JPH08510016A - オゾン漂白反応器の使用済ガスの再使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 オゾン漂白反応器の使用済ガス再使用方法（１３０）がリントを除く工程と、使用済ガスを圧縮する工程と、使用済ガスを炭素水素と一酸化炭素を酸化することによって分解する反応器（１３０）を通過させる工程と、使用済ガスを冷却する工程を含んでいる。使用済ガスからあらゆるミスとを除去するために使用済ガスを圧縮空気といっしょにミスト分離器（２７０）に注入し、次に使用済ガスを窒素、炭酸ガス、極微量の水蒸気及びその他の極微量元素を分子ふるい材料に吸着させることによって除去できる圧力スイング吸着装置（２７６）を通過させる。再循環されるガスはオゾン発生器に送られ、そこからオゾン／パルプ漂白反応器（１３０）に送られる。分子ふるい材料を適当に選択して圧力スイング吸着装置の中に層状に入れることによって種々の気体元素をガスの流れから選択的に除去することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 オゾン漂白反応器の使用済ガスの再使用方法 発明の背景 本発明は、一般的にいえばパルプ漂白に関し、さらに詳しくいえば、そのよう なパルプ漂白と関連してオゾン発生器を経済的に運転する方法に関する。 オゾン漂白プロセスにおいて、オゾンガスが空気から又は酸素ガスからのどち らかで現場で発生される。普通は、約１重量％と７重量％の間でオゾンが、オゾ ン発生器の供給ガス次第で、酸素又は空気の担体ガス内にオゾン発生器から排出 される。この混合ガスはパルプを漂白するために混合ガスを木材パルプと接触さ せるオゾン反応器に送られる。オゾンとパルプの間の反応速度論を考慮して、高 い反応速度を保ち、パルプとオゾンガスの間に必要な接触時間を最小にするため には、担体ガス中のオゾンの濃度が高いことが望ましい。オゾン発生器からのオ ゾン濃度が供給ガス内の酸素濃度によって制御されるので、酸素の濃厚な供給ガ スがオゾン発生器に望ましいことは明らかである。そのような酸素の濃厚な供給 ガスを空気の蒸留によって得られる本質的に純粋な酸素として又は、圧力スイン グ吸着装置を通過させられる空気から窒素を吸着して生ずる酸素濃縮空気として 与えることができる。とにかく、比較的純粋な酸素がオゾン発生器のための供給 ガスとして用いられるときでさえ、普通には、約４〜７％のオゾンしかできない 。したがって、オゾン／パルプ接触反応器内のガスの大部分が比較的純粋な酸素 担体ガスからなっている。パルプと反応をした後に、このガスは一酸化炭素、炭 酸ガス、種々の炭化水素分子、水蒸気及び極微量の残留オゾンなどの副産物ガス と一緒に使用済ガスとして反応器から排出される。使用済ガスは、通常は、比較 的純粋なガスをオゾン発生器へ供給ガスとして戻すために炭化水素分解装置及び ガス乾燥器を通される。しかし、このプロセスは、パルプ／オゾン反応の副産物 として及び炭化水素分解装置内の一酸化炭素と炭化水素の接触酸化の結果として の炭酸ガスの発生によって漂白装置内に炭酸ガスが徐々に蓄積できるようにする 。 炭酸ガスは、オゾン／パルプの反応に無害であるが、循環酸素ガスの流れの中 の炭酸ガスの蓄積は、供給ガスの酸素濃度、したがって、漂白反応器へ送られて いる試薬ガス中のオゾン濃度を下げる。漂白装置を通る各サイクルごとに、炭酸 ガスの割合が増え、それによって比電力消費量を増大してさらに反応を遅らせる 。この問題を軽減するために、使用済ガスの一部分をガスループからパージで、 純粋な酸素又は濃縮空気で置換されるとき、担体ガスの炭酸ガス含有量を許容レ ベルに維持できるようにする。このレベルは、通常は、酸素の価格、電力費及び 必要なオゾン濃度によって決まる。ガス体積の１０〜２０％をパージすることが 酸素濃度を許容範囲内に保つために通常は必要である。例えば、再循環使用済ガ ス内の平衡酸素濃度は、使用済ガスの約１０％をパージするとき、約８０〜８５ ％であり、極低温技術によって生産された事実上１００％純度の酸素と補給酸素 として用いる。 圧力スイング吸着装置によって生成された酸素濃縮空気を用いるとき、オゾン 発生器への供給ガスの約９０〜９５％が酸素である。供給ガスの残りは、吸収さ れなかった窒素とアルゴン又は反応器のゼオライト床内で吸着できないその他の ガスである。したがって炭酸ガスに加えてアルゴン及びその他の不活性ガス（パ ルプに対して）もガスループの中に蓄積する。これは漂白装置からパージするガ スの量を増大することを必要とし、結果として、補給ガスの量を増大する。とも かく、パージング及び補給添加物の適当なレベルを与えるために制御が必要であ る。場合によっては、ワンパス装置が用いられ、その装置の中では、オゾンパル プ反応器からの使用済ガスが捨てられたり、オゾン発生に関係のない目的に再使 用される。ともかく、経済的費用が運転に課される。 前述のことは、現在の装置と方法にあると知られている欠点を例示している。 したがって、上述の欠点の一つ以上を解消することを目的とした代替品を提供す ることが有益であることは明らかである。それゆえ、あとでさらに完全に開示す る特徴を備える適当な代替品を提供する。 発明の概要 本発明の一つの面において、これは、酸素をオゾン発生器に供給する圧力スイ ング吸着装置を有するパルプ漂白装置におけるオゾン漂白反応器からの使用済ガ スを再使用する方法において、使用済ガスを、オゾン漂白反応器からガスがパル プから分離された後に前記ガスを受けるリントリムーバからガス圧縮機に向ける 工程と、使用済ガスを圧縮する工程と、すべての一酸化炭素と炭化水素を酸化さ せて使用済ガスを冷却するために圧縮使用済ガスを冷却器付炭化水素分解装置を 通過させる工程と、窒素、炭酸ガス及び極微量の水蒸気を分離してオゾン発生器 供給ガス用の約９０％以上の酸素濃度をもった空気を生成するために分離装置か らのガスを圧力スイング吸着（ＰＳＡ）装置を通過させる工程とを含む方法を提 供することによって達成される。 前述及びその他の面は、添付図面と併せて考慮するとき発明の以下の詳細な説 明から明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は、従来技術による使用済ガス再循環装置の略フローチヤート図である。 図２は、本発明の使用済ガス再循環実施態様を例示する略フローチヤートであ る。 詳細な説明 従来の使用済ガス再循環装置が図１に図示されている。オゾンとパルプを反応さ せるオゾン反応器１３０から始めて、パルプは該反応器から排出管路１２０を経 て排出される。オゾン、担体ガス、炭化水素ガス、炭酸ガス、一酸化炭素及び蒸 気含有ミストを含む反応ガスが反応器１３０からガス排出管１３５を通ってリン トリムーバ１４０の中に排出される。リントリムーバ１４０から、ガスは管路１ ４５を通って、ガスを冷却器付炭化水素分解装置１６０に圧縮ガス排出管路１５ ５を通して排出するために圧縮するガス圧縮機１５０に移行する。炭化水素分解 装置からガスの一部分が出口１８０を通してパージされて、炭酸ガスがパルス漂 白装置内に蓄積するのを防ぎ、一方、残部は、管路１６５を通り、水分、水蒸気 及びその他のミストを除く乾燥器付ミスト分離器１７０に行く。管路２００から の補給酸素が乾燥器付分離器１７０からの再循環ガスとオゾン発生器供給管路９ ０の中で混合される。ガスはオゾン発生器１００を通り、そこから反応器給気管 路１１０を通り、ガスが入ってくる木材パルプと混合される入口１１５に行く。 一般に、この形式の装置の場合、液体源からの酸素がオゾン発生器の供給ガス に酸素を補給するのに用いられる。純酸素がオゾン発生器に送られ、適当な体積 のバージドガスが排除される限り、相応に安定した炭酸ガスレベルを維持できる 。それにもかかわらず、少しのしかし測定可能な量の純酸素がパージドガス中に 失われる。純酸素は、比較的高価なので、これはプロセスに経済的費用負担を付 加する。 次に図２を参照すると、本発明の実施例が見られる。オゾン反応器１３０は、 パルプをパルプ排出管路１２０を通して、使用済漂白ガスをガス排出管路１３５ を通して排出する。リントリムーバ１４０を通過した後に、使用済ガスは、管路 １４５を通してガス圧縮機１５０へ送られる。圧縮機１５０から、圧縮使用済ガ スが給気管路１５５を通して冷却器付炭化水素分解装置１６０に送られる。給気 管路１５５からの圧縮ガスの一部分が、例えば、酸素、脱リグニンなどのもう一 つのプロセスで用いられるようにパージ管路２５５を通してパージされる。管路 １６５にある炭化水素分解装置１６０からの使用済ガスと管路２６５にある空気 圧縮器２５０からの圧縮空気は、ミストを使用済ガスから取除くミスト分離器２ ７０に入るために混ぜ合される。今はほとんどミストがなくなり、圧縮空気によ って増量された使用済ガスは、漂白装置のゼオライトガス成分を吸着させた後に 、約９０〜９５％の酸素の濃縮した事実上乾燥した空気がオゾン発生器１００で 用いる供給ガスとして管路９０を通して排出される。木材パルプは、オゾン反応 器１３０の入口１１５において、管路１０９からのオゾンの濃縮空気担体ガス内 のオゾンと混合される。 図２において説明したように、圧力スイング吸着装置を通して再循環する使用 済ガスもまた、望ましくない炭酸ガスと水分を使用済ガスから除去するのに有効 である。しかし、漂白装置内にアルゴンが徐々に蓄積するために、ある程度のガ スパージングがなお必要である。アルゴンがゼオライトによって吸収されず、ア ルゴンが漂白反応にあずからないので、使用済ガスは反応器装置を通るサイクル ごとにアルゴン含有量が少し増加する。６％オゾン濃度の場合の使用済ガスの体 積で約１０％のパージが漂白装置のための最適経済性能を生ずる。ガスパージン グの運転コストに及ぼす影響は、パージドガスが純酸素の代りに空気で置換られ るので、比較的小さい。 本発明の方法のもう一つの利点は、圧力スイング吸着装置の吸着剤がオゾン反 応器内で発生される炭化水素及びその他の気体反応生成物を効果的に捕捉できる ことである。漂白装置の分子ふるい（ゼオライト）内の吸着から生ずる漂白装置 内の炭酸ガス蓄積をなくすことによって、使用済ガス内の酸素濃度が高くなる。 これによって酸素脱リグニン使用済ガスの有効利用が可能になり、酸素濃度の高 い使用済ガスがオゾン発生器へ戻されるとき、オゾン発生器のたの比電力消費量 を下げる。 圧力スイング吸着装置の作用は、漂白装置を通過するガスから分子を選択的に 捕えるためのゼオライト又はその他の分子ふるい材料によって左右される。あら ゆるそのような装置におけると同様に、分子ふるいを高温、真空、又は高温と真 空の組合せに曝すことによって分子ふるいを定期的に再生することが必要である 。 圧力スイング吸着プロセスは、酸素の必要な濃度が法外に高くないとき、うま く適用できる。したがって、オゾン発生の場合には、このプロセスは適当であり 、空気に含まれるアルゴンが空気中の酸素と一緒に濃縮されるとしても、水蒸気 や炭酸ガスなどの他の汚染物質を窒素と一緒に空気から除去できるからである。 使用済ガスが本発明における圧力スイング吸着装置に送り返えされるとき、アル ゴンが漂白装置内に蓄積しても、使用済ガスの一部分が、オゾン発生器の供給ガ スを許容範囲内に保つためにパージされる。しかし、炭酸ガスが再循環装置内に もはや蓄積していないので、必要なガスパージングの量は小さくなる。本発明に おいて、パージされた使用済ガスを酸素脱リグニン段（そのようなものが工場内 に組込まれる場合）又はボイラ内の燃焼の向上のために用いることも、さらなる 節約手段として提案されている。 酸素適用がパルプに２％で、オゾン適用が６％オゾン濃度においてパルプに１ ％である場合、使用済ガスからの約１５％のパージングが酸素脱リグニン工程に 対する酸素必要量を満たす。この大きさのパージが再循環ガス装置内のアルゴン 濃度の増加をほとんどわからないレベルに保つ。例えば、上の例において期待さ れたオゾン発生器の供給ガスにおける平衡アルゴン濃度は、約１０％未満である 。 すなわち、再循環ガス装置内の酸素濃度は、圧力スイング吸着の供給ガスとして 未使用の空気だけを用いることによって得られる酸素濃度に匹敵する９０％より 上に保たれる。反対に、従来の使用済ガス再循環方法におけるオゾン発生器の供 給ガスにおける期待酸素濃度は、経済的に可能なパージ率で８０〜８５％にすぎ ない。 前述のことは、本発明に固有の利点のうちのわずかなものである。種々の他の 利点は、よく考えると明らかになる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月８日 【補正内容】 請求の範囲（補正） １．酸素をオゾン発生器に供給する圧力スイング吸着装置を有するパルプ漂白 装置におけるオゾン漂白反応器の使用済ガスを再使用する方法において、 使用済ガスを、オゾン漂白反応器からのガスがパルプから分離された後に前記 ガスを受けるリントリムーバからガス圧縮機に向ける工程と、 使用済ガスを圧縮する工程と、 あらゆる一酸化炭素と炭化水素を酸化させて使用済ガスを冷却するために圧縮 使用済ガスを冷却器付炭化水素分解装置を通過させる工程と、 ミストを除去するために使用済ガスを注入された圧縮ガスといっしょに分離器 を通過させる工程と 窒素、炭酸ガス及び極微量の水蒸気を分離してオゾン発生器の供給ガス用の約 ９０％以上の酸素濃度を持ったガスを生成するために前記分離器からのガスを圧 力スイング吸着（ＰＳＡ）装置を通過させる工程と の逐次工程を含むオゾン漂白反応器の使用済ガス再使用方法。 ２．前記圧縮ガスが前記炭化水素分解装置を通過させられる前にある量の圧縮 ガスを前記パルプ漂白装置から抽出する工程と、 前記抽出された量の圧縮使用済ガスを他のパルプ処理工程に向ける工程とをさ らに含む請求項１に記載の方法。 ３．前記他のパルプ処理工程が酸素脱リグニン工程である請求項２に記載の方 法。 ４．抽出された圧縮使用済ガスの前記量が約１５％である請求項３に記載の方 法。 ５．オゾン発生器の供給ガス内の平衡アルゴン濃度が約１０％未満である特許 請求の範囲１に記載の方法。 ６．酸素をオゾン発生器に供給する圧力スイング吸着装置を有するパルプ漂白 装置におけるオゾン漂白反応器の使用済ガスを再使用する方法において、 使用済ガスを、オゾン漂白反応器からのガスがパルプから分離された後に前記 ガスを受けるリントリムーバからガス圧縮機に向ける工程と、 使用済ガスを圧縮する工程と、 前記使用済ガスがオゾン漂白反応器からの副産物ガスを含み、前記副産物ガス が一酸化炭素及び炭化水素ガスを含んでいるとき、ミストを除去するために使用 済ガスを注入された圧縮ガスといっしょに分離器を通過させる工程と 窒素、炭酸ガス及び極微量の水蒸気を分離してオゾン発生器の供給ガス用の約 ９０％以上の酸素濃度を持ったガスを生成するために前記分離器からのガスを圧 力スイング吸着（ＰＳＡ）装置を通過させる工程と の逐次工程を備えるオゾン漂白反応器の使用済ガス再使用方法。 ７．前記圧縮ガスが前記炭化水素分解装置を通過させられる前にある量の圧縮 ガスを前記パルプ漂白装置から抽出する工程と、 前記抽出された量の圧縮使用済ガスを他のパルプ処理工程に向ける工程と をさらに含む請求項６に記載の方法。 ８．前記他のパルプ処理工程が酸素脱リグニン工程である請求項７に記載の方 法。 ９．酸素をオゾン発生器に供給する圧力スイング吸着装置を有するパルプ漂白 装置におけるオゾン漂白反応器の使用済ガスを再使用する方法において、 使用済ガスを、オゾン漂白反応器からのガスがパルプから分離された後に前記 ガスを受けるリントリムーバからガス圧縮機に向ける工程と、 使用済ガスを圧縮する工程と、 オゾン漂白反応器に入るアルゴン濃度を約１０％未満に保つためにある量の圧 縮使用済ガスを抽出する工程と、 あらゆる一酸化炭素と炭化水素を酸化させて使用済ガスを冷却するために残り の圧縮使用済ガスを冷却器付炭化水素分解装置を通過させる工程と、 ミストを除去するために使用済ガスを注入された圧縮ガスといっしょに分離器 を通過させる工程と 窒素、炭酸ガス及び極微量の水蒸気を分離してオゾン発生器の供給ガス用の約 ９０％以上の酸素濃度を持ったガスを生成するために前記分離器からのガスを圧 力スイング吸着（ＰＳＡ）装置を通過させる工程と の逐次工程を含むオゾン漂白反応器の使用済ガス再使用方法。 １０．前記抽出された量の圧縮使用済ガスを他のパルプ処理工程に向ける工程 をさらに含む請求項９に記載の方法。 １１．前記他のパルプ処理工程が酸素脱リグニン工程である請求項１０に記載 の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．酸素をオゾン発生器に供給する圧力スイング吸着装置を有するパルプ漂白 装置におけるオゾン漂白反応器の使用済ガスを再使用する方法において、 使用済ガスを、オゾン漂白反応器からのガスがパルプから分離された後に前記 ガスを受けるリントリムーバからガス圧縮機に向ける工程と、 使用済ガスを圧縮する工程と、 あらゆる一酸化炭素と炭化水素を酸化させて使用済ガスを冷却するために圧縮 使用済ガスを冷却器付炭化水素分解装置を通過させる工程と、 ミストを除去するために使用済ガスを注入された圧縮ガスといっしょに分離器 を通過させる工程と 窒素、炭酸ガス及び極微量の水蒸気を分離してオゾン発生器の供給ガス用の約 ９０％以上の酸素濃度を持った空気を生成するために前記分離器からのガスを圧 力スイング吸着（ＰＳＡ）装置を通過させる工程と の逐次工程を含むオゾン漂白反応器の使用済ガス再使用方法。 ２．前記圧縮ガスが前記炭化水素分解装置を通過させられる前にある量の圧縮 ガスを前記パルプ漂白装置から抽出する工程と、 前記抽出された量の圧縮使用済ガスを酸素脱リグニン工程などのもう一つのパ ルプ処理工程に向ける工程と をさらに含む請求項１に記載の方法。