提高蒸汽加热效率的方法及抄纸方法

本申请是申请日为2018年07月30日、申请号为201880054216.2、发明名称为“提高蒸汽加热效率的方法及抄纸方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在通过金属材料并利用蒸汽加热被加热物的加热工序中，提高蒸汽加热效率的方法。本发明还涉及采用该提高加热效率的方法来提高抄纸设备的生产效率的抄纸方法。

背景技术

在抄纸工厂或食品、饮料的制造工厂等中，通过利用蒸汽加热制造物，来实施使制造物干燥、浓缩或杀菌的处理。例如在抄纸设备中，通过具备旋转式筒的蒸汽干燥器，进行使含水率50％左右的湿纸干燥至含水率5～10％左右的处理。

图1是表示将扬克烘干机(Yankee dryer)(由1个大直径铸铁制汽缸构成的干燥器)用作蒸汽干燥器的湿纸干燥设备的系统图。通过补给水装置1、供水槽2、配管3及供水头4将水供给至锅炉5。在锅炉5产生的水蒸汽通过水蒸汽配管6、水蒸汽头7、配管8、流量调节阀9及配管10供给于扬克烘干机的筒11内。

筒11在图1中以顺时针方向旋转驱动。湿纸P与筒11的外周面接触而干燥，从该外周面剥离后，送至制品卷绕工序。通过传感器测定经干燥的纸的含水率与筒外周面的温度，据此通过阀9来调节水蒸汽流量。

在筒11内水蒸汽经凝缩所产生的凝缩水W通过虹吸管12及配管13送至瞬间蒸发槽14，通过过滤器15送回至供水槽2。在筒11内，凝缩水W通过伴随筒11的旋转的离心力而压接于筒11的内周面，在筒11的旋转方向被抬起。由此，在筒11的内周面形成水膜。

在抄纸设备中的纸的干燥工序为，将湿纸所含的水分与纸浆的温度缓缓提高从而使水蒸发。以在从筒11的外周面剥离纸的位置(干端(dry end))干燥至规定的含水率为止的方式，在各干燥器主要通过蒸汽而赋予必要热量。

为了提高湿纸的干燥效率从而提高纸的生产量，必须将在筒11内产生的凝缩水W有效率地排出从而减少水膜。

作为此对策，实施以下方法：降低筒的旋转速度从而使抄纸速度变慢、或将称为扰流棒(spoiler bar)的突起设置于筒内，使累积于干燥器的筒内的凝缩水膜不均匀。然而，迟缓的抄纸速度与每单位时间的生产量的下降有关。扰流棒(spoiler bar)的设置是设备的更新，需要施工。

为了不依赖于这些方法而抑制在筒内的凝缩水膜的形成，已提出了作为增大筒内周面与水的接触角的接触角增大剂，添加十八烷基胺等长链脂肪族胺的方法(专利文献1)。

在专利文献1中提出的长链脂肪族胺是由通式CH

专利文献1：日本特开2011-12921号公报。

通过专利文献1的方法，抑制在蒸汽干燥器的筒内的凝缩水膜的形成，在该效果下能够实现抄纸速度的提高、纸生产量的提高。然而，特别是在药品过量添加时在系统内会产生阻塞，使清扫频度变高。

发明内容

本发明的目的在于，提供在通过金属材料并利用蒸汽加热被加热物的加热工序中，更有效地提高该蒸汽加热的效率而不会伴随生产效率下降、大规模设备更新的方法。另外，本发明的目的是提供一种采用该提高加热效率的方法来提高抄纸设备的生产效率的抄纸方法。

本发明人等发现特定聚胺不会造成阻塞的问题，比专利文献1所提出的长链脂肪族胺更能大幅度地降低清扫频度。另外，发现通过使所述聚胺存在于蒸汽系统内，能够提高蒸汽干燥器的加热效率，而不会伴随在抄纸工序中使蒸汽干燥器的筒的旋转速度下降等生产效率的降低以及大规模设备的更新。

本发明将以下作为要旨。

[1]一种提高蒸汽加热效率的方法，其特征在于，在通过金属材料并利用蒸汽加热被加热物的加热工序中，提高该蒸汽加热的效率，使由以下通式(1)表示的聚胺存在于所述蒸汽系统内，

R

式中，R

[2]如[1]所记载的提高蒸汽加热效率的方法，其特征在于，前述金属材料旋转。

[3]如[1]或[2]所记载的提高蒸汽加热效率的方法，其特征在于，前述加热工序是通过蒸汽干燥器来加热前述被加热物的工序，在对所述蒸汽干燥器供给蒸汽的蒸汽配管或蒸汽头中于所述蒸汽干燥器正前方的位置添加前述聚胺。

[4]如[1]至[3]中任一项所记载的提高蒸汽加热效率的方法，其特征在于，添加聚胺以使前述蒸汽中的聚胺的浓度成为0.01～10ppm。

[5]一种抄纸方法，其特征在于，在设置于抄纸设备的蒸汽干燥器中，通过[1]至[4]中任一项所记载的提高蒸汽加热效率的方法，提高蒸汽加热的效率，基于所述抄纸设备中的抄纸量与所述蒸汽干燥器中的蒸汽使用量，调整供给于所述蒸汽干燥器的蒸汽量。

依据本发明，在通过金属材料并利用蒸汽加热被加热物的加热工序中、优选在加热干燥工序中，能够抑制凝缩水膜的形成，能够进一步有效地提高该蒸汽加热的效率，而不会伴随生产效率的下降和大规模设备更新，也不会因应用系统内的阻塞而提高清扫频度。

通过本发明，可防止或抑制在金属材料表面形成水膜，提高加热效率。

本发明的一方式为，通过在提高抄纸设备的蒸汽干燥器中的加热效率中采用，仅将聚胺注入于蒸汽配管、蒸汽头，无需降低筒的旋转速度或设置用以防止凝缩水膜的形成的构件，就能够抑制在蒸汽干燥器的筒内的凝缩水膜的形成。而且，能使所形成的凝缩水膜的厚度更薄，提高湿纸的干燥效率从而显著提高生产效率，能降低所供给的蒸汽的压力，对于省能源上有贡献。

附图说明

图1是表示湿纸干燥设备的一个例子的系统图。

其中，附图符号的说明如下：

4：供水头；

5：锅炉；

7：水蒸汽头；

11：筒；

12：虹吸；

P：湿纸；

W：凝缩水。

具体实施方式

以下详细说明本发明的实施方式。

<聚胺>

在本发明中使用的聚胺由下述通式(1)表示。

R

式中，R

R

从抑制腐蚀的观点出发，m优选为2～6的整数。作为(CH

从抑制腐蚀的观点出发，n优选为1～3的整数。

作为聚胺的具体例子，可举出十二烷基氨基亚甲基胺、十二烷基氨基二亚甲基胺、十二烷基氨基三亚甲基胺(N-硬脂基-1,3-丙烷二胺)或对应这些聚胺的十四烷基、十六烷基及十八烷基化合物、十八烯基氨基三亚甲基胺、十八烯基氨基二-(三甲基氨基)-三亚甲基胺、棕榈基氨基三亚甲基胺等。作为在本发明中使用的聚胺，优选纯度充分且能容易获得的N-油基-1,3-丙烷二胺(即，N-十八烯基丙烷-1,3-二胺)。

聚胺可溶解于甲醇、乙醇、异丙醇等溶剂后，添加于蒸汽或供水中。聚胺优选使用乳化剂来制成水性乳胶并将其添加于蒸汽或供水。作为乳化剂，以HLB(亲水性亲油性平衡)值高的乳化剂为佳。乳化剂的HLB优选为12～16，更优选为13～15。

作为乳化剂，例如可举出聚氧乙烯烷基胺等，优选烷基的碳数为10～18的聚氧乙烯烷基胺。

作为其他乳化剂，能够优选使用脂肪酸碱金属盐，特别优选使用碳数8～24、尤其是碳数10～22的饱和或不饱和的脂肪酸碱金属盐。具体可举出癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸、油酸、芥酸、亚油酸、亚麻酸等饱和或不饱和的脂肪酸的钠盐、钾盐。作为脂肪酸碱金属盐，能够优选使用由食用油脂所制造的脂肪酸的钠盐、钾盐。作为脂肪酸碱金属盐，特别优选的是，含有25重量％以上的从碳数14～22的不饱和脂肪酸例如油酸、芥酸、亚油酸、亚麻酸中选出的至少1种脂肪酸的碱金属盐。此外，作为乳化剂，也能优选使用甘油与前述脂肪酸的酯。特别优选使用与硬脂酸的酯。

乳化剂可仅使用1种，也可并用2种以上。

使用脂肪酸碱金属盐等乳化剂来形成水性乳胶时，聚胺与乳化剂的配合比例以重量比(聚胺/乳化剂)计优选为40/1～1/1，特别优选为20/1～2/1左右。

聚胺可仅使用1种，也可并用2种以上。

在不会产生阻塞的范围内，可并用十八烷基胺、油基胺等长链脂肪族胺。

聚胺相对于蒸汽量优选以0.01～10ppm的比例存在，特别优选以0.1～1ppm的比例存在。聚胺量与此范围相比过少时，不能充分得到基于聚胺的抑制凝缩水膜形成的效果及提高加热效率的效果。聚胺量与此范围相比过多时，有可能在系统内会产生粘合性附着物。

其中，所谓“ppm”是聚胺相对于与蒸汽量相应的水的重量比例，相当于“mg/L-水”。对于后述的中和性胺、脱氧剂的添加量而言也相同。

<其他药剂>

可以与上述聚胺一起并用其他药剂。例如可并用具有pH调整功能的中和性胺。通过并用中和性胺，能够得到降低蒸汽筒、筒前后的蒸汽冷凝水配管的腐蚀速度的效果。

作为中和性胺，可使用氨、单乙醇胺(MEA)、环己基胺(CHA)、吗啉(MOR)、二乙基乙醇胺(DEEA)、单异丙醇胺(MIPA)、3-甲氧基丙基胺(MOPA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、二甘醇胺(DGA)等挥发性胺等。中和性胺可仅使用1种，也可并用2种以上。

作为中和性胺的替代，可利用来自于以下脱氧剂的热分解的氨来进行pH调整。

当并用中和性胺时，中和性胺的添加量会依据聚胺的使用量、被加热物的种类、蒸汽干燥器的形式等而不同，但相对于蒸汽量优选为0.1～50ppm，特别优选为5～15ppm。

可与聚胺一起并用脱氧剂。

通过并用脱氧剂，与中和性胺同样地能得到降低蒸汽筒等的腐蚀的效果。

作为脱氧剂，能使用肼、碳酰肼等肼衍生物。作为非肼系脱氧剂，能使用碳酰肼、氢醌、1-氨基吡咯烷、1-氨基-4-甲基哌嗪、N,N-二乙基羟基胺、异丙基羟基胺、异抗坏血酸或其盐、抗坏血酸或其盐、丹宁酸或其盐、糖类、亚硫酸钠等。脱氧剂可仅使用1种，也可联用2种以上。

当并用脱氧剂时，脱氧剂的添加量会依据聚胺的使用量、被加热物的种类、蒸汽干燥器的形式等而相异，相对于蒸汽量，优选为0.01～3ppm，特别优选为0.05～1ppm。

上述并用药剂可与聚胺在同一位置添加，也可在不同位置添加。将2种以上的药剂在同一位置添加时，可预先混合所要添加的药剂后添加，也可分别添加。

<在蒸汽干燥器中的应用>

在本发明中，通过金属材料并利用蒸汽加热被加热物时，使前述聚胺、进而根据需要的中和性胺、脱氧剂等其他药剂存在于蒸汽系统内。

金属材料优选具有优良耐久性且传热效率高的金属材料。金属材料可为铁系材料也可为铜系材料。

对被加热物并无特别限制。本发明适于在抄纸设备中的湿纸的加热干燥。另外，本发明在生活用纸(tissue paper)、卫生纸(toilet paper)、厨房用纸(kitchen paper)、尿布纸等家庭纸用原料纸、单面有色包装纸等制造设备中，适用于出自压榨脱水部的湿纸的加热干燥。

本发明适用于在如板式换热器那样的一般热交换器等中基于蒸汽的加热或冷却工序中。

上述聚胺抑制凝缩水膜的形成。因此，本发明方法适用于蒸汽干燥器。在蒸汽干燥器中，对被加热物进行蒸汽加热时，通过介于被加热物与蒸汽之间的金属材料的旋转，通过离心力而容易形成凝缩水膜。依据本发明，可防止或抑制该凝缩水膜的形成。蒸汽干燥器包括图1所示的扬克烘干机、多筒式干燥器等各种旋转式抄纸机干燥器。

在蒸汽干燥器中添加聚胺时，对该添加位置并无特别限制。聚胺优选添加于干燥器筒正前方的蒸汽配管、蒸汽头。由此，防止到达蒸汽干燥器为止之间的聚胺的消耗，降低聚胺的必要添加量。但聚胺也可添加于蒸汽产生设备的供水中。

在本发明中使用的聚胺，不限于蒸汽干燥器，也可添加于抄纸设备的黑液蒸发器的蒸汽中。黑液蒸发器是用于将稀黑液由浓度20％浓缩至70～80％左右从而在回收锅炉中作为燃料使用的浓缩机。在黑液蒸发器中，将蒸汽与稀黑液用板式热交换器进行热交换，所产生的凝缩水传至热交换器的板而排出。通过在黑液蒸发器的蒸汽中添加聚胺，板面的凝缩水膜的形成受到抑制，提高加热效率。

本发明的提高蒸汽加热效率的方法适用于设置于抄纸设备的蒸汽干燥器中。在此情况下，优选依据抄纸设备中的抄纸量与蒸汽干燥器中的蒸汽使用量，调整供给于蒸汽干燥器的蒸汽量。通过将蒸汽量根据其必要量进行调整，能够降低蒸汽原单位并提高生产效率。另外，在将供给于蒸汽干燥器的蒸汽量固定的状态下能提高抄纸量。

实施例

以下对实施例及比较例进行说明。

以下，蒸汽原单位利用蒸汽使用量(t)相对于纸产量(抄纸量)(t)的比例来算出，该纸产量是除去了产生缺陷的部分后的纸产量。

[实施例1]

在图1所示的抄纸干燥设备中，将扬克烘干机的筒直径设定为3m，将供给水蒸汽压力设定为0.6MPa，将水蒸汽供给量设定为约900kg/h，将对于扬克烘干机的水蒸汽供给量用流量调节阀9进行控制，以使筒的外表面温度成为100℃，干燥后的制品(纸)的含水率成为20～30％。

作为聚胺使用N-十八烯基丙烷-1,3-二胺。

聚胺用聚氧乙烯椰油胺进行乳化后添加。聚氧乙烯椰油胺的配合量相对于聚胺100重量份而言设定为15重量份。

以使聚胺相对于蒸汽量而言成为0.4ppm的方式将聚胺添加于蒸汽头7时，添加前的蒸汽原单位为2.94，但聚胺添加后则改善至2.81。试验中，抄纸干燥设备的过滤器未发生阻塞。

[实施例2]

在实施例1中，与聚胺一起，联用添加作为中和性胺的MEA3.2ppm与DEEA2.2ppm，除此以外与实施例1同样地操作，调查药剂添加前后的蒸汽原单位与过滤器有无阻塞。将结果示于表1。

[比较例1]

在实施例1中，使用十八烷基胺并且相对于蒸汽量添加0.1ppm，以代替N-十八烯基丙烷-1,3-二胺，并且添加作为中和性胺的AMP3.8ppm，除此以外与实施例1同样地操作，调查药剂添加前后的蒸汽原单位与过滤器有无阻塞。将结果示于表1。

表1中，将N-十八烯基丙烷-1,3-二胺记载为“聚胺”。将药剂添加后的蒸汽原单位相对于药剂添加前的蒸汽原单位的下降比例作为“蒸汽原单位下降率(％)”，一并记载于表1中。

表1

※括号内为相对于蒸汽量的添加量(ppm)

由表1得知，依据本发明，通过使用特定的聚胺，能进一步提高蒸汽加热的效率。另外，得知因未发生过滤器的阻塞，因此对于抄纸设备而言等能提高生产效率且能持续稳定运转。

使用特定的方式对本发明进行了详细说明，但本领域技术人员可知在未脱离本发明的意图与范围的情况下，能作出各种变更。

本申请基于2017年9月21日申请的日本专利申请2017-181476，通过引用将其全文援用于本说明书。