれるガスとして供給されることが望まし
い。そして該ガスは極低温空気分離法、予め液化された
酸素の気化、加圧/真空スイング吸着法、又は透過膜装
置などによて得られる高純度酸素ガスを使用するのが好
ましい。
%の酸素が含まれるガスとして供給されることが望まし
い。そして該ガスは極低温空気分離法、予め液化された
酸素の気化、加圧/真空スイング吸着法、又は透過膜装
置などによて得られる高純度酸素ガスを使用するのが好
ましい。
【0022】反応装置113及び保持容器115は通常
100乃至300psigの圧力範囲で操作される。反
応装置排ガス37及び保持容器115からの排ガス41
には、僅かの揮発性硫黄化合物及び未反応酸素とが含ま
れている。これら排ガスは、燃焼させることもできる
が、パルピング液における硫黄源として使用するか、又
は反応装置113にリサイクルすることもできる。
100乃至300psigの圧力範囲で操作される。反
応装置排ガス37及び保持容器115からの排ガス41
には、僅かの揮発性硫黄化合物及び未反応酸素とが含ま
れている。これら排ガスは、燃焼させることもできる
が、パルピング液における硫黄源として使用するか、又
は反応装置113にリサイクルすることもできる。
【0023】酸化されて低粘性になった黒液43は、フ
ラッシュ・タンク117でフラッシュされ、0〜100
psiaに減圧される。そしてフラッシュ蒸気45は、
例えば蒸発器101に対する蒸気45のように他の場所
での熱源として使用される。フラッシュ・タンク内の黒
液49の大部分51は、直接接触式蒸発器105に通す
か又は回収釜107に導入する前に、適宜の貯蔵装置
(図示せず)に通して先に図3において説明したような
処理を継続する。
ラッシュ・タンク117でフラッシュされ、0〜100
psiaに減圧される。そしてフラッシュ蒸気45は、
例えば蒸発器101に対する蒸気45のように他の場所
での熱源として使用される。フラッシュ・タンク内の黒
液49の大部分51は、直接接触式蒸発器105に通す
か又は回収釜107に導入する前に、適宜の貯蔵装置
(図示せず)に通して先に図3において説明したような
処理を継続する。
【0024】又、フラッシュ・タンクの黒液49の一部
53を、反応装置113の温度の引き下げ、及び/又は
保持容器115における滞留時間の調節上の必要性から
該反応装置113にリサイクルさせることもでき、この
ようにするときは黒液の粘性はこれにより影響を受け
る。従って、黒液53のリサイクル率は、任意の下流箇
所における濃縮黒液、特に直接接触式蒸発器105から
の濃縮黒液17の粘性の制御用パラメーターとして使用
することができる。さもなければ、フラッシュ・タンク
の黒液49を制御用パラメーターにしてもよい。
53を、反応装置113の温度の引き下げ、及び/又は
保持容器115における滞留時間の調節上の必要性から
該反応装置113にリサイクルさせることもでき、この
ようにするときは黒液の粘性はこれにより影響を受け
る。従って、黒液53のリサイクル率は、任意の下流箇
所における濃縮黒液、特に直接接触式蒸発器105から
の濃縮黒液17の粘性の制御用パラメーターとして使用
することができる。さもなければ、フラッシュ・タンク
の黒液49を制御用パラメーターにしてもよい。
【0025】本操業様式におけるフラッシュ・タンクか
らの液53のリサイクル率と、黒液17の粘性との間の
相関関係を実験的に定める。若し酸素33の比率が一定
であるとすれば、反応装置113の内容物よりも温度の
低い黒液53のリサイクル率が増大するにつれて、反応
装置113内の温度と黒液の滞留時間が低下し、同様に
保持容器115内での滞留時間も低下する。パルピング
装置、蒸発装置101及び蒸発装置105を含む上流に
おける稼働装置のうちの何れかに変化が生ずれば、黒液
の粘性は変化する。こうした変化を補償し、該黒液の粘
性が所望の値になるように制御するためには、フラッシ
ュ・タンクからのリサイクル液53の流入量を反応装置
113と保持容器115内の黒液の滞留時間を増減すべ
く適宜調整すればよい。通常では、該黒液を回収釜10
7に供給するためのポンプに運転上の支障を生じないよ
うに選択された値の範囲において濃縮黒液の粘性の制御
を行なうことが望ましい。所望の粘性は、任意の時間に
おける黒液17の粘性を測定し、この測定粘性値と所望
の粘性値との差を計算し、この差をリサイクル黒液53
に対して必要な調整を行なうために予め測定しておいた
フラッシュ・タンクからの黒液53と濃縮黒液17との
間の相関関係を使用して調整することにより制御され
る。濃縮黒液17の粘性測定は、通常実験室で行なわれ
る標準的な粘性測定法によるか、設備を操作する係員が
操業現場でオン・ライン測定を行なうことによって容易
に行なうことができる。そしてその場合に係員は予め決
定された粘性とリサイクル率との相関関係に基づいてフ
ラッシュ・タンクへの黒液53の流入量を調整する。こ
れらの手順は工場における経験に従って適宜の間隔で反
復して行なわれる。又、別法としてフラッシュ・タンク
からの黒液49の粘性を測定してこれを制御パラメータ
ーとして使用してもよい。
らの液53のリサイクル率と、黒液17の粘性との間の
相関関係を実験的に定める。若し酸素33の比率が一定
であるとすれば、反応装置113の内容物よりも温度の
低い黒液53のリサイクル率が増大するにつれて、反応
装置113内の温度と黒液の滞留時間が低下し、同様に
保持容器115内での滞留時間も低下する。パルピング
装置、蒸発装置101及び蒸発装置105を含む上流に
おける稼働装置のうちの何れかに変化が生ずれば、黒液
の粘性は変化する。こうした変化を補償し、該黒液の粘
性が所望の値になるように制御するためには、フラッシ
ュ・タンクからのリサイクル液53の流入量を反応装置
113と保持容器115内の黒液の滞留時間を増減すべ
く適宜調整すればよい。通常では、該黒液を回収釜10
7に供給するためのポンプに運転上の支障を生じないよ
うに選択された値の範囲において濃縮黒液の粘性の制御
を行なうことが望ましい。所望の粘性は、任意の時間に
おける黒液17の粘性を測定し、この測定粘性値と所望
の粘性値との差を計算し、この差をリサイクル黒液53
に対して必要な調整を行なうために予め測定しておいた
フラッシュ・タンクからの黒液53と濃縮黒液17との
間の相関関係を使用して調整することにより制御され
る。濃縮黒液17の粘性測定は、通常実験室で行なわれ
る標準的な粘性測定法によるか、設備を操作する係員が
操業現場でオン・ライン測定を行なうことによって容易
に行なうことができる。そしてその場合に係員は予め決
定された粘性とリサイクル率との相関関係に基づいてフ
ラッシュ・タンクへの黒液53の流入量を調整する。こ
れらの手順は工場における経験に従って適宜の間隔で反
復して行なわれる。又、別法としてフラッシュ・タンク
からの黒液49の粘性を測定してこれを制御パラメータ
ーとして使用してもよい。
【0026】上記した黒液の粘性制御は、黒液49の粘
性が下流における遠心ポンプでの運転操作上の問題を回
避するために行なわれるものである。というのは、遠心
ポンプは、一般的に低い吸引力で操作されるので高い粘
性の液の操作は困難であり、問題を起こさずにポンプ操
作を行なうためには通常、該ポンプの吸引点における粘
性を約300mPa/秒に留める必要があるからであ
る。
性が下流における遠心ポンプでの運転操作上の問題を回
避するために行なわれるものである。というのは、遠心
ポンプは、一般的に低い吸引力で操作されるので高い粘
性の液の操作は困難であり、問題を起こさずにポンプ操
作を行なうためには通常、該ポンプの吸引点における粘
性を約300mPa/秒に留める必要があるからであ
る。
【0027】上記に総括した制御方式には、黒液の温度
を約350°Fまで上げるのに十分であって、しかも反
応装置内での滞留時間は5分を超えないという条件の下
で、反応装置内で酸化可能な黒液成分を酸素含有ガスと
反応させることが含まれる。該黒液の酸化度は、コロイ
ド状のリグニンが極端に減少せず、又、それ故に該黒液
の粘性が酸化工程中は著しく増大することがないように
制御される。該黒液は反応装置に続く保持容器中でも1
分間を超える時間約350°F以上の温度に保持される
ので、該黒液の粘性は引き続き低下したままの状態に維
持される。保持容器からの低粘性黒液は、通常0〜10
0psigに減圧されてフラッシュ・タンク内にフラッ
シュされ気化される。又、該フラッシュ・タンクからの
黒液の一部は反応装置へとリサイクルされる。次いで該
低粘性黒液の粘性と該フラッシュ・タンクから反応装置
にリサイクルされる黒液の流量との相関関係が測定され
る。即ち、該低粘性黒液について所望する粘性値を選
び、該黒液の実際の粘性値を実測し、両数値つまり該測
定値と希望値との差を計算する。この計算された差は、
該反応装置へリサイクルされる該黒液の流量を補正する
ための既定の相関関係と併せて利用する。この措置は、
該黒液の粘性値を所望の値に変更するものである。これ
らの測定操作は、酸化反応装置/フラッシュ・タンクの
即応特性に基づいて選定された第1の時間間隔で反復さ
れる。そして、該低粘性黒液の粘性と該フラッシュ・タ
ンクからの反応装置へリサイクルされる該低粘性黒液の
流量との相関関係は、第1次設定における時間間隔より
も長い第2次設定の時間間隔で再測定される。
を約350°Fまで上げるのに十分であって、しかも反
応装置内での滞留時間は5分を超えないという条件の下
で、反応装置内で酸化可能な黒液成分を酸素含有ガスと
反応させることが含まれる。該黒液の酸化度は、コロイ
ド状のリグニンが極端に減少せず、又、それ故に該黒液
の粘性が酸化工程中は著しく増大することがないように
制御される。該黒液は反応装置に続く保持容器中でも1
分間を超える時間約350°F以上の温度に保持される
ので、該黒液の粘性は引き続き低下したままの状態に維
持される。保持容器からの低粘性黒液は、通常0〜10
0psigに減圧されてフラッシュ・タンク内にフラッ
シュされ気化される。又、該フラッシュ・タンクからの
黒液の一部は反応装置へとリサイクルされる。次いで該
低粘性黒液の粘性と該フラッシュ・タンクから反応装置
にリサイクルされる黒液の流量との相関関係が測定され
る。即ち、該低粘性黒液について所望する粘性値を選
び、該黒液の実際の粘性値を実測し、両数値つまり該測
定値と希望値との差を計算する。この計算された差は、
該反応装置へリサイクルされる該黒液の流量を補正する
ための既定の相関関係と併せて利用する。この措置は、
該黒液の粘性値を所望の値に変更するものである。これ
らの測定操作は、酸化反応装置/フラッシュ・タンクの
即応特性に基づいて選定された第1の時間間隔で反復さ
れる。そして、該低粘性黒液の粘性と該フラッシュ・タ
ンクからの反応装置へリサイクルされる該低粘性黒液の
流量との相関関係は、第1次設定における時間間隔より
も長い第2次設定の時間間隔で再測定される。
【0028】酸素33の流量は、反応装置113の操作
設計と合致する黒液5の所望の酸化度が達成できるよう
に設定される。酸素は、酸素と硫化ソーダのモル比が
0.5乃至0.4の範囲であるような比率で供給され
る。反応装置113は、通常直接接触式蒸発器105か
らの硫黄分の放出を抑制するために、少なくとも該硫化
物の99%がチオ硫酸塩に変換するように操業される。
若し必要であれば前述したように該黒液から回収釜に伝
導される有効熱を少なくするために、該黒液を更に酸化
する。このような更なる酸化は、酸素33の流量を増大
させるか、若しくは反応装置113内での滞留時間を増
加させるか、又はその両者を実施することにより行なわ
れる。しかしながら、該黒液中のアルカリ量を極端に減
少させることは避けなければならない。何となれば、こ
うしたアルカリ量の極端な減少はコロイド状のリグニン
を不安定化し、該黒液の粘性を低下させ、これによって
保持容器115における所望の粘性低下を無効化するか
らである。有機成分の酸化は、コロイド状のリグニンが
安定的であり、又粘性が極端に増大しない限り許容され
る。このようにして反応装置113を350乃至400
°Fの温度範囲で1分乃至5分間の滞留時間で稼働させ
れば、無機硫黄化合物が酸化する一方で液の粘性を増大
させるアルカリ成分の含有量を最小化することができ
る。
設計と合致する黒液5の所望の酸化度が達成できるよう
に設定される。酸素は、酸素と硫化ソーダのモル比が
0.5乃至0.4の範囲であるような比率で供給され
る。反応装置113は、通常直接接触式蒸発器105か
らの硫黄分の放出を抑制するために、少なくとも該硫化
物の99%がチオ硫酸塩に変換するように操業される。
若し必要であれば前述したように該黒液から回収釜に伝
導される有効熱を少なくするために、該黒液を更に酸化
する。このような更なる酸化は、酸素33の流量を増大
させるか、若しくは反応装置113内での滞留時間を増
加させるか、又はその両者を実施することにより行なわ
れる。しかしながら、該黒液中のアルカリ量を極端に減
少させることは避けなければならない。何となれば、こ
うしたアルカリ量の極端な減少はコロイド状のリグニン
を不安定化し、該黒液の粘性を低下させ、これによって
保持容器115における所望の粘性低下を無効化するか
らである。有機成分の酸化は、コロイド状のリグニンが
安定的であり、又粘性が極端に増大しない限り許容され
る。このようにして反応装置113を350乃至400
°Fの温度範囲で1分乃至5分間の滞留時間で稼働させ
れば、無機硫黄化合物が酸化する一方で液の粘性を増大
させるアルカリ成分の含有量を最小化することができ
る。
【0029】先に論じたように、ある種の条件の下では
異なる反応装置/保持容器の配置が必要となる。ある種
の黒液については高温での滞留時間中にその粘性を低下
させるために硫化物の存在が必要であると考えられる。
こうした状況下では、反応装置113内の酸化度を、保
持容器115内の該黒液中に十分な量の硫化物が残存し
得るように制御する一方で、黒液43のフラッシュ・タ
ンク117への導入に先立って残留硫化物を破壊するた
めの別の酸化工程(図示せず)を追加する必要がある。
異なる反応装置/保持容器の配置が必要となる。ある種
の黒液については高温での滞留時間中にその粘性を低下
させるために硫化物の存在が必要であると考えられる。
こうした状況下では、反応装置113内の酸化度を、保
持容器115内の該黒液中に十分な量の硫化物が残存し
得るように制御する一方で、黒液43のフラッシュ・タ
ンク117への導入に先立って残留硫化物を破壊するた
めの別の酸化工程(図示せず)を追加する必要がある。
【0030】図1を参照しての上記本発明の実施態様に
おいては、反応熱を、粘性低下を行なわせるために所要
の時間ある温度下で保持されている該黒液の加熱のため
に直接利用しており、そのために該黒液の酸化と該黒液
の粘性の低下は同時一体的なものとなっている。この点
が黒液を直接流又は間接流又は電気加熱によって行なう
従来の方式とは大きく異なる点である。
おいては、反応熱を、粘性低下を行なわせるために所要
の時間ある温度下で保持されている該黒液の加熱のため
に直接利用しており、そのために該黒液の酸化と該黒液
の粘性の低下は同時一体的なものとなっている。この点
が黒液を直接流又は間接流又は電気加熱によって行なう
従来の方式とは大きく異なる点である。
【0031】黒液の酸化度を制御する能力によって、回
収工程全般に対して上記以外の長所が得られる。正味燃
焼熱、即ち黒液からの利用可能な熱を制御することによ
り、(1)回収釜からのガス温度が低下し、又燃焼のた
めの空気量が減少するために炉からのガスの流量が低下
することにより燃焼部析出物の形成速度が低下するか又
はそのまま現状維持されること、(2)炉内温度が低下
することにより煙霧の発生速度を低下するか又はそのま
ま現状維持されること、(3)該黒液から利用できる熱
を制御することにより蒸気発生率を低下させるか又はそ
のまま現状維持されること、が可能となる。
収工程全般に対して上記以外の長所が得られる。正味燃
焼熱、即ち黒液からの利用可能な熱を制御することによ
り、(1)回収釜からのガス温度が低下し、又燃焼のた
めの空気量が減少するために炉からのガスの流量が低下
することにより燃焼部析出物の形成速度が低下するか又
はそのまま現状維持されること、(2)炉内温度が低下
することにより煙霧の発生速度を低下するか又はそのま
ま現状維持されること、(3)該黒液から利用できる熱
を制御することにより蒸気発生率を低下させるか又はそ
のまま現状維持されること、が可能となる。
【0032】該黒液において有効に利用できる燃焼熱、
総燃焼熱から、水分を蒸発させるための熱、硫酸ソーダ
を硫化ソーダに還元するための熱及びその他の種々な熱
損失について補正を行なって得られる。総燃焼熱は、有
機化合物の完全燃焼と硫黄化合物の硫酸塩への完全な酸
化に基づくものである。該黒液中の固形物濃度が増加す
るにつれて、供給黒液の単位当たりの利用可能な熱量が
多量に発生するようになるが、これは気化に際して熱を
吸収する水分の量が次第に減少するためである。そのた
め下方の炉内ガス温度は上昇し、煙霧の発生量及び蒸気
の発生量は共に増加する。一定限度を超える煙霧の発生
又は蒸気の発生が起こると回収釜へ導入する黒液の燃焼
が制限される恐れが生ずるので好ましくない。硫黄分の
放散を制御するために必要な基準を超えて黒液を酸化さ
せると燃焼熱、即ち利用可能な熱が減少して、これによ
り固体濃度の高い黒液に特有な多量の利用可能な熱を効
果を低減してしまう。
総燃焼熱から、水分を蒸発させるための熱、硫酸ソーダ
を硫化ソーダに還元するための熱及びその他の種々な熱
損失について補正を行なって得られる。総燃焼熱は、有
機化合物の完全燃焼と硫黄化合物の硫酸塩への完全な酸
化に基づくものである。該黒液中の固形物濃度が増加す
るにつれて、供給黒液の単位当たりの利用可能な熱量が
多量に発生するようになるが、これは気化に際して熱を
吸収する水分の量が次第に減少するためである。そのた
め下方の炉内ガス温度は上昇し、煙霧の発生量及び蒸気
の発生量は共に増加する。一定限度を超える煙霧の発生
又は蒸気の発生が起こると回収釜へ導入する黒液の燃焼
が制限される恐れが生ずるので好ましくない。硫黄分の
放散を制御するために必要な基準を超えて黒液を酸化さ
せると燃焼熱、即ち利用可能な熱が減少して、これによ
り固体濃度の高い黒液に特有な多量の利用可能な熱を効
果を低減してしまう。
【0033】上記した実施態様に示される本発明の特徴
は、黒液の正味燃焼熱と粘性の両者を減少させるに際し
て、黒液を酸化させて該黒液の温度を上昇させ、その後
の粘性低下のための熱処理に際してこの反応熱を利用可
能にすることであり、しかもこの際に黒液の粘性、固体
濃度、利用可能熱量のそれぞれを独立して制御すること
が可能であることである。黒液の固体濃度増加に伴って
生ずる煙霧及び蒸気量の発生の増加は、該黒液の酸化量
を増大させることによって相殺させることができる。従
来技術ではきわめて困難であった黒液の燃焼も、本発明
でのより高い固体濃度にすることによって実施可能とな
るのである。
は、黒液の正味燃焼熱と粘性の両者を減少させるに際し
て、黒液を酸化させて該黒液の温度を上昇させ、その後
の粘性低下のための熱処理に際してこの反応熱を利用可
能にすることであり、しかもこの際に黒液の粘性、固体
濃度、利用可能熱量のそれぞれを独立して制御すること
が可能であることである。黒液の固体濃度増加に伴って
生ずる煙霧及び蒸気量の発生の増加は、該黒液の酸化量
を増大させることによって相殺させることができる。従
来技術ではきわめて困難であった黒液の燃焼も、本発明
でのより高い固体濃度にすることによって実施可能とな
るのである。
【0034】反応装置113は、図1に示すごとく多重
効用蒸発装置101と直接接触式蒸発装置105の中間
に設置される。又、該反応装置113は、多重効用蒸発
装置101における最終段又は最終段の直前の位置に設
置してもよい。しかしながら、この反応装置113の設
置位置は黒液の供給上の属性を決定する重要なパラメー
ターであり、従ってその設置位置は反応装置の操業に影
響を及ぼすものである。又、反応装置113内の黒液の
滞留時間及び温度は、無機硫黄化合物について所望の酸
化を行ない得るように、又一方で黒液の粘性を著しく増
加させる有機成分の酸化を極力抑制することができるよ
うに制御しなければならない。
効用蒸発装置101と直接接触式蒸発装置105の中間
に設置される。又、該反応装置113は、多重効用蒸発
装置101における最終段又は最終段の直前の位置に設
置してもよい。しかしながら、この反応装置113の設
置位置は黒液の供給上の属性を決定する重要なパラメー
ターであり、従ってその設置位置は反応装置の操業に影
響を及ぼすものである。又、反応装置113内の黒液の
滞留時間及び温度は、無機硫黄化合物について所望の酸
化を行ない得るように、又一方で黒液の粘性を著しく増
加させる有機成分の酸化を極力抑制することができるよ
うに制御しなければならない。
【0035】本発明の他の実施態様を図2に示す。これ
は図4に示した他の従来技術を本発明の技術に沿って改
良したものである。
は図4に示した他の従来技術を本発明の技術に沿って改
良したものである。
【0036】その代表例では、多重効用蒸発装置101
からの、乾燥物換算で約50重量%の固形物を含む部分
濃縮黒液5は、蒸気61で加熱される濃縮器109に流
入する。該濃縮器109は、多重効用蒸発装置101よ
りも高い固体濃度の液が得られる装置であり、流下薄膜
式、又は流下薄膜式晶出式、又は強制循環式の濃縮器が
用いられる。該濃縮器109では水分が蒸発して蒸気6
3として取り出され、乾燥固形物約63重量%を含むよ
り濃縮された黒液65が得られる。ここで更に濃縮され
た黒液は、無機硫黄化合物、主として硫化ソーダのチオ
硫酸ソーダ乃至硫酸ソーダへの酸化が促進されるように
反応装置201内で酸素含有ガスと接触させられる。低
濃度で存在するその他の硫黄化合物も同様に酸化され
る。反応装置201は代表例では、1分乃至2分間の滞
留時間で操業されるが、滞留時間としては最長で5分間
までの時間を選択することができる。又、反応装置20
1は、その出口温度及び酸化される黒液の温度が350
°Fとなるように操業される。一般的には、この温度は
最高400°Fまでであれば差し支えない。反応装置2
01は、先に述べたように液の粘性が極端に増加しない
ように操業しなければならない。酸素含有ガス67の含
有滞留時間及び流量の選定は、黒液における所望の酸化
度並びに下流においてなされる処理の温度に基づいて定
められる。加熱された黒液69は、液成分の酸化によっ
て予め元の箇所において加熱されているが、その後保持
容器203に導入され、そこで350°Fの温度に1分
以上最長60分間保持される。この滞留時間中に、該黒
液の粘性は、黒液内に存在する高分子量のリグニン化合
物の熱分解によって低下する。先に述べたようにこれに
よって液の粘性を著しく下げることが可能である。そし
て一定の黒液について云えば、実際の粘性低下の度合い
は、温度と滞留時間との関数関係となる。そしてこの時
間と温度との関係は黒液ごとに変化する。しかしなが
ら、一般的には黒液は、より高温でより長時間の滞留に
よって粘性低下の度合いは大きくなる。反応装置201
に導入される酸素含有ガス67は、少なくとも90容量
%の酸素が含まれるガスとして供給されることが望まし
い。そして該ガスは極低温空気分離法、予め液化された
酸素の気化、加圧/真空スイング吸着法、又は透過膜装
置などによって得られる高純度酸素ガスが利用できる。
反応装置201及び保持容器203は、本例においては
100乃至300psigの圧力範囲で操作される。反
応装置201からの排ガス71及び保持容器203から
の排ガス75には、僅かの揮発性硫黄化合物及び未反応
酸素とが含まれている。これらの排ガスは、燃焼させる
こともできるが、パルピング液における硫黄源として使
用するか、又は反応装置201にリサイクルすることも
できる。
からの、乾燥物換算で約50重量%の固形物を含む部分
濃縮黒液5は、蒸気61で加熱される濃縮器109に流
入する。該濃縮器109は、多重効用蒸発装置101よ
りも高い固体濃度の液が得られる装置であり、流下薄膜
式、又は流下薄膜式晶出式、又は強制循環式の濃縮器が
用いられる。該濃縮器109では水分が蒸発して蒸気6
3として取り出され、乾燥固形物約63重量%を含むよ
り濃縮された黒液65が得られる。ここで更に濃縮され
た黒液は、無機硫黄化合物、主として硫化ソーダのチオ
硫酸ソーダ乃至硫酸ソーダへの酸化が促進されるように
反応装置201内で酸素含有ガスと接触させられる。低
濃度で存在するその他の硫黄化合物も同様に酸化され
る。反応装置201は代表例では、1分乃至2分間の滞
留時間で操業されるが、滞留時間としては最長で5分間
までの時間を選択することができる。又、反応装置20
1は、その出口温度及び酸化される黒液の温度が350
°Fとなるように操業される。一般的には、この温度は
最高400°Fまでであれば差し支えない。反応装置2
01は、先に述べたように液の粘性が極端に増加しない
ように操業しなければならない。酸素含有ガス67の含
有滞留時間及び流量の選定は、黒液における所望の酸化
度並びに下流においてなされる処理の温度に基づいて定
められる。加熱された黒液69は、液成分の酸化によっ
て予め元の箇所において加熱されているが、その後保持
容器203に導入され、そこで350°Fの温度に1分
以上最長60分間保持される。この滞留時間中に、該黒
液の粘性は、黒液内に存在する高分子量のリグニン化合
物の熱分解によって低下する。先に述べたようにこれに
よって液の粘性を著しく下げることが可能である。そし
て一定の黒液について云えば、実際の粘性低下の度合い
は、温度と滞留時間との関数関係となる。そしてこの時
間と温度との関係は黒液ごとに変化する。しかしなが
ら、一般的には黒液は、より高温でより長時間の滞留に
よって粘性低下の度合いは大きくなる。反応装置201
に導入される酸素含有ガス67は、少なくとも90容量
%の酸素が含まれるガスとして供給されることが望まし
い。そして該ガスは極低温空気分離法、予め液化された
酸素の気化、加圧/真空スイング吸着法、又は透過膜装
置などによって得られる高純度酸素ガスが利用できる。
反応装置201及び保持容器203は、本例においては
100乃至300psigの圧力範囲で操作される。反
応装置201からの排ガス71及び保持容器203から
の排ガス75には、僅かの揮発性硫黄化合物及び未反応
酸素とが含まれている。これらの排ガスは、燃焼させる
こともできるが、パルピング液における硫黄源として使
用するか、又は反応装置201にリサイクルすることも
できる。
【0037】酸化されて低粘性になった保持容器203
からの黒液77は、フラッシュ・タンク205において
フラッシュされ、0〜100psiaまで減圧される。
そしてこの蒸気を含む気化ガス79は熱源として濃縮器
111で使用されるか、又は他の場所での熱源として使
用される。フラッシュ・タンクからの黒液87の大部分
85は、図4において先に述べたように濃縮器111に
移行させて処理を継続する。
からの黒液77は、フラッシュ・タンク205において
フラッシュされ、0〜100psiaまで減圧される。
そしてこの蒸気を含む気化ガス79は熱源として濃縮器
111で使用されるか、又は他の場所での熱源として使
用される。フラッシュ・タンクからの黒液87の大部分
85は、図4において先に述べたように濃縮器111に
移行させて処理を継続する。
【0038】又、フラッシュ・タンクからの黒液87の
一部89を、反応装置201の温度の引き下げるため、
もしくは保持容器203における滞留時間の制御を行な
うため、あるいはこの両者を併せ行なうために、反応装
置201にリサイクルさせることができる。但し、この
ようにするときは黒液の粘性はこれにより影響を受け
る。従って、黒液89のリサイクル率は、任意の下流箇
所における濃縮黒液、(特に濃縮器111からの濃縮黒
液18がこの目的に適している)の粘性の制御用パラメ
ーターとして使用することができる。さもなければ、フ
ラッシュ・タンク内の黒液87を同様の粘性制御用パラ
メーターとして使用してもよい。
一部89を、反応装置201の温度の引き下げるため、
もしくは保持容器203における滞留時間の制御を行な
うため、あるいはこの両者を併せ行なうために、反応装
置201にリサイクルさせることができる。但し、この
ようにするときは黒液の粘性はこれにより影響を受け
る。従って、黒液89のリサイクル率は、任意の下流箇
所における濃縮黒液、(特に濃縮器111からの濃縮黒
液18がこの目的に適している)の粘性の制御用パラメ
ーターとして使用することができる。さもなければ、フ
ラッシュ・タンク内の黒液87を同様の粘性制御用パラ
メーターとして使用してもよい。
【0039】本操業様式におけるフラッシュ・タンクか
らの黒液87のリサイクル率と、黒液18の粘性との間
の相関関係を実験的に定めた。若し酸素67の比率が一
定であるとすれば、反応装置201の内容物よりも温度
の低い黒液89のリサイクル率が増大するにつれて、反
応装置201内の温度は低下して、反応装置201と保
持容器203内の黒液の滞留時間も減少する。蒸解釜、
洗浄装置、蒸発装置101及び濃縮器111を含む上流
における稼働装置のうちの何れかに変化が生じれば、黒
液の粘性にも変化が生じる。こうした変化を補償し、該
黒液18の粘性が所望の値になるように制御するために
は、フラッシュ・タンクからのリサイクル液89の反応
装置201への流量を該反応装置201と保持容器20
3内の黒液の温度と滞留時間を適宜増減するように調整
すればよい。通常では、黒液を回収釜に供給するための
ポンプに運転上の支障を生じないように選択された値の
範囲において濃縮黒液18の粘性の制御を行なうことが
望ましい。所望の粘性は、任意の時間における濃縮黒液
18の粘性を測定し、この測定粘性値と所望の粘性値と
の差を計算し、この差をリサイクル黒液89に対して必
要な調整を行なうために予め測定しておいたフラッシュ
・タンクからの黒液89と黒液18との相関関係を使用
調整することにより制御される。濃縮黒液18の粘性測
定は、通常実験室で行なわれる標準的な粘性測定法によ
るか、設備を操作する係員が操業現場でオン・ライン測
定を行なうことによって容易に行なうことができる。こ
れらの手順は工場における経験に従って適宜の間隔で反
復して行なわれる。
らの黒液87のリサイクル率と、黒液18の粘性との間
の相関関係を実験的に定めた。若し酸素67の比率が一
定であるとすれば、反応装置201の内容物よりも温度
の低い黒液89のリサイクル率が増大するにつれて、反
応装置201内の温度は低下して、反応装置201と保
持容器203内の黒液の滞留時間も減少する。蒸解釜、
洗浄装置、蒸発装置101及び濃縮器111を含む上流
における稼働装置のうちの何れかに変化が生じれば、黒
液の粘性にも変化が生じる。こうした変化を補償し、該
黒液18の粘性が所望の値になるように制御するために
は、フラッシュ・タンクからのリサイクル液89の反応
装置201への流量を該反応装置201と保持容器20
3内の黒液の温度と滞留時間を適宜増減するように調整
すればよい。通常では、黒液を回収釜に供給するための
ポンプに運転上の支障を生じないように選択された値の
範囲において濃縮黒液18の粘性の制御を行なうことが
望ましい。所望の粘性は、任意の時間における濃縮黒液
18の粘性を測定し、この測定粘性値と所望の粘性値と
の差を計算し、この差をリサイクル黒液89に対して必
要な調整を行なうために予め測定しておいたフラッシュ
・タンクからの黒液89と黒液18との相関関係を使用
調整することにより制御される。濃縮黒液18の粘性測
定は、通常実験室で行なわれる標準的な粘性測定法によ
るか、設備を操作する係員が操業現場でオン・ライン測
定を行なうことによって容易に行なうことができる。こ
れらの手順は工場における経験に従って適宜の間隔で反
復して行なわれる。
【0040】反応装置201及び保持容器203の操業
は、先の実施態様における反応装置113と保持容器1
15におけるのと同様にして行なう。反応装置201内
の黒液の最高酸化度は、保持容器203に該黒液をフラ
ッシュする前に、該黒液の粘性が極端に高くならない程
度にすべきである。更に云えば、この最高酸化度は、黒
液中に著しいリグニンの沈殿を起こさすようなものであ
ってはならない。本例においては、直接接触式蒸発装置
を用いていないので硫化物の除去は不必要であるから、
反応装置201内に存在する硫化物の一部分だけ酸化さ
せるような操業を行なってもよい。
は、先の実施態様における反応装置113と保持容器1
15におけるのと同様にして行なう。反応装置201内
の黒液の最高酸化度は、保持容器203に該黒液をフラ
ッシュする前に、該黒液の粘性が極端に高くならない程
度にすべきである。更に云えば、この最高酸化度は、黒
液中に著しいリグニンの沈殿を起こさすようなものであ
ってはならない。本例においては、直接接触式蒸発装置
を用いていないので硫化物の除去は不必要であるから、
反応装置201内に存在する硫化物の一部分だけ酸化さ
せるような操業を行なってもよい。
【0041】図1による先の実施態様においては、反応
装置113と保持容器115の操作はもっぱら存在する
硫化物の少なくとも99%を酸化するようにしなければ
ならなかった。そのために反応装置113に導入する酸
素含有ガス33は、少なくとも必要とされる硫化物の除
去を行なうに足りる量に設定されている。フラッシュ・
タンクからの黒液のリサイクル率を粘性を制御するため
に変化させるのに合せて、酸素含有ガス33の量も十分
な硫化物の除去が可能なように調整される。回収釜に供
給される黒液の正味燃焼熱を低減させるために、該黒液
のより一層の酸化が望まれる場合には、酸素含有ガス3
3の流入量を増大させる一方で、リサイクル黒液53
を、反応装置113の温度を低下させるように必要に応
じて調節しなければならない。
装置113と保持容器115の操作はもっぱら存在する
硫化物の少なくとも99%を酸化するようにしなければ
ならなかった。そのために反応装置113に導入する酸
素含有ガス33は、少なくとも必要とされる硫化物の除
去を行なうに足りる量に設定されている。フラッシュ・
タンクからの黒液のリサイクル率を粘性を制御するため
に変化させるのに合せて、酸素含有ガス33の量も十分
な硫化物の除去が可能なように調整される。回収釜に供
給される黒液の正味燃焼熱を低減させるために、該黒液
のより一層の酸化が望まれる場合には、酸素含有ガス3
3の流入量を増大させる一方で、リサイクル黒液53
を、反応装置113の温度を低下させるように必要に応
じて調節しなければならない。
【0042】図2に示す本実施態様においては、反応装
置201及び保持容器201は、黒液の粘性と回収釜へ
の黒液の正味燃焼熱を所定通りに減少させるのに必要で
あれば、どんな条件においても操業を行なうことが可能
である。このような操業に対して唯一の制約は、黒液の
粘性の著しい増大を招かないように反応装置201にお
いて過度の酸化が起こらないようにすることである。
置201及び保持容器201は、黒液の粘性と回収釜へ
の黒液の正味燃焼熱を所定通りに減少させるのに必要で
あれば、どんな条件においても操業を行なうことが可能
である。このような操業に対して唯一の制約は、黒液の
粘性の著しい増大を招かないように反応装置201にお
いて過度の酸化が起こらないようにすることである。
【0043】図2の実施態様による操業方式では、濃縮
黒液18又は部分濃縮黒液85の粘性の制御は、先に図
1の実施態様において説明したのと同様の方法で、フラ
ッシュ・タンクのリサイクル黒液89の反応装置201
への流入量を調整することによって行なわれる。この操
業方式においては、酸素含有ガス67の反応装置201
への流入は、仮にフラッシュ・タンク205のリサイク
ル黒液89の流入量が予期された量のうちの最小の値で
あっても、反応装置201における温度を十分所定の温
度に制御し得るように設定してある。又、他の方式、例
えばフラッシュ・タンクへのリサイクル黒液89の流入
量を一定として、酸素ガスの流入量を調整することによ
って黒液18又は黒液85の粘性を希望する値に制御す
ることもできる。しかしこの場合においては、反応装置
201内の酸化度に影響が及び、又保持容器203の温
度にも影響が現われる。先に述べたように、保持容器2
03における温度が高いほど黒液の低下が促進される。
なお、硫化物の酸化についてはそもそも基準値は設定さ
れていないので、黒液18もしくは黒液95の粘性を所
定の値に制御するために、酸素含有ガス67の流入量を
任意の値に設定してよい。又、これと平衡して、回収釜
の黒液の正味燃焼熱を、酸素含有ガス67の導入量を調
整することによって制御することができる。先に述べた
ように、反応装置201の酸化度を増大させると当然黒
液の正味燃焼熱は低下するものである。
黒液18又は部分濃縮黒液85の粘性の制御は、先に図
1の実施態様において説明したのと同様の方法で、フラ
ッシュ・タンクのリサイクル黒液89の反応装置201
への流入量を調整することによって行なわれる。この操
業方式においては、酸素含有ガス67の反応装置201
への流入は、仮にフラッシュ・タンク205のリサイク
ル黒液89の流入量が予期された量のうちの最小の値で
あっても、反応装置201における温度を十分所定の温
度に制御し得るように設定してある。又、他の方式、例
えばフラッシュ・タンクへのリサイクル黒液89の流入
量を一定として、酸素ガスの流入量を調整することによ
って黒液18又は黒液85の粘性を希望する値に制御す
ることもできる。しかしこの場合においては、反応装置
201内の酸化度に影響が及び、又保持容器203の温
度にも影響が現われる。先に述べたように、保持容器2
03における温度が高いほど黒液の低下が促進される。
なお、硫化物の酸化についてはそもそも基準値は設定さ
れていないので、黒液18もしくは黒液95の粘性を所
定の値に制御するために、酸素含有ガス67の流入量を
任意の値に設定してよい。又、これと平衡して、回収釜
の黒液の正味燃焼熱を、酸素含有ガス67の導入量を調
整することによって制御することができる。先に述べた
ように、反応装置201の酸化度を増大させると当然黒
液の正味燃焼熱は低下するものである。
【0044】黒液の正味燃焼熱を最大限に低下させるこ
とは、酸素含有ガス67を経由する酸素量を殖やす一方
で、フラッシュ・タンク205のリサイクル黒液89の
流入量を、リグニンの沈殿の生成を回避しながら、所定
の粘性低下を実現させる最適値にまで増大することで達
成することができる。
とは、酸素含有ガス67を経由する酸素量を殖やす一方
で、フラッシュ・タンク205のリサイクル黒液89の
流入量を、リグニンの沈殿の生成を回避しながら、所定
の粘性低下を実現させる最適値にまで増大することで達
成することができる。
【0045】上記に詳述した黒液の粘性制御方式につい
て要約をすると次の通りである。即ち、本方式において
は、反応装置201の温度を約350°Fに上昇させ、
黒液の該反応装置内での滞留時間は5分間以内とし、且
つ該黒液の酸化度が酸化過程中において増減することが
なくリグニンの沈殿物も生じないといった条件下で、黒
液中の酸化可能な成分を反応装置201内で酸素含有ガ
スと反応させることが包含される。反応装置201内で
の黒液の350°Fという高温は、該反応装置201に
続く保持容器203においても1分間を超えて持続さ
れ、それによって該黒液の粘性は低下する。粘性の低下
した黒液は、次いでフラッシュ・タンク205において
フラッシュさせるが、一方該フラッシュ・タンク205
からの黒液の一部を反応装置201にリサイクルするこ
とができる。次いで、上記した粘性低下黒液の粘性と酸
素含有ガスの反応装置への流入量との相関関係を決定す
る。これには先ず上記の該黒液の粘性についての所定の
希望値を設定し、この黒液が現実に示す粘性値を測定し
てその差を算定する。この算定値は、予め測定済みの相
関関係に対比して酸素含有ガスの反応装置への流入量を
補正するために用いられる。このようにすることによっ
て、保持容器203内の温度が所定の温度に変更され、
結果として黒液の粘性値を所定の設定値にすることがで
きるのである。そして、この操作は、酸化のための反応
装置/保持容器の即応特性に基づいて選定した第1の時
間間隔をおいて繰り返し行なわれる。次いで粘性が低下
した黒液の粘性と反応装置に導入する酸素含有ガスの流
入量との相関関係を、最初に設定した時間間隔よりも長
い時間間隔の第2の時間間隔をおいて再決定することが
できる。
て要約をすると次の通りである。即ち、本方式において
は、反応装置201の温度を約350°Fに上昇させ、
黒液の該反応装置内での滞留時間は5分間以内とし、且
つ該黒液の酸化度が酸化過程中において増減することが
なくリグニンの沈殿物も生じないといった条件下で、黒
液中の酸化可能な成分を反応装置201内で酸素含有ガ
スと反応させることが包含される。反応装置201内で
の黒液の350°Fという高温は、該反応装置201に
続く保持容器203においても1分間を超えて持続さ
れ、それによって該黒液の粘性は低下する。粘性の低下
した黒液は、次いでフラッシュ・タンク205において
フラッシュさせるが、一方該フラッシュ・タンク205
からの黒液の一部を反応装置201にリサイクルするこ
とができる。次いで、上記した粘性低下黒液の粘性と酸
素含有ガスの反応装置への流入量との相関関係を決定す
る。これには先ず上記の該黒液の粘性についての所定の
希望値を設定し、この黒液が現実に示す粘性値を測定し
てその差を算定する。この算定値は、予め測定済みの相
関関係に対比して酸素含有ガスの反応装置への流入量を
補正するために用いられる。このようにすることによっ
て、保持容器203内の温度が所定の温度に変更され、
結果として黒液の粘性値を所定の設定値にすることがで
きるのである。そして、この操作は、酸化のための反応
装置/保持容器の即応特性に基づいて選定した第1の時
間間隔をおいて繰り返し行なわれる。次いで粘性が低下
した黒液の粘性と反応装置に導入する酸素含有ガスの流
入量との相関関係を、最初に設定した時間間隔よりも長
い時間間隔の第2の時間間隔をおいて再決定することが
できる。
【0046】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。
【0047】実施例1 15重量%で100lb/時の溶存固形物を含有する希
薄黒液1を用いて、図3の従来法による工程での熱収支
及び物質収支を測定した。黒液酸化反応装置103中の
黒液の酸化には空気を使用し、回収釜107への黒液1
7は、直接接触式蒸発器105により65重量%固体濃
度に濃縮したものを用いた。測定結果を表1に示す。
薄黒液1を用いて、図3の従来法による工程での熱収支
及び物質収支を測定した。黒液酸化反応装置103中の
黒液の酸化には空気を使用し、回収釜107への黒液1
7は、直接接触式蒸発器105により65重量%固体濃
度に濃縮したものを用いた。測定結果を表1に示す。
【0048】
【表1】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 黒液流番号 1 3 5 13 17 21 22 26 温度°F 160 298 230 230 240 470 470 575 全固体(wt%) 15 0 45 50 65 0 0 0 流量(lb/hr) 水 567 91 120 100 54 520 429 92 固体 100 0 100 100 100 0 0 0 ガス(除H2O) 0 0 0 0 0 0 0 536 合 計 667 91 220 200 154 520 429 628 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 実施例2 実施例1と同じ希薄黒液を用い、図1に示す本発明の第
1実施態様に基づいて熱収支及び物質収支の測定を行な
った。黒液は反応装置113での酸化処理前に多重効用
蒸発装置101において固体濃度50重量%に濃縮し、
保持容器115中で5分間400°Fに保持した。回収
釜107への濃縮黒液は、固体濃度75重量%であっ
た。結果を表2に示す。
1実施態様に基づいて熱収支及び物質収支の測定を行な
った。黒液は反応装置113での酸化処理前に多重効用
蒸発装置101において固体濃度50重量%に濃縮し、
保持容器115中で5分間400°Fに保持した。回収
釜107への濃縮黒液は、固体濃度75重量%であっ
た。結果を表2に示す。
【0049】
【表2】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 黒液流番号 1 3 5 17 21 22 26 33 43 45 49 温度°F 160 298 230 240 575 575 575 70 400 230 23 0 全固体(wt%) 15 0 45 75 0 0 0 0 45 0 52 流量(lb/hr) 水 567 70 120 33 555 485 71 0 120 27 93 固体 100 0 100 100 0 0 0 0 100 0 100 ガス(除H2O) 0 0 0 0 0 0 536 4 0 0 0 合 計 667 70 220 133 555 485 607 4 220 27 193 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 表1と表2とを比較すると、より高い固体濃度の黒液を
燃焼させることができる本発明の方法を採用することに
より、回収釜の燃焼ガス量は3.3%減少し、回収釜か
らの蒸気生産量は、6.7%増加した。更に表3の蒸気
収支に示したように、本発明方法によるときは従来法に
比べて、回収釜からの正味蒸気生産量は、黒液固体lb
当たりBTUで18.6%増加していることが分かる。
燃焼させることができる本発明の方法を採用することに
より、回収釜の燃焼ガス量は3.3%減少し、回収釜か
らの蒸気生産量は、6.7%増加した。更に表3の蒸気
収支に示したように、本発明方法によるときは従来法に
比べて、回収釜からの正味蒸気生産量は、黒液固体lb
当たりBTUで18.6%増加していることが分かる。
【0050】
【表3】 蒸気収支(黒液固体lb当たりBTU)比較 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 従来技術(図3) 発明技術(図1) 差 値 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――ホ゛イラ - からの蒸気(全量) 3927 4164 23 7 蒸発器101 への蒸気 −1250 −990 260 全蒸気生産量 2677 3174 497 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 実施例3 15重量%で100lb/時の溶存固形物を含有する希
薄黒液1を用いて、図4の従来法による工程での熱収支
及び物質収支測定した。実施例1の直接接触式蒸発器1
05の代りに濃縮器109及び111を用いているの
で、使用希薄黒液の酸化は行なわなかった。回収釜への
濃縮黒液は、固体濃度70重量%であった。測定結果を
表4に示す。
薄黒液1を用いて、図4の従来法による工程での熱収支
及び物質収支測定した。実施例1の直接接触式蒸発器1
05の代りに濃縮器109及び111を用いているの
で、使用希薄黒液の酸化は行なわなかった。回収釜への
濃縮黒液は、固体濃度70重量%であった。測定結果を
表4に示す。
【0051】
【表4】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 黒液流番号 1 3 5 18 21 22 27 29 温度°F 160 298 280 260 470 470 350 298 全固体(wt%) 15 0 50 70 0 0 0 0 流量(lb/hr) 水 567 91 100 42 622 495 81 36 固体 100 0 100 100 0 0 0 0 ガス(除H2O) 0 0 0 0 0 0 550 0 合 計 667 91 200 142 622 495 631 36 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 実施例4 実施例3と同じ希薄黒液を用い、図2に示す本発明の第
2の実施態様に基づいて熱収支及び物質収支の測定を行
なった。黒液は反応装置201での酸化処理前に多重効
用蒸発装置101において固体濃度63重量%に濃縮
し、保持容器203中で5分間350°Fに保持した。
回収釜への濃縮黒液18は、固体濃度84重量%であっ
た。結果を表5に示す。
2の実施態様に基づいて熱収支及び物質収支の測定を行
なった。黒液は反応装置201での酸化処理前に多重効
用蒸発装置101において固体濃度63重量%に濃縮
し、保持容器203中で5分間350°Fに保持した。
回収釜への濃縮黒液18は、固体濃度84重量%であっ
た。結果を表5に示す。
【0052】
【表5】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 黒液流 1 3 5 18 21 22 27 29 65 67 69 79 85 番 号 温度°F 160 298 280 260 470 470 350 298 280 70 350 260 2 60 全固体 15 0 50 84 0 0 0 0 63 0 63 0 65 (wt%) 流量(lb/hr) 水 567 91 100 19 647 514 57 42 59 0 59 8 51 固体 100 0 100 100 0 0 0 0 100 0 100 0 100 ガス 0 0 0 0 0 0 546 0 0 1.2 0 0 0 (除H2O) 合 計 667 91 200 119 647 514 603 42 159 1.2 159 8 151 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 表4と表5とを比較すると、より高い固体濃度の黒液を
燃焼させることができる本発明の方法を採用することに
より、回収釜からの蒸気生産量は、4%増加した。更に
表6の蒸気収支に示したように、本発明方法によるとき
は従来法に比べて、回収釜からの正味蒸気生産量は、黒
液固体lb当たりBTUで6.1%増加していることが
分かる。
燃焼させることができる本発明の方法を採用することに
より、回収釜からの蒸気生産量は、4%増加した。更に
表6の蒸気収支に示したように、本発明方法によるとき
は従来法に比べて、回収釜からの正味蒸気生産量は、黒
液固体lb当たりBTUで6.1%増加していることが
分かる。
【0053】
【表6】 蒸気収支(黒液固体lb当たりBTU)比較 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 従来技術(図4) 発明技術(図2) 差 値 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――ホ゛イラ - からの蒸気 4670 4853 183 (全量) 蒸発器109 からの蒸気 273 377 104 蒸発器101 への蒸気 −864 −864 0 濃縮器111 への蒸気 −342 −399 −57 全蒸気生産量 3737 3967 230 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0054】
【発明の効果】以上述べたように本発明によるときは、
以下に示すような優れた工業上の効果を発揮することが
できる。
以下に示すような優れた工業上の効果を発揮することが
できる。
【0055】即ち、直接接触式蒸発装置中で黒液の濃縮
を行なう本発明の第1の実施態様における利点は、黒液
中の有機成分の酸化による黒液の粘性の大幅な増加を来
すことなしに、硫化物の少なくとも99%が分解される
ような操業条件で黒液の酸化を行なうことによって、黒
液の燃焼熱と粘性を共に減少させることができる点にあ
る。得られた反応熱は、粘性を低下させるためのその後
の熱処理に対して黒液を燃焼させるための熱源として使
用することができる。
を行なう本発明の第1の実施態様における利点は、黒液
中の有機成分の酸化による黒液の粘性の大幅な増加を来
すことなしに、硫化物の少なくとも99%が分解される
ような操業条件で黒液の酸化を行なうことによって、黒
液の燃焼熱と粘性を共に減少させることができる点にあ
る。得られた反応熱は、粘性を低下させるためのその後
の熱処理に対して黒液を燃焼させるための熱源として使
用することができる。
【0056】直接接触式蒸発装置を濃縮器に置き換えた
本発明の第2の実施態様では、硫化物酸化の必要なくし
て、黒液の酸化度を希望する値にすることができる。黒
液は第1の実施態様の場合よりも更に高固体濃度にして
燃焼させることができる。
本発明の第2の実施態様では、硫化物酸化の必要なくし
て、黒液の酸化度を希望する値にすることができる。黒
液は第1の実施態様の場合よりも更に高固体濃度にして
燃焼させることができる。
【0057】又、黒液の燃焼熱及び粘性の低下によっ
て、より高い固体濃度の黒液の燃焼が可能となり、黒液
処理用回収釜における垂下熱伝導体表面に付着物を生ず
ることによる容量制限がなくなるので回収釜の容量を増
加させることができるなど優れた利点を有する。
て、より高い固体濃度の黒液の燃焼が可能となり、黒液
処理用回収釜における垂下熱伝導体表面に付着物を生ず
ることによる容量制限がなくなるので回収釜の容量を増
加させることができるなど優れた利点を有する。
【図1】本発明の第1の実施態様に基づく直接接触式濃
縮器を用いた黒液の濃縮及び酸化の工程を示す概略工程
図である。
縮器を用いた黒液の濃縮及び酸化の工程を示す概略工程
図である。
【図2】本発明の第2の実施態様に基づく間接接触式濃
縮器を用いた黒液の濃縮及び酸化の工程を示す概略工程
図である。
縮器を用いた黒液の濃縮及び酸化の工程を示す概略工程
図である。
【図3】従来法による直接接触式濃縮器を用いた黒液の
濃縮及び燃焼の工程を示す概略工程図である。
濃縮及び燃焼の工程を示す概略工程図である。
【図4】従来法による間接接触式濃縮器を用いた黒液の
濃縮及び酸化の工程を示す概略工程図である。
濃縮及び酸化の工程を示す概略工程図である。
5 部分黒液 17 濃縮黒液 18 濃縮黒液 33 酸素含有ガス 35 黒液 37 反応装置排ガス 41 排ガス 43 黒液 45 フラッシュ蒸気 49 黒液 53 リサクル液 61 蒸気 63 蒸気 67 酸素含有ガス 69 黒液 71 排ガス 75 排ガス 77 黒液 79 気化ガス 85 濃縮黒液 89 黒液 95 黒液 101 蒸発装置 103 黒液回収装置 105 蒸発器 107 回収釜 109 濃縮器 111 濃縮器 113 反応装置 115 保持容器 117 フラッシュ・タンク 201 反応装置 203 保持容器 205 フラッシュ・タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルター.トーマス.ムレン カナダ国.エル.7.エム.3.シー. 3.オンタリオ.ブーリントン.キルタ ー.コート.3505 (72)発明者 ビンセント.ルイス.マノッタ アメリカ合衆国.18106.ペンシルバニア 州.ウェスコスビレー.セリア.ドライ ブ.5321
Claims (21)
- 【請求項1】 クラフト黒液を複数の蒸発段階で濃縮
し、次いで蒸気と溶融物生成のために回収釜中で燃焼す
ることによって、該黒液からパルピング用薬品を回収す
るに際し、該黒液中の成分を酸化するために該黒液を3
50°F以上の温度に加熱し、更に該黒液を350°F
以上の温度に1分間保持する条件の下で酸素含有ガスと
接触させ、これにより該黒液の正味燃焼熱を低下させる
とともに粘性を外熱を加えることなしに低下させ、これ
により該黒液の濃度を該蒸発段階においてより高い固体
濃度にした後、該回収釜で燃焼させることを特徴とする
クラフト黒液からのパルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項2】 該黒液の粘性が顕著に増加しないように
該黒液の酸化度を制御して後、該黒液を350°F以上
の温度に保持する請求項1記載のクラフト黒液からのパ
ルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項3】 該黒液の酸素含有ガスとの接触は反応装
置において行ない、350°F以上の黒液の温度保持は
保持容器において行なう請求項1記載のクラフト黒液か
らのパルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項4】 酸化に際しての黒液の温度は400°F
以下である請求項2記載のクラフト黒液からのパルピン
グ用薬品の回収方法。 - 【請求項5】 該保持容器からの黒液蒸気は該反応装置
にリサイクルさせる請求項2記載のクラフト黒液からの
パルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項6】 該黒液は1又は多段蒸発段階において部
分的に濃縮された後、反応装置へ移動させる請求項3記
載のクラフト黒液からのパルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項7】 該保持容器からの低粘性黒液はフラッシ
ュ・タンクで減圧状態にフラッシュすることにより液体
と蒸気とを得る請求項3記載のクラフト黒液からのパル
ピング薬品の回収方法。 - 【請求項8】 該フラッシュ・タンクからの黒液の少な
くとも一部を直接接触式蒸発装置内で更に濃縮して該回
収釜に供給し、該回収釜からの排煙ガスは該直接接触式
蒸発装置において利用される請求項7記載のクラフト黒
液からのパルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項9】 該フラッシュ・タンクからの黒液の他の
部分は該反応装置にリサイクルする請求項8記載のクラ
フト黒液からのパルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項10】 該フラッシュ・タンクからの蒸気は多
段蒸発段階において要求される熱の一部に利用する請求
項7記載のクラフト黒液からのパルピング用薬品の回収
方法。 - 【請求項11】 該フラッシュ・タンクからの黒液の少
なくとも一部を間接加熱式濃縮器において更に濃縮して
該回収釜に供給する請求項7記載のクラフト黒液からの
パルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項12】 該フラッシュ・タンクからの黒液の他
の部分は該反応装置にリサイクルする請求項11記載の
クラフト黒液からのパルピング用薬品の回収方法。 - 【請求項13】 1段以上の蒸発段を有する多重効用蒸
発装置から得られた黒液は、間接加熱式濃縮器において
更に蒸発させてから、該反応装置に移送する請求項12
記載のクラフト黒液からのパルピング用薬品の回収方
法。 - 【請求項14】 該フラッシュ・タンクからの蒸気を間
接加熱式濃縮器において要求される熱の一部に利用する
請求項13記載のクラフト黒液からのパルピング用薬品
の回収方法。 - 【請求項15】 (a)黒液中の成分を反応装置中で該
黒液の温度が350°F以上に昇温するに十分な条件で
酸素含有ガスと反応させる工程、 (b)該黒液を保持容器中で350°F以上の温度に1
分間以上保持容器中で、保持することにより該黒液の粘
性を低下させる工程、 (c)該保持容器からの粘性低下黒液をフラッシュ・タ
ンク中で減圧状態にフラッシュして液体と蒸気とを得る
工程、 (d)フラッシュ・タンクからの黒液の一部を該反応装
置にリサイクルさせる工程、 (e)該粘性低下黒液の粘性と該フラッシュ・タンクか
らの該反応装置にリサイクルされた液の流量との関数関
係を測定する工程、 (f)該粘性低下黒液の希望粘性値を選択する工程、 (g)該粘性低下黒液の粘性を実測する工程、 (h)工程(g)において測定された粘性実測値と工程
(f)の希望粘性との差異を計算する工程、 (i)該差異と工程(e)の関数関係を用いて工程
(d)における反応装置へのリサイクル液の流量の補正
を行なう工程、 (j)第1の時間間隔において、工程(g)、工程
(h)及び工程(i)を反復させることよりなるクラフ
ト黒液の粘性制御方法。 - 【請求項16】 該第1の時間間隔よりも長い第2の時
間間隔において、工程(e)を反復させることから更に
なる請求項15記載のクラフト黒液の粘性制御方法。 - 【請求項17】 該粘性低下黒液を20重量%乃至75
重量%の間の乾燥固体濃縮物に濃縮してから反応装置に
送ることより更になる請求項15記載のクラフト黒液の
粘性制御方法。 - 【請求項18】 (a)黒液中の成分を反応装置中で該
黒液の温度が350°F以上に昇温するに十分な条件で
酸素含有ガスと反応させる工程、 (b)該黒液の温度を保持容器中で350°F以上の温
度に1分間以上保持することにより該黒液の粘性を低下
させる工程、 (c)該保持容器からの粘性低下黒液をフラッシュ・タ
ンク中で減圧状態にフラッシュして液体と蒸気とを得る
工程、 (d)該粘性低下黒液の粘性と該フラッシュ・タンクか
ら該反応装置へリサイクルされた液の流量との間の関数
関係を測定する工程、 (e)該粘性低下黒液の希望粘性値を選択する工程、 (f)該粘性低下黒液の粘性を実測する工程、 (g)工程(f)において実測された粘性と工程(e)
の希望粘性との差異を測定する工程、 (h)該差異と工程(d)の関数関係を用いて該反応装
置へ導入する酸素含有ガスの流量の補正を行なう工程、 (i)第1の時間間隔において、工程(f)、工程
(g)及び工程(h)を反復させることよりなるクラフ
ト黒液の粘性制御方法。 - 【請求項19】 該第1の時間間隔よりも長い第2の時
間間隔において、工程(d)を反復させることから更に
なる請求項15記載のクラフト黒液の粘性制御方法。 - 【請求項20】 該粘性低下黒液を20重量%乃至75
重量%の間の乾燥固体濃縮物に濃縮してから反応装置に
移送することより更になる請求項15記載のクラフト黒
液の粘性制御方法。 - 【請求項21】 該フラッシュ・タンクからの黒液の一
部を該反応装置にリサイクルすることから更になる請求
項18記載のクラフト黒液の粘性制御方法。
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