JPH1037088A - オゾン漂白排ガスの利用方法及び酸素漂白装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾン漂白排ガスを酸素漂白の酸素源として
用いる方法及び装置を提供する。 【解決手段】 オゾン漂白排ガスをアルカリスクラビン
グにより、二酸化炭素を主体とするアルカリ可溶性ガス
を除去し、酸素濃度を高めたアルカリ処理排ガスを酸素
漂白の酸素源として単独又は高純度酸素と混合して用い
るオゾン漂白排ガスの利用方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン漂白の排ガ
ス中の酸素濃度を上げて、酸素漂白の酸素源として利用
する方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のクラフトパルプの漂白には、塩素
系薬品が主として使用されてきたが、塩素によりパルプ
中の有機物が分解され、環境に有害なダイオキシン等の
有機塩素系化合物の生成が問題視されるようになり、酸
素漂白が導入され塩素系薬品が半減したが未だ完全では
ない。このような問題を有する塩素系薬品に比べオゾン
によるパルプの漂白は、そのリグニンとの高い反応性に
加えて、塩素系薬品と異なり、漂白過程で有害な有機物
を生じないといった利点がある。

【０００３】このため、オゾンは早くから注目されてい
た。しかし、オゾンはその製造コストが高く、その強い
酸化能のために繊維を傷めやすい、などの欠点があり、
これらが実用化阻害の大きな要因となっていた。しかし
ながら、近年オゾン発生装置の性能向上により製造コス
トが低下し、又ハイシェアミキサーを用いる中濃度パル
プへの加圧オゾンの迅速均一混合処理により、繊維への
損傷を軽減する事が出来るようになり、オゾン漂白の実
用化への試みが見られるようになったが、オゾン濃度が
１０ｗｔ％程度と低いため、残りの９０％の酸素は排ガ
スとして捨てるか、オゾン発生装置へ再利用される。オ
ゾン発生装置への再利用に係わる特許としては特開平５
−２０９３８８号公報が有り、その特許の文中にオゾン
漂白排ガス中の二酸化炭素を除去する為、アルカリスク
ラビング後、オゾン発生装置に導入し、再利用する方法
の特許として、米国特許第４，１３２，６３７号、第
２，７００，６４８号、第３，４２１，９９９号及び第
３，７１５，４３０号が開示されている。

【０００４】オゾン漂白の排ガス中の酸素濃度は７０〜
８０ｖｏｌ％、二酸化炭素濃度は５〜１０ｖｏｌ％、窒
素濃度は５〜１０ｖｏｌ％で、他に微量のオゾン、一酸
化炭素、アルゴン及び有機ガスが含まれているが、酸素
濃度が低いため酸素漂白の酸素源として利用されていな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、オゾ
ン漂白排ガスを酸素漂白の酸素源として用いる方法及び
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、オゾン漂白排
ガスをアルカリスクラビングにより、二酸化炭素を主体
とするアルカリ可溶性ガスを除去し、酸素濃度を高めた
アルカリ処理排ガスを、酸素漂白の酸素源として単独で
又は高純度酸素と混合して用いるオゾン漂白排ガスの利
用方法である。

【０００７】他の発明は、オゾン漂白排ガス中の不純物
を除去するためのアルカリスクラバー、該アルカリスク
ラバーで用いられたアルカリ剤をパルプスラリーに添加
する手段、アルカリスクラバーで処理されたアルカリ処
理排ガスをパルプスラリーへ混合する高剪断ミキサー、
該アルカリ処理排ガスラインへ高純度酸素ガスを供給す
る手段、該高剪断ミキサーより出たアルカリ処理排ガス
とパルプスラリーを塔底より装入する酸素漂白塔より構
成された酸素漂白装置である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明を図１によって、詳しく説
明する。通常の酸素漂白方法としては、パルプ濃度が約
１０ｗｔ％のパルプスラリーに、高剪断中濃度ポンプ１
の手前で、アルカリ剤として、酸化白液、又は苛性ソー
ダ等が添加され、高剪断ミキサー２にて高純度酸素及び
温度が約１００℃になる様に水蒸気が圧入添加されて酸
素漂白塔４へ送られ、ディストリビュータ３を経て、パ
ルプスラリーは約６０分の滞留時間のもとで、脱リグニ
ンされ、酸素塔塔頂部のスクレーパー５にて集められた
パルプスラリーは圧力調整バルブ６を経て、酸素漂白は
完了する。

【０００９】本発明においては、パルプスラリーに添加
する酸化白液又は苛性ソーダは、先づオゾン漂白排ガス
中の脱二酸化炭素塔であるアルカリスクラバー１２のス
プレーノズル１９により塔内にスプレーされ、下部から
導入されるオゾン漂白排ガスと向流に気液接触され、ア
ルカリスクラバー１２の底部に溜まり、レベル計７によ
り一定レベルに調節されながらパルプスラリーとの混合
用に送られる。アルカリスクラバー１２の底部に溜まっ
た酸化白液又は苛性ソーダ液は、ポンプ１０で揚液し、
濃度計１８によりＮａＯＨ濃度をモニターする。パルプ
スラリーへのＮａＯＨの添加量は、流量計８にてパルプ
スラリー流量計１４と濃度計１８により、酸素漂白に必
要なＮａＯＨ量を演算し、高剪断中濃度ポンプ１の手前
で酸化白液又は苛性ソーダが添加される。

【００１０】一方、オゾン漂白排ガスは、酸素濃度計９
により排ガス中の酸素濃度がモニターされ、アルカリス
クラバー１２下部ノズル２０より、アルカリスクラバー
１２内に吹き込まれ、酸化白液又は苛性ソーダ液でスク
ラビングされて、排ガス中の二酸化炭素を主体とするア
ルカリ可溶性ガスが除去され、ガス体積が少なくなり、
排ガス中の酸素濃度は約８０ｖｏｌ％以上のアルカリ処
理排ガスとなる。アルカリスクラバー１２を出たアルカ
リ処理排ガスは、コンプレッサー１１により約１０ｋｇ
／ｃｍ²の圧力に昇圧され、酸素濃度計１３でアルカリ
処理排ガスの酸素濃度がモニターされる。パルプスラリ
ーへのアルカリ処理排ガスの添加量は、酸素流量計１５
にてパルプスラリー流量計１４と酸素濃度計１３によ
り、酸素漂白に必要な酸素量を演算し、高剪断ミキサー
２内に圧入添加される。

【００１１】アルカリ処理排ガスの使用については、ア
ルカリ処理排ガス中の酸素濃度またはアルカリ処理排ガ
ス量によって、アルカリ処理排ガスの単独使用または高
純度酸素ガスの混合使用が決められる。 例えば アルカリ処理排ガス中の酸素濃度が８５ｖｏｌ％以上
の場合で、 −１ アルカリ処理排ガス量が多く、アルカリ処理排
ガス量中の酸素量がパルプの酸素漂白に必要な量以上で
ある場合は、アルカリ処理排ガスの単独使用によるパル
プ酸素漂白が可能である。 −２ アルカリ処理排ガス量が少なく、アルカリ処理
排ガス量中の酸素量がパルプの酸素漂白に必要な量以下
の場合は、酸素漂白に必要な量まで高純度酸素ガスが供
給混合されて使用される。 アルカリ処理排ガス中の酸素濃度が８５ｖｏｌ％以下
の場合で、 −１ アルカリ処理排ガス量が多い場合、アルカリ処
理排ガスに高純度酸素ガスを供給して、アルカリ処理排
ガス中の酸素濃度を８５ｖｏｌ％以上とし、アルカリ処
理排ガス量中の酸素量をパルプの酸素漂白に必要な量以
上とする。 −２ アルカリ処理排ガス量が少ない場合、アルカリ
処理排ガスに高純度酸素ガスを供給して、アルカリ処理
排ガス中の酸素濃度を８５ｖｏｌ％以上とし、かつ酸素
総量がパルプの酸素漂白に必要な量となるように高純度
酸素ガスを供給する。 上記の内、アルカリ処理排ガス中の酸素量が、酸素漂白
に必要な酸素量に満たないときは、不足分の酸素量を高
純度酸素ガスで補充するものであり、高純度酸素ガス
は、濃度計１６により酸素濃度をモニターして、流量計
１７にて、演算された不足分の酸素量だけ、コンプレッ
サー１１の手前に供給される。

【００１２】アルカリ処理排ガスの酸素量が多過ぎると
きは、過剰分の酸素量を圧力計２３により、アルカリ処
理排ガスを大気に放出するか、又は晒工程の漂白用酸素
源とするか、又は排水工程の活性汚泥処理用酸素源とす
る。

【００１３】

【実施例】本発明における、アルカリスクラビングによ
る酸素濃度の上昇を実際に確認するため、図２、図３に
示す装置により、以下の実験を行った。

【００１４】（実験例１）図２において、１Ｌ容のオー
トクレーブ２４の蓋を開けて硫酸でｐＨ２．２に調整し
たパルプ濃度１２ｗｔ％のパルプスラリーを絶乾６０ｇ
となるように入れ、オートクレーブの蓋を閉めてオート
クレーブをセットしてから、バルブ２５，２７，３３，
３４を閉めて、真空ポンプで真空排気する。次いでバル
ブ２５を開けて、流量計３１を介して、オゾンをオート
クレーブ内に導入する。オゾン漂白後の排ガス（酸素濃
度７８．６％ 以下、単にオゾン漂白排ガスと云う）を
弁３４から一部採取して、それ自体のガス分析を行うと
ともに、オゾン漂白排ガスを図３に示すガス吸収瓶に導
入して、アルカリスクラビングし、アルカリスクラビン
グ後の排ガスをガス分析した。

【００１５】更に、散気板付きガス吸収瓶に酸化白液を
２００ｍＬ入れてセット後内部を減圧し散気板のガス挿
入口をオートクレーブのバルブ３３の位置に取り付け
る。又ガス取り出し口に内部を窒素置換してから脱気し
た１Ｌテトラバッグ３９を取り付ける。次にガラスコッ
ク３７及び３８を開けてからガラスコック３６を徐々に
開ける。散気板より２ｍｍ径程度の気泡が出るようにガ
ラスコック３６で流量を調節して流量計３５により１Ｌ
の排ガスをテトラバッグ３９に採取後テフロンコック３
８を閉めスクラビングは終了する。１Ｌテトラバッグ３
９に捕集したアルカリスクラビング後のガスの組成を分
析する。実験例１のオゾン漂白排ガスのアルカリスクラ
ビング結果を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】実験例１より、オゾン漂白排ガスをアルカ
リスクラビングすることによって、二酸化炭素が９５％
除去され、スクラビング後の酸素濃度が８５ｖｏｌ％迄
濃度アップしていることが判った。

【００１８】（実験例２）実験例１で用いた濃度１０ｗ
ｔ％のオゾンに代えて、濃度１４ｗｔ％のオゾンを用
い、実験例１と同様に実験した。この結果を表２に示
す。

【００１９】

【表２】

【００２０】実験例２より、酸素濃度７０ｖｏｌ％であ
るオゾン漂白排ガスをアルカリスクラビングし、二酸化
炭素を９５％除去しても、酸素濃度は８０ｖｏｌ％迄し
か濃度アップしないことが判った。

【００２１】アルカリスクラビング後の排ガスを酸素漂
白に使用される酸素源として利用した場合の品質に与え
る影響を調査するため、酸素濃度と脱カッパー価率の実
験を行った。

【００２２】〔実施例１〕酸素漂白時における酸素濃度
の影響を調べるため、酸素濃度９３％の高純度酸素と、
この高純度酸素に窒素を添加して酸素濃度を８５％とし
た酸素ガスとを用いて比較した。実験は図４に示す装置
により行った。

【００２３】パルプ濃度１０ｗｔ％のパルプスラリー
に、高剪断中濃度ポンプ１の手前で酸化白液をＮａＯＨ
として１６．０ｋｇ／パルプ絶乾重量トン添加し、高剪
断ミキサー２にて、酸素濃度８５ｖｏｌ％の酸素を１
７．０ｋｇ／パルプ絶乾重量トン（２２５Ｎｍ³／Ｈ
ｒ）と酸素漂白塔入口のパルプスラリー温度が１００℃
になる様に水蒸気が圧入添加されて酸素漂白塔４へ送ら
れ、パルプスラリーは、酸素漂白塔塔頂圧力４．６ｋｇ
／ｃｍ²で６０分の滞留時間のもとで脱リグニンが進行
し、スクレーバー５にて集められたパルプスラリーは圧
力調整バルブ６を経て酸素漂白は完了する。上記条件を
３時間継続させ、３０分間隔で酸素漂白塔入口及び酸素
漂白塔出口のパルプスラリーをサンプリングし、カッパ
ー価を測定した。

【００２４】〔実施例２〕実験例１で得られたオゾン漂
白排ガスに高純度酸素を添加し、酸素濃度を高めた混合
物での結果を得るため、酸素濃度９３ｖｏｌ％の高純度
酸素を用い、他の条件は実施例１と同様にして行った。
結果を表３に示す。

【００２５】〔比較例１〕実験例２で得られたオゾン漂
白排ガスのアルカリスクラビング後の排ガスの代わり
に、酸素濃度９３ｖｏｌ％の高純度酸素２０５Ｎｍ³／
Ｈｒに高純度窒素を酸素濃度が８０．０ｖｏｌ％になる
様に３０Ｎｍ³／Ｈｒ添加して高純度酸素を希釈し、酸
素濃度８０．０ｖｏｌ％の酸素ガスを得た。結果を表３
に示す。

【００２６】〔比較例２〕実施例１の酸素濃度９３ｖｏ
ｌ％の高純度酸素２０５Ｎｍ³／Ｈｒに高純度窒素を酸
素濃度が７５．０ｖｏｌ％になる様に４５Ｎｍ³／Ｈｒ
添加して高純度酸素を希釈した。それ以外は実施例１と
同方法で実施した。結果を表３に示す。

【００２７】評価法は、酸素漂白塔入口及び出口パルプ
のカッパー価を測定し、評価した。カッパー価測定はＪ
ＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ Ｔ２３６ｈｍ−８５（パルプの
カッパー価）による。

【００２８】

【表３】

【００２９】実施例１より、酸素漂白における酸素添加
濃度が、８５ｖｏｌ％以上であれば脱カッパー価へ影響
しないことが判った。比較例１のように酸素濃度が８０
％では脱リグニンは進まず、そのまま酸素漂白の酸素源
として使用することは好ましくない。高純度酸素を添加
し、オゾン漂白排ガスの酸素濃度を実施例１の酸素濃度
と同じか、それ以上とすれば、オゾン漂白排ガスの酸素
漂白への使用は可能となる。

【００３０】

【発明の効果】従来技術におけるオゾン漂白排ガスをア
ルカリスクラビングして、オゾン発生装置に戻して再利
用する場合には、排ガス自体を精製してから導入しなけ
ればならない、特にパルプの漂白では排ガス中に多量の
水分が含まれるが、水分はオゾン発生器自体に悪影響を
与えるので必ず水分を除去しなければならない。これに
対し本発明の様に排ガスを酸素漂白塔に導入する場合に
は、水分は問題なく、その他の不純物も問題がないか
ら、何ら精製を要せず、排ガスの再利用が極めて効率良
く行え、実施効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】オゾン漂白排ガス利用における酸素漂白フロー
図である。

【図２】オゾン漂白実験フロー図である。

【図３】アルカリスクラビング実験フロー図である。

【図４】実施例１の酸素漂白フロー図である。

【符号の説明】 １ 高剪断中濃度ポンプ ２ 高剪断ミキサー ３ ディストリビュータ ４ 酸素漂白塔 ５ スクレーパー ６ 圧力調整バルブ ７ レベル計 ８ 流量計 ９ 酸素濃度計 １０ アルカリ供給ポンプ １１ コンプレッサー １２ アルカリスクラバー １３ 酸素濃度計 １４ パルプスラリー流量計 １５ 酸素流量計 １６ 高純度酸素濃度計 １７ 高純度酸素流量計 １８ アルカリ濃度計 １９ スプレーノズル ２０ 下部オゾン漂白排ガスノズル ２１ 温度計 ２２ 圧力計 ２３ 圧力計 ２４ オートクレーブ ２５ オゾン添加バルブ ２６ 撹拌機 ２７ バルブ ２８ 圧力計 ２９ 温度計 ３０ 安全弁 ３１ 流量計 ３２ 流量計 ３３ バルブ ３４ バルブ ３５ 流量計 ３６ ガラスコック ３７ ガラスコック ３８ テフロンコック ３９ テトラバッグ

フロントページの続き (72)発明者 金 信次 神奈川県川崎市幸区塚越４−320 日本酸 素株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾン漂白排ガスをアルカリスクラビン
   グ処理して、二酸化炭素を主体とするアルカリ可溶性ガ
   スを除去し、酸素濃度を高めたアルカリ処理排ガスを、
   酸素漂白の酸素源として単独で又は高純度酸素を補充混
   合して用いることを特徴とするオゾン漂白排ガスの利用
   方法。
2. 【請求項２】 オゾン漂白排ガス中の不純物二酸化炭素
   を主体とするアルカリ可溶性ガスを除去するためのアル
   カリスクラバー、該アルカリスクラバーで用いられたア
   ルカリ剤をパルプスラリーに添加する手段、アルカリス
   クラバーで処理されたアルカリ処理排ガスをパルプスラ
   リーへ混合する高剪断ミキサー、該アルカリ処理排ガス
   ラインへ高純度酸素ガスを供給する手段、該高剪断ミキ
   サーより出たアルカリ処理排ガスとパルプスラリーを塔
   底より導入する酸素漂白塔より構成された酸素漂白装
   置。