JPH0673680A

JPH0673680A - パルプ蒸解釜のスケール付着防止剤およびスケール付着防止方法

Info

Publication number: JPH0673680A
Application number: JP4228626A
Authority: JP
Inventors: Akira Togo; 章藤後; Takanori Shibata; 孝則柴田
Original assignee: Hakuto Co Ltd
Current assignee: Hakuto Co Ltd
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1994-03-15
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: US5409571A; JPH0699879B2; CA2114692C; CA2114692A1

Abstract

(57)【要約】【目的】紙・パルプ工業のクラフトパルプ製造工程の蒸
解釜内やその周辺の配管、設備等に付着するスケールを
連続的に防止する防止剤及び防止方法を提供する。【構成】マレイン酸成分、アクリル酸成分及び次亜リン
酸成分からなり、マレイン酸成分とアクリル酸成分のモ
ル比が１：４〜４：１であり、次亜リン酸成分が１〜12
モル％であり、重量平均分子量が500〜10000である共重
合体を有効成分とするクラフトパルプ製造工程における
蒸解釜のスケール付着防止剤、及びこの蒸解釜内の蒸解
液中に存在するカルシウムイオン１ppmに対して、上記
のスケール付着防止剤を0.01〜10ppm添加する蒸解釜お
よび周辺設備のスケール付着防止方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紙、パルプ工業のクラ
フトパルプ製造工程の蒸解釜内やその周辺の配管、設備
等に付着するスケールを連続的に防止する防止剤及び防
止方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クラフトパルプは、原料である木材チッ
プを、苛性ソーダと硫化ソーダを主成分とする蒸解液中
高温、高圧下で蒸煮することによって、木材中に含まれ
るリグニンを溶出せしめパルプ化することによって製造
される。蒸解液は白液を、場合によっては一部黒液で希
釈して使用され、蒸解温度は約170℃である。白液は、
概略苛性ソーダ55〜100g/l、硫化ソーダ18〜45g/l、炭
酸ソーダ10〜30g/l（いずれもＮa₂Ｏ換算）を含む水溶
液である。

【０００３】しかしながらこの蒸解工程中において、木
材チップからカルシウムイオンが溶出し、蒸解液中の炭
酸イオンと反応し系内で炭酸カルシウムが生成、析出し
て、蒸解釜及び後続タンク配管内に付着しスケールとな
ることがある。スケールが蒸解釜の加熱部、ストレーナ
ー部等に付着すると、熱交率の低下、液及びチップ流れ
の阻害、生産性の低下、パルプ品質の不均一等の障害と
なり、運転上大きな障害となる。

【０００４】そこで定期的に運転を停止して酸洗浄等に
より付着スケールを取り除く作業が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スケー
ル除去はそれ自体労力の要る作業であり、更に運転の一
時的停止に伴う生産損失、エネルギーの損失など生産効
率の面から極めて好ましくない。

【０００６】そこで連続的にスケールの付着を防止する
ことにより、スケール除去作業を極力減らす方法が切望
されている。例えば、マレイン酸重合体をスケール付着
防止剤とする方法（特公平２−53551号公報）、ポリア
ミノポリ（メチレンリン酸）とアルキルフェノールアル
キレンオキシド付加物をスケール付着防止剤とする方法
（米国特許4,799,995号明細書）は既に報告されている
が、スケールを完全に防止するには至らず、なおより効
果の高いものが望まれている。

【０００７】本発明の目的は、前記未解決の問題を解決
し、クラフトパルプ製造工程の蒸解釜における、効果の
優れたスケール付着防止剤及び防止方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、クラフト
パルプ製造工程の蒸解釜におけるスケールの付着を連続
的に防止する方法を確立することを意図し、蒸解液中で
のスケール生成防止効果を鋭意検討した結果、マレイン
酸とアクリル酸からなる不飽和カルボン酸に少量の次亜
リン酸を加えた三元共重合体が、蒸解液中でのスケール
生成防止に極めて高い効果を示すことを見出し、本発明
を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、マレイン酸成分、ア
クリル酸成分及び次亜リン酸成分からなり、マレイン酸
成分とアクリル酸成分のモル比が１：４〜４：１であ
り、次亜リン酸成分が１〜12モル％であり、重量平均分
子量が500〜10000である共重合体を含有することを特徴
とするクラフトパルプ製造工程における蒸解釜のスケー
ル付着防止剤並びに蒸解釜内の蒸解液中に存在するカル
シウムイオン１ppmに対して、該スケール付着防止剤を
0.01〜10ppmの範囲で添加することを特徴とするスケー
ル付着防止方法に関するものである。

【００１０】上記共重合体におけるマレイン酸成分とア
クリル酸成分のモル比は１：４〜４：１であるが、好ま
しくは１：２〜４：１であり、更に好ましくは１：１〜
３：１である。次亜リン酸成分は１〜12モル％であり、
好ましくは２〜５モル％である。重合度は重量平均分子
量で500〜10000であり、好ましくは1000〜5000である。
これらの組成比、分子量は、本研究の結果最適範囲とし
て見出されたものであり、この範囲を越えてもそれなり
の効果はあるが、さほど大きくなく、経済的にみて効率
がよいとはいえない。本発明者らの研究によると、ポリ
マー組成は、効果に大きな影響をもち、次亜リン酸が多
いほど、マレイン酸が多いほど効果が高い傾向にあっ
た。一方、通常の方法では次亜リン酸は２官能基として
作用するが、ビニル重合では鎖延長剤としては作用せ
ず、従って１分子中に１単位しか入らない。すなわち、
次亜リン酸を多く配合すると必然的に分子量は小さくな
らざるを得ず、次亜リン酸の量によって重合体の分子量
に上限があることになる。このように、次亜リン酸の配
合によって、低分子量の重合体で充分な効果を示し、且
つ、低分子量であるためその重合体を用いた製品の粘度
も低くなるので、製造上及び取り扱い上極めて有利とな
る。

【００１１】マレイン酸成分、アクリル酸成分及び次亜
リン酸成分はいずれも塩であってもよい。塩の例として
はナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、アン
モニウム塩等を挙げることができる。

【００１２】上記の共重合体の製造方法は、特に限定さ
れるものではないが、例えば、マレイン酸（塩）の水溶
液にアルカリ金属水酸化物を加え、80〜110℃の条件下
で次亜リン酸塩とアクリル酸、及び重合開始剤を滴下し
ていくことにより達せられる。

【００１３】重合開始剤は、重合方法によっても変わる
ので本発明に制約を加えるものではないが、反応条件下
で分解して遊離基を生成する物質であればよく、例えば
過硫酸ナトリウム、過酸化塩素、ブチルヒドロパーオキ
サイド等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等の
アゾ化合物が挙げられる。好ましい重合開始剤は過酸化
水素と過硫酸塩である。重合開始剤の使用量は、用いる
重合開始剤の種類により異なるが、例えば過硫酸ナトリ
ウムでは不飽和単量体に対して0.5〜10モル％、好まし
くは１〜５モル％である。

【００１４】重合させる際の反応溶媒としては水が最も
好ましいが、アルコール類、ジオキサン等の有機溶媒を
用いることもできる。

【００１５】重合する時の加熱温度は、80〜110℃が好
ましい。80℃以下で重合すると、未反応の次亜リン酸お
よび未反応の単量体が多量に残ってしまうことになり好
ましくない。

【００１６】反応終了後は、淡黄色の共重合体溶液とし
て得られ、反応液をそのまま、あるいは水で適当に希釈
してスケール付着防止剤として供される。共重合体溶液
の粘度は、重合体の濃度、分子量によって変わり、例え
ば30％水溶液の場合、分子量500で29センチポイズ、分
子量5000で400センチポイズであった。

【００１７】本発明のスケール付着防止剤は、蒸解釜内
の液中に存在するカルシウムイオン１ppmに対して0.01
〜10ppm、好ましくは0.05〜３ppmの範囲内で添加する。
0.01ppm未満では効果が充分でなく、また10ppmを越えた
添加では効果は充分に認められるが、それ以上の効果の
向上は認められず、経済的見地から好ましくない。この
ためには、蒸解釜内の液を時々サンプリングし、この液
中のカルシウム濃度を測定し、スケール付着防止剤の添
加量を最適化していくことが好ましい。

【００１８】本発明のスケール付着防止剤の蒸解釜への
添加方法は特に限定されるものではないが、蒸解釜に供
給される白液、或いは循環蒸解液のいずれか一方、また
は両方に添加することによるのが実際の操作上便利であ
る。また、本発明の本来の目的が達成される限り、他の
任意の成分の添加剤を併用することに何ら制限を加える
ものではない。

【００１９】

【作用】蒸解釜において生成した炭酸カルシウムは、濃
度が高くなると析出してスケールとなる。本発明のスケ
ール付着防止剤は、炭酸カルシウムが結晶成長する段階
で結晶成長の核に吸着、結晶格子に浸透していき、結晶
の成長を阻害し、結晶に歪みを与え、結晶を細かくする
作用をもっている。この結果、炭酸カルシウムは析出し
難くなり、また析出しても結晶が細かくなるので、スケ
ールとなり難くなると考えられる。

【００２０】

【実施例】

(1) 重合体の製造表１に示すような各種重合体を製造し、その効果比較に
用いた。上記重合体製造の例を以下に述べる。重合体Ｆ：500mlの５つ口フラスコに無水マレイン酸23.
3ｇ、水50mlを加え、これに50％水酸化ナトリウム水溶
液32.8ｇを徐々に添加して無水マレイン酸を溶解し、さ
らにこれに次亜リン酸ナトリウム１水塩2.6ｇを加え
た。フラスコに冷却管、攪拌機、温度計、窒素導入管、
及びＹ字管を介して滴下ロート２ヶを取り付けた。窒素
を流しつつ溶液を80℃に加熱した後、過硫酸ナトリウム
3.4ｇを水20ｇで溶解した液を１つの滴下ロートより、
アクリル酸16.8ｇをもう一つの滴下ロートよりそれぞれ
1.5時間かけて滴下した。滴下後さらに80℃で2.5時間加
熱を続け、冷却して重合体水溶液を得た。イオンクロマ
ト法により残存モノマー濃度を測定したところモノマー
は存在せず、モノマーの反応率はほぼ100％であること
を確認した。同様にして、各成分比を変えて各種重合体
を得た。

【００２１】

【表１】

【００２２】(2) 炭酸カルシウム析出防止効果の評価高アルカリの白液中における炭酸カルシウム析出防止能
について、本発明のスケール付着防止剤の試験を実施し
た。

【００２３】 100℃における炭酸カルシウム析出防止
効果模擬白液（ＮaＯＨ 8.0重量％、Ｎa₂Ｓ 4.0重量％、Ｎa
₂ＣＯ₃3.5重量％、ＫＯＨ 0.5重量％、イオン交換水8
4.0重量％からなる水溶液）200mlに、カルシウムイオン
として100ppmとなるよう塩化カルシウムを添加し、更に
各種スケール付着防止剤をそれぞれ所定量添加した。こ
の溶液をそれぞれ100℃にて均一に溶解させた、100℃で
２時間静置した後、定量用濾紙No.6で吸引濾過した。濾
紙を乾燥した後、濾紙上に残った炭酸カルシウムの重量
を測定し、析出炭酸カルシウムとし、次式で析出防止率
として算出した。析出防止率(％)＝(１−防止剤添加時析出量／防止剤無
添加時析出量)×100

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】 180℃における炭酸カルシウム析出防止
効果模擬白液（ＮaＯＨ 8.0重量％、Ｎa₂ＣＯ₃ 3.5重量％、
ＫＯＨ 0.5重量％、イオン交換水88.0重量％からなる水
溶液）100mlを100℃に加温し、ここにカルシウムイオン
として50ppmとなるよう塩化カルシウムを添加し、各種
スケール付着防止剤をそれぞれ所定量添加した。この混
合液をオートクレーブに入れ、180℃にて50分間静置し
た。オートクレーブを水道水に浸潰急冷した後、試料水
を定量用濾紙No.6で自然濾過し、試料水中の残存カルシ
ウムイオンを原子吸光法にて定量した。

【００２７】

【表４】

【００２８】表２、３、４の結果から、本発明記載の次
亜リン酸を含む重合体を極めて効果が高いことがわか
る。重合体Ｓは添加量の多いとき（表２）には効果が高
いが、添加量を少なくする（表３）と本発明のものに比
べて効果が悪くなっている。分子量のほぼ等しい重合体
Ｂ、Ｆ、Ｏを比べても、次亜リン酸の入った重合体Ｂ、
Ｆは重合体Ｏに比べて格段効果が優れている。また、次
亜リン酸を10モル％配合した重合体Ｃ、Ｇ、Ｈ、Ｊを比
べたとき、マレイン酸が多いもの程よい結果を示してい
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明のクラフトパルプ製造工程の蒸解
釜におけるスケール付着防止剤及び防止方法を該当工程
に適用すれば、連続的にスケール付着を防止することが
でき、連続運転期間が延長され、生産性向上、パルプ品
質の均一化、エネルギーロスの低減が達成され、またス
ケール付着によるトラブルも激減するため、操業性改善
に寄与する効果が多大である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マレイン酸成分、アクリル酸成分及び次
亜リン酸成分からなり、マレイン酸成分とアクリル酸成
分のモル比が１：４〜４：１であり、次亜リン酸成分が
１〜12モル％であり、重量平均分子量が500〜10000であ
る共重合体を含有することを特徴とするクラフトパルプ
製造工程における蒸解釜のスケール付着防止剤。
【請求項２】クラフトパルプ製造工程の蒸解釜内の蒸
解液中に存在するカルシウムイオン１ppmに対して、請
求項１記載のスケール付着防止剤を0.01〜10ppm添加す
ることを特徴とするクラフトパルプ製造工程の蒸解釜お
よび周辺設備のスケール付着防止方法。