JP4682195B2 - フィルターの浄化方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載した方法及び請求項５の前文に記載した装置に関するものである。

ソーダ回収ボイラーにおける従来の液体生産の間に、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）と硫化ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ）は、ボイラーから溶融状態で溶融溶解装置へ流れ出る。炭酸ナトリウム硫化ナトリウムは、溶融溶解装置で水と混合されて溶液を形成する。この溶液は通常「緑液」として知られている。泥状不純物は、緑液清浄化装置において、溶融溶解装置からの出力において緑液から洗浄される。緑液清浄化装置は沈降によってスラッジを緑液から分離する。又緑液の浄化はそれに適したフィルター装置を使用して行うことも可能である。緑液は浄化の後、石灰消化機へ送られ、そこで緑液は主に酸化カルシウム（ＣａＯ）から成る焼石灰（生石灰）と混合される。そして緑液は焼石灰と反応する。

まず最初に、液体は、スラッキング（消化（ｓｌａｋｉｎｇ））反応を受けて、緑液中の水が酸化カルシウム（ＣａＯ）と反応し、水酸化カルシウムつまり消石灰（ＣａＯＨ）を生成する。固体の石灰粒子の量はこの反応に関連して増加し、それらの固体の石灰粒子は***して緑液と共にスラリーを生成する非常に小さな粒子となる。

その後、第二の反応が続いて起こり、消石灰は緑液に存在する炭酸塩と反応して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）と水酸化イオン（ＯＨ）を生成する。この段階において、緑液は“苛性化された” （ｃａｕｓｔｉｃｉｚｅｄ）と言われる。炭酸カルシウムの粒子は、次の段階で濾過或いは清澄化又は清浄化によって液体から分離される。この段階における浄化された液体は「白液」として知られている。この白液は化学製紙用パルプの生産中に、蒸解プロセスにおいて使用され得る。苛性化プロセスからの第二の廃棄物は「ライムマッドスラリー」として知られている。「ライムマッドスラリー」は、ライムマッドを形成するために脱水されてライムマッドキルンに供給される前に、１つ或いは複数の工程において水で洗浄され得る。ライムマッドの焼成は、ライムマッドキルンで起こり、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）の内容物を、主に酸化カルシウム（ＣａＯ）から成る消石灰へ変換する。このような消石灰はその後上述の石灰消化機において消化材として使用され得る。

通常、加圧フィルターは処理工程において用いられ、ライムマッドが白液から分離される。これらのフィルターはセクターの形態で、ディスクを形成するような仕方で、中空軸に固定して取付けられるフィルター要素を備えている。それらのセクターは中空かつ有孔であり、それらの外部表面には濾過剤を備えている。

それらのセクターは、内部の濾過液用チャネルを備えている脚部と共に軸に取付けられている。中空軸は１つ或いは複数の濾過液用チャネルを備え、更には中空軸は圧力容器の中に取付けられ、その容器の下部はトラフを形成している。軸上の濾過液用チャネルは濾過液分離装置に接続していて、コンプレッサーは内部的にフィルターセクターと関連して軸及び濾過液分離装置を通して気体と濾過液を放出する。液体及び気体は濾過液分離装置で分離され、そこで気体はフィルター要素の外部表面へ再循環され、そしてこのようにして気体は濾過剤を通る流れを作っている。

苛性化されたライムマッドスラリーは、圧力容器の中のトラフへ供給される白液と共にスラリーを形成しているライムマッドで構成されている。ドラム或いはディスクは、トラフの中のライムマッドスラリーによってドラム表面或いはディスクの表面の一部が一時的に湿らされるような仕方で、連続して回転する。コンプレッサーによって作られる圧力差は、ライムマッドスラリーの一部がフィルター表面にライムマッドケーキを作ることを意味している。ドラム或いはディスクは、新しいライムマッドケーキが作られるように回転し続ける。ライムマッドケーキには再循環気体が貫通し、これはケーキが脱水されることを意味している。スクレーパーは、ドラム或いはディスクの側に配置され、付着したライムマッドの外部表面を擦ってきれいにする目的で下方向に動く。付着したライムマッドは圧力容器の下に位置するライムマッド希釈タンクの中へ、希釈水と共にチャネルを通って流れる。ライムマッドと水は、ライムマッド希釈タンクの中で共にスラリーを形成し、こうして形成されたスラリーはその後ライムマッドスラリータンクへポンプで汲み出される。ディスクを備えるこのセクションは、回転によってトラフに再度浸され、プロセスは繰り返される。

フィルターを塞ぐように又はスクレーパーによって取り除かれなかったライムマッドケーキの部分は「フィルターケーキ」と呼ばれる。フィルターケーキは、更に濾過剤としても作用し、液体中のライムマッド固体粒子レベルを十分に低いレベルに保つのを助けている。ケーキの外部層だけがスクレーパーによって削ぎ落とされるこの方法は、削がれたライムマッド中の固体乾燥粒子含有量を減らすために更に有意性を持ち、このようにして完全な液体分離プロセスのためにも有意性を持っている。

しかしながら、フィルターケーキは、時間と共に、フィルターケーキの孔部を目詰まりさせる小さな粒子により、又フィルターケーキを圧縮するスクレーパーのブレードによって浸透できなくしている。この理由により、フィルターケーキは定期的に一新されなければならない。通常フィルターケーキの除去は以下の方法のうちの１つ或いは幾つかで実行されている：
ａ）フィルターケーキの大部分は、スクレーパーブレードを濾過剤の次の内部位置の前方まで動かし、続いて中空軸が一回転する際に、その最初の位置にこのブレードを戻すことによって周期的に取り除かれる。
ｂ）ドラム或いはディスクは、フィルターケーキが濾過剤から弛むように加圧された空気で逆圧力下に置かれる。
ｃ）フィルターは一時的に外され、全表面はフィルターケーキを一新し且つ濾過剤を洗浄するために水で洗われる。

従来、最終的なライムマッドの洗浄及びライムマッドの脱水は、ライムキルンの前に、両者ともフィルターケーキを作る形態のフィルターである真空ドラムフィルター或いは真空ディスクフィルターで行われている。この種のフィルターには白液フィルターのそれと類似した機能を備えているが、真空フィルターはフィルター全体で圧力差を確立するために開かれた真空システムで作動する。

これらの真空フィルターにおけるフィルターケーキは、渦巻状のパターンでフィルターケーキに軌道を形成するスプレーノズルによって連続して或いは周期的に一新される。

これらのスプレーノズルは、工場からのシステム水を使用している。これはライムマッドフィルターにおいて何ら問題と成らず、濾過液への少量の水の追加はまったく重要性を持っていない。

しかし、白液フィルターへの水の追加は、白液の最終生成物に不適当な希釈をもたらす。余分な水の追加は蒸解プロセスの後、蒸発プロセス中に対処されなければならず、これは水を加熱するための付加的な経費がかかることになる。

白液の２％まで水の希釈によって発生する年当り追加コストの計算例は、以下のとおりである。

蒸発に関連した白液の含有量は、パルプ１トン当りおよそ４立方メートルである。

２％の希釈は、パルプ１トン当り４×０．０２＝０．０８立方メートルの水によって水分含有量を増加させる。

パルプ１トン当りの加熱コストは、およそ２０スウェーデンクローネである。５００，０００トンの年間生産高では、水の追加のために、１年当り０．０８×２０×５００，０００＝８００，０００スウェーデンクローネの余分なコストが掛かることを意味している。

本発明の主な目的は、高圧水を用いて加圧フィルター上のフィルターケーキの一新に関わる白液の希釈によって、上述の問題を解決或いは低減する発明を提供することにある。

この目的は、請求項１による方法及び請求項４による装置によって達成される。

本発明は、フィルターケーキを取り除き且つ濾過剤を浄化するために、つまり水の代わりに白液を用いて、白液フィルターから濾過液を再利用することを可能にする意外性の洞察に基づいている。これは最終生成物である白液が従来と同範囲に希釈されないことを意味している。

この目的のための白液の使用は決して明白でなく、従来以下の理由により使用されることがなかった。
・白液は、多くの残留ライムマッド粒子を含み得る。ライムマッドのこの含有物がシリンダータイプのポンプにおいて重大な磨耗を生じさせる可能性があり、そして通常ポンプは離れてフィルターケーキに水をスプレーするために、ノズルに圧力をかけるのに使用される。又通常この目的のために使用される従来のノズルは、ライムマッド粒子によって早々に磨耗することになり得る。
・白液の高温は通常９４乃至９８℃であり、特定のシリンダーポンプにおいていくつかの問題を生じさせ得る。

しかし、これらの問題は適切な技術を適用することによって克服することができる。適用される技術は、再循環させる白液用のフィルターの使用及び白液の特徴を有する流体に反応しないポンプの使用の可能性を包含している。

この目的は、請求項１による方法及び請求項４による装置によって達成される。

「加圧白液フィルター」の概念は、以下の発明の詳細な説明において記載される。ここでは用語「加圧フィルター」は、加圧白液ディスクフィルター及び加圧白液ドラムフィルターの両者を表すために使用される。用語「白液フィルター」は、ライムマッドスラリーが濾過されるフィルター及び濾過液が主として白液から成るものを表すために使用される。

用語「濾過液」は、ここでは基本的に白液から成る流体及びライムマッドの粒子が存在するかもしれない流体を表している。

また、「ライムマッドスラリー」及び「脱水ライムマッド」の概念について説明する。用語「ライムマッドスラリー」は、ここでは未だフィルターで脱水されていないライムマッドのスラリーを表すために使用され、そこではライムマッドスラリーはライムマッド＋濾過液（かかる濾過液は主に白液から成る）を包含している。用語「脱水ライムマッド」は、ここではフィルターによって濾過液から脱水され「純粋な」ライムマッドだけを包含するライムマッドを表すために使用されている。そしてライムマッドキルンへの直接的或いは間接的輸送を意図している。

最後に「ライムマッドサイド」及び「濾過液サイド」の概念について説明する。用語「ライムマッドサイド」はここではライムマッドが濾過の間、固定されたディスク或いはドラムのこれらの側を表すために使用されている。用語「濾過液サイド」は、濾過液が存在するフィルターの側を表すために使用されている。

図１及び図２には、少なくとも１つのスプレーノズル１４２と駆動流体ライン１４０における駆動流体を備えて、加圧白液フィルター１０１において、フィルターシート及びフィルターケーキのうちの少なくとも１つを清浄又は浄化する方法及び装置を示している。

白液フィルター１０１は、苛性化プロセスにおいて使用され、白液フィルター１０１の前段において、緑液は石灰を加えることによって苛性化される。

ライムマッドスラリーは苛性化プロセスにおいて形成され、白液フィルター１０１はライムマッドから白液を分離するために使用される。

白液フィルター１０１は、フィルターにおけるフィルターシートの片側にライムマッドサイドを、及びフィルターシートのもう一方の側に濾過液サイドを備えていて、濾過液サイドは、フィルターシートを通して濾過された濾過液を受けるための濾過液タンク１０７を包含している。

図１は、ディスクフィルターの形態で、加圧白液フィルター１０１を示している。加圧ディスクフィルター１０１は、いくつかのフィルターで覆われたディスク１０３が整った状態で固定されている中空軸１０２を備えている。中空軸１０２は、その一端部がモーター１０４の回転軸に接続されている。ディスク１０３及び中空軸１０２は加圧フィルター１０１の一部である加圧容器１０５で包囲されている。

フィルターで覆われたディスク１０３は、部分的にライムマッドスラリー１０６に浸されている。濾過液はディスクによって中空軸１０２を通って外へ、そして前方にあるフィルターの濾過液サイドの濾過液タンク１０７まで再循環ライン１３０を介して転送される。加圧フィルター１０１からの濾過液１０９の流体レベルは、濾過液タンクで確立される。ライムマッドスラリー１０６は先行の苛性化プロセスで形成されていて、ライムマッドスラリー１０６は少なくとも１台のポンプ１０８によって加圧容器１０５へ汲み上げられる。

再循環する気相の間の再循環ライン１３１は、フィルターの濾過液サイドにある気相から、前方にあるフィルターのライムマッドサイドまで通っている。

コンプレッサー１１０は、濾過液タンク１０７とフィルターのライムマッドサイドの間に配置されている。コンプレッサー１１０は、濾過液タンク１０７からその吸気側（ｓ）の気相を引き込み、それがフィルターのライムマッドサイドでその加圧した側（ｐ）の圧力容器１０５に圧力をかける。かかるフィルターの「濾過液サイド」は、複数のディスク１０３及び中空軸１０２及び濾過液タンク１０７における空間によって構成される。輸送ライン１５０は、濾過液タンク１０７から直接的或いは間接的に濾過液を蒸解プロセスへ転送する目的で配置されている。

更に、駆動流体用ライン１４０は、濾過液タンク１０７から濾過液の一部を少なくとも１つの高圧ポンプ１４１を通してスプレーノズル１４２へ送り出す目的で配置されている。高圧ポンプ１４１は、好ましくは白液の特徴を有する流体を汲み上げるのに反応しない形態のものである。

フィルター１４３は、そこで関連して、濾過液からどんな残留ライムマッド粒子でも除去する目的で濾過液タンク１０７とスプレーノズル１４２の間で駆動流体ライン１４０に配置される白液フィルターの濾過液サイドに置かれてもよい。

駆動流体は、少なくとも１つのフィルターをスプレーノズル１４２を通して噴霧され、ディスクのフィルターケーキをきれいにする。駆動流体は、主にフィルター１０１からの濾過液によって構成されている。

図２は、ドラムフィルターの形態で加圧された白液フィルター２０１を示している。図１で示されたディスクフィルター１０１とこれの違いは、ディスク１０３に代わりドラム２０３であって、そのドラム２０３が中空軸１０２に取り付けられて固定されている。この場合、ライムマッドスラリー１０６に部分的に浸されるのは、このドラム２０３であり、濾過液はドラム２０３を通して、中空軸１０２を通って外へ引き出され、そして再循環ライン１３０を介してフィルターの濾過液サイドにある濾過液タンク１０７へ進む。

濾過液が駆動流体ライン１４０に引き出される前に、濾過液タンク１０７の中に配置された沈殿タイプのフィルター２４３の配置は、濾過液から固体粒子を濾過するのに用いられることが可能であってもよい。

さもなければ、図２における実施形態は図１で記述された実施形態と同一である。

濾過液によってスプレーノズル１４２が目詰まりするようになるのを防ぐために、駆動流体ライン１４０における駆動流体は、ライン１４４を通して幾分水で希釈されることが可能である。しかし、完全な駆動流体ライン１４０の濾過液の量は５０％以上であり、好ましくは７０％以上である。

両フィルターが共に或いは各フィルターが別々に、ディスクフィルター及びドラムフィルターの両者において、図１のフィルター１４３及び図２のフィルター２４３を組み合わせることが可能であることは簡単である。

スプレーノズル１４２は、好ましくはフィルターシートのフィルターの総面積の一部を覆うようにスプレーノズルを移動させる駆動手段の上に配置される。

本発明は図示された実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲内でいくつかの変更が可能である。

加圧ディスクフィルターを使用している本発明の第一の実施形態を示す概略図。 加圧ドラムフィルターを使用している本発明の第二の実施形態を示す概略図。

Claims (6)

1. 少なくとも１つのスプレーノズル（１４２）と駆動流体とを備え、加圧白液フィルター（１０１）の前に、緑液に石灰を加えて苛性化する苛性化プロセスにおいて用いられる加圧白液フィルター（１０１）でフィルターシート及びフィルターケーキの少なくとも１つを清浄する方法であって、苛性化プロセスの間にライムマッドスラリーを生成し、そして上記白液フィルターを用いてライムマッドから白液を分離する清浄方法において、
   スプレーノズル（１４２）のための駆動流体がフィルターから得られる白液によって主に構成されていることを特徴とする方法。
2. 駆動流体の５０％以上好ましくは７０％以上がフィルターから得られる白液によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 駆動流体の１００％がフィルターから得られる白液によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 少なくとも１つのスプレーノズル（１４２）と駆動流体とを備え、加圧白液フィルター（１０１）の前に、緑液に石灰を加えて苛性化する苛性化プロセスにおいて用いられる加圧白液フィルター（１０１）でフィルターシート及びフィルターケーキの少なくとも１つを清浄する装置であって、苛性化プロセスの間にライムマッドスラリーを生成し、そして上記白液フィルター（１０１）を用いてライムマッドから白液を分離し、上記白液フィルターが該フィルターにおけるフィルターシートの片側にライムマッドサイドを及びフィルターシートのもう一方の側に濾過液サイドを備え、上記濾過液サイドがフィルターシートを通して濾過された白液を受けるための濾過液タンク（１０７）を備える清浄装置において、
   駆動流体ライン（１４０）が、濾過液タンク（１０７）から白液の一部を高圧ポンプ（１４１）を通して、フィルターのライムマッドサイドのフィルターシートへ向けられたスプレーノズル（１４２）へ送り出すように構成されていることを特徴とする装置。
5. スプレーノズル（１４２）がフィルターシートにおけるフィルターの総面積の一部を覆うようにスプレーノズル（１４２）を移動させる駆動手段に配置されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. フィルター（１４３、２４３）が白液フィルターの濾過液サイドに配置されることを特徴とする請求項５に記載の装置。

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