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KR101613338B1 - 알칼리 여과액을 재사용하는 저온 가성 추출을 사용한 펄프 공정을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

알칼리 여과액을 재사용하는 저온 가성 추출을 사용한 펄프 공정을 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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KR101613338B1
KR101613338B1 KR1020127031702A KR20127031702A KR101613338B1 KR 101613338 B1 KR101613338 B1 KR 101613338B1 KR 1020127031702 A KR1020127031702 A KR 1020127031702A KR 20127031702 A KR20127031702 A KR 20127031702A KR 101613338 B1 KR101613338 B1 KR 101613338B1
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KR
South Korea
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pulp
solution
hemicellulose
filtrate
concentrated
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KR1020127031702A
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마르셀로 모레이라 레이테
Original Assignee
바히아 스페셜티 셀룰로스 에스에이
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Publication date
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Priority claimed from KR1020100042681A external-priority patent/KR20110123184A/ko
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Abstract

펄프 처리를 위한 방법은 저온 가성 추출 단계를 포함하며, 이 단계에서 사용된 저온 가성 용액 및 추출된 펄프를 세정하기 위해 사용되는 액체는 증기 시스템에 의해 농축된다. 농축된 액체는 펄프 공정에서 중화 및 쿠킹 액의 일부로 사용되며 펄프 질의 상당한 감소 없이 효율을 증가시킨다. 저온 추출 단계로부터 고 농축된 여과액은 쿠킹 단계 동안 섬유 상에 헤미셀룰로오스의 재침착을 감소시킨다.

Description

알칼리 여과액을 재사용하는 저온 가성 추출을 사용한 펄프 공정을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PULP PROCESSING USING COLD CAUSTIC EXTRACTION WITH ALKALINE FILTRATE REUSE}
본 발명의 분야는 일반적으로 펄프 공정에 관한 것으로, 특히 크라프트 화학 펄핑 공정과 관련하여 저온 가성 추출(cold caustic extraction)로부터 유출액을 처리하는 개선된 방법 및 시스템에 관한 것이다.
목재 및 식물 재료로부터의 펄프는 다양한 상업적 용도를 가진다. 가장 일반적인 용도 중 하나는 종이 제조이지만, 예를 들어 필터 토우(tow), 천, 포장 필름 및 폭발물의 제조에 사용되는 셀룰로오스 아세테이트 및 셀룰로오스 에스테르 뿐만 아니라 레이온 및 다른 합성 재료를 포함하는 다수의 다른 제품을 제조하는 데 또한 이용될 수 있다.
펄프 및 종이를 제조하기 위해 목재 및 식물 재료를 처리하는 다수의 화학적 방법 및 기계적 방법이 존재한다. 기본 공정 단계는 원료를 준비[예를 들어, 박피 및 조각화(chipping)]하는 단계와, 목재 섬유의 셀룰로오스로부터 리그닌 및 추출물을 분리하기 위해 기계적 또는 화학적 수단(예를 들어, 그라인딩, 정제 또는 쿠킹)에 의해 목재 섬유를 분리하는 단계와, 표백에 의해 착색체(coloring agent)를 제거하는 단계와, 최종 가공 펄프를 종이 또는 다른 제품으로 형성하는 단계를 포함한다. 펄프 및 종이 제조에 추가하여 그리고 이와 관련하여, 또한 제지소는 화학 제제를 생산하고 재생하며, 에너지를 생성하기 위해 부산물을 수집 및 처리하고, 환경 영향을 최소화하기 위해 폐기물을 제거 및 처리하는 설비들을 구비한다.
"펄핑"(pulping)은 일반적으로 섬유 분리를 달성하기 위한 공정을 지칭한다. 목재 및 다른 식물 재료는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 및 다른 부 성분을 포함한다. 리그닌은 개별 섬유 사이에 산재된 폴리머의 망상조직이고, 개별 목재 섬유를 함께 굳히기 위해 세포 간 접착제로서 기능한다. 펄핑 공정 중에, 리그닌 고분자가 분해되어 개별 셀룰로오스 섬유를 해리시키고, 종이 또는 다른 최종 제품의 변색 및 나중의 분해를 유발할 수 있는 불순물을 용해시킨다.
크라프트 공정은 일반적으로 이용되는 펄핑 공정이다. 크라프트 펄핑 공정으로 제조된 종이는 예를 들어 포장 산업에서 이용되는 표백 상자용 판지 및 라이너 판지(liner board)를 제조하는데 이용될 수 있다. 종래의 크라프트 공정은 "백액"(white liquor)로 알려진 수산화나트륨 및 황산 나트륨의 수용성 혼합물로 목재를 처리한다. 그 처리는 리그닌과 셀룰로오스 사이의 연결을 해체하고, 리그닌의 대부분과 헤미셀룰로오스 고분자의 일부분을 강염기성 용액에 용해성인 단편으로 분해시킨다. 주위의 셀룰로오스로부터 리그닌을 유리시키는 이러한 공정은 탈리그닌으로 알려져 있다. 그 가용성 부분은 이후에 셀룰로오스 펄프로부터 분리된다.
도 1은 종래의 크라프트 공정(100)의 흐름도를 도시한다. 공정(100)은 목재 조각(또는 다른 유기성 펄프 함유 원료)(118)와 알칼리성 용액을 탈리그닌을 수행하는 증해기(digester)로 불리우는 고압 반응 용기로 공급하는 "쿠킹" 단계(121)로 지칭되는 단계를 포함한다. 목재 조각은 후속의 공정에서 생성되거나 다른 공급원으로부터 제공될 수 있는 백액(111)과 혼합된다. 탈리그닌은 수시간이 소요될 수 있고, 탈리그닌의 정도는 단위 없이 "H 계수"로 표시되고, 이는 일반적으로 100℃에서 1시간의 쿠킹이 1의 H 계수에 동등하도록 정의되어 있다. 고온 때문에, 반응 용기는 증기 도입에 의해 종종 가압된다. 쿠킹 단계의 종반으로 가면서, 반응 용기는 대기압으로 감압되어 증기 및 휘발성 물질을 방면한다.
쿠킹 단계에서 사용되는 백액은 예를 들어 수산화나트륨(NaOH) 및 황화나트륨(Na2S)을 함유하는 가성 용액일 수 있다. 백액의 성분의 특성은 유효 알칼리("EA"; effective alkali) 및 황화도와 관련하여 종종 표시된다. 유효 알칼리 농도는 수산화나트륨의 중량 더하기 황화나트륨의 중량의 절반으로 계산될 수 있고, 액체 리터당 수산화나트륨의 당량 중량을 나타내며, 리터 당 그램으로 표시된다. 수산화나트륨 기준 유효 알칼리 충전량은 목재의 오븐 건조 중량 당 수산화나트륨의 당량 중량을 나타내며, 퍼센트로 표시된다. 황화도는 황화나트륨의 중량 절반 대 수산화나트륨의 중량과 황화나트륨의 중량 절반의 합의 비이고 퍼센트로 표시된다.
쿠킹 후에, "브라운 원료"(brown stock)으로 또한 알려진 갈변 고체 셀룰로오스 펄프가 쿠킹 단계(121)에서 사용되는 증해기로부터 방출되고, 그 후에 세정 및 스크리닝 공정(122)에서 스크리닝 및 세정된다. 스크리닝은 시브(shives)(목재 섬유의 다발), 노트(쿠킹되지 않은 조각), 오물 및 다른 파편들로부터 펄프를 분리한다. 펄프로부터 분리된 재료는 종종 "리젝트"라 지칭되며, 펄프는 "어셉트"라 지칭된다. 어셉트 스트림에서 고순도를 유지하면서 리젝트 스트림에서 셀룰로오스 섬유의 양을 저감시키기 위해 다단계 캐스케이드 작업이 종종 사용된다. 또한, 섬유 회수는 증해기에서 체 및 노트의 재처리 또는 하류측 정제기를 통해 달성될 수 있다.
브라운 원료는 셀룰로오스 섬유로부터 용해된 재료와 소비된 쿠킹액을 분리하기 위해 다수의 세정 단계를 연속하여 거칠 수 있다. 쿠킹 단계(121)에서 이용된 증해기로부터 소비된 쿠킹액(112)과 세정 및 스크리닝 공정(122)으로부터 수집된 액(113)은 그 색깔 때문에 양자 모두 공히 "흑액"으로 지칭된다. 흑액은 일반적으로 리그닌 조각, 분산된 헤미셀룰로오스로부터의 탄수화물 및 무기물을 함유한다. 흑액은 세정 및 스크리닝 공정(122)에서 제조되고 쿠킹 단계(121)로 전달되는 흑액(113)을 나타내는 화살표에 의해 도 1의 실시예로 도시된 바와 같이 쿠킹 단계에서 백액에 추가하여 사용될 수 있다. 적절한 알칼리 농도를 달성하기 위해 또는 다른 유사한 목적을 위해, 필요시 어큐뮬레이터 탱크(도 1에 미도시)로부터의 흑액(135)은 쿠킹 단계(121)의 일부로서 증해기로 또한 공급될 수 있다.
이후, 세정 및 스크리닝 공정(122)으로부터의 세정 브라운 원료 펄프(131)는 백액(114)과 혼합되고 반응 용기로 공급되어 헤미셀룰로오스와 같은 용해된 재료 및 저분자량 셀룰로오스를 추가로 제거한다. 일예의 분리 방법은 이른바 저온 가성 추출("CCE") 방법이며, 도 1에서 CCE 반응 단계(123)로 표현된다. 추출이 실행되는 온도는 변화될 수 있지만, 전형적으로는 60℃ 미만이다.
CCE 반응 단계(123)에 사용되는 반응기로부터의 정화 펄프(132)는 이후 소비된 저온 가성 용액 및 용해된 헤미셀룰로오스로부터 분리되어 CCE 세정 단계(124)에서 제2 세정 및 분리 유닛에서 수회 세정된다. 비교적 높은 알파 셀룰로오스 함량을 갖고 여전히 몇몇의 리그닌을 함유하는 최종 세정 브라운 원료 펄프(133)는 추가의 탈리그닌을 위해 하류 표백 유닛으로 진행한다. 몇몇 펄프 제조 공정에서, 표백은 CCE 반응 단계(123) 및 CCE 세정 단계(124) 전에 수행된다.
합성 재료 또는 제약품의 제조와 같은 많은 적용예에서 매우 높은 순도 또는 품질의 펄프를 갖게 하는 것이 바람직하다. 펄프 품질은 몇몇 파라미터에 의해 평가될 수 있다. 예로써, 알파 셀룰로오스 함량비는 처리된 펄프의 상대 순도를 나타낸다. 탈리그닌 및 셀룰로오스 분해 정도는 카파수(Kappa Number; "KN") 및 펄프 점도에 의해 각각 측정된다. 높은 펄프 점도는 긴 셀룰로오스 체인 길이 및 적은 분해도를 나타낸다. 18wt% 수산화나트륨 수용액("S18")에서의 펄프 용해도는 잔류 헤미셀룰로오스의 양에 대한 평가를 제공한다. 10wt% 수산화나트륨 수용액("S10")은 헤미셀룰로오스 및 분해된 셀룰로오스의 합을 포함하는 기본 용액에서의 가용성 물질의 전체량에 대한 지표를 제공한다. 최종적으로, S10과 S18 사이의 차는 분해된 셀룰로오스의 양을 결정한다.
종래 공정에서, CCE 알칼리 여과액으로써 언급되는 CCE 세정 및 분리 단계(124)로부터의 여과액(116)은 세정 및 분리 단계(124)로부터의 소비된 세정액 및 소비된 저온 가성 용액 모두를 포함한다. 여과액(116)은 종종 상당한 양의 고분자 헤미셀룰로오스를 함유한다. 높은 헤미셀룰로오스 함량을 갖는 여과액이 쿠킹 단계(121)의 증해기의 쿠킹액의 일부로써 사용될 때, 헤미셀룰로오스는 용액으로부터 침전되어 셀룰로오스 섬유 상에 침착된다. 이것은 고품질의 펄프가 달성되는 것을 방해할 수 있다. 한편, 고품질 얀(yarn) 또는 합성 직물, 액정 디스플레이용 재료, 아세테이트 유도체로 이루어진 제품, (타이어 코드 및 특별 섬유와 같은) 점성 제품, 담배에 사용되는 필터 토우(filter tow) 세그먼트, 및 임의의 음식 및 조제 용도와 같은 임의의 적용예에서는 재침착된 셀룰로오스 및 알파 셀룰로오스 함량의 최소량을 함유하는 펄프를 필요로 한다.
CCE 알칼리 여과액(116)의 일부는 쿠킹 단계(121) 내에서 재사용될 수 있지만, 나머지는 쿠킹 단계(121) 내의 헤미셀룰로오스의 재침착의 위험을 제어하기 위해 회수 영역(134)으로 보내어진다. 회수 영역(134)에서, 전향된 CCE 알칼리 여과액(116)은 과잉 흑액과 조합될 수 있고, 유기물을 소비하고 무기염류를 회수하기 위해 회수 보일러에서 농축되어 연소될 수 있거나, 다르게는 또 다른 펄핑 라인으로 보내지거나 둘 다 일어날 수 있다. 이후, 쿠킹 단계(121)에서의 적절한 알칼리 밸런스를 유지시키기 위해 회수 영역(134)으로 보내어진 흑액과 CCE 여과액을 대체하도록 새로운 알칼리원이 필요하게 된다. 회수 처리 및 새로운 알칼리원은 생산 비용을 증가시키는 경향이 있다.
매우 높은 알파 셀룰로오스 함량을 갖는 용해 펄프를 초래하는 펄프 처리 방법 및 시스템에 대한 필요성이 있다. 또한, 쿠킹 동안 헤미셀룰로오스 재침착을 최소화하면서 CCE 여과액(116)의 효율적인 사용을 허용하고 효율을 증가시키는 펄프 처리 방법 및 시스템에 대한 필요성이 있다.
일 양태에서, 펄프를 제조하기 위한 개선된 방법 및 시스템은 특히, 저온 가성 추출로부터 산출된 정화 펄프를 세정하고, 그로부터 초래되는 알칼리 여과액을 수집하고, 예를 들어, 증발에 의해 알칼리 여과액을 농축시키고, 농축 알칼리 여과액의 적어도 일부를 상류 쿠킹 공정에서 사용하는 것을 포함한다.
하나 이상의 실시예에 따르면, 크라프트 공정과 연계하여 저온 가성 추출을 사용하여 펄프를 제조하는방법 및 시스템은 증해기 내에서 유기 펄프 함유 물질을 탈리그닌하는 단계와, 결과적 브라운 원료를 처리하여 반정화 펄프를 산출하는 단계와, 가성 용액으로 반정화 펄프를 추출하여 정화 펄프 및 헤미셀룰로스를 포함하는 용액을 산출하는 단계와, 정화 펄프로부터 헤미셀룰로스 함유 용액을 분리하는 단계와, 정화 펄프를 세정하고 그로부터 초래되는 알칼리 여과액을 수집하는 단계와, 알칼리 여과액을 농축시키는 단계와, 증해기 내에서 농축 알칼리 여과액의 적어도 일부를 활용하는 단계를 포함한다. 농축 알칼리 여과액은 쿠킹 공정의 시작을 위해 최초 사용된 다른 쿠킹액을 대체함으로써, 증가된 효율을 초래한다.
특정 실시예에서, 알칼리 여과액은 예로서, 리터 당 90g이상의 수산화나트륨 기준 유효 알칼리를 포함하는 용액을 형성하도록 농축된다. 쿠킹액의 일부로서 농축 알칼리 여과액을 사용함으로써, 브라운 원료의 순도 및 결과적 정화 펄프가 개선될 수 있다.
다른 실시예 및 대안과 변형도 본 명세서에 설명되거나 첨부 도면에 예시되어 있다.
도 1은 본 기술 분야에 공지된 펄프 제조와 연계되어 사용되는 종래의 사전-가수분해 크라프트 펄프 공정의 일반적 공정 흐름도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 펄프 제조 공정의 공정 흐름도이다.
도 3은 도 2에 예시된 일반적 원리에 따른 증류 후 저온 가성 추출을 위한 시스템 및 관련 공정의 개념도이다.
도 4는 특히 저온 가성 추출과 연계하여 사용될 수 있는 종래의 증발 시스템 및 공정의 도면이다.
도 5는 도 2 및 도 3에 예시된 일반적 원리에 따른 저온 가성 추출로부터 여과액 증발을 위한 시스템 및 관련 공정의 도면이다.
하나 이상의 실시예에 따르면, 펄프 공정용 방법 및 시스템은 브라운 원료를 생산하도록 적절한 온도, 예를 들어 130 내지 180℃로 쿠킹하는 적절한 탱크 또는 반응 용기(증해기) 내에서 소정 량의 목재 또는 원료 펄프를 함유하는 다른 유기성 재료와 백액과 같은 제1 가성 용액을 조합하는 것을 포함한다. 브라운 원료를 세정 및 스크리닝하게 되면 증해기에 되돌려 공급되는 (흑액과 같은) 유도체뿐만 아니라 반정화 펄프가 만들어지게 된다. 반정화 펄프는 정화 펄프를 생산하도록 적절한 온도, 예를 들어 60℃ 보다 아래에서 다른 가성 용액(다시 백액이 될 수도 있음)으로 추출될 수 있다. 추가적인 세정을 통해, 헤미셀룰로오스 함유 용액이 정화 펄프로부터 분리되어 개별적으로 수집 및 저장될 수 있는 알칼리 여과액의 형태의 다른 가성 용액이 될 수 있다. 이러한 알칼리 여과액은 예를 들어 증발 또는 다른 수단에 의해 농축되어 그 자체 또는 유기성 재료를 처치하고 사이클을 재시작하도록 증해기 내의 제1 가성 용액과 조합하여 사용될 수도 있다.
하나 이상의 실시예의 양태에 따르면, 목재 조각 또는 다른 펄프 함유 유기체가 반응 용기 내의 가성 용액과 반응된다. 반응의 말미에서, 반응 혼합물은 자유 셀룰로오스 섬유를 함유한다. 이들 섬유는 헤미셀룰로오스를 용해시키도록 제2 가성 용액으로 또한 추출된다. 용해된 헤미셀룰로오스와 함께 소비된 가성 용액은 추출된 펄프로부터 분리될 수도 있고, 펄프는 잔류 가성 용액 및 헤미셀룰로오스를 제거하기 위하여 추가 세정을 거친다. 세정 액체 및 헤미셀룰로오스를 함유한 소비된 가성 용액은 결합되고 농축되어 농축 CCE 여과액을 형성한다. 그런 후, 농축 CCE 여과액은 단독으로 또는 반응 용기 내의 목질을 처리하기 위하여 다른 가성 용액과 결합하여 사용될 수 있다.
위에서 개요된 모든 단계는 전형적인 장비로 수행될 수도 있다. 본 명세서에 따라 위에서 개요된 단계들 이후에는 농축 CCE 여과액이 쿠킹을 위해 일반적으로 사용되는 백액과 비슷한 유효 알칼리 농도를 갖는다.
일 실시예에 따른 공정이 도2에 도시된다. 공정(200)은 종래의 크라프트 공정과 유사하게, 목재 조각 또는 다른 펄프 함유 유기성 재료(218)가 고압을 견딜 수 있는 증해기 내부로 공급되는 쿠킹 스테이지(221)로 시작된다. 증해기는, 예컨대 대략 360m3와 같은 임의의 적절한 체적이 될 수 있다. 전형적인 산업 현장에 있어서, 상이한 증해기가 펄프 제조 공정의 상이한 스테이지에서 작동하는 방식으로 복수의 증해기가 병렬로 연결될 수 있다.
침치기에서 사용되는 목재 타입 또는 다른 플랜트 또는 유기성 재료의 특정 선택은 소정의 최종 제품에 따라 달라진다. 예컨대, 소나무, 전나무 및 스프러스(spruce)와 같은 부드러운 목재는 (예컨대, 식품 첨가제, 페인트, 오일 회수 유체 또는 진흙, 종이, 화장품, 약제, 접착제, 인쇄, 농사, 세라믹, 직물, 세정제 및 건축 자재로서 사용될 수 있는) 셀룰로오스 에테르와 같이 고점도의 제품을 얻기 위해 일부 유도체화 공정에 사용될 수 있다. 유칼리 나무와 아카시아와 같은 단단한 목재는 매우 고점도를 갖는 펄프가 필요하지 않은 응용분야에서 선호될 수 있다.
일 실시예에서, 증해기는 증기 또는 다른 적절한 수단에 의해 제1 사전 결정 온도까지 쿠킹 스테이지(221) 중에 가열된다. 이 소정의 온도는 110 내지 130℃ 사이, 보다 상세하게는 예컨대 120℃가 될 수 있다. 가열되는 유기성 재료의 성질 및 장비의 특징에 따라 다른 가열 시간이 사용될 수 있지만, 이 특정예에서의 가열은 15 내지 60분(예컨대, 30분) 사이에 걸쳐 달성된다.
이후, 증해기는 사전 가수 분해 스테이지를 위한 제1 사전 결정 온도 위의 제2 온도까지 스팀 또는 다른 수단에 의해 더욱 가열되는 것이 바람직하다. 이러한 제2 사전 가수 분해 온도는 정밀한 온도가 장치 및 유기성 재료를 포함하는 복수의 변수에 따라 의존될 수 있지만, 약 165℃가 바람직하다. 사전 가수 분해를 위한 가열은 가열 시간이 필요에 따라 변할 수 있지만, 30 내지 120분(예를 들어 60분)의 시간 주기에 걸쳐 달성될 수 있다. 사전 가수 분해 온도에 도달되면, 증해기는 예를 들어 35 내지 45분 동안의 적절한 시간 주기, 또는 사전 가수 분해를 완료하는데 충분한 임의의 다른 시간 동안에 그 온도에서 유지된다.
바람직한 실시예에서, 일부 쿠킹 스테이지(221)에서와 같이 중화 용액(210)이 증해기에 첨가된다. 중화 용액(210)은 흑액에 의해 후속되는 갓 준비된 백액으로 구성될 수도 있고, 또는 흑액에 의해 후속되는 CCE 여과액으로 구성될 수도 있다. 백액은 예를 들어 수산화 나트륨 및 황화 나트륨의 혼합물 형태를 취할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 백액은 리터당 85 내지 150그램 사이의 수산화 나트륨(NaOH)과 같은 유효 알칼리를 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 리터당 95 내지 125그램의 수산화 나트륨과 같은 유효 알칼리, 가장 바람직하게는 리터당 100 내지 110그램 사이의 수산화 나트륨과 같은 유효 알칼리를 가질 수 있다. 백액의 황화도는 10%와 40% 사이의 범위를 가질 수 있고, 바람직하게는 15와 35%의 사이, 가장 바람직하게는 20과 30%의 사이의 범위이다.
흑액 내의 유효 NaOH의 농도는 특정 공정에 따라 변할 수 있지만 리터당 10 내지 50그램 사이일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 중화 용액(210)은 백액 및 흑액 양자 모두를 포함하는데, 백액에 대해서는 리터당 85 내지 150그램 수산화 나트륨의 유효 알칼리 농도를 갖고, 흑액에 대해서는 리터당 20 내지 50그램 수산화 나트륨의 유효 알칼리 농도를 갖는다. 바람직한 실시예에 있어서, 백액 및 흑액 양자 모두를 포함하는 중화 용액(210)은 각각 리터당 95 내지 125그램 및 리터당 30 내지 35그램의 유효 알칼리 농도를 갖고, 더욱 바람직하게는 각각 리터당 100 내지 110그램 및 리터당 38 내지 45그램의 유효 알칼리 농도를 갖는다. 중화 용액(210)은 혼합액에 대해 리터당 38 내지 48그램 NaOH의 유효 알칼리 농도를 가질 수도 있다.
중화 용액(210)은 일 부분에서 증해기로 첨가될 수 있거나, 여러 부분에서 증해기로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 백액 및 흑액 모두를 포함하는 중화 용액(210)은 2개의 부분에서 첨가되는데, 이때 백액이 먼저 증해기에 제공되고, 뒤이어 흑액이 첨가된다. 일 실시예에서, 중화 용액(210)은 130 내지 160℃ 사이의 온도에서, 더 바람직하게는 140 내지 150℃ 사이의 온도에서 첨가된다. 첨가는 15 내지 60분에 걸쳐, 바람직하게는 30분에 걸쳐 이루어질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 중화 용액(210)은 각각 140 내지 150℃ 사이의 온도에서 15분에 걸쳐 2개의 부분에서 첨가된다.
이후 제1 가성 용액(211)은 중화 용액(210)을 대체할 수 있고 증해기에서 목재를 쿠킹하기 위해 사용된다. 제1 가성 용액(211)은 중화 용액(210)의 조성과 동일한 조성을 가질 수 있거나, 다른 조성을 가질 수 있다. 제1 가성 용액(211) 내의 수산화 나트륨 및 황화 나트륨의 범위 및 바람직한 범위는 중화 용액(210)에 대한 것과 동일하며, 이는 당업자에게 잘 알려져 있다.
증해기는 스팀 또는 다른 수단으로 쿠킹 온도까지 가열될 수 있다. 쿠킹 온도는 140 내지 180℃ 사이, 바람직하게는 145 내지 160℃ 사이의 범위일 수 있다. 가열은 10 내지 30분에 걸쳐, 또는 다른 적절한 기간에 걸쳐 행해질 수 있다. 증해기는 15 내지 120분 사이와 같은 쿠킹 공정에 대한 적절한 기간 동안 쿠킹 온도에서 유지된다. 온도 범위 및 쿠킹 시간은 목표 H 인자에 대해 선택되며, 목표 H 인자는 130 내지 250 사이의 범위가 바람직하다.
중화 및 쿠킹에 대한 바람직한 기술은 본 출원의 양수인에게 양도되고, 발명의 명칭이 "고 알파 해리 펄프 생산을 위한 방법 및 장치(Method and System for High Alpha Dissolving Pulp Production)"이며, 본원과 동시에 출원된, 공동계류 미국 특허출원 제12/789,307호(대리인 정리번호 161551-0003)에 설명되어 있으며, 상기 문헌은 그 전체가 본원에 완전히 제공된 것과 같이 본원에 참조로 포함된다.
쿠킹 단계(221)의 결과로서, 브라운 원료(212)가 제조된다. 브라운 원료(212)는 종래의 크라프트 방법과 유사하게, 세정 및 스크리닝 공정(222)에 제공되며, 브라운 원료(212)는 다양한 타입의 체 또는 스크린 및 원심 세정을 사용하여 스크리닝된다. 브라운 원료(212)는 이후 세정 및 스크리닝 공정(222)에서 워셔로 세정된다. 워셔는 수평 벨트식 워셔, 회전 드럼식 워터, 진공 필터, 세정 프레스, 압밀(compaction) 배플 필터, 대기압 디퓨저 및 압력식 디퓨저를 포함하는 임의의 상업용 타입일 수 있다. 세정 유닛은 펄프가 세정수에 대해 반대 방향으로 이동하도록 스테이지들 사이에서 역류 유동을 사용할 수 있다. 일 실시예에서는 가압된 물이 브라운 원료(212)를 세정하는데 사용된다. 다른 실시예에서는 희석된 가성 용액이 브라운 원료(212)를 세정하는데 사용된다. 희석된 가성 용액은, 예를 들어 리터당 NaOH 5 그램 미만, 더 바람직하게는 리터당 NaOH 1 그램 미만의 유효 알칼리 농도를 가질 수 있다. 소비된 세정액은 수집되어 프로세스(200)의 어디에서든 흑액(213)으로 사용된다. 일 실시예에서, 흑액(213)은 쿠킹 단계(221)에서 증해기로 제공되는 쿠킹액 또는 다른 가성 용액(211)의 일부로서 사용된다.
다음으로, 세정 및 스크리닝 공정(222)으로부터의 반정화(semi-purified) 펄프는 재차 종래의 방법과 유사하게 저온 가성 추출("CCE") 스테이지(223)에 채용된 리액터에 슬러리로서 펌핑되는데, 반정화 펄프는 소정의 셀룰로오스 섬유로부터 헤미셀룰로오스를 추가적으로 분리하기 위해 [제1 가성 용액(211)과 동일하거나 상이할 수 있는] 제2 가성 용액(214)과 혼합된다. 저온 가성 추출은 본 기술 분야에서 잘 알려진 공정이다. 저온 가성 처리 시스템의 예는 본원에 그 전체가 제공된 것과 같이 참조로 포함된, 알리(Ali) 등의 미국 특허공개공보 제2004/0020854호 및 스벤슨(Svenson) 등의 미국 특허공개공보 제2005/0203291호에 상세하게 설명되어 있다.
CCE 추출 공정(223)에서의 헤미셀룰로오스 추출은 적절한 온도에서, 통상적으로는 15 내지 50℃ 사이, 바람직하게는 30℃ 부근에서 실시된다. 펄프 슬러리의 pH는 통상적으로 13 초과이며, 이때 유효 알칼리는 리터당 NaOH 60 내지 90 그램이다. 용액으로 헤미셀룰로오스를 원하는 정도로 확산시키기 위해, 펄프는 충분한 시간 동안 저온 가성 용액(214) 내에 침지된다. 30℃, pH 13에서의 추출을 위한 예시적 침지 시간은 30분이다. 저온 가성 추출은 일반적으로 92 내지 96 퍼센트 범위의 알파 셀룰로오스 함량을 갖는 정제 펄프를 야기할 수 있지만, 특히 (점도와 같은) 펄프의 다른 원하는 특성을 유지하면서 이러한 규모의 상한의 순도에 도달하거나 이를 넘어서는 것은 역사적으로 상당히 어려웠다. 또한, 높은 공정 효율을 유지하면서 높은 순도에 도달하는 것도 여려웠다.
CCE 추출 공정(223)의 혼합 및 추출 과정에 사용되는 가성 용액(214)은 갓 준비된 수산화나트륨 용액, 하류 프로세스로부터의 회수물, 또는 예컨대 헤미 가성 백액, 산화 백액 등과 같은 펄프 또는 제지 작업에서의 부산물을 포함할 수 있다. 수산화암모늄 및 수산화칼륨과 같은 다른 염기성 용액이 또한 채용될 수 있다.
CCE 추출 공정(223)에서 사용되는 가성 용액(214)은 적절한 수산화물 농도를 함유할 수 있는데, 예컨대 가성 용액(214)은 중량에 대해 3% 내지 50%의 수산화물 농도, 더 바람직하게는 중량에 대해 6% 내지 18%의 수산화물 농도를 함유할 수 있다. 추출은 중량에 대해 약 2% 내지 50%, 바람직하게는 중량에 대해 약 5% 내지 10%와 같은 임의의 적절한 펄프 점조도(consistency)에서 수행될 수 있다. 본 문맥에서, 용어 "점조도(consistency)"는 추출 혼합물 내의 셀룰로오스 섬유의 농도를 지칭한다.
소정의 침지 시간 후, 펄프는 소비된 저온 가성 용액으로부터 후속 세정 공정(224)에서 분리된다. 소비된 저온 가성 용액은 추출된 헤미셀룰로오스를 함유한다. 펄프는 CCE 세정 유닛에서 세정된다. 예시적인 워셔는 수평 벨트식 워셔, 회전 드럼식 워터, 진공 필터, 세정 프레스, 압밀 배플 필터, 대기압 디퓨저 및 압력식 디퓨저를 포함한다. 세정액은 예컨대 순수 또는 유효 알칼리 농도가 예컨대 리터당 NaOH 1 그램인 희석된 가성 용액을 포함할 수 있다. 소비된 세정액은 종래 방식으로 수집되고, 일 양태에서 세정 공정(224)으로부터의 결과물인 알칼리 여과물을 포함하는 다른 가성 용액(216)을 형성하기 위해 소비된 저온 가성 용액과 합쳐질 수 있다. 한편, 추출 및 세정된 펄프(233)는 표백을 위한 다음 단계로 이송된다.
제3 가성 용액(216)은 농축 공정(225)에 바람직하게 제공되며, 예컨대 예컨대 농축을 위한 증발 시스템으로 공급될 수 있다. 통상적인 증발 시스템은 직렬로 설치된 다수의 유닛 또는 실행기(effect)를 포함할 수 있다. 액체는 각각의 실행기를 통해 이동하고 실행기의 출구에서 더욱 농축된다. 용액의 농축 및 증발을 촉진하기 위해 진공이 가해질 수 있다.
농축 공정(225)과 관련하여, 예컨대 순차적인 장치에서 하나 이상의 실행기를 사용하는 증발에 의해 공정 동안 묽은 흑액(243)의 농도를 점차로 증가시킴으로써 묽은 흑액(243)이 진한 흑액(244)으로 농축될 수 있다. 진한 흑액(244)은 축적 탱크에 저장되어 회수 영역(회수 보일러)에서 사용되거나 또는 다른 목적으로 사용될 수 있고, 그에 따라 생산 부산물의 재사용 또는 재순환을 통해 효율이 증가된다.
증발에 사용되는 실행기의 개수는 소정의 농도 레벨, 플랜트의 능력, 및 다른 인자들에 부분적으로 의존한다. 일 실시예에서, 증발 단계(225)를 위한 증발 장치는 예컨대 시간당 740 톤의 액을 처리할 수 있는 6개의 실행기를 포함한다. 실행기은 쿠킹 단계(221)로부터의 흑액을 농축하는데 사용되는 동일한 유형일 수 있으나, 반드시 그러한 것은 아니다. 예컨대, 쿠킹 단계로부터 남아 있는 묽은 흑액을 농축하여 보유 탱크 내에 저장하기 위해 일련의 실해기들을 사용하는 것이 통상적인데, 보유 탱크의 흑액은 쿠킹 공정에 사용되기 위해 재순환되거나 또는 다른 목적으로 다른 공정으로 송출될 수 있다. 통상적으로, 잉여 흑액이 생성되고, 잉여 흑액은 발전을 위해 소각로 내에서 소각된다.
(도 3에 도시된 바와 같은) 바람직한 실시예에서, CCE 세정 스테이지(224)로부터 알칼리성 추출 용액(316)의 농축은 농축된 용액(330), 즉, 농축된 CCE 알칼리 여과액을 형성할 수 있도록 6개의 실행기 중 2개의 실행기[본 예에서는, 제5 실행기(327) 및 제6 실행기(328)]에서 감압하에 발생한다. 쿠킹 스테이지(221)의 묽은 흑액(weak black liquor)으로부터 농축된 흑액으로의 농축은 6개의 실행기 중 4개의 이렉트에서 더 높은 압력에서 발생한다. 본 예에서, 묽은 흑액(313)은 하나의 실행기[본 예에서, 제4 실행기(326)]로 도입되고, 예비 농축 이후, 추가 농축을 위해 다른 후속 실행기(329)로 펌핑된다. 사용된 세정액(314) 및 사용된 냉 가성 용액(315, cold causitc solution)일 수 있는, CCE 세정 스테이지(224)로부터의 알칼리성 추출 용액(316)의 농축은 소정의 농도, 일 예에서는 리터당 약 85 내지 110 그램의 NaOH, 더 바람직하게는 리터당 95 내지 105 그램 범위의 NaOH에 도달하도록 적절한 압력에서 그리고 충분한 지속 시간 동안 제5 및 제6 실행기(327 및 328)에서 얻어질 수 있다. 일 실시예에서, 알칼리성 추출 용액(316)은 제5 실행기(327)에서 대략 -0.84 바(g)의 음압 하에, 그리고 제6 실행기(328)에서 대략 -0.50 바(g)의 음압 하에 유지되어 예들 들어 리터당 대략 95 내지 105 그램의 NaOH의 유효 알칼리 농도를 갖는 농축된 용액(330)을 형성한다.
바람직하게는, 프로세싱 플랜트는 요구되는 장치의 의미있는 추가적인 경비지출없이 독창적인 프로세스를 채용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 쿠킹 스테이지에서 남겨진 묽은 흑액을 농축하기 위해 플랜트가 6개의 실행기를 사용하는 곳에서, 실행기 중 2개의 실행기는 CCE 세정 프로세스에서 생성되는 알칼리 여과액의 농축에 사용하기 위해 재배치될 수 있다. 흑액 농축에 이용할 수 있는 실행기의 개수를 줄이는 것은, 흑액 증발 용량이 대략 20 내지 30% 감소되는 반면 생성된 흑액이 4개의 실행기로부터 임의의 의미있는 임팩트없이 회복 보일러 내에서 연소되는 것을 허용하면서 흑액 품질(최종 고체 농축물)이 유지될 수 있기 때문에, 유의하지 않다. 그러나 본 명세서에 개시된 독창적인 기술에 따르면, 알칼리 여과액 농축 및 재사용을 위해 실행기들 중 2개의 실행기를 사용하는 것은, 플랜트 효율에 있어 의미있는 임팩트를 가질 수 있다. 동일 개수의 실행기가 2개의 상이한 프로세스에 대해 사용될 수 있기 때문에, 플랜트는, 작동자가 모든 실행기 중 묽은 흑액의 증발을 위해 종래의 프로세스를 사용하는 것을 선택할 수 있거나 또는 주목할 만한 부정적인 결과없이 몇몇 실행기를 알칼리 여과액 농축에 대해 할당하지만 효율의 관점에서는 개선을 제공할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 2로 돌아와서, 농축된 알칼리 여과 용액(217)은 쿠킹 액체(211)의 일부로서 그리고/또는 중화액(210)으로서 중 어느 하나로서 전부 또는 부분이 재사용될 수 있다. 일 실시예에서, 중화 용액(210)은 완전히 농축된 알칼리 여과 용액(217)으로 구성된다. 다른 실시예에서, 중화 용액(210)은 농축된 알칼리 여과 용액(217) 및 백액(white liquor) 모두를 포함하고, 이들은 먼저 증해기(digester)에 부가되고 또한 선택적으로는 알칼리 여과액(217)을 부화(enrich)하게 하기 위해 사용될 수 있다. 제3 실시예에서, 농축된 알칼리 여과 용액(217)이 쿠킹 액체(211)로서 사용된다. 제4 실시예에서, 농축된 알칼리 여과 용액(117)은 쿠킹 액체(211)로서 사용하기 위해 백액과 조합된다.
쿠킹 스테이지(221)에서 재사용되지 않은 농축된 알칼리 여과 용액(217)은 다른 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 인접 제조 라인(백액으로서)에서 사용하기 위해서와 같이, 도 2의 예에서 화살표(251)로 도시된 바와 같이, 다른 목적을 위해 선택적으로 전환될 수 있다. 이와 동시에, 농축된 알칼리 여과액(217)은 쿠킹 스테이지(221)에서 더 높은 액 농축의 사용을 허용할 수 있어 파이버 상의 헤미셀룰로오스(hemicelluloses)의 재침전을 방지한다.
도 4 및 도 5는 냉 가성 추출과 관련된 증발 프로세스에 대한 종래 시스템과본 명세서에 개시된 가능한 일 실시예를 도시하여 비교한다. 도 4는 다른 것들 중에서 냉 가성 추출과 사용될 수 있는 증발 프로세스를 반영한 종래의 시스템(400)의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 시스템(400)은 다수의 실행기(461A 내지 D 및 462 내지 466)를 포함한다. 쿠킹 프로세스로부터의 묽은 흑액(413)은 실행기들 중 하나의 실행기, 본 경우에서는 제4 실행기(464)에 수용되고, 여기서 증발 프로세스가 시작된다. 파이프(441 및 442)는 제4 실행기(464)를 제5 실행기(465)에 그리고 제5 실행기(465)를 제6 실행기(466)에 각각 연결한다. 제6 실행기(466)에서의 프로세싱 이후, 반-농축 흑액은 열 교환기(450 및 452)로 즉시 이동된다. 열 교환기(452)로부터, 반-농축 흑액은 제3 실행기(463)으로 공급되어, 생산물은 다른 열 교환기(454)로 즉시 이동된다.
열 교환기(454)로부터, 반-농축 흑액은 이후 제2 실행기(462)(하나의 본체가 두 개의 액체 순환 유닛 "A" 및 "B"로 분할됨)로 공급된다. 제2 실행기(462)에서의 증발 이후, 흑액의 일부는 제1 실행기(농축기)로 바로 펌핑되고, 나머지는 대기압 하에 증발기(459)에서의 증발을 플래쉬(flash)하도록 처리되고, 애쉬 혼합물(ash mixing)로 펌핑된다(432). 제1 실행기는 물리적으로 4개의 증발기(461A 내지 D)로 구성된다. 증발기는 튜브 및 쉘 타입의 필름 증발기로 강하될 수 있다. 4개의 모든 증발기(461A 내지 D)는 동시에 작동될 수 있고, 이는 더 높은 농도의 흑액 제조를 허용할 수 있다. 애쉬를 함유한 액체는 애쉬 혼합물 탱크로부터 증발기(461D)로 펌핑된다. 증발기(461D)에서의 증발 이후, 농축된 진한(heavy) 흑액은 플래쉬 증발기(459)에서 플래쉬되어 가압된 진한 액체 탱크(도 4에 미도시)에 저장된다.
세정액 저장소로 보내지는 농축액(431)뿐 아니라 증발 시스템(400)의 산출물은 진한(강한) 흑액(430)이다. 강한 흑액(430)은 본 명세서에 설명된 바와 같은 목적을 위해 사용될 수 있다. 농축액 탱크(440A)에서, 제2, 제3 및 제4 실행기(462, 463, 및 464)로부터의 증기 농축액은 클린 농축액("A-농축액")을 형성하도록 조합되고, 제6 실행기(466)의 증기 입구 압력과 유사한 압력으로 처리될 때까지 여러 스테이지에서 플래쉬될 것이다. A-농축액은 클린 농축액 탱크[농축액 탱크(440)의 탱크(A)]에 수집되어, 다른 곳 예를 들어, 파이버 라인에서 사용될 수 있다.
제4 및 제5 실행기(464 및 465)의 클린 측으로부터의 농축액은 제6 실행기(466)의 입구 압력과 유사한 압력을 가질 때까지 스테이지들에서 압력이 감소되거나 플래쉬 다운되는 중간 농축액("B-농축액")을 형성한다. 플래쉬된 B-농축액은 분리형 표면 콘덴서(470)의 제1 섹션, 제6 실행기(466)의 클린 측으로부터와 같이 증발 시스템의 다른 부분으로부터의 처리된 또는 미처리된 농축액, 그리고/또는 스트리핑 컬럼으로부터의 처리된 농축액과 조합된다. 이러한 조합된 농축액은 대체로 A-농축액보다 더 많은 불순물을 함유할 수 있다. B-농축액은 중간 농축액 탱크[농축액 탱크(440)의 탱크(B)]에 수집되고, 가성 플랜트와 같이 펄프 제조업의 다른 부분에 사용될 수 있다.
A-농축액 또는 B-농축액보다 대체로 많은 불순물을 함유하는 폴 농축액(foul condensate)("C-농축액")은 제5 및 제6 실행기(465 및 466)의 폴 측, 분리형 표면 컨덴서의 제2 섹션 및 진공 시스템으로부터 수집될 수 있다. C-농축액은 폴 농축액 탱크[농축액 탱크(440)의 탱크(C)]에 저장된다.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 주요 원리들에 따라 냉 가성 추출로부터의 여과액 증발에 대한 프로세스를 반영한 시스템(500)의 개략도이다. 이 예에서, 다른 실시예들에서의 경우로 될 필요는 없지만, 시스템(500)은 도 4의 시스템(400)과 동일한 기초 장치 구성 및 동일 수의 실행기를 사용한다. 도 5의 점선은 CCE 여과액 농축의 부가 기능에 도달하기 위해 도 4의 장비에 추가될 수 있는 부가적 연결부(파이프 및 밸브 포함함)을 도시한다. 도 5에서, 또한 시스템(500)은 다중 실행기(561A 내지 D 및 562 내지 566)를 구비한다. 실행기(561A 내지 561D, 562 및 563)는 도 4의 대응 실행기(461A 내지 D, 462 및 463)와 대체로 동일한 목적을 제공한다. 그러나, 도 5에 도시된 시스템(500)에서, 묽은 흑액(513)은 초기에 제4 실행기(564)에서 농축된 이후, [추가된 밸브(536)에 의해 제어되는 바와 같이] 바이패스 파이프(537)를 거쳐 열 교환기(550)로 공급된다[그 외는 도 4의 열교환기(450)과 유사함]. 이러한 방식으로, 묽은 흑액 농축 프로세스는 제5 및 제6 실행기(565, 566)를 우회한다.
도 4의 시스템(400)과 달리, 도 5의 시스템(500)에서는 CCE 세정 단계로부터의 저온 가성 추출(CCE) 여과액(516)이 커넥터 파이프(541)를 통해 제5 실행기(effect)(565)에 제공되고, 그 결과 이것은 농축 공정의 제1 부분을 경험하게 된다. 새로운 밸브(538)가 도 4에 추가되어 CCE 여과액(516)으로부터의 제4 실행기(564)의 격리를 가능하게 한다. 만약, 예를 들어, 더 적은 양의 농축이 요구된다면, 선택적인 분기 커넥터 파이프(539)가 CCE 여과액(516)을 제6 실행기(566)에 연결하도록 추가되어, 제6 실행기(566)에 직접 CCE 여과액을 제공하는 옵션을 가능하게 할 수 있다. 그렇지 않다면, 제5 실행기(565)에서의 증발 후에, 반-농축된 CCE 여과액이 커넥터 파이프(542)를 통해 제6 실행기(566)에 제공되고, 그 결과 이것은 증발을 통해 원하는 정도까지 추가 농축을 경험하게 된다.
농축된 CCE 여과액(560)은 라인(591)을 통해 농축액 탱크(540) 내의 탱크(C)로, 또는 라인(592)을 통해 농축액 탱크(540)의 탱크(B)로 안내될 수 있다. 전술한 크라프트 처리 단계와 관련하여, 농축된 CCE 여과액(560)은 백액(white liquor), 흑액(black liquor), 또는 쿠킹 단계의 일부로서의 다른 용액과 혼합될 수 있다. 만약, 필요하다면, 반-농축된 CCE 여과액은 밸브(534)에 의해 제어되는 바와 같이 제5 실행기(565)로부터 다른 추가된 커넥터 파이프(535)를 통해 열교환기(550)로 급송될 수 있다. 커넥터 파이프(535)는 또한 묽은 흑액 농축을 위한 5개의 실행기와, CCE 여과액 농축을 위한 오직 단일 실행기(제6 부품)를 사용하는 옵션을 제공한다. 이러한 구성은 다른 구성 중에서 쿠킹 및 세정 용액의 다양한 혼합 및 농축에 대한 상당한 융통성을 제공한다. CCE 여과액이 제5 및 제6 실행기(565, 566)에서 농축되는 이러한 실시예에 있어서, 농축액 유동은 밸브의 전환을 통해 변화될 수 있는데, 예를 들어 제4 실행기(564)의 오염된 측부는 오염된 농축액(C-농축액)의 부분일 수 있고; 제6 실행기(466)의 오염된 측부로부터의 농축액은 중간 농축액(B-농축액)의 일부일 수 있으며, 분리된 표면 농축기의 1차 섹션으로부터의 농축액은 깨끗한 농축액(A-농축액)의 일부일 수 있다.
예
본 발명의 실시예의 공정이 이하의 예에 예시되어 있다. 이러한 예에 기재되어 있는 분석 결과는 이하의 방법을 사용하여 얻어진다.
25℃에서의 펄프의 S10 및 S18 용해도를 측정하기 위해 사용되는 방법은 본 명세서에 완전히 참조로서 통합되어 있는 TAPPI Standard T 235cm-00에 기초한다. 펄프는 각각 10% 및 18%의 수산화나트륨(NaOH)으로 추출된다. 용해된 탄수화물은 디크롬산 칼륨(potassium dichromate)에 의한 산화에 의해 결정된다. 헤미셀룰로스(hemicellulose) 및 열화된 셀룰로스와 같은 저분자량 탄수화물이 수산화나트륨 용액으로 펄프로부터 추출될 수 있다. 이에 따라, 알칼리의 펄프의 용해도는 펄핑 및 표백 공정 동안의 헤미셀룰로스의 손실 또는 정체와, 셀룰로스의 열화에 대한 정보를 제공한다. S10 용해도 측정에 있어서의 일반적인 과정에 있어서, 10 그램의 오븐 건조된 펄프 샘플이 비이커(beaker)에 배치되고, 75mL의 10 중량% NaOH 용액이 펄프에 추가된다. 혼합물은 펄프가 완전히 분산될 때까지 충분한 시간동안 분산 기구로 뒤섞인다. 분산 기구의 한 가지 예는 셀을 구비하는 스테인레스 강 교반기와 가변 속도 모터를 포함할 수 있다. 모터의 속도 및 블레이드의 각도는 어떠한 공기도 교반 동안에 펄프 서스펜션 내로 흡인되지 않도록 조정된다. 펄프가 완전히 분산된 후에, 다른 25mL의 10% NaOH가 혼합물에 추가되어 모든 펄프 섬유가 알칼리 용액에 의해 덮히는 것을 보장한다. 혼합물을 수용하고 있는 비이커는 NaOH 리젠트(regent)의 제1 추가 시간으로부터 60분 동안 25±0.2℃의 수조에서 유지된다. 이 시간 후에, 약 50mL의 여과액이 깨끗한 건조 여과 플라스크 내에 수집된다. 10.0mL의 여과액 분취량이 250mL의 플라스크 내에서 10mL의 0.5N 디크롬산 칼륨 용액과 혼합된다. 이어서, 30mL의 농축된 황산이 추가되어 교반되고, 그 동안에 용액은 화학 작용으로 인해 고온으로 된다. 용액은 고온 상태를 유지하면서 15분 동안 교반된다. 이어서, 50mL의 물이 혼합물에 추가되고, 혼합물은 실온까지 냉각된다. 2 내지 4 방울의 페로인(ferroin) 지시약이 혼합물에 추가되고, 혼합물은 0.1N 철 암모늄 황산 용액으로 적정된다. 적정은 10mL의 10% NaOH 용액을 사용하여 반복된다. S 10 용해도는 아래의 식으로 계산되는데,
Figure 112012100328922-pct00001
여기서, V1은 여과액을 적정하기 위해 사용되는 철 암모늄 황산 용액의 체적이고, 단위는 밀리리터이며; 또한 V2는 밀리리터 단위로서 순수한 10% NaOH 용액을 적정하기 위해 사용되는 암모늄 황산 용액의 체적이며, N은 철 암모늄 황산 용액의 노말 농도(normality)이고, A는 밀리리터 단위로서 산화에 사용되는 펄프 여과액의 체적이며; W는 그램 단위의 오븐 건조된 펄프 샘플의 중량이다.
18% NaOH 용액이 앞에서 사용된 10% NaOH 용액을 대체한다는 점을 제외하고는, S18 용해도 결정에 대한 과정은 동일하다.
구리에틸렌디아민(cupriethylenediamine)(CED) 용액의 펄프 점도는 본 명세서에 완전히 참조로서 통합되어 있는 SCAN Standard CM 15-99에 기초한 방법을 사용하여 결정된다. 방법은 희석 CED 용액 내의 펄프의 고유 점도수를 확인한다. 일반적인 과정에 있어서, 펄프의 샘플이 CED 용액에 용해된다. 펄프의 양은 예상되는 고유 점도수에 대해 선택된다. 중량 측정된 펄프 샘플이 폴리에틸렌 병(대략, 52mL의 체적)에 배치되고, 잔여 공기가 병을 압착함으로써 방출된다. 5 내지 10 피스의 구리 와이어와 25mL의 이온제거된 물이 펄프에 추가되고, 혼합물은 펄프가 완전히 분해될 때까지 적절한 요동 장치로 뒤흔든다. 분해를 위한 일반적인 시간 간격은 10 내지 30분 사이이다. 다른 25.0mL의 CED 용액이 혼합물에 추가된다. 잔여 공기가 방출된 후에, 병을 기밀하게 폐쇄하고, 펄프 샘플이 완전히 용해될 때까지 대략 30분 동안 다시 흔든다. 점도계 및 시험 용액의 온도는 25℃로 조절된다. 시험 용액의 일부가 흡인에 의해 시험 점도계 내로 흡인된다. 유출 시간, 즉 메니스커스가 점도계의 상측 마크로부터 하측 마크까지 떨어지는 데에 걸리는 시간이 측정된다. 상대 점도는 아래의 식을 사용하여 계산되는데,
Figure 112012100328922-pct00002
여기서, F는 점도계의 보정 계수이고, Tced는 초단위로서 50% CED 용액의 유출 시간이며, T는 초단위로서 시험 용액의 유출 시간이다. 상당(η*c) 값은 SCAN 표준에 첨부된 표에서 찾아볼 수 있고, 여기서 η는 mL/g 단위를 가진 펄프의 고유 점도이며, c는 이 예에서 50ML인 시험 용액의 체적에 의해 나누어진 펄프의 건조 중량으로 계산된 시험 용액의 농도이다.
카파 수(Kappa number)(KN)는 1 그램의 오븐 건조된 펄프를 산화시키기 위해사용되는 0.1N 과망간산칼륨(potassium permanganate) 용액의 체적(mL)에 대응하는 TAPPI Standard T 236 om-99. KN 방법과 유사한 방법을 사용하여 측정된다. 일반적인 과정에 있어서, 펄프 샘플이 대략 300ml의 증류수에서 분해 또는 용해된다. 분해 또는 용해된 펄프 시편이 비이커로 운반되고, 충분한 물이 펄프 혼합물에 추가되어, 혼합물이 총 체적이 약 795mL로 된다. 100mL의 0.1N 과망간산칼륨 용액과 100mL의 4N 황산이 별개의 비이커 내에서 혼합되고, 혼합물은 25℃로 신속하게 조정된다. 산성화된 과망간산칼륨 용액은 시험 펄프에 즉시 추가된다. 추가 후에, 혼합물의 총 체적은 대략 1000±5mL이다. 혼합물은 10분 동안 반응하도록 허용되며, 그 기간 후에 20mL의 1N 요오드화칼륨(potassium iodide) 용액이 추가되어 반응을 멈추게 한다. 혼합물의 자유 요오드 함량은 0.2N 치오황산나트륨(sodium thiosulfate) 용액으로 펄프 혼합물을 적정함으로써 그 후 즉시 결정된다. 적정의 종료점은 반응 종료를 향해 추가된 녹말 지시약에 의해 지시된다. 적정은 펄프 섬유를 제거하지 않고 수행된다. 다른 적정은 펄프없이 블랭크 용액(blank solution)으로 수행될 수 있다. KN은 아래의 식으로 계산되는데,
Figure 112012100328922-pct00003
여기서, p는 밀리리터 단위로서 시험 시편에 의해 소비되는 0.1N 과망간산칼륨의 양이고, f는 50% 과망간산 체적에 대한 교정 계수이고 Tappi 표준에서 찾아볼 수 있는 "p"에 의존하며, w는 펄프 샘플의 오븐 건조된 중량이고, "p"는 아래와 같이 결정된다.
Figure 112012100328922-pct00004
여기서, b는 밀리리터 단위로서 블랭크 용액을 적정하는 데에 소비되는 치오황산의 양이고, a는 펄프 샘플을 적정하는 데에 소비되는 치오황산의 양이며, N은 치오황산의 노말 농도이다.
예 1
CCE 여과액의 농도
제1 예에 따르면, 플랜트 운전을 개시하고 상이한 알칼리 농도 레벨에서의 거동을 관찰하기 위해 리터당 NaOH가 5.6g인 유효 알칼리 농도의 매우 묽은 가성 용액의 스트림이 제5 작용(327)에 도입된다. -0.73바아의 감소된 압력과 51.5℃ 내지 56.8℃의 온도에서 용액으로부터 물이 제거된다. 4시간 30분 후에, 리터당 NaOH가 약 50g인 유효 알칼리 농도를 갖는 가성 용액이, 원료 CCE 여과액과 유사하게, 제5 작용에 공급되어 리터당 NaOH가 약 50g인 입구 여과액 농도에서부터 제6 작용의 출구에 모인다. 표 1은 시간의 함수로서 유동속도, 온도, 유효 알칼리 농도 및 진공 레벨을 나열한다.
시간
(min.)		 공급 유동
(m3/h)		 온도
℃		 유효 알칼리(g NaOH/l) 압력
(bar)
제5 실행기에서의 입력 제6 실행기에서의 입력
0 350 51.5 5.6 -0.73
65 370 54.7 14.1 -0.73
105 370 56.8 36.6 -0.73
210 370 55.9 27.4 58.1 -0.73
270 400 53.6 49.8 106.9 -0.73
290 450 54.1 69.6 104.9 -0.73
통상적인 크라프트 공정
제2 예에 따르면, 산업적 처리를 모의실험하기 위해 벤치 스케일 증해기(대략 20리터 체적)에서 실험적인 크라프트 공정이 수행되었다. 20리터 벤치 스케일 증해기는 30분의 시간에 걸쳐 120℃까지 증기에 의해 예열된다. 적절한 양(4.7kg 오븐 건조 기반)의 유칼립투스 목제 조각이 증해기에 추가된다. 증해기는 60분의 시간에 걸쳐 165℃까지 가열되고, 추가 40분 동안 165℃로 유지되어 사전 가수분해 단계가 완료된다. (CCE로부터의 여과액을 사용하지 않는) 통상의 크라프트 공정에 있어서, 리터당 NaOH가 124.7g인 유효 알칼리 농도를 갖는 4.51리터의 제1 백액("WL1")가 152℃의 온도에서 15분에 걸쳐 증해기에 추가된다. 중화를 위한 일반적인 알칼리 충전재는 건조 조각 중량 상의 NaOH로서 약 12%의 유효 알칼리(EA)이다. 그 후 증해기는 140℃의 온도에서 15분에 걸쳐 추가된 리터당 NaOH가 25.3g인 유효 알칼리 농도를 갖는 고온 흑액("HBL1") 10.8리터가 채워져 중화 단계가 완료된다. 동일한 농도를 갖는 10리터의 고온 흑액("HBL2")이 증해기에 추가되어, 146℃의 온도에서 23분의 시간에 걸쳐 중화된 액체를 치환하고, 1.0리터의 고온 흑액("HBL2") 및 리터당 NaOH가 124.7g인 유효 알칼리 농도를 갖는 4.16리터의 제2 백액("WL2")의 혼합물로 구성된 쿠킹액이 10바아의 압력 및 152℃의 온도에서 12분의 시간 동안 뒤따른다. 쿠킹 단계를 위한 일반적인 알칼리 충전재는 건조 조각 중량 기반의 NaOH로서 약 11%의 유효 알칼리(EA)이다. 쿠킹액은 9.1바아의 압력 하에서 3분 동안 분당 3리터의 속도로 순환된다. 그 후 증해기는 14분에 걸쳐 160℃까지 가열되고, 추가 23분 동안 160℃로 유지된다. 그 후 증해기는 냉각되고, 반응 혼합물이 묽은 가성 용액으로 2회 수세된다. 각각의 수세는 용액의 리터당 대략 0.2g의 NaOH를 함유하는 수성 용액 15리터를 사용한다. 만들어진 브라운 스톡은 10.3의 카파수, 988ml/g의 점성도, 3.6%의 S10 용해도 및 2.7%의 S18 용해도를 나타낸다. 반응은 39.3%의 수율을 갖는다. 선별(screening)시에 혼합물은 0.13%의 불합격률을 가지며, 39.1%의 선별 수율을 나타낸다.
예 3
중화 용액 및 쿠킹 용액으로서 저농도 CCE 여과액의 사용
제3 예에 따르면, 예 2에 설명된 것과 동일한 펄핑 공정이 반복되지만, 중화 및 쿠킹 단계를 위한 백액이 리터당 NaOH가 54g인 EA를 갖는 CCE 단계로부터의 여과액("CCE54")으로 대체된다. 중화제(neutralysate)는 11.0의 pH를 가지며, 쿠킹 혼합물은 리터당 NaOH가 18.5g인 EoC를 갖는다. 사전 가수분해를 위한 P 인자는 297이며, 쿠킹 반응을 위한 H 인자는 419이다. 예를 들어, 목재에 가하제는 총 등가 유효 알칼리 충전재는 각각 중화 단계를 위한 NaOH로서 12%의 EA 및 쿠킹 단계를 위한 NaOH로서 11%의 EA이다.
만들어진 브라운 스톡은 10.8의 카파수, 1118ml/g의 점성도, 4.5%의 S10 용해도 및 3.6%의 S18 용해도를 나타낸다. 반응은 40.4%의 수율을 갖는다. 선별시에, 혼합물은 0.09%의 불합격률을 가지며, 40.3%의 선별 수율을 나타낸다.
예 4
중화 용액 및 쿠킹 용액으로서 고농도 CCE 여과액의 사용
제4 예에 따르면, 예 2에 설명된 것과 동일한 펄핑 공정이 반복되지만, WL1 및 WL2의 2/3가 리터당 NaOH가 110g인 유효 알칼리 농도를 갖는 농축 CCE 여과액으로 대체된다. 만들어진 브라운 스톡은 9.5의 카파수, 990ml/g의 점성도, 4.1%의 S10 용해도 및 3.0%의 S18 용해도를 나타낸다. 반응은 39.5%의 수율을 갖는다. 선별시에, 혼합물은 0.10%의 불합격률을 가지며, 39.43%의 선별 수율을 나타낸다.
통상의 크라프트 공정에 비해, 백액의 2/3가 농축 CCE 여과액으로 대체된 공정은 전통적인 크라프트 공정에서와 유사한 점성도(이 예에서는 약 990mg/l) 및 카파수를 나타낸다. 예를 들어 60% 내지 75%의 백액이 농축 CCE 여과액으로 대체되는 경우와 같은, 더 넓은 범위에 걸쳐 유사한 기술이 효과를 발휘할 것이라고 예상된다. 농축 CCE 여과액에 의해 얻어진 약간 낮은 카파수는 백액을 농축 CCE 여과액으로 대체하는 것이 비목질화(delignification)에 부정적인 영향을 미치지 않는다는 것을 시사한다. 점성도 대 카파수의 비(쿠킹 단계에서의 선택도의 크기)가 농축 CCE 여과액에 의한 공정에서 더 높으며(전통적인 공정에서 96인 것에 비해 104임), 이는 농축 CCE 여과액을 사용할 때 쿠킹 선택도가 더 양호함을 나타낸다.
농축 CCE 여과액이 백액 부분을 대체할 때 S18 용해도는 2.7%에서 3.0%로 증가하고, S10 용해도는 3.6%로부터 약 4.1%로 증가하고, 이는 일부 헤미셀룰로오스의 재적층(redeposition)이 일어남을 나타낸다. S18 용해도 레벨은 원한다면 다른 수단에 의해 더 제어될 수 있다.
동일한 카파수(약 10.8) 및 더 높은 점성도를 달성하기 위해 쿠킹 온도를 약간 낮춤으로써 공정을 더 최적화하는 것이 가능하다. 만들어진 브라운 스톡을 잠재적으로 바람직한 범위 내에 유지하면서도, 다양한 실험에 기초하여, 본원에 설명된 원리와 기술에 기초한 관례적인 계산 또는 최적화로부터 판단 가능한, 알칼라인 레벨, 백액 및 농축 CCE 여과액의 상대량, 쿠킹 온도 및 쿠킹 시간을 포함한 공정에 대한 작은 변동이 이루어질 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 만들어진 브라운 스톡은 10.0 미만의 카파수, 1000ml/g의 점성도, 3.0% 이하의 S18 용해도 및/또는 100을 초과하는 점성도 대 카파수의 비를 나타낼 수 있다.
본원에 설명된 특정 실시예에 따르면, 농축 CCE 여과액을 사용하여 새 백액만을 사용하는 전통적인 크라프트 공정에서와 동일하거나 유사한 점성도 및 카파수가 되도록 쿠킹하는 것이 가능하고, 따라서 효율이 증가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 설명되었지만, 발명의 개념과 범위 내에 있는 다양한 변형예들이 가능하다. 그러한 변형예들은 명세서 및 도면의 검토 후에 당업자에게 명확해질 것이다. 따라서 본 발명은 첨부된 청구항의 사상 및 범위에 의해 한정된다.

Claims (40)

  1. 용해 펄프의 제조를 위해 저온 가성 추출을 사용하여 펄프를 제조하는 방법이며,
    용해 펄프를 제조하는데 사용하기 위해 증해기에서 유기성 재료를 탈리그닌하고, 결과적 브라운 원료를 처리하여 반정화 펄프를 산출하는 단계와,
    저온 가성 추출 공정 동안 가성 용액으로 반정화 펄프를 추출하여 정화 펄프와 헤미셀룰로스 함유 용액을 산출하는 단계와,
    정화 펄프로부터 헤미셀룰로스 함유 용액을 분리시키는 동안 정화 펄프를 세정하고 그로부터 발생하는 사용 후 세정액을 수집하는 단계와,
    사용 후 세정액과 헤미셀룰로스 함유 용액을 조합하여 알칼리 여과액을 형성하는 단계와,
    헤미셀룰로스 함유 용액 또는 알칼리 여과액을 정화하지 않고 그 안의 헤미셀룰로스를 제거하기 위해 알칼리 여과액을 농축시켜 농축 알칼리 여과액을 형성하는 단계와,
    용해 펄프의 제조와 관련하여 상기 증해기 내에서 농축 알칼리 여과액의 적어도 일부를 활용하는 단계를 포함하는 펄프 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 알칼리 여과액을 농축시키는 단계는 증발 공정에 의해 수행되는 펄프 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 증발 공정은 복수의 직렬 연결 실행기들에서 수행되는 펄프 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 증발 공정은 50℃와 60℃ 사이의 온도 범위에서 수행되는 펄프 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 증발 공정은 -0.5 bar와 -0.84 bar의 압력에서 수행되는 펄프 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 농축 알칼리 여과액이 리터 당 95 내지 125 g NaOH의 유효 알칼리 농도를 가질 때까지 증발 공정이 수행되는 펄프 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 농축 알칼리 여과액이 리터 당 100 내지 110 g NaOH의 유효 알칼리 농도를 가질 때까지 증발 공정이 수행되는 펄프 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 증해기에 사용되는 농축 알칼리 여과액에 백액을 추가하는 단계를 더 포함하는 펄프 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 농축 알칼리 여과액에 대한 백액의 비율은 1:1.5와 1:2.5 사이인 펄프 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 가성 용액은 NaOH와 Na2S를 포함하는 펄프 제조 방법.
  11. 크라프트 공정에서 저온 가성 추출을 사용하여 펄프를 제조하는 방법이며,
    브라운 원료를 생산하도록 증해기에서 유기성 재료의 제1 배치(Batch)를 쿠킹하는 단계와,
    반정화 펄프를 산출하도록 브라운 원료를 세정 및 스크리닝하는 단계와,
    정화 펄프 및 헤미셀룰로스 함유 용액을 산출하도록 저온 가성 추출을 사용하여 반정화 펄프를 추출하는 단계와,
    저온 가성 추출로부터 생산된 정화 펄프로부터 헤미셀룰로스 함유 용액을 분리시키는 동안, 정화 펄프를 세정하고, 그로부터 발생하는 사용 후 세정액을 수집하는 단계와,
    사용 후 세정액과 헤미셀룰로스 함유 용액을 조합하여 알칼리 여과액을 형성하는 단계와,
    헤미셀룰로스 함유 용액 또는 알칼리 여과액을 정화하지 않고 그 안의 헤미셀룰로스를 제거하기 위해 알칼리 여과액을 제어된 환경에서 증발시켜 농축 가성 용액을 형성하는 단계와,
    용해 펄프의 제조와 관련하여 유기성 재료의 제2 배치를 쿠킹하기 위해 적어도 하나의 쿠킹액으로서 농축 가성 용액의 적어도 일부를 사용하는 단계를 포함하는 펄프 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 다른 펄프 공정 제조 라인에서 농축 알칼리 여과액의 제2 부분을 사용하는 단계를 더 포함하는 펄프 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 증발 공정은 복수의 직렬 연결 실행기에서 수행되는 펄프 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 증발 공정은 50℃와 60℃ 사이의 온도 범위에서 수행되는 펄프 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 증발 공정은 -0.5 bar와 -0.84 bar의 압력에서 수행되는 펄프 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 농축 알칼리 여과액이 리터 당 95 내지 125 g NaOH의 유효 알칼리 농도를 가질 때까지 증발 공정이 수행되는 펄프 제조 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 농축 알칼리 여과액이 리터 당 100 내지 110 g NaOH의 유효 알칼리 농도를 가질 때까지 증발 공정이 수행되는 펄프 제조 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 증해기에 사용되는 농축 알칼리 여과액에 백액을 추가하는 단계를 더 포함하는 펄프 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 농축 알칼리 여과액에 대한 백액의 비율은 1:1.5와 1:2.5 사이인 펄프 제조 방법.
  20. 제11항에 있어서, 저온 가성 추출에 사용되는 가성 용액은 NaOH와 Na2S를 포함하는 펄프 제조 방법.
  21. 제11항에 있어서, 증해기 내에서 유기성 재료의 제2 배치를 쿠킹함으로써 제2 브라운 원료를 생산하는 단계와,
    반정화 펄프를 산출하도록 제2 브라운 원료를 세정 및 스크리닝하는 단계와,
    저온 가성 추출을 사용하여, 헤미셀룰로스를 포함하는 제2 용액과 제2 정화 펄프를 산출하도록 제2 브라운 원료로부터 유도된 반정화 펄프를 추출하는 단계를 더 포함하는 펄프 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 제2 브라운 원료는 저온 가성 추출 이전에 3.0% 이하의 S18 용해도를 가지는 펄프 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 제2 브라운 원료는 저온 가성 추출 이전에 10.0 미만의 카파수를 갖는 펄프 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서, 제2 브라운 원료는 저온 가성 추출 이전에 1000 ml/g의 점도를 갖는 펄프 제조 방법.
  25. 제22항에 있어서, 제2 브라운 원료는 저온 가성 추출 이전에 100 이상의 점도 대 카파수 비율을 나타내는 펄프 제조 방법.
  26. 증해기에서 유기성 재료를 쿠킹하여 브라운 원료를 생산하는 단계와, 브라운 원료를 세정 및 스크리닝하여 펄프를 산출하는 단계와, 저온 가성 추출을 사용하여 원료 펄프를 추출함으로써 정화 펄프 및 헤미셀룰로스 함유 용액을 산출하는 단계를 포함하는 용해 펄프를 제조하기 위한 크라프트 공정에서 저온 가성 추출을 사용하여 펄프를 제조하는 개선된 방법이며,
    저온 가성 추출로부터 생산된 정화 펄프로부터 헤미셀룰로스 함유 용액을 분리하는 동안, 정화 펄프를 세정하고, 그로부터 발생하는 사용 후 세정액을 수집하는 단계와,
    사용 후 세정액과 헤미셀룰로스 함유 용액을 조합하여 알칼리 여과액을 형성하는 단계와,
    헤미셀룰로스 함유 용액 또는 알칼리 여과액을 정화하지 않고 그 안의 헤미셀룰로스를 제거하기 위해 가성 용액을 농축시켜 농축 알칼리 여과액을 형성하는 단계와,
    용해 펄프의 제조와 관련하여 추가 유기성 재료의 쿠킹 또는 중화를 위해 증해기 내에서 농축 알칼리 여과액의 적어도 일부를 활용하는 단계를 포함하는 펄프 제조 방법.
  27. 용해 펄프를 제조하기 위한 크라프트 공정에서 저온 가성 추출을 사용하여 펄프를 제조하는 방법이며,
    하류 저온 가성 추출 스테이지로부터 유도된 농축 가성 용액의 적어도 일부를 사용하여 복수의 배치 증해기 내에서 유기성 재료를 쿠킹하고, 그에 의해, 브라운 원료를 생산하는 단계와,
    반정화 펄프를 산출하도록 브라운 원료를 세정 및 스크리닝하는 단계와,
    헤미셀룰로스 함유 용액과 정화 펄프를 산출하도록 저온 가성 추출을 사용하여 반정화 펄프를 추출하는 단계와,
    저온 가성 추출로부터 생산된 정화 펄프로부터 헤미셀룰로스 함유 용액을 분리시키는 동안, 정화 펄프를 세정하고, 그로부터 발생하는 사용 후 세정액을 수집하는 단계와,
    사용 후 세정액과 헤미셀룰로스 함유 용액을 조합하여 알칼리 여과액을 형성하는 단계와,
    헤미셀룰로스 함유 용액 또는 알칼리 여과액을 정화하지 않고 그 안의 헤미셀룰로스를 제거하기 위해 알칼리 여과액을 제어된 환경에서 증발시켜 농축 가성 용액을 형성하는 단계와,
    용해 펄프의 제조와 관련하여 적어도 하나의 쿠킹액으로서 적어도 하나의 배치 증해기에 농축 가성 용액의 적어도 일부를 반환하는 단계를 포함하는 펄프 제조 방법.
  28. 제3항에 있어서, 제1 실행기에서는 -0.84 bar의 압력에서, 상기 제1 실행기의 하류인 제2 실행기에서는 -0.5 bar의 압력에서 증발 공정이 수행되는 펄프 제조 방법.
  29. 제13항에 있어서, 제1 실행기에서는 -0.84 bar의 압력에서, 상기 제1 실행기의 하류인 제2 실행기에서는 -0.5 bar의 압력에서 증발 공정이 수행되는 펄프 제조 방법.
  30. 용해 펄프를 제조하기 위한 크라프트 공정에서 펄프를 제조하는 방법이며,
    백액의 일부 및 이것에 후속하며 백액과는 다른 제2 용액을 포함하는 중화 용액을 사용하여 유기성 재료의 제1 배치를 중화하는 단계와,
    브라운 원료를 생산하기 위해 증해기 내에서 유기성 재료의 제1 배치를 쿠킹하는 단계와,
    브라운 원료를 세정 및 스크리닝하여 반정화 펄프를 산출하는 단계와,
    저온 가성 추출을 사용하여 반정화 펄프를 추출함으로써 정화 펄프 및 헤미셀룰로스 함유 용액을 산출하는 단계와,
    저온 가성 추출로부터 생산된 정화 펄프로부터 헤미셀룰로스 함유 용액을 분리시키는 동안, 정화 펄프를 세정하고, 그로부터 발생하는 사용 후 세정액을 수집하는 단계와,
    그 안의 헤미셀룰로스 요소를 제거하지 않고 사용 후 세정액과 헤미셀룰로스 함유 용액을 조합하여 알칼리 여과액을 형성하는 단계와,
    헤미셀룰로스 함유 용액 또는 알칼리 여과액을 정화하지 않고 그 안의 헤미셀룰로스를 제거하기 위해 알칼리 여과액을 제어된 환경에서 증발시켜 농축 가성 용액을 형성하는 단계와,
    용해 펄프의 제조와 관련하여 유기성 재료의 제2 배치를 처리하기 위해 적어도 하나의 중화 용액 또는 쿠킹액으로서 농축 가성 용액의 적어도 일부를 사용하는 펄프 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서, 유기성 재료의 제2 배치를 위한 중화 용액은 백액의 제2 부분 및 이것에 후속하는 농축 가성 용액을 포함하는 펄프 제조 방법.
  32. 제30항에 있어서, 증발 공정은 복수의 직렬 연결 실행기들에서 수행되는 펄프 제조 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 증발 공정은 50℃와 60℃ 사이의 온도 범위에서 수행되는 펄프 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서, 제1 실행기에서는 -0.84 bar의 압력에서, 상기 제1 실행기의 하류인 제2 실행기에서는 그보다 낮은 압력에서 증발 공정이 수행되는 펄프 제조 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 농축 알칼리 여과액이 리터 당 100 내지 110 g NaOH의 유효 알칼리 농도를 가질 때까지 증발 공정이 수행되는 펄프 제조 방법.
  36. 제30항에 있어서, 유기성 재료의 상기 제2 배치를 쿠킹하는 데 사용하는 농축 알칼리 여과액에 백액을 추가하는 단계를 더 포함하는 펄프 제조 방법.
  37. 제36항에 있어서, 농축 알칼리 여과액은 농축 알칼리 여과액과 백액의 조합의 60% 내지 75%를 형성하는 펄프 제조 방법.
  38. 제30항에 있어서, 증해기 내에서 유기성 재료의 제2 배치를 쿠킹함으로써 제2 브라운 원료를 생산하는 단계와,
    반정화 펄프를 산출하도록 제2 브라운 원료를 세정 및 스크리닝하는 단계와,
    저온 가성 추출을 사용하여, 헤미셀룰로스를 포함하는 제2 용액과 제2 정화 펄프를 산출하도록 제2 브라운 원료로부터 유도된 반정화 펄프를 추출하는 단계를 더 포함하는 펄프 제조 방법.
  39. 제30항에 있어서, 유기성 재료의 제1 배치의 중화에 사용되는 상기 제2 용액은 흑액을 포함하는 펄프 제조 방법.
  40. 제30항에 있어서, 백액은 리터당 95 내지 125그램의 유효 알칼리 농도를 갖고, 제2 용액은 리터당 30 내지 35그램의 유효 알칼리 농도를 갖는 펄프 제조 방법.
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