JP2013512350A - 薄いチップの蒸解缶での蒸解方法および装置 - Google Patents

Abstract

連続蒸解缶で薄いチップを蒸解するための方法であって、６ｍｍより大きくない厚さを有する薄いチップをチップビンへ導入すること；チップビンまたはチップビンから連続蒸解缶の上部入口まで延びるチップ輸送通路に白液（蒸解液）を加えること；少なくとも摂氏１３０度まで缶内のチップの蒸解温度を上げるために中程度の圧力の水蒸気または他の加熱された流体を蒸解缶の上部領域に注入すること；缶の蒸解部分での蒸解液の実質的な抽出または導入なしに、チップが缶を通って下向きに流れるときに、缶内でチップを蒸解すること；缶の下部領域に洗浄液を注入すること；缶の下部領域の洗浄液抽出スクリーンを通して、洗浄液の注入の上方で少なくとも洗浄液を抽出すること；および缶の下部領域から蒸解した薄いチップを排出することを含む方法。

Description

関連出願

本出願は、２００９年１１月２４日に出願された出願第６１／２６３，９０５号の優先権の利益を主張するものであり、この先行出願の明細書全文が参考文献として本明細書に包含されている。

発明の背景

本発明は、一般的には、化学的蒸解技術を用いて、木材チップのようなリグノセルロース材料からパルプを製造するための方法および装置に関するものである。パルプは、連続流の化学的蒸解缶で製造される。

木材のようなリグノセルロース材料は、従来、連続式またはバッチ式の缶のような蒸解缶で蒸解される前に木材チップに破砕されていた。木材チップの大きさは第一に蒸解缶能力を高めるために、特に蒸解缶の底部が崩壊したチップで閉塞することを防ぐために設定されていた。

通常、針葉樹チップはカッパ価２０〜３３まで蒸解され、広葉樹チップはカッパ価１５〜２０まで蒸解される。カッパ価は木材パルプの残留リグニン含量を示す。これらの従来のカッパ価においては、薄いチップ、例えば、７ｍｍより小さい厚みを有するチップが軟化し、蒸解缶の底部で容易に圧縮される。

圧縮されて、軟化した薄いチップは蒸解缶の底部で密に充填され、底部を閉塞し、蒸解缶の洗浄領域においてチップを通過する洗浄液の流れを妨げる。軟化したチップの圧縮がひどいときには、蒸解缶の底部がチップで詰まり、蒸解缶中のチップカラムにおいてチップを通過する液体の流れが不十分になる。このような条件下では、チップが蒸解缶の底部においてチップ排出口に向かって下向きに均一に移動しなくなってしまうという質量移動問題が生じる。

圧縮された軟化した薄いチップは、チップ凝集物を形成し、蒸解缶の下部を下向きに通過するチップの流れを詰まらせ、阻害する。薄いチップの凝集物において、流路（チャンネル）が形成されることがあり、ある程度のチップは蒸解缶の底部に流れることができるか、一方、他のチップは凝集物に結びつく。これらの流路は、蒸解缶におけるチップの均一な下方への流れと一致せず、チップの凝集物が長期間蒸解缶内に滞まるため望ましくない。

チップ／パルプが蒸解缶を出る前に、洗浄液が使用済みまたは消費済みの蒸解液（黒液）とリグニンを除去するためにチップ内に流されるが、チップ凝集物は、この洗浄液の流れを阻害する。蒸解缶の底部の蒸解された薄いチップの凝集物は、チップが蒸解缶から排出される前に、黒液の除去を阻害することがある。蒸解された薄いチップの凝集物は蒸解缶の側壁のスクリーンを詰まらせ、阻害することもある。

非常に薄いチップやピンチップ（これらを包括的に“小さいチップ”と称する）の含有量が高いと、蒸解缶の上部において問題を起こすことがあり、小さいチップは、蒸解缶の上部の領域にあるスクリーンを閉塞させることがある。閉塞したスクリーンは、蒸解缶の上部からの液体の抽出を阻害する。

蒸解缶内が過度に圧縮されたときに、連続蒸解操作が一時的に止められ、冷たい液体が蒸解缶の底部に加えられ、チップ凝集物を冷却、破壊、除去する。低いパルプ製造速度またはチップ製造の一時的な休止は、パルプミルで実現されるパルプ製造の減少と維持コストの増加をもたらす。

薄く小さいチップの処理の困難性によって、８ｍｍの平均チップ厚さが、連続蒸解缶で使用するためのパルプミルにおいて形成される標準的な最小サイズのチップである。平均チップ長さが長さ方向で２２ｍｍ（ミリメートル）〜３０ｍｍであるとき、チップの厚さは、一般的に８ｍｍより小さく、チップの８５％〜９０％は８ｍｍ〜２ｍｍの範囲の厚さを有している。

チップフィードシステムのチップスクリーンは、通常、受け入れ可能な厚さを有するチップを選別するために用いられる。スクリーンは、蒸解缶のためのチップビンの入口に配置される。チップスクリーンは、８ｍｍのスロットの第一スクリーンと７ｍｍの直径の穴を有する第２スクリーンを有する。チップは、第一スクリーンを通過し、第二スクリーンで保持されるものとして選別される。チップの選別は、チップを分級するための技術である。チップの分級は、通常、ＳＣＡＮ−ＣＭ ４０：０１チップサイズ分配分析法に従って行われる。この方法に従えば、連続蒸解に受け入れ可能なチップは、８ｍｍのスロットを通過し、７ｍｍの穴を有するトレイの上に保持されるものである。

従来の知見では、大量の薄く小さいチップは、従来の連続蒸解缶で処理すべきでないとされている。ピンチップやおがくずのような薄く小さいチップは、従来、ＧＬ＆Ｖ社により提供されるＰａｎｄｉａ蒸解缶や、Ｂａｕｅｒ Ｍ＆Ｄ蒸解缶とＭｅｔｓｏピンチップ処理、または特別に適応させたＫａｍｙｒ（登録商標）蒸解缶で処理されている。

小さく薄いチップに関連する問題を避けるために、従来の知見では、従来の連続蒸解缶のためのチップは、蒸解缶内でチップが過度に軟化することを避けるために十分な大きさ、例えば、平均８ｍｍのチップ厚さで、針葉樹の場合は、２５〜３０ｍｍの長さ、広葉樹の場合は、２２〜２４ｍｍの長さでなければならないとされている。

連続流蒸解缶におけるように、薄いチップを化学的に蒸解するための方法および装置に対する必要性が存在している。
そのような方法および装置は、従来の垂直連続蒸解缶での薄いチップの蒸解に関連する困難性を避けるか、最小化することが可能である。もし薄いチップを蒸解するための方法および装置が、蒸解缶を閉塞する軟化チップの凝集物を破壊するために必要となる蒸解缶での製造の休止を最小化することになれば、それは望ましいことである。

薄いチップを連続蒸解缶で蒸解するための方法が見出され、ここに開示される。この方法は、
少なくとも８５％のチップが６ｍｍより大きくない厚さを有する薄いチップの流れを導入すること；
チップビンに、またはチップビンから連続蒸解缶の上部入口までのびるチップ輸送通路に液体を加えること；
少なくとも摂氏１３０度まで缶内のチップの蒸解温度を上げるために水蒸気または他の加熱された流体を蒸解缶の上部領域に注入すること；
缶の蒸解部分での液体の実質的な抽出または導入なしに、チップが缶を通って下向きに流れるときに、缶内でチップを蒸解すること；
缶の下部領域に洗浄液を注入すること；
缶の下部領域の洗浄液抽出スクリーンを通して、洗浄液の注入の上方で少なくとも洗浄液を抽出すること；および
缶の下部領域から蒸解した薄いチップをパルプとして排出することを含む。

実質的に全ての白液（蒸解液）はチップビンとチップ輸送通路に加えられ、白液は実質的に蒸解缶には加えられない。蒸解缶内のチップと蒸解液は、均一に下方向に缶を通過して洗浄液抽出スクリーンに流れる。実質的に、蒸解缶内のチップカラムは、全ての高さにおいて、例えば、少なくとも摂氏１３０度の温度および少なくとも２バールゲージの圧力で維持される。

チップの少なくとも８５％は、例えば２ｍｍより大きい厚さを有する。蒸解缶から排出されたパルプは、例えば、針葉樹では少なくとも５０のカッパ価を有し、広葉樹では２５のカッパ価を有する。蒸解缶に注入される水蒸気または他の加熱された流体は、例えば少なくとも２バールゲージの圧力である。

薄い木材チップをパルプ化するための装置が見出され、ここに開示される。この装置は、
破砕されたセルロース材料のチップを受け入れるチップスクリーンであって、スクリーンアセンブリーが少なくとも８５％のチップが６ｍｍよりも大きくない厚さを有する薄いチップを排出するスクリーンアセンブリーを含むチップスクリーン；
チップスクリーンから排出された薄いチップを受け入れるチップビン−コンベヤーアセンブリーであって、チップビンアセンブリーは白液を受け入れるための入口を有するチップビンを含み、チップビンは、薄いチップがチップビンを通ってチップビンの排出口に移動するときにチップビンの下部が白液で満たされている運転モードを有し、チップビン−コンベヤーアセンブリーは薄いチップを輸送導管に排出するコンベヤーを含むチップビン−コンベヤーアセンブリー；
輸送導管に連結する蒸解缶の上部にあるチップ入口と、蒸解缶の上部から洗浄領域に垂直に延びている蒸解領域と、蒸解缶の蒸解領域から蒸解缶の底部に延びている洗浄領域と、底部領域にあるパルプ排出口とを有する連続蒸解缶；
水蒸気又は他の加熱流体を上部で受け入れ、蒸解缶の上部において、チップの蒸解温度を少なくとも摂氏１３０度に上昇させるための入口；および
洗浄液を受け入れるための蒸解缶への洗浄入口と洗浄入口に隣接するスクリーンアセンブリーを含む洗浄領域であって、スクリーンアセンブリーが洗浄領域中のチップに隣接したスクリーンと、そのスクリーンの一端にある洗浄ろ液室とを含む洗浄領域
を含むものである。

図１は、薄いチップを蒸解するための方法および装置の例示的な態様の概要図である。

発明の詳細な説明

新規な蒸解方法および装置が見出され、ここに開示される。この方法および装置は、連続化学的蒸解缶で薄いチップを蒸解するためのものであり、クラフト法やソーダ法などの種々の化学的蒸解プロセスに使用できるものである。ここに開示される方法および装置を用いた薄いチップの蒸解は、従来のクラフト法での連続蒸解缶の蒸解において薄いチップに関連する質量移動問題を解決または低減するものである。

薄いチップは、例えばチップの８５％〜９０％が２ｍｍ〜６ｍｍの厚さを有する破砕されたリグノセルロースチップでよい。薄いチップは、チップを供給するミル中の従来のチッパーを調節することや、連続蒸解缶のためのチップビンに入るチップを篩別する従来のスクリーニング装置を調節することによって得られる。

薄いチップのための連続蒸解缶内での蒸解条件は、従来のより厚いチップを蒸解するのに通常用いられる条件より穏やかでもよい。例えば、この蒸解缶は、針葉樹の薄いチップから、少なくとも５０のカッパ価で、５０〜１００、５０〜８０および６０〜７５の範囲のいずれかのカッパ価を有するパルプを製造することができる。同様に、広葉樹の薄いチップからのパルプは、少なくとも２５のカッパ価で、２５〜５０または５０より上の範囲のカッパ価を有する。これらの高いカッパ価は、たとえチップを蒸解液に含浸させる時間が短くても達成される。チップは、チップビン内で白液で含浸されることもあり、これにより分離したチップ含浸装置を不要とすることができる。

厚いチップの蒸解は、現在、蒸解の初期段階に限定される質量移動であると信じられている。質量移動は、チップへの蒸解化学物質の移動およびチップ内の繊維に関連している。質量移動は、温度を上げること、より薄い木材チップを使うことおよびより高いＯＨ−濃度を使うことにより改善される。より高い温度は、より高いＯＨの消費を引き起こすことがあるので、問題となりうる。本発明者らは、実用的なアプローチとして、より薄いチップと高いＯＨ−濃度を使い、木材チップ中の繊維への蒸解化学物質の質量移動を改善することを提案する。

化学蒸解缶内で薄い木材チップが柔らかくなりすぎるという従来の問題は、少なくとも部分的には、蒸解缶内での薄いチップの過剰な浸透性によるものと思われる。チップの浸透性は、チップのサイズ、チップの多孔度、チップのカッパ価に依存する。より低いカッパ価は、チップのより低い浸透性をもたらし、より高いカッパ価は、チップのより高い浸透性をもたらす。

白液によりチップの高い浸透をもたらすチップフィードシステム、例えば、チップビンなどは、分離した含浸段階を必要としない場合がある。ある態様では、目標は、針葉樹の薄いチップをカッパ価５０超で、５０〜７０の範囲や、７０超に蒸解することであり、広葉樹の薄いチップではカッパ価で２５超で、２５〜５０の範囲や、５０超に蒸解することである。これらの高いカッパ価は、蒸解条件が穏やかであり、薄いチップは容易に蒸解されるので可能となる。蒸解と含浸は同一の蒸解液を使用して行ってもよい。

薄い木材チップへの白液のアルカリ浸透は速く、もし蒸解液と木材の比率が低ければ、より速くなる。白液中の高いアルカリ含有量はチップの浸透を加速する。白液は、例えば約６０パーセント（％）〜７０パーセント（％）の全アルカリ濃度である。アルカリは、チップビンまたは蒸解缶内での長い含浸保持時間なしに薄いチップに移動する。さらに、白液の高いアルカリ濃度ゆえに、チップの初期の含浸の後のチップへの蒸解用化学物質の拡散は臨界的でないかもしれない。

カッパ価は、、例えば針葉樹で５０以上、広葉樹で２５以上と高く、蒸解缶から排出されるパルプ／チップの多孔度は維持され、十分な洗浄と冷却が蒸解缶の底部で行われる。もし白液中のアルカリ濃度が高ければ、チップへのアルカリ浸透と拡散は迅速に進む。速い浸透によってアルカリは長い浸透時間なしに薄いチップへと移動する。チップフィードシステムと蒸解缶内でのチップの保持時間は比較的に短くてよい。もし、チップの含浸が、例えば２〜５分と迅速に達成されれば、含浸段階はチップビン内で行われ、分離した含浸段階を必要としない。

白液中でのチップの蒸解は、蒸解缶１２０において、穏やかな温度（例えば、摂氏１３０度またはそれより上）で行われる。薄いチップの蒸解プロセスは、従来の蒸解プロセスの温度（摂氏１５０〜１８０度）より低い蒸解温度で行われる。

従来の蒸解制御パラメーター（Ｈ−ファクター）は、薄いチップの蒸解プロセスの十分な指標ではないかもしれず、薄いチップの蒸解プロセスのために、保持時間または蒸解温度を算出するのに最適に使われるものではないかもしれない。薄いチップのより低い蒸解温度は、蒸解缶内での蒸解条件への最初の数分の暴露の間にパルプを保護するかもしれない。薄いチップの蒸解プロセスでは、蒸解時間は蒸解缶１２０内でのチップの場合、２時間超である。

このような高いカッパ価のパルプを製造する蒸解条件で薄いチップを蒸解する蒸解缶１２０は、柔らかすぎないチップを製造することができる。これらの蒸解条件下で製造された薄いチップは、蒸解缶の底部で過度に圧縮されたり、詰め込まれたり、または凝集されたりせず、蒸解缶のチップカラムの底部で力に耐えることができる。

一度蒸解されると、薄いチップ／パルプは、蒸解缶の底部において、および蒸解缶から排出されたあとに、例えば蒸解缶の下流の、ファイバーラインプロセスなどにおいて容易に解繊される。チップ／パルプの容易な解繊は、未処理チップの蒸解缶の底部から蒸解缶の頂部入口への再循環を不要とする。

チップの再循環を不要とすることによって、より薄いチップの蒸解缶の底部からの収率は、より薄いチップの従来の蒸解より３パーセント（％）〜１５％のチップ収率の増大という結果となる。例えば、従来の蒸解条件下で、アンドリッツ社によって販売されているＬｏ−Ｓｏｌｉｄｓ（登録商標）を使用すると針葉樹の収率は通常４５％〜５０％であるが、薄いチップの蒸解方法を使うと、パルプの収率は４８％〜６５％であり、これは従来のパルプの収率よりかなり増加している。

より薄いチップの蒸解方法の他の利点は、従来の連続チップ蒸解システムと比較して、より複雑でない設備である点、より少ない設備コンポーネントである点を含む。さらに、蒸解缶から排出されるパルプは直接ブラウンパルプとして使われ、パルプの漂白が必要ないブラウンパッケージング材料を形成する。さらに、蒸解缶から排出されたパルプは漂白可能な紙や他の白色紙製品を形成するのに十分である。何故ならパルプは不良パルプが少ないファイバー形状であるからである。

図１は、より薄いチップのための蒸解装置１００の例示的な態様の概略図である。蒸解装置１００は、チップビン１１０と、連続流の化学的蒸解缶１２０とを含む。蒸解装置１００は、白液投入ライン１０６、例えばパイプ又は他の導管を含み、チップビン内の薄いチップに白液を加える。チップがチップコンベヤー１４０から排出され、１５０によりチップフィードライン１０８を通って蒸解缶１２０にポンプ輸送されるときに、追加的な蒸解液が加えられることもある。

チップビンやチップコンベヤーに加えられる白液は、蒸解缶１２０内のチップを蒸解するのに十分なことがあり、そのような場合は追加的な蒸解液が蒸解缶に加えられる必要がない。白液は、緑液または他の蒸解液と混合してもよく、また緑液または他の蒸解液によって置き換えてもよい。洗浄液と他の液体を蒸解缶１２０に、そしてチップ輸送ライン１０８に添加して、輸送ラインを通るチップの流れや蒸解缶からのチップの排出を促進させてもよい。

薄いチップは、８５％またはそれ以上のチップが６ｍｍより大きくない厚さを有する粒度分布を有することがある。チップフィードライン１０２を通って輸送されるチップは、チップビン１１０への入口でチップスクリュー装置１３０に入る前に、またはチップがビン１１０を離れ、チップ計測−コンベヤー装置１４０に入るときに篩別される。

チップ篩別装置であるスクリーニング装置１１９は、例えば、チップを篩別するための開口部がより小さいことを除けば、従来のスクリーニング装置である。例えば、６ｍｍの平均厚さを有するチップを得るために、スクリーニング装置１１９は第一のスクリーンでは６ｍｍのスロットを有し、第二のスクリーンでは５ｍｍまたは４ｍｍの穴を有する。第一のスクリーンを通過するが第二のスクリーンを通過しないチップは、チップビン１１０に供給される。

チップはスクリューコンベヤー１３０を経由してチップビン１１０に供給される。チップビン１１０は、例えばＡｎｄｒｉｔｚ社によって供給されるＤｉａｍｏｎｄｂａｃｋ（登録商標）チップビンのような従来のチップビンである。例えば、低圧水蒸気が水蒸気ライン１０４を経由してチップビン１１０に加えられ、このようにしてチップビン内のチップの温度と圧力が調整される。チップビン１１０は、チップを加熱し軟化させるために予備水蒸気処理段階として稼働することもある。

白液をライン１０６を経由してチップビン１１０に加えて、チップがチップビンやチップ輸送ライン１０８内にある間にチップを蒸解液で含浸してもよい。白液は蒸解液でチップビンを部分的に満たすこともある。白液をチップビンの低い高さのところに加えて、チップビンの底部に位置するチップ計測−コンベヤースクリュー１４０または他のタイプのコンベヤーへのチップの輸送を促進してもよい。液体をチップビンまたはチップ輸送流路に加えて、蒸解缶の頂部に流れるチップスラリーのチップ濃度を減少させ、これによりスラリーの輸送とポンピングを促進してもよい。

チップはチップビン内で予備水蒸気処理され、５分〜６０分の予備水蒸気処理滞留時間の間、チップビン内で保持されることがある。薄いチップの十分で完全な予備水蒸気処理は、蒸解液のチップへの質量移動を高め（そしてチップからの空気を追い出して）、蒸解缶内でのチップの蒸解を促進し、チップが蒸解缶の底部に閉塞するリスクを低減する。予備水蒸気処理後に、チップは例えば輸送液などの液体へ輸送されることがある。チップスラリーがフィード装置に供給され、フィード装置を通過するとき、チップは蒸解液で浸漬されることがある。

リサイクルされる蒸解液と他の液体、例えば黒液は、黒液フィルター１９０、蒸解缶１２０の頂部セパレーター１２２、パルプ化プロセスの他の場所から回収されるが、これら流体、例えば洗浄ろ液を、チップコンベヤー１４０の排出末端の近くのノズル１４１によってチップへ注入して、含浸されたチップを一つまたはそれ以上のポンプ１５０、例えばＴｕｒｂｏＦｅｅｄ（登録商標）チップ供給装置により、チップ輸送パイプ（ライン）１０８を経由して、蒸解缶１２０の反転頂部セパレーターに輸送するのを促進してもよい。

一つまたはそれ以上のチップ供給装置１５０は、チップと蒸解液スラリーを加圧することもある。チップ供給装置は一つまたはそれ以上の高圧フィーダー（ＨＰＦ）、ポンプ、フィードバルブからなる。供給装置の前にチップチューブ、チップタンクまたはチップ槽を存在させて、その中で蒸解液のレベルをコントトロールしたり、その中でチップを一時的に保持してもよい。この装置（薄いチップを含む）は、蒸解液の即時の浸透のほかにチップの中和も促進することもある。

蒸解缶１２０は連続プロセスを採用することもあり、そのような場合はチップと水蒸気は連続的に蒸解缶１２０の頂部に加えられ、パルプは連続的に蒸解缶の底部から排出される。蒸解缶内でのチップの滞留期間は特定の蒸解条件と蒸解缶に依存する。

頂部セパレーター１２２、例えば反転頂部セパレーターは、セパレーターに入るチップ中の蒸解液の一部を抽出することがある。抽出された蒸解液は、蒸解液再循環ライン１２０を通って流れ、ノズル１４１を経由して、チップコンベヤー１４０の排出部でチップの流れに注入される。頂部セパレーター１２０は任意であり、取り外すと、チップは蒸解液の抽出なしに蒸解缶１２０の頂部に直接排出される。

蒸解缶１２０は調整された圧力の水蒸気入口ライン１１４を含む。ライン１１４を経由した水蒸気の付加は、蒸解缶内の蒸解圧力と温度を調整する手段を提供する。ライン１１４の水蒸気圧力は、蒸解缶１２０内を所望の温度にし、缶内の水蒸気のフラッシング（ｆｌａｓｈｉｎｇ）を避けるために従来の方法で調整される。

蒸解缶１２０内のチップは、例えば、蒸解缶の頂部に入った後すぐに蒸解温度まで加熱される。チップが頂部セパレーターを通って蒸解缶に入るとき、蒸解缶の頂部で加えられる水蒸気（例えば中程度の圧力、低圧力の水蒸気または蒸解缶またはエバポレーター装置からの水蒸気）は、すぐに、チップを蒸解温度、例えば摂氏１３０度またはそれ以上にする。ライン１１４を経由して蒸解缶の頂部に加えられる水蒸気は、例えば蒸解缶内の蒸解プロセスでの温度条件に合致することが求められ、中程度の圧力または低圧力の水蒸気である。

例示的な態様では、蒸解缶１２０は少なくとも２バールゲージの圧力と少なくとも１３０℃の温度で操作する。これらは、薄いチップが蒸解缶内で処理される蒸解条件である。図１に示される単一蒸解缶での蒸解装置は、例えば、薄いチップの蒸解用にに設定され、ここに開示されているのと同じ蒸解条件下で操作するために２またはそれ以上の缶での蒸解装置として具体化されてもよい。

蒸解缶１２０を通る、例えばチップカラムのような薄いチップの流れは、例えば一方向の下方向への流れであり、チップカラムの全断面にわたる均一な流れである。蒸解缶は、缶の複数の高さにおいて、蒸解液リサイクルループ、蒸解液向流または抽出蒸解スクリーンを有しなくてもよい。蒸解缶の蒸解区域１２１は、例えば、滑らかで均一な円筒状の壁を有する円筒であり、缶の直径が広がるエクスパンジョンリング１２３を有していてもよい。蒸解区域１２１の内壁は、蒸解区域に流体を加えたりまたは抽出したりするためのスクリーン、ノズルおよび他の装置がなくてもよい。

蒸解缶１２０は、洗浄液のための一つまたはそれ以上の入口をさらに含むことがあり、洗浄液は例えば水である。洗浄液の混合物は、蒸解缶の底部の洗浄区域１２５内のチップ／パルプを通過する。その洗浄液は を取り除く

洗浄液は、例えば、蒸解缶１２０への洗浄ライン１４８、１４６、１４４を経由して蒸解缶に加えられる。洗浄液はライン１３６を経由して蒸解装置１００に入り、任意に加圧される。ポンプ１８０は、洗浄液を洗浄区域の方向へ移動させ、洗浄液を加圧することもある。任意に、洗浄液は熱交換器１７０を介して熱的に調節（例えば、加熱または冷却）されることもある。ある態様においては、熱交換器１７０は、１３８を経由する温水を冷却媒体として使用するが、そのような場合は、高温水は、ライン１４２を経由して熱交換器から排出する。熱交換器１７０は、コールドブローサーキュレーションユニットとして知られている。

所望により圧力と温度を調節した後、洗浄液は、例えば少なくとも３本のライン１４４、１４６、１４８に分割される。ライン１４４を通って流れる洗浄液は蒸解缶１２０の底部に入り、排出口１６０でのパルプの閉塞を抑制し、加えられた液体は、チップが排出ライン１３４を流れるのを促進する。洗浄ライン１４６は、例えば、缶の底部で、上向きの洗浄液を注入して、缶の底部でパルプをかき混ぜることによって、チップの閉塞も抑制する。ライン１４８を経由して缶の底部に注入される洗浄液は、同様に、パルプに水平の力を与えてパルプをかき混ぜることによってパルプの閉塞を抑制する。洗浄液は、例えば、蒸解されたチップの中に取り込まれたり、取り込まれなかったりした消費済みの蒸解液を希釈または取り除くことにも役立つ。

蒸解缶１２０は、蒸解区域の下にある洗浄区域１２５に隣接する洗浄スクリーン１２４を含む。洗浄スクリーン１２４は液体の少なくとも一部を分離するが、この液体は、消費された蒸解液、洗浄液、水、他のろ過液などが含まれる。ろ過液は洗浄スクリーンを、蒸解缶を下向きに流れるチップと反対方向に通過し、スクリーンの側面にある環状のろ液室１２６に入る。

通常、黒液またはろ液と呼ばれる分離された液体は、ろ液室１２６から洗浄ろ液抽出ライン１１６に引き出され、黒液フィルター１９０に流れる。ろ過された強い蒸解液は、ライン１１８を経由して黒液フィルター１９０を出、ろ過された弱い黒液は、蒸解液再循環ライン１３２を経由して黒液フィルター１９０を出る。ろ過された弱い蒸解液は、全部または一部が循環されて、チップスクリューコンベヤー１４０に戻る。ライン１１８を経由して黒液フィルター１９０を出た蒸解液は、熱エネルギーを抽出する冷却器を通過することもあり、フラッシュタンクまたは回収ボイラーなどのさらなるプロセス段階に流れることもある。

パルプ、例えば蒸解された薄いチップは、パルプ輸送ライン１３４を経由して蒸解缶１２０から排出される。パルプが蒸解缶から排出された後、追加的な精製またはパルプ化は、ほとんどまたは全く必要ない。排出されたパルプは、ブラウンストックとして使用されて、段ボールや他の材料を形成する。代替的に、ブラウンストックは従来のパルプ洗浄技術を用いて洗浄されることもある。

蒸解缶１２０から排出された後、パルプは、例えば漂白または脱リグニン段階に進む前に、任意に洗浄される。分離した洗浄工程は、例えば、アンドリッツ社により提供されるＤＤ−ウォッシャーまたは他の従来の洗浄装置を用いる洗浄を含む従来のブラウンストックパルプ洗浄段階でよく、これにより、蒸解缶、ディフューザーまたは真空フィルター内での洗浄段階の後にセルロース材料に残っている蒸解液が取り除かれる。また、もしパルプが蒸解缶の洗浄区域１２５で十分に洗浄されていれば、さらなる洗浄工程は必要ない。。

洗浄されたパルプは、酸素脱リグニン段階（Ｏ２−段階）または他の漂白プロセスで白色化されることもある。例えば、パルプは、パルプストックに酸素を注入し、パルプの脱リグニンを継続するためにＯ２−段階で処理されることもある。もし酸素脱リグニン段階が強ければ、蒸解缶１２０内の条件は、針葉樹の場合は１５〜３０、広葉樹の場合は１０〜２０に減少したカッパ価のパルプを製造するように調節されることもある。カッパ価を減らすことにより、パルプを従来の完全な塩素フリー（ＴＣＦ）漂白段階や、元素状塩素フリー（ＥＣＦ）漂白段階で漂白することができる。

チャイブ（ｃｈｉｖｅｓ）や他の小さい木材片、例えば破片、廃棄片などは、循環されて蒸解缶に戻る必要がないので、脱リグニン段階で処理される。さらに、チャイブは十分に小さいのでＯ２−段階だけでリグニンを除去することができる。従って、チャイブは蒸解缶を通過することなくＯ２−段階に直接流れることもある。

本明細書で述べられている、薄いチップの蒸解プロセスは、従来の高カッパ価の蒸解方法により製造されるパルプより洗浄、酸素脱リグニン、スクリーニングおよび漂白が少なくてよいパルプを製造することができる。蒸解装置１００は長いチップ含浸時間を必要としない。

本明細書に記載されている方法および装置は、例えば、含浸において高い蒸解液／木材比率を必要としない。例えば、２時間より短い蒸解液含浸時間および７より小さい蒸解液／木材比率が薄いチップの蒸解に使われることが好ましい。

チップのパルプ化に使われる白液の大部分または全部は、例えば、蒸解装置１００の初期（例えば、チップビン１１０またはフィードシステムサーキュレーション）に導入される。この白液の早い導入は、高いチップのアルカリ度と、これに付随する、チップへの蒸解液の高い拡散率をもたらす。ある態様において、蒸解装置でのチップの含浸時間は短くてもよく、チップの温度は、一つの蒸解装置の蒸解缶の頂部で直接に、例えば、摂氏１３０度〜摂氏１６０度まで上げられる（例えば、チップビン−含浸槽１１０の下部での含浸またはフィーディングサーキュレーションでの含浸または蒸解缶の頂部の含浸で十分である。）一つの槽として図示されているが、チップビン−含浸槽１１０は分離した槽でもよい。

チップからの蒸解液の除去は、蒸解プロセスの最後のみで起こる。薄いチップ蒸解のある態様では、蒸解装置１００は、より厚いチップを用いる従来の蒸解と比較して単純化されている。薄いチップ蒸解は、既存のミルの改造や新設のミルに適している。例えば、高カッパ価のパルプは、イン−ラインリファイナーなしで製造することが可能である。

上述の方法で薄いチップの蒸解で生じ、ライン１１８に排出される黒液の量は、従来の厚いチップ蒸解プロセスで生じると予測される黒液の量より少ないので、ライン１１８からの黒液のために必要な回収ボイラーは、より大きいチップに必要とされる回収ボイラーより小さくてよい。特に、上述の薄いチップの化学的パルプ化プロセスで得られるパルプの高い収率は、回収ボイラーで燃焼する副生成物をより少なくする。同様に、薄いチップの化学的パルプ化プロセスのための白液を製造するのに必要とされる白液プラントは、従来の厚いチップの化学的パルプ化プロセスに必要とされる白液プラントと比較して、より小さくてよく、小型化できる。何故ならば、薄いチッププロセスは従来の厚いチップの蒸解よりも蒸解のためにより少ない白液量、例えば白液添加量でよいからである。

木材チップに白液を加えることに関連して、蒸解液がチップに浸透する浸透段階がある。浸透段階後、チップへの蒸解用化学物質の質量移動が、チップへの化学物質の拡散により起こる。より薄い木材チップは、質量移動を高めるかもしれない。高い質量移動によって、蒸解中の脱リグニンは改善され、温度は、蒸解缶の頂部で、直接、蒸解温度まで上げられる。例えば、木材チップの厚さが標準の木材チップの厚さの半分であれば、薄いチップへの蒸解液の浸透を行うために必要な時間は、厚い木材チップに蒸解液が浸透するのに必要な時間の４分の１である。

薄いチップの蒸解装置１００は、高いカッパ価蒸解が可能で、費用効率がよいチップおよびパルププロセス装置を提供する。本明細書で開示されている薄いチップの処理システムによって生成するチップまたはパルプは精製する必要がないので、費用は低く抑えられる。薄いチップの蒸解システムは、従来の厚さのチップの蒸解システムと比べて、同じ量の木材を使用してより多くのパルプを製造するという点でも効率的であり、それゆえ、従来の厚いチップの蒸解プロセスと比べて大きく生産量が増加する。

現時点で最も実用的で好ましい態様と考えられるものとの関連で本発明を記載したが、本発明は、本明細書に開示された態様に限定されるものではなく、逆に、添付の請求の範囲の思想および範囲に含まれる種々な変形例および均価物を包含することを意図していると理解されたい。

蒸解缶１２０は、洗浄液のための一つまたはそれ以上の入口をさらに含むことがあり、洗浄液は例えば水である。洗浄液の混合物は、蒸解缶の底部の洗浄区域１２５内のチップ／パルプを通過する。

Claims (18)

1. 連続蒸解缶で薄いチップを蒸解するための方法であって、
   少なくとも８５％のチップが６ｍｍより大きくない厚さを有する薄いチップの流れを導入すること；
   チップビンに、またはチップビンから連続蒸解缶の上部入口まで延びるチップ輸送通路に白液を加えること；
   少なくとも摂氏１３０度まで缶内のチップの蒸解温度を上げるために水蒸気または他の加熱された流体を蒸解缶の上部領域に注入すること；
   缶の蒸解部分での液体の実質的な抽出または導入なしに、チップが缶を通って下向きに流れるときに、缶内でチップを蒸解すること；
   缶の下部領域に洗浄液を注入すること；
   缶の下部領域の洗浄液抽出スクリーンを通して、洗浄液の注入の上方で少なくとも洗浄液を抽出すること；および
   缶の下部領域から蒸解した薄いチップをパルプとして排出すること
   を含む方法。
   
2. 実質的に全ての白液をチップビンおよびチップ輸送通路に加える請求項１に記載の方法。
   
3. 蒸解缶内のチップと蒸解液が均一に下方向に蒸解缶内を通過して洗浄液抽出スクリーンに流れる請求項１または２に記載の方法。
   
4. 蒸解缶内のチップカラムは、実質的に全ての高さにおいて、少なくとも摂氏１３０度の温度および少なくとも２バールゲージの圧力で維持される請求項１〜３に記載のいずれかの方法。
   
5. チップの８５％が２ｍｍより大きい厚さを有する請求項１〜４に記載のいずれかの方法。
   
6. 蒸解缶から排出されるパルプが、針葉樹の薄いチップから形成されるパルプの場合、少なくとも５０のカッパ価を有し、広葉樹の薄いチップから形成されるパルプの場合、少なくとも２５のカッパ価を有する請求項１〜５に記載のいずれかの方法。
   
7. 水蒸気または他の加熱された流体を少なくとも２バールゲージの圧力で注入する請求項１〜６に記載のいずれかの方法。
   
8. 連続蒸解缶が単一の加圧缶である請求項１〜７に記載のいずれかの方法。
   
9. 薄い木材チップをパルプ化するための装置であって、
   破砕したセルロース材料のチップを受け入れるチップスクリーンであって、スクリーンアセンブリーが少なくとも８５％のチップが６ｍｍよりも大きくない厚さを有する薄いチップを排出するスクリーンアセンブリーを含むチップスクリーン；
   チップスクリーンから排出された薄いチップを受け入れるチップビン−コンベヤーアセンブリーであって、チップビンアセンブリーは白液を受け入れるための入口を有するチップビンを含み、チップビンは、薄いチップがチップビンを通ってチップビンの排出口に移動するときにチップビンの下部が白液で満たされている運転モードを有し、チップビン−コンベヤーアセンブリーは薄いチップを輸送導管に排出するコンベヤーを含むチップビン−コンベヤーアセンブリー；
   輸送導管に連結する蒸解缶の上部にあるチップ入口と、蒸解缶の上部から洗浄領域に垂直に延びている蒸解領域と、蒸解缶の蒸解領域から蒸解缶の底部に延びている洗浄領域と、底部領域にあるパルプ排出口とを有する連続蒸解缶；
   水蒸気又は他の加熱流体を上部で受け入れ、蒸解缶の上部において、チップの蒸解温度を少なくとも摂氏１３０度に上昇させるための入口；および
   洗浄液を受け入れるための蒸解缶への洗浄入口と洗浄入口に隣接するスクリーンアセンブリーを含む洗浄領域であって、スクリーンアセンブリーが洗浄領域中のチップに隣接したスクリーンと、そのスクリーンの一端にある洗浄ろ液室とを含む洗浄領域
   を含む装置。
   
10. 蒸解缶の蒸解区域内が少なくとも摂氏１３０度で稼働する請求項９に記載の装置。
    
11. 蒸解区域が、蒸解区域から蒸解液を抽出するためのスクリーンを欠いている請求項９または１０に記載の装置。
    
12. 蒸解区域が、蒸解液を受け入れるための入口を欠いている請求項９〜１１のいずれかに記載の装置。
    
13. チップビンとチップ入口の間に高圧輸送装置をさらに含み、高圧輸送装置は薄いチップの圧力を増加させる請求項９〜１２に記載のいずれかの装置。
    
14. 蒸解缶の底部領域で希釈液体のための入口をさらに含む請求項９〜１３に記載のいずれかの装置。
    
15. 希釈液体のための入口が、希釈液体を底部領域へ一般的に垂直方向に向ける第一ノズルおよび希釈液体を一般的に水平方向に向ける第二ノズルを含む請求項１４に記載の装置。
    
16. 洗浄ろ液槽から洗浄ろ液を受け入れる蒸解液フィルターをさらに含み、チップコンベヤーのチップ排出ポートに蒸解液を供給する蒸解液出口を有する請求項９〜１５に記載のいずれかの装置。
    
17. チップビンが水蒸気入口を含む請求項９〜１６に記載のいずれかの装置。
    
18. 蒸解缶が少なくとも３０メートルの高さを有する実質的に垂直に配置された缶である請求項９〜１７に記載のいずれかの装置。
    

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