JPS6241390A

JPS6241390A - 黒液濃縮方法および装置

Info

Publication number: JPS6241390A
Application number: JP60175497A
Authority: JP
Inventors: 矢口　時也; 明下倉
Original assignee: Seishi Gijutsu Kenkyu Kumiai
Current assignee: Seishi Gijutsu Kenkyu Kumiai
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1987-02-23
Also published as: CA1267506A; US4911787A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（１）産業上の利用分野本発明は木材パルプの製造方法において、木材繊維のク
ラフト蒸解工程より排出される硫黄化合物を含有するア
ルカリ性排液（以下ＫＰ黒液もしくは単に黒液と称する
）から蒸解用薬品を回収する際の黒液の濃縮方法および
濃縮装置の改良に関する○ 木材パルプの製造方法、特に化学パルプ製造方法におい
て、苛性ソーダおよび硫化ソーダを主たる蒸解薬品とす
るクラフト蒸解法（以下ＫＰ法と略す）は、パルプ品質
が優れてお９、薬品回収方法も確立されているため、主
たる化学パルプの製造方法となっている。

ＫＰ黒液の濃縮工程は、回収ボイラーにおいて、薬品の
回収と、黒液に含まれる有機物の燃焼によって得られる
熱エネルギーを回収するために、非常に重要な工程とな
っているっＫＰ蒸解工程から排出されたＫＰ黒液は、通常黒液濃度
が１０〜２０％と極めて低い。この黒液を自己燃焼させ
るためには、黒液濃度を約５０％以上に濃縮する必要が
あり、さらに燃焼の熱エネルギーを回収利用するために
は、黒液濃度は高いほど有効であり、通是、黒液濃度を
６０〜７０％ぐらいまで濃縮している。

パルプ１トンを製造すると、一般には１．５〜２トンの
黒液固形分が排出される。黒液濃度を１５チから５０％
まで濃縮するには、パルプ１トンあたり９〜１２トンの
水を、黒液から蒸発しなければならない計算になる。こ
の水を黒液から蒸発させるには、膨大な蒸発エネルギー
を必要とする。

このため黒液の濃縮工程では、蒸発エネルギーを有効使
用するため、一度、黒液の濃縮に使用した蒸気を、再び
別の蒸発缶で再使用するという方式の、多重効用缶を使
用している。

しかし、ＫＰ黒液は黒液濃度が増加すると、黒液の水蒸
気圧が低下し、黒液の沸点が急激に上昇することが知ら
れている。このため、高濃度の黒液を更に濃縮するため
には、黒液の水蒸気圧を高めるため、更に多量の熱エネ
ルギーを加えて、黒／ｇ、温度を沸点まで上昇させて濃
縮している。

本発明は、ＫＰ黒液の濃縮に要する熱エネルギーを減少
させる方法について鋭意研究した結果、炭酸ガスを黒液
の沸点降下剤、黒液の粘度低下剤および／又は黒液の固
形化促進剤として黒液に添加することにより、黒液の沸
点が低下し、かつ黒液の粘度が低下し、ＫＰ黒液の濃縮
性が改良され、黒液の固形化が容易になる事実を発見す
るに至ったものである。

従来、ＫＰ黒液に炭酸ガスを添加する方法は、リグニン
の分離、珪酸分の除去等の特殊な目的以外には行なわれ
ていなかった。むしろ、ＫＰ黒液に炭酸ガスを添加する
ことは、ＫＰ黒液が、炭酸ガス全吸収して酸性になるた
め、黒液中の硫黄化合物から遊離して発生してくる硫化
水素の毒性・悪臭、および装置への腐食性等の問題から
、研究の対称から除外されていた方法である。このため
、ＫＰ黒液に炭酸ガスを添加する方法は、上記特殊目的
以外には研究されておらず、炭酸ガスが、ＫＰ黒液の沸
点低下剤、黒液の粘度低下剤および／又は黒液の固形化
促進剤として作用し、黒液の濃縮性が改良される事実が
発見されずに、現在に至ったものと推定される。

（２）従来の技術ＫＰ黒液の濃縮性を向上させる技術としては体）蒸発缶
の伝熱面の面積を増加させる。

（Ｂ）　　蒸発缶の伝熱面の熱伝導性を良好にする。

（Ｃ）　　黒液の＠度を上昇させる。

■）黒液の粘度を低下させる。

等の方法がある。

これらの方法において、蒸発缶の伝熱面積を増加すれば
、黒液の蒸発量が増加することは当然のことであるが、
これは、とジもなおさず黒液の濃縮装置が、大型化する
ことを意味しており、設備コストが増大するだけで、エ
ネルギー的にはメリットはない。

蒸発缶の伝熱面の熱伝導率を向上させれば、伝熱面での
伝熱速度があがり、当然濃縮速度も向上する。この方法
としては、伝熱面における金属面を黒液と直接接触させ
る必要があり、伝熱面での熱伝導性を低下させるスケー
ルが伝熱面に生成するのを防止、もしくは除去する方法
である。具体的には、黒液中のスケール生成の原因物質
であるシリカ、アルミナ等を除去する方法とか、伝熱面
。

に生成したスケールを希黒洗浄、温水洗浄、酸洗浄等に
より、伝熱面の熱伝導率を回復させている。

また、この方法の１種として、伝熱面の形状を変化させ
て、スケールが伝熱面に付着しにくくする方法もある。

これらの方法は、本来あるべき伝熱面の熱伝導率を維持
しようとするものであり、積極的に黒液の濃縮性を向上
させるものではない。

黒液の温度を上昇させれば、黒液の水蒸気圧が上昇して
、黒液の蒸発量が増加することは当然のことであるが、
これは、とりもなおさず加熱用の蒸発エネルギーがその
分子量に必要であることを意味し、エネ／Ｌ＝ギー的に
はメリットがあまりないＯ黒液の粘度全低下させるこ七
により、黒液の濃縮性が向上することは、従来から知ら
れている事実である（「クラフトパルプ・非木材パルプ
」（紙パルプの製造技術全書第３巻、１４５ペ一ジ紙パ
ルプ技術協会１９６７年））が、黒液の粘度低下方法と
しては、黒液の濃度を低下させるとか、黒液の温度を上
昇させるとか、黒液に界面活性剤を添加する方法等があ
る。

界面活性剤の添加方法の一例としては、特開昭５９−２
２８０９４号に「黒液の粘度低下剤」として、開示され
た方法があるが、この方法では、黒液の粘度低下は、未
処理黒液の％〜％にとどまり、黒液の沸点低下とか、黒
液の固形分化を容易にするといった複合効果はない。

また、ＫＰ黒液では粘度低下効果があまジ見いだせなか
ったが、ソーダ蒸解黒液で著しい粘度低下効果が見いだ
せた方法として、本発明者が開示した方法がある。これ
は、ソーダ蒸解黒液に、酸性物質、もしくは水に溶けて
酸性を示す物質を添加する方法（日本特許　出願番号　
６０−０４７８７６「黒液濃縮方法」　昭和６０年６月
１１日出願）がある。

リグニンの分離に関しては米国特許第２．９９７，４６６号（１９６１年８月２２日）及びＴ
ａｐｐｉ６２（１１）、１０８．（１９７９）がある０本発明は、前記発明が、ＫＰ黒液においても、必ず同様
の効果を発現するはずであるとの確信のもとに、鋭意研
究した結果発明されたものであるっ（３）発明が解決し
ようとする問題点本発明は、硫黄化合物を含むアルカリ性廃液、特にＫＰ
黒液の沸点が、黒液濃度の上昇に伴い大幅に上昇するた
め、黒液の濃縮性が悪化し、黒液濃縮のため多量の熱エ
ネルギーを必要としている問題点を解決する目的で考案
されたものである。

（４）問題点を解決するための手段本発明は木材繊維のクラフト蒸解工程から排出される黒
液と称せられる硫黄化合物を含有するアルカリ性排液か
ら、蒸解薬品を回収するため黒液を濃縮する方法におい
て、黒液を酸化する工程の後であって、かつ前記黒液を濃縮
工程に導入する前、又は濃縮工程中の各濃度段階のいず
れか１もしくは２以上の濃度段階において、黒液の沸点
低下剤、粘度低下剤および／又は固形化促進剤として、
黒液に炭酸ガスおよび／又は炭酸ガスを含有するガスを
添加することを特徴とする黒液濃縮方法およびその装置
に関するものである。

本発明における木材繊維のＫＰ黒液は、具体的には硫化
度と１〜１００％の、即ち、低硫化度クラフト蒸解から
、アルカファイド蒸解による黒液を含み、より一般的な
硫化度としては５〜６５％であるＫＰ黒液があげられる
。

また、ＫＰ黒液は、苛性ソーダおよび硫化ソーダを主た
る蒸解薬品として、これにアントラキノンおよびその誘
導体、アントラセン誘導体、脂肪族または芳香族アミン
類、脂肪族アルコール類を、単独もしくは併用して添加
して蒸解して得られる蒸解黒液が含まれる。

蒸解直後のＫＰ黒液に、炭酸ガスを添加して黒液のｐＨ
ｅ低下させると、黒液中の硫黄化合物と炭酸ガスが反応
して硫化水素が発生する。本発明においては、ＫＰ黒液
と炭酸ガスとの反応によって発生する硫化水素による毒
性、悪臭および装置への腐食性等を避けるため、黒液に
炭酸ガスを添加する前に、ＫＰ黒液を酸化することが必
要である。

従来から、ＫＰ黒液の酸化は、ＫＰ法における悪臭防止
および硫黄回収率向上の目的で、一般に行なわれている
方法であるが、黒液酸化工程の後の段階において、黒液
の沸点低下剤、黒液の粘度低下剤および／又は黒液の固
形化促進剤として、黒液に炭酸ガス全添加して、黒液の
濃縮性を改良するという方法は、これまで存在していな
かった。

また、現在は、悪臭の発生とか硫黄回収率が低下すると
いう理由で、はとんど行なわれなくなった方法であるが
、消極的にＫＰ黒液に炭酸ガス含有ガスを接触させてい
た方法がある。これは、カスケードエバポレーターにお
いて行なわれてぃた方法であるが、黒液濃縮の最後の段
階で、更に黒液を高濃度に濃縮するために、濃縮黒液に
回収ボイラーの排ガスを接触させて、排ガスが保有する
熱エネルギーを有効利用する方法である。この方法にお
いては、回収ボイラーの排ガスには、黒液中の有機物の
燃焼によって生成した炭酸ガスが当然含まれているので
、結果的には、ＫＰ黒液と回収ボイラーの排ガス中の炭
酸ガスとが、消極的ながら、一部接触し、反応している
ことになる。しかし、この方法においてはＫＰ黒液と回
収ボイラーの排ガス中の炭酸ガスとを、積極的に反応さ
せようとする意図は全くなく、むしろ、炭酸ガスとの反
応により生成する硫化水素の発生を出来るだけ避けるた
め、黒液ｐＨを１３．０〜１２．５程度に維持し、むし
ろ、炭酸ガスとの接触を押える方向のものであり、この
方法が、現在はとんど行なわれていない最大の理由は、
黒液と炭酸ガスとの反応による硫化水素の発生を防止す
るためである。

本発明における炭酸ガスの添加工程は、黒液の酸化工程
の後段に行なう方法を提示しているが、黒液の酸化工程
と、炭酸ガスの添加工程とが、はぼ同時であっても、同
様の効果は得られ、本発明は、この方法を制限するもの
ではない。但し、黒液の酸化工程と同時に炭酸ガスの添
加を行なう場合には、黒液の酸化反応の方か、常に黒液
と炭酸ガスとの反応より先行するように反応させる必要
がある。即ち、具体的には、黒液と接触させる酸素と炭
酸ガスを含む混合ガス中の酸素ガスの濃度を、炭酸ガス
の濃度よりも大きくして、黒液の酸化反応を、黒液と炭
酸ガスとの反応より先行させることにより行なわれる。

しかし、より好ましくは、黒液の酸化工程の後に１黒液
に炭酸ガスを添加した方が、黒液からの硫化水素の発生
を防止する観点から勧められる。

本発明において使用される酸化黒液の酸化度は、７０〜
１００％が好ましく、より好ましくは、９０〜１００％
であり、硫化水素発生を防止する観点、および黒液の濃
縮性を改良する観点からも、黒液の酸化度は高い方が望
ましい。

この酸化黒液の酸化度７０〜１００％は、従来法の黒液
の酸化工程により、十分到達可能な値であるが、本発明
を採用する工場によっては、黒液の酸化度を出来るかぎ
り１００％に近くするために、従来法の黒液の空気酸化
によるだけではなく、吸着法、膜分離法、もしくは深冷
分離法等により、酸素濃度を高めたガスによる黒液の酸
化が必要であるかも知れないし、また従来法の希黒液の
酸化だけではなく、濃黒液の酸素酸化が必要になるかも
知れない。

本発明において、黒液に炭酸ガス全添加して、黒液の濃
縮性の改良が期待出来る黒液のｐＨは、ｐＨを黒液濃度
４０％における８０℃のｐＨ（以下、ｐＨは、特にこと
わらない限り黒液濃度４０％、８０℃のｐＨとする）で
表示すると、ｐＨ１２，５以下９５以上のｐＨ領域であ
る。更に、望ましいｐＨ領域としては、Ｉ）Ｈｌｏ、０
以上１２．０以下のｐＨ領域があげられる。

黒液のｐｇが１２．５以上であれば、十分な黒液の沸点
の低下が得られず、黒液ｐＨが９５未満では、黒液の粘
度が逆に高くなるため、黒液の処理性が、逆に悪化する
。また、黒液ｐＨｅ必要以上に低下させることは、その
分、炭酸ガスを余分に添加することであり、黒液の炭酸
ガス添加工程に要する時間が多く必要であり、またこの
余分な炭酸ガスは、この後の黒液の濃縮工程において、
黒液から気化して取り除かれるため、全く無意味なもの
である。

炭酸ガスを添加する黒液濃度としては、特に制限はない
が、酸化黒液の濃縮工程のどの濃度段階において、炭酸
ガスを添加しても、それ以降の黒液の濃縮性に改良効果
をもたらす。但し、炭酸ガスを添加する黒液濃度が高い
ほど、黒液処理量が減少するが、余り高濃度の黒液では
、黒液粘度が増加するため、炭酸ガスの黒液への吸収性
が悪化するため、炭酸ガスの添加効率上良くない。また
、黒液濃度が低いほど、黒液処理量が増大するが、黒液
粘度が低いため、黒液への炭酸ガスの吸収性が向上する
。酸化黒液に炭酸ガスを添加する具体的な黒液濃度とし
ては、２０％〜７５％であり、より望ましくは４０％〜
６５％があげられる。

炭酸ガスを添加する黒液＠度についても、特に制限はな
いが、一般的には、液体への気体の吸収速度は、低温は
ど大きいが、低温では黒液粘度が逆に高くなるため、炭
酸ガスの黒液中への拡散速度が低下する。高温ではこの
逆の現象が起こり、それぞれ一長一短であり、これらの
選択は、本発明を採用する工場での選択にまかされるも
のである。具体的な炭酸ガスの酸化黒液への添加温度と
しては、２０℃〜１００℃であり、より望ましくは４０
℃〜９０℃があげられる。

本発明は、木材繊維のみについて限定しているものであ
るが、非木材繊維についても、同様の効果かえられる。

（５）作用酸化したＫＰ黒液に炭酸ガスを添加することにより、黒
液の沸点は大幅に低下する。第１図に示すとおり、ダグ
ラスファのＫＰ黒液に炭酸ガスを添加することにより、
黒液濃度８０％における常圧における沸点は、未処理Ｋ
Ｐ黒液の沸点１２６℃から、炭酸ガス添加黒液の沸点１
０８℃と１８℃も低下している。

この黒液沸点が炭酸ガスの添加によって低下する理由の
一つとしては、ＫＰ蒸解の薬液である苛性ソーダと硫化
ソーダの混合水溶液とこれを酸化した苛性ソーダとチオ
硫酸ソーダの混合水溶液、およびこれに更に炭酸ガスを
添加した形の炭酸ソーダとチオ硫酸ソーダの混合水溶液
の常圧における沸点を、第２図に示すが、これかられか
るように、炭酸ソーダとチオ硫酸ソーダの混合水溶液の
沸点は、苛性ソーダと硫化ソーダの混合水溶液、および
苛性ソーダとチオ硫酸ソーダの混合水溶液の沸点よりも
、著しく低いことからも、容易に理解出来るものと思わ
れる。

酸化したＫＰ黒液に炭酸ガスを添加すると、第６図に示
すように、黒液粘度は、未処理の酸化黒液の粘度よりも
、黒液濃度が高い領域において低下する。

炭酸ガスを添加した酸化ＫＰ黒液の粘度が、未処理の酸
化黒液の粘度より低下する理由の一つとしては、黒液の
ｐＨｅ低下させることにより、黒液中のリグニンが一部
凝集して微細な粒子として黒液中に分散するため、リグ
ニンの高分子水浴液としての黒液の粘度が、リグニンの
エマルジョンとしての黒液粘度に変わるためではないか
と考えられる。第４図に炭酸ガスを添加した酸化ＫＰ黒
液の、黒液ｐＨによる平均粒子径の変化を示す。これら
の粒径の固体粒子は液体中においては、ブラウン運動を
行なっている領域であり、液体中において十分分散して
おり、従って、炭酸ガスを添加した酸化ＫＰ黒液中では
、凝集した一部すゲニンは十分にエマルジョン状態にあ
るものと推定される。

また、第４図かられかるように、黒液ｐＨが低下すると
、凝集したリグニンの平均粒子径が、更に小さくなる。

一般的に、エマルジョンの粘度は、エマルジョンの粒径
が小さいほど、高くなることが知られいる。第５図に示
すように炭酸ガスを添加した酸化ＫＰ黒液の粘度は、黒
液ｐＨが９５未満の領域において増加していることも、
エマルジョンの粘度特性から、十分に考えられることで
ある。

黒液の沸点が低下することは、その分点液の水蒸気圧が
、高くなっていることが推定される。第６図に、炭酸ガ
スを添加した酸化ＫＰ黒液の濃縮速度を示したが、本発
明による黒液の濃縮速度は、未処理の酸化黒液の濃縮速
度よジ、１．２〜１．６倍はど大きくなっており、本発
明により黒液の濃縮性が改良されていることが、確認さ
れた。

また、本発明によＶ濃縮された黒液は、従来法により濃
縮された黒液のように、ステイツキイ（Ｓｔｉｃｋｙ：
和訳すると粘着性に近い感覚）でなくなり、完全に濃縮
した本発明による黒液は、非常に脆く、容易に粉砕可能
であり、かつ、吸湿性も大幅に低下する。このことは、
固形分濃度１００チの固形化黒液の製造を容易にするも
のであり、これを回収ボイラーで燃焼することにより、
更にエネルギーの有効利用を行なうことができる。

これは、単にＫＰ黒液のみにいて発現する現象ではなく
、ソーダ蒸解黒液についても、黒液に炭酸ガスを添加す
ることにより、黒液はステイッキーではなくなる。また
、炭酸ガスを添加して、完全に濃縮したソーダ蒸解黒液
は、非常に脆く、容易に粉砕可能でちゃ、かつ、吸湿性
も大幅に低下する。従って、この方法は、ソーダ蒸解黒
液の固形化黒液の製造を容易にするものでもある。

本発明により濃縮された高ａ度の黒液は、装置への腐食
性が、非常に低下する。これは、黒液から有機物を取り
除いた形の系で観察すると、より明かである。即ち、硫
化度２５％相当苛性ソーダーと硫化ソーダの混合水溶液
、およびこれを酸化した形の苛性ソーダとチオ硫酸ソー
ダの混合水溶液の沸騰液中に、金属光沢面を有するステ
ンレススチール（ＳＯ８−３１：１４）のテストピース
を浸漬すると、水溶液の固形分濃度約５０係（沸点１４
５℃）において、金属光沢面が茶褐色から黒褐色に変色
し、かつ、水溶液は暗緑色の沈殿物が生成する。これに
対して、酸化して、炭酸ガスを添加した形の炭酸ソーダ
とチオ硫酸ソーダの混合水溶液の沸騰液中（５０％濃度
以上で、沸点１０２℃）では、固形分濃度１００％に至
るまで（即ち蒸発乾固するまで）、ステンレススチール
の金属光沢面を維持したままであった。これは、苛性ソ
ーダと硫化ソーダおよび苛性ソーダとチオ硫酸ソーダの
沸騰混合水溶液はアルカリ性が強く、かつ、＠度も高い
ため、ステンレススチール５ＵＳ−３０４にアルカリ腐
食が起こっているものと推定される。これに対して、本
発明においては炭酸ソーダとチオ硫酸ソーダの沸騰混合
水溶液なので、アルカリ性も前者に較べて弱く、かつ、
温度も低いため、アルカリ腐食が起こりにくくなる。

また、本発明により濃縮された黒液は黒液の吸湿性が、
大幅に低下する。これは、黒液中のソーダ分が苛性ソー
ダと硫化ソーダから、炭酸ソーダとチオ硫酸ソーダにな
るため、苛性ソーダと硫化ソーダの潮解性がなくなり、
空気中の水分を吸収しにくくなっているだめと考えられ
る。このことは、固形化黒液の貯蔵および燃焼の際の吸
湿防止のためには非常に有効な方法である。

（６）実施例以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。但し、本発明の範囲は、これらに限定されるも
のではない。

実施例１、比較例１．２、参考例１．２．３第１図に示
すように、ダグラスファのＫＰ蒸解黒液を、８０℃で空
気酸化した後、更に８０℃で炭酸ガスと接触させて、黒
液のｐＨを１０．５０（但し、黒液濃度４０％、８０℃
のｐＨとして）に調製した黒液について、低濃度から高
濃度にいたる、常圧における沸点を測定した。また、比
較例として、従来法の未処理の黒液、および酸化した黒
液の沸点についても、同様に測定した。

第２図には、参考例として、ＫＰ蒸解に使用される硫化
度２５％に相当する苛性ソーダと硫化ソーダの混合水溶
液、これを酸化した形の苛性ソーダとチオ硫酸ソーダの
混合水溶液、およびこれに炭酸ガスを添加した形の炭酸
ソーダとチオ硫酸ソーダの混合水溶液の、常圧における
沸点を測定した結果を示す。

実施例２、比較例６第３図に、実施例１で用いた酸化したＫＰ黒液に炭酸ガ
スを添加して、黒液ｐＨｅ　１０．５０に調製した黒液
の、８０℃における粘度を、各濃度で測定した結果を示
す。また、比較例として、従来法の酸化黒液の粘度を、
同様に測定した結果を示す。

黒液の粘度は、高化式フローテスターにより測定した。

実施例３第５図に、実施例１で用いた酸化した黒液に、炭酸ガス
を添加した場合の、黒液濃度８０％、黒液温度８０℃に
おける黒液粘度を、各黒液ｐＨにおいて測定した結果を
示す。

実施例１−３により測定したｐＨ，沸点および粘度の一
例を第１表に示す。

第４図には、実施例６で用いた、各黒液ｐＨにおいて凝
集した粒子の平均粒径の変化を、測定した結果を示す。

凝集した黒液の平均粒径は、コールタ−カウンターによ
り測定した０実施例４、比較例４．５第６図に、実施例１で用いた酸化した黒液に、炭酸ガス
を添加してｐＨ１０，５０に調製した黒液の濃縮速度を
、測定した結果を示す。また、比較例として、従来法の
未処理の黒液、および酸化した黒液の濃縮速度を、同様
に測定した結果を示す。

黒液の濃縮速度は、パキュウムエバボレーターを用いて
、減圧度−６００＋ｎ＋ａＨｇ、温度８０℃で濃縮し、
濃縮された黒液の水の重量減少より算出した０なお、前記各実施例では、酸化したＫＰ黒液に炭酸ガス
を導入し、接触反応させる場合について記載したもので
あるが、これは単に炭酸ガスのみに限定するものではな
く、炭酸ガスの代わりに炭酸ガスを含有するＫＰ黒液の
回収ボイラーからの燃焼排ガス、および系統の全く異な
る他のプロセスからの、有機物の燃焼排ガス中の炭酸ガ
スを、排ガスと共に黒液に導入し、接触反応させても、
同様の結果が得られることを確認した。

回収ボイラーの燃焼排ガスや他のプロセスからの燃焼排
ガスを、黒液に添加する炭酸ガスの供給源として利用す
ることは、本発明がコスト的に非常に安価なものとなる
利点がある。

更に、これらの排ガス中の炭酸ガスを、吸着法、膜分離
法等の方法によって濃縮した後、用いることも可能であ
り、この場合、黒液に添加するガスの処理量が減少でき
、炭酸ガスの吸収効率が向上する。

次に、本発明において使用する炭酸ガスの吸収装置につ
いて述べる。

炭酸ガスの吸収装置としては、各種の気液接触装置、ま
たはガス吸収装置を用いることが可能である。即ち、公
知のぬれ壁塔（第７図）、充填塔（第８図）、泡鐘塔（
第９図）、多孔板塔（第１０図）、スプレー塔（第１１
図）、スクラバー（第１２図）、気液攪拌槽等が使用可
能であり、更にサイクロンスプレースクラバー（第１３
図）や、紙パルプ産業で脱墨に用いられている７０−テ
ーター、スウエマツクセル（第１４図）、バーチカルフ
ローテータ−等、また、活性汚泥処理において用いられ
る各種の空気もしくは酸素の散気装置を利用し、処理原
液として酸化したＫＰ黒液を、導入気体として炭酸ガス
および／又は炭酸ガス含有ガスを供給することにより、
黒液に炭酸ガスを吸収させることが可能である。

また、更に、パルプの中濃度塩素漂白に用いられるプレ
ミキサ−（第１５図）を利用し、パルプスラリーの代わ
りに酸化黒液を、塩素および／又は二酸化塩素の代わり
に炭酸ガスおよび／又は炭酸ガス含有ガスを導入するこ
とにより、本発明の炭酸ガスの吸収装置として、転用可
能である。

また、更に、スタティックミキサー（第１６図）インジ
ェクションフィーダー（第１７図）、スチームエゼクタ
−を本発明の炭酸ガスの吸収装置として使用することも
、機械攪拌式エアレーション装置（第１８図）などを使
用することも、導入気体として炭酸ガスおよび／又は炭
酸ガス含有ガスを用いることにより可能である。

本発明は前記各種炭酸ガス吸収装置を単独もしくは併用
して使用するものであって、また、更に、希薄酸化黒液
の炭酸ガス吸収装置としては、黒液の酸化装置（第１９
図（ａ）又は（ｂ）　）　ｆ！：利用して、酸素の代わ
りに、炭酸ガスおよび／又は炭酸ガス含有ガスを導入す
ることにより使用可能である。

更に、酸化黒液を保有する攪拌槽内に炭酸ガスおよび／
又は炭酸ガス含有ガスを吹き込んだり、大気圧以上の炭
酸ガスおよび／又は炭酸ガス含有ガスを保持するタンク
内に、酸化黒液をスプレーするような構造のものも好ま
しい。

また、ガス源としてＫＰ黒液の燃焼排ガスなどを使用す
る場合には、多管式のぬれ壁塔を用いれば、黒液の発泡
性に対処することも出来る。更に管外より冷却すること
により、ガス吸収性能を操作することも可°能であり、
このような炭酸ガス吸収装置はガス側の圧力損失を比較
的低く抑えるメリットもある。また、充填塔、泡鐘塔、
多孔板塔、の使用も可能ではあるが、消泡設備を設置し
たり、排ガスを水で洗浄したりして、排ガス温度を下げ
ておくなどの処理を行なったジすることがのぞましい０更に、ガス側の圧力損失が大きく、発泡を抑えることが
難しくなるが、ガス吸収性能の面からはベンチュリース
クラバーを使用することも出来る。

このような炭酸ガスの吸収操作を行なう場合、炭酸ガス
吸収装置内の黒液をポンプにより循環させて、入口の黒
液ｐＨ１２，６〜１３．８に対して、出口の処理黒液の
ｐ　Ｈｉ　９．５〜１２．５より好ましくは１０．０〜
１２．０に低下させて抜き出すようにするとよい。

比較的高濃度の酸化黒液の炭酸ガス吸収装置としては、
ガス源としてＫＰ黒液の燃焼排ガスなどを使用する場合
、ぬれ壁塔などでは液温上昇によるガス吸収性能の低下
が大きくなるため、むしろ、積極的にガス−液の接触を
行なわせる充填塔、泡鐘塔、多板孔塔などを使用するの
が好ましく、また、排ガスによる黒液の濃縮に起因する
障害を避けるために排ガスをあらかじめ水で洗浄し、排
ガ温度を下げるなどの処理を行なった方がよい。また、
ガス−液の接触を促進する面からは、ベンチュリースク
ラバーの使用が好ましく、この場合、ガス側の圧力損失
は大きくなるが、排ガスによる黒液の濃縮が行なわれて
も、障害はほとんど起こらない。

更に、中濃度黒液とボイラー排ガスとの具体的な接触反
応装置としては、従来法で使用されていたカスケードエ
バポレーター（第２０図）を使用することも可能である
。但し、この装置を使用する場合忙は、従来法のこの装
置が、黒液の濃縮のためだけの目的で設計され、かつ、
排ガス中の炭酸ガスと黒液との接触反応は出来るかぎゃ
避けるように設計されているため、このまま使用するこ
とは、炭酸ガスの吸収性能の上からは勧められない。従
って、この装置が排ガス中の炭酸ガスと黒液との接触を
目的とするためには、ドラムの数とか、回転数の増加等
が必要となる。

高濃度黒液とボイラ排ガスとの具体的な接触反芯装置と
しては、間接加熱式の回転ディスクによＶ濃縮するディ
スクエバポレータの黒液槽の黒液面の下部および／又は
上部から、炭酸ガスおよび／又は炭酸ガス含有ガスを導
入する装置が使用可能である。更に、この装置において
は、回転ディスクの表面の近くに、ディスク表面に付着
した黒液を掻き落とすスフレイパーを設置することによ
り、炭酸ガスと黒液との接触を促進し、また、黒液の濃
縮も促進される。

また、中濃度黒液と炭酸ガスおよび／又は炭酸ガス含有
ガスとの気液接触装置のうち、高濃度黒液の粘度でも使
用可能な装置、もしくは高温加圧下の条件においても気
液接触出来るように耐圧構造にした装置が使用可能であ
る。これらの気液接触装置は単独もしくは併用して使用
することも可能であり、かつ、黒液濃縮装置を兼ねるこ
ともありうる。

（７）発明の効果酸化したＫＰ黒液に炭酸ガスを添加することによって、
黒液の沸点は未処理の黒液の沸点に比較して１〜１８℃
低下する。この結果濃縮装置に与えられる全温度差に対
する有効利用温度差を極めて大きくすることが可能であ
る。これらのことは黒液の濃縮性能の向上、濃縮装置の
小型化、低コスト化を実現するだけではなく、黒液の高
濃度濃縮を可能にし、黒液燃焼による回収熱エネルギー
の増大をもたらす。

また、黒液の沸点低下に加えて、本発明の方法によって
、黒液の粘度が低下するため、黒液の流動性が向上し、
濃縮装置運転動力が軽減され、かつ、黒液の濃縮性も更
に改良される。

黒液の流動性が向上するため、黒液を配管輸送すること
が容易になり、このため、ポンプの動力負荷を軽減させ
られることが期待される。また逆にポンプの負荷が一定
であれば、よジ高濃度の黒液を輸送することが可能であ
ると推定される。

更に、黒液の流動性が向上するため、燃焼炉での黒液の
噴射性が向上し、更に高濃度の黒液の噴射が可能となる
ものと推定される。燃焼炉において、高濃度の黒液を燃
焼させることは、その分燃焼炉において蒸発させる水の
量が減少することであり、このための水の蒸発潜熱が燃
焼炉において不要になり、この分有効な熱エネルギーと
して利用されうろことが考えられる。

また、本発明の方法により濃縮された高濃度の黒液は、
従来法によって高濃度に濃縮された黒液のように、いわ
ゆるステイツキーではないため、容易に固形分１００％
となり、粉砕も容易であるため、回収ボイラーで固形分
１００％黒液の燃焼も可能となるものと推定され、回収
熱量の増大が一層期待される。

更に、本発明の方法により濃縮された黒液は、濃縮装置
への腐食性が低下するため、濃縮装置の維持管理が容易
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は黒液濃度による黒液沸点の変化を示す図、第２図は、ＫＰ蒸解薬液の濃度による沸点の変化を示す
図、第６図は、黒液濃度による黒液粘度の変化を示す図、第５図は、黒液ｐＨによる黒液粘度変化を示す図、− 第４図は、黒液ｐＨによる黒液の平均粒子径の変化を示
す図、第６図は、黒液濃度による黒液濃縮速度の変化を示す図
、第７図〜第２０図は、本発明で使用される炭酸ガス吸収
装置の代表例を示す図、第２１図および第２２図は、それぞれ本発明の実施例を
示す図、第２３図は、従来法のフローシートである。特許出願人　　製紙技術研究組合（外５名）第１図！・ソＬｚ度　ｔ％ノ第２図１司形分５夏度ｔ％ノ第４図第５図＠　３Ｌ　ｐＨ第６図黒　シ【−ヲ農ハ〔６％）第７図第８図第９図第１０図第１／図第１３図ｃｏ２ｖ”ス第１４図ｒσノ（ｂ）ｙＬ、麻第１５図第１７図第１８図（ａ）（ｂ）第１９図（ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（ｂ）第２０図第２１図第２２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）木材繊維のクラフト蒸解工程から排出される黒液
と称せられる硫黄化合物を含有するアルカリ性排液から
、蒸解薬品を回収するため黒液を濃縮する方法において
、黒液を酸化する工程の後であつて、かつ前記黒液を濃縮
工程に導入する前、又は濃縮工程中の各濃度段階のいず
れか１もしくは２以上の濃度段階において、黒液の沸点
低下剤、粘度低下剤および／又は固形化促進剤として、
黒液に炭酸ガスおよび／又は炭酸ガスを含有するガスを
添加することを特徴とする黒液濃縮方法。
（２）前記炭酸ガスを含有するガスが、前記濃縮黒液を
燃焼した回収ボイラーの排ガスおよび前記黒液以外の有
機物を含有する物質を燃焼するボイラー、燃焼炉、焼却
炉、反応炉の排ガスの単独又は併用したものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
（３）前記炭酸ガス含有ガスが、前記排ガス中の炭酸ガ
ス濃度を濃縮したガスであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の方法。
（４）木材繊維のクラフト蒸解工程から排出される黒液
と称せられる硫黄化合物を含有するアルカリ性排液から
、蒸解薬品を回収するため黒液を濃縮する装置において
、黒液の酸化装置の後段であつて、かつ該濃縮装置の前段
および／又は中段に前記黒液に沸点低下剤、粘度低下剤および／又は固形化
促進剤として、炭酸ガスおよび／又は炭酸ガス含有ガス
を添加するために、炭酸ガスおよび／又は炭酸ガス含有ガスの吸収装置を設
けることを特徴とする黒液濃縮装置。
（５）前記炭酸ガスおよび／又は炭酸ガス含有ガスの吸
収装置として、ぬれ壁塔、充填塔、多孔板塔、泡鐘塔、
ベンチュリースクラバー、攪拌槽、炭酸ガスおよび／又
は炭酸ガス含有ガスを保持する圧力タンクを、単独又は
併用した装置であることを特徴とする特許請求の範囲第
４項記載の黒液濃縮装置。
（６）前記黒液の濃縮装置が、濃縮黒液を、濃縮装置の
伝熱面から掻き落とすスクレーパーを備えた間接加熱型
のディスクエバポレーターであることを特徴とする黒液
濃縮装置。