Brevet FR2256283A1 — publié le 19750725

T'invention concerne un procédé de délignification d'une matière lignocellulosique telle que le bois, la bagasse, la paille, etc. Le traitement drune matière lignocellulosique pour produire une collulose convenant pour la fabrication du papier consiste à enlever la lignine et autres composants non cellu losiques tels que les gommes. A et effet, on prefère les réac- tifs qui attaquent la lignine sans affecter sensiblement la cellulose. Dans le procédé au sulfate ou "kraft", la matière lignocellulosique est ouite en présence d'un mélange d'hydroxyde de sodium et de sulfure de sodium. Dans le proche a la soude, la cuisson est effectuée en présence d'hydroxyde de sodium seu lement.Bien que ces procédés soient efficaces pour éliminer la lignine dune matière lignocellulosique telle que le bois, le composant cellulosique de la matière est attaque également dans une certaine mesure, ce qui donne de moins bons rendements et une dégradation du produit Le brevet caradien N 895 756 décrit un procédé de réduction en patte en deux stades, à la soude et à l'oxygène, comprenant comme premier stade un lessivage à lthydroxyde de sodium suivi d'un défibrage du produit du lessivage à l'hydro- xyde de sodium, et comme second stade un lessivage avec l'hy- droxyde de sodium en présence d'une quantité dtoxygène ex excès. Ce procédé connu donne une pâte en un rendement comparable au rendemdent d'un procédé kraft classique. On vient de découvrir qu'une matière lignocellulosique à peut etre efficacemen. débarrassée de la lignine dans ui proche deux stades, sans défibrage intermédiaire, procédé qui comprend com me premier stade une cuisson en présence de sulfate ou d'une liqueur caustique à une température supérieure à celle utilisée dans un procédé classique de réduction en pite, la cuisson étant destinée à produire un grand rendement, puis comme second stade un traitement dans un milieu alcalin en présence d'oxygène ou d'un gaz comprimé contenant de l'oxygène. Les périodes de cuis son du nouveau procédé sont du même ordre que celles des procédés classiques du type kraft.Le nouveau procédé produit une pe en un plus grand rendement, présentant une meilleure aptitude au blanchiment, en étant la cause .d:une moins grande pollution que les procédés classiques de réduction en patte. Ainsi, l'invention a-principalement pour objet un procédé de réduction en pâte qui donne un plus grand rendement en pgte cellulosique. Ce procédé est du type à deux étapes et peut être mis en oeuvre drune manière continue sans étape inter médiaire de défibrage. D'autres avantages ressortiront de la description qui va suivre. Le procédé de l'invention consiste (1) à traiter une matière lignocellulosique dans un récipient réactionnel fermé en présence drune liqueur de réduction en pate contenant un hydroxyde de métal alcalin en mélange ou non avec un sulfure de métal alcalin à une température comprise entre 1600 et 19500 pendant une période ne dépassant pas 90 minutes et de préfé rence ne dépassant pas 60 minutes, la température et la durée du traitement étant choisies pour produire un rendement en pite de 55 à 65 % en poids ; (2) à débarrasser la matière lignocel lulosique de la liqueur de réduction en pite en utilisant de l'eau ou une solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin (3) à traiter la matière en suspension aqueuse à une consistance de 2,0 à 30,0 % en poids pendant une période d'une demi-minute à 30 minutes à une température de 200 à 90 C par 2,0 à 20,0 % en poids d'un hydroxyde de métal alcalin ; et (4) à traiter la matière alcaline dans un milieu aqueux à une consistance de 3,0 à 35 > 0 en poids par lroxygène ou un gaz contenant de ltoxy- gène pendant 10 à 120 minutes à une température de 800 à 140 C et sous une pression partielle droxygène de 2,1 à 14 bars. Lorsque la matière lignocellulosique utilisée est du bois, on le transforme tout d'abord en copeaux. Cette étape n'est pas nécessaire lorsque la matière lignocellulosique est sous forme fibreuse. Le procédé de l'invention peut être appliqué pour éliminer la lignine soit d'un bois de conifère, soit d2un bois de feuillu. Par conifère, on entend des-espèces comprenant le pin, 11 épicéa et le sapin baumier. Par "feuillu", on entend des es pèces comprenant le bouleau, le tremble, le peuplier du Canada, l'érable blanc, le hêtre et le chenue. Lorsqu'on applique le procédé à un bois de feuillu très dense tel que le bouleau, il est préférable d'utiliser une plus longue période pour atteindre la température maximale de -cuisson au cours de la première étape et d'ajouter un hydroxyde alcalin au cours de la seconde étape alors que la pgte présente une faible consistance par exemple de 2 à 6 %.Il est souhaitable d'éliminer de 40 à 60 % de la lignine des bois denses de feuillu au cours de la première étape. Lorsque le traitement de la première étape est mis en oeuvre avec une liqueur de réduction en pâte ne contenant qu'un hydroxyde de métal alcalin, on en utilise de 14 à 24 %, de préférence de 18 à 22 % en poids, par rapport au poids de la matière lignocellulosique. Normalement, la liqueur contient également un carbonate de métal alcalin. Lorsque le traitement de la première étape est effectué avec une liqueur de réduction en pâte contenant à la fois un hydroxyde de métal alcalin et un sulfure de métal alcalin, on utilise, par rapport à la matière lignocellulosique, de 8 à 14 %, de préférence de 10 à 12 % en poids d'hydroxyde de métal alcalin, exprimé par la quantité efficace de base alcaline, (norme TAPAI T 1203 OS-61) et de 5 à 40 %, de préférence de 20 à 30 % en poids de sulfure de métal alcalin, exprimé en pourcentage de sulfidité (norme APPI 2 1203 OS-61). Cette liqueur de réduction en pite contient aussi normalement un sulfate de métal alcalin et un carbonate de métal alcalin. La quantité efficace de base alcaline correspond à la somme de la totalité de l'hydroxyde alcalin en solution exprimé en Na20, y compris celui formé par 1'hydrolyse du sulfure alcalin, également exprimé en Na2O. La sulfidité correspond à la totalité du sulfure, exprimé en Na20, calculée en pourcentage de la totalité de la base alcaline titrable, y compris celui formé par hydrolyse du sulfure, exprimé également en Na20. Entant donné que le traitemeift de la première étape est effectué dans vn récipient réactionnel fermé à une température comprise entre 1600 et 195 C en présence d'eau, la réaction se produit à une pression supérieure à la pression atmosphéri- que. On a constaté que le rendement est accru et la délignification accélérée par l'addition à la liqueur de réduction en pite de 0,02 à 2,0 %, de préférence de 0,05 à 1,0 % en poids par rapport à la matière lignocellulosique, d2acide anthraquinone monosulfonique ou d'acide anthraquinone disulfonique ou de sels de métaux alcalins desdits acides ou de mélanges des acides et/ou sels précités. L'addition des composés anthraquinoniques est plus efficace lorsque la première étape est mise en oeuvre avec une liqueur de réduction en pâte contenant un hydroxyde de métal alcalin sans ajouter de sulfure de métal alcalin. Après le traitement par une liqueur de réduction en pate de la première étape, le rendement en pate obtenu est de 52 à 65 %, de préférence de 58 à 62 % en poids, par rapport à la matière ligaocellulosique.Le nombre kappa de la matière à la fin de la première étape est compris entre 80 et 130 pour les bois de conifère et entre 40 et 90 pour les bois de feuillu. La matière partiellement délignifiée provenant du traitement de la première étape est déchargée du récipient de réduction en pate et la liqueur usée est éliminée par e l'eau fraî- che ou une liqueur usée provenant de étape de traitement de la matière alcaline par l'oxygène ou bien par "lteau blanche" provenant de la dernière étape du procédé de fabrication du pa pier. Par ltexpression "eau blanche", on désigne l'eau de de fabrl cation qui a été utilisée pour le transfert de la patte liquide et qui a été séparée de la pite pour etre réutilisée dans le procédé. On ajoute ensuite à la matière un hydroxyde de métal alcalin.L'hydroxyde de métal alcalin peut Qtre appliqué sous la forme d'une liqueur de réduction en pAte ou dune "lessive neuve" telle que celle utilisée dans la première étape du pro cédé. Par conséquent, cette lessive peut contenir un sulfure, un sulfate et un carbonate en plus de lthydroxyde de métal alca lin. On ajoute aussi de préférence de 0,1 à 1,0 do en poids, par rapport à la pâte, d'un sel de magnésium tel que le chlorure de magnésium ou le sulfate de magnésium. le sel de magnésium peut être ajouté directement sous la forme de sel ou sous a forme d'un complexe avec la liqueur usée provenant de l'étape de traitement de la matière alcaline par ltoxygène. La matière lignocellulosique alcaline est ensuite transférée, sans défibrage mécanique, dans un récipient de traitement par l'oxygène La matière est alors traitée par ltoxy- gène ou un gaz comprimé contenant de l'oxygène. Le produit du traitement par l'oxygène est séparé de la liqueur usée et est lavé à l'eau. Sa teneur résiduelle en lignine est comprise entre 2 et 6 % de préférence entre 2 et 4 % en poids par rapport à la matière lignocellulosique de départ, ce qui correspond à un rendement de 43 à 53 % en poids. D'hydroxyde de métal alcalin utilisé comme réactif dans le procédé de 1'lnvention peut Btre l'hydroxyde de sodium ou de potassium. Le sulfure de métal alcalin utilisé comme réactif peut être le sulfure de sodium ou de potassium. la matière traitée par l'oxygène peut etre soumise à un traitement de blanchiment. Un traitement classique de blanchiment comprenant une chloration, une extraction par une substance alcaline et un traitement par le bioxyde de chlore suffit pour donner un produit ayant une blancheur de 90 unités environ (Elrepho). En variante, la première étape de blanckiment peut comprendre un traitement par le bioxyde de chlore suivi succes- sivement par une chloration, sans lavage intermédiaire. Le procédé de l'invention a l'avantage de ne pas né cessiter de défibrage entre le traitement par la liqueur de réduction en pâte et le traitement par l2oxygène. Il en résulte une diminution de l'appareillage nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé. Contrairement à ltopération classique de réduction en pâte à la soude qui nécessite des périodes de cuisson de plusieurs heures, les périodes de cuisson selon l'invention sont du même crdre que celles du procédé kraft classique. En appliquant le procédé de l'invention, dans lequel la première étape utilise une liqueur de réduction en pâte kraft, il est possible d'obtenir un produit en un rendement qui est de 6 à 7 ?/0 supérieur à celui du procédé kraft classique. lorsque le présent procédé est suivi par un traitement de blanchiment classitue, la diminution du rendement due au blanchiment équivaut à la diminution du rendement qui résulte du blanchiment d'une pâte ayant le meme nombre kappa, mais préparé par le procédé kraft. En outre, l'usage d'une quantité molndre de réactifs contenant du soufre se traduit par une diminution des risques de pollution. Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif, mais non limitatif de l'invention. Dans les exemples,le nombre kappa et la viscosité ont été déterminés par les méthodes suivantes Nombre kappa méthode TAPPI T-236-M-60 Viscosité méthode TAPPI T-230-SU-66 Les propriétés physiques des pâtes ont été déterminées sur une matière traitée dans un moule à papier à un indice d'égouttage compris entre 300 et 500 (Canadian Standard Freeness). Des feuilles faites à la main ont été préparées selon la méthode TAPPI (g-220-M-60). les propriétés physiques ont été déterminées de la manière suivante Traction (longueur de rupture) TAPPI T-404-M Indice d'éclatement TAPIT T-403-M Indice de déchirure TAPPI T-414-M Exemple 1 On soumet un mélange de copeaux de bois d'épicéa et de sapin baumier au traitement suivant (1) On fait cuire les copeaux avec une liqueur kraft contenant 12 % en poids de base alcaline efficace exprimée en oxyde de sodium et 25 La température maximale de la charge soumise à la cuisson est de 1800C et elle est atteinte au bout de 50 minutes. On maintient la charte à 1800C pendant 10 minutes. le rendement de la charge est de 60,9 , le produit ayant un nombre kappa de 104. (2) On lave à l'eau le bois partiellement délignifié. (3) Sans défibrage, on imprègne le bois partiellement délignifié, à la température ambiante, d'une solution aqueuse contenant 9,5 % dthydroxyde de sodium et du sulfate de magnésium en une quantité correspondant à 0,2 % d'ion magnésium par rapport au poids du bois partiellement délignifié. (4) On traite le bois alcalin dans un réacteur fermé en présence d'eau à une consistance de 27 % à 11500 pendant 50 minutes par de l'oxygène sous une pression partielle de 5,6 bars. On obtient le produit délignifié à un rendement de 51,9 % par rapport à la matière de départ, un nombre kappa de 30 et une viscosité de 13,1 cPo. (5) On soumet le produit traité par 12oxyène de l'éta- pe 4 à trois étapes de blanchiment : une chloration, une extraction par une substance caustique et un traitement par le bioxyde de chlore. Chloration : pâte à une consistance de 9 % en poids traitée par 6 % en poids de chlore pendant 1 heure à 24 C. Extraction par une substance caustique : pâte à une consistance de 10 % en poids traitée par 2,9 % en poids dthydro- xyde de sodium pendant 2 heures à 65 C. Traitement par le bioxyde de chlore : pâte à une consistance de 6 % en poids traitée par 0,6 % en poids de bioxyde de chlore pendant 3 heures à 70 C. On lave la pâte à l'eau à la fin de chacune des étapes de blanchiment. Le produit présente une blancheur de 88,4 unités (Elrepho) et une viscosité de 11,8 cPo. Les propriétés physiques du produit sont indiquées sur le tableau I ci-après. TABLEAU I Indice Longueur de Indice d'é- Indice de Densité d'égouttage rupture, m clatement déchirure cm /g 500 -- 12 700 - 103 83 1,33 300 13 300 105 76 1,27 Exemple 2 On soumet le même mélange de copeaux de bois d'épicéa et de sapin baumier aux étapes de traitement suivantes (1) On cuit les copeaux en présence d'une lessive contenant 20 % en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids du bois, le rapport de la liqueur au bois étant de 4. la température maximale de la charge à cuire est de 180 C et elle est atteinte au bout de 60 minutes. On maintient la charge à 1800C pendant 60 minutes. le rendement est de 53,2 % et le nombre kappa est de 106. (2) On lave à l'eau douce le bois partiellement délignifié. (3) Sans défibrage, on- imprègne le bois partiellement délignifié à la température ambiante d'une solution aqueuse contenant 9,0 r d'hydroxyde de sodium et du sulfate de magnésium en une quantité correspondant à 0,2 % d'ion magnésium, par rapport au poids du bois partiellement délignifié. (4) On traite le bois alcalin dans un réacteur fermé en présence d'eau à une consistance de 27 %, à 115 C pendant 50 minutes, par l'oxygène sous une pression partielle de 5,6 bars. Le produit délignifié est obtenu en un rendement de 46,7 , par rapport à la matière de départ, et il présente un nombre kappa de 23 et une viscosité de 7,6 cPo. (5) on soumet la pâte traitée par l'oxygène qui est le produit de l'étape 4 à trois étapes de blanchiment : une chloration, une extraction par une substance caustique et un traitement par le bioxyde-de chlore. Chloration : pâte à une consistance de 3 % en poids traitée par 5,6 0 de chlore pendant 1 heure à 24 C. Extraction par une substance caustique : pâte à une consiste de 10 % en poids traitée par 2,2 , > d'hydroxyde de sodiun pendant 2 heures à 650 C. Traitement par le bioxyde de chlore : pâte à consis tance de 6 % en poids traitée par 0,7 % en poids de bioxyde de chlore pendant 7 heures à 700 C. On lave la pâte à l'eau à la fin de chacune des étapes de blanchiment. produit présente une blancheur de 88,5 unit (Elrepho) et une viscosité de 7,3 cPo. Les propriétés physiques du produit sont indiquées sur le tableau II. TABLEAU Il Indice Longueur de Indice d'é- Indice de Densité, d'égouttage rupture, m clatement déchirure cm3/g 500 11 250 | 85 90 1,40 300 11 480 89 83 1,31 Exemple 3 On soumet le mme mélange de copeaux de bois d'épicéa et de sapin baumier aux étapes suivantes de traitement (1) On cuit les copeaux en présence d'une lessive contenant 20 % en poids d'hydroxyde de sodium et 0,1 % en poids d racide anthraquinone-2-monosulfonique, par rapport au poids du bois, le rapport de la liqueur au bois étant de 4.La température maximale de la charge soumise a la cuisson est de 180 C et elle est atteinte au bout de 60 minutes. La charge est maintenue à 1800C pendant 45 minutes. Le rendement est de 52,5 % et le nombre- kappa est de 84. (2) On lave à 11 eau douce le bois partiellement délignifié. (3) Sans défibrage, on imprègne le bois partiellement délignifié, à la température ambiante, d'une solution aqueuse contenant 5,0 ,%' d'hydroxyde de sodium et du sulfate de magne sium en une quantité correspondant à 0,2 % d'ion magnésium par rapport au poids du bois partiellement délignifié. (4) On traite le bois alcalin dans un réacteur fermé en présence d'eau à une consistance de 27 fo, à 1150C pendant 50 minutes, par l:oxygène sous une pression partielle de 5,6 bars. Le produit délignifié est obtenu en un rendement de 48,4 % par rapport à la matière de départ et présente un nombre kappa de 28 et une viscosité de 18,8 cPo. (5) On soumet la pâte traitée par l'oxygène, qui est le produit de l'étape 4, à trois étapes de blanchiment : une chloration, une extraction par une substance caustique et un traitement par le bioxyde de chlore. Chloration : pâte à une consistance de 3 % en poids traitée par 5,6 % de chlore pendant 1 heure à 24 C. Extraction par une substance caustique : pâte à une consistance de 10 % en poids traitée par 2,7 % d'hydroxyde de sodium pendant 2 heures à 650C. Traitement par le bioxyde de chlore : pâte à une consistance de 6 % en poids traitée par 0,7 % en poids de bioxyde de chlore pendant 3 heures à 70 C. On lave la pâte à l'eau à la fin de chacune des étapes de blanchiment. Le produit présente une blancheur de 87,5 unités (Elrephc) et une viscosité de 10,7 cPo. les propriétés physiques du produit sont indiquées sur le tableau III. TABLEAU III Indice Longueur de Indice d'é- Indice de Densité, d'égouttage rupture, m clatement déchirure cm3/g 500 12 700 84 107 1,37 300 13 300 93 98 1,35 Exemple 4 On soumet un mélange de copeaux de bois d'épicéa et de sapin baumier aux étapes suivantes de traitement (1) On cuit les copeaux en présence d'une liqueur kraft contenant 12 % en poids d'une base alcaline-efficace ex- primée en oxyde de sodium et 25 % de sulfidité par rapport au poids du bois, le rapport de la liqueur au bois étant de 4. La température maximale de la charge à cuire est de 180 C et elle est atteinte aubout de 60 minutes. La charge est maintenue à 180 C pendant 15 minutes. Le rendement de la charge à cuire est de 60,4 %, le produit présentant un nombre kappa de 103. (2) On lave à liteau douce le bois partiellement délignifié. (3) Sans raffinage, on imprègne le bois partiellement délignifié, à la température ambiante, d'une solution aqueuse contenant 9,0 % d'hydroxyde de sodium et du sulfate de magnésium en une quantité correspondant à 0,2 % d'ion magnésium, par rapport au poids du bois partiellement délignifié. (4) On traite le bois alcalin dans un réacteur fermé en présence d'eau à une consistance de 27 % à 11000 pendant 60 minutes par l'oxygène sous une pression partielle de 5,6 bars. Le produit délignifié est obtenu en un rendement de 50,5 %, par rapport à la matière de départ, et présente un nombre kappa de 25 et une viscosité de 15 cPo. (5) On soumet la pâte traitée par l'oxygène qui est le produit de étape 4 à trois étapes de blanchiment : une chloration, une extraction par une substance caustique et un traitement par le bioxyde de chlore. Les conditions du traitement de blanchiment sont les suivantes : chloration : pâte à une consistance de 3 % en poids traitée par 5 % en-poids de chlore pendant I heure à 24 C. Extraction par une substance caustique : pâte à une consistance de 10 % en poids traitée par 2,4 % en poids dthydro- xyde de sodium pendant 2 heures à 65 C. Traitement par le bioxyde de chlore : pâte à une consistance de 6 % en poids traitée par 0,7 % en poids de bioxyde de chlore pendant 3 heures à 7000. On lave la pâte à l'eau à la fin de chacune des étapes de blanchiment. On obtient le produit en un rendement de 47,25 % par rapport au bois e-t il présente une blancheur de 88,5 unités (Elrepho)- et une viscosité de 14,9 cPo. Les propriétés du produit quant à sa force sont indiquées sur le tableau IV. TABLEAU IV Indice Longueur de Indice d'é- Indice de d'égouttage rupture, m clatement déchirure 500 12 900 101 105 300 14 300 109 98 Exemple 5 En comparaison des résultats obtenus dans les exemples 1, 2, 3 et 4, qui utilisent le procédé de l'invention, on soumet un mélange de copeaux de bois d'épicéa et de sapin baumier aux étapes classiques suivantes de cuisson et de blanchiment. On cuit les copeaux en présence d'une liqueur kraft contenant 15,5 % de base alcaline efficace exprimée en oxyde de sodium et 25 % de sulfidité par rapport au bois, le rapport de la liqueur au bois étant de 4. La temrérature maximale de la charge à cuire est de 170 C et elle est atteinte au bout de 60 minutes. La charge est maintenue à 170 C pendant 120 minutes. Le rendement de la charge est de 45,0 , la pâte produite ayant un nombre kappa de 30. On lave la matière à l'eau douce et la soumet à 5 étapes de blanchiment de la manière suivante Chloration : pâte à une consistance de 3 % en poids traitée par 6 % en poids de chlore pendant 1 heure à 250 C. Extraction par une substance caustique : pâte à une consistance de 10 % en poids traitée par 2,8 fo en poids d'hydroxyde de sodium pendant 2-heures à 65 C. Traitement par le bioxyde de chlore : pâte à une consistance de 6 % en poids traitée par 1,0 % en poids de bioxyde de chlore pendant 3 heures à 700 C. Extraction par une substance/caustique : pâte à une consistance de 10 % en poids traitée par 0,5 % en poids d'hydroxyde de sodium pendant 1 heure et demie à 700 C. Traitement par ie bioxyde de chlore : pâte à une consietance de 6 % en poids traitée par 0,3 % en poids de bioxyde de chlore pendant 3 heures à 70 C. On lave la pâte à l'eau à la fin de chacune des étapes de blanchiment. On obtient le produit en un rendement de 41,2 % par rapport au bois et il présente une blancheur de 89,0 unités (Elrepho) et une viscosité de 18,8 cPo. Les propriétés du produit sont indiquées sur le tableau V. TABLEAU V Indice Longueur de Indice d'é- Indice de Densité, d'égouttage rupture, m clatement déchirure cm3/g 500 11 800 | 105 110 1,15 300 12 600 115 96 1,29 TABLEAU VI Comparaison entre le rendement du procédé de l'invention - (Exemples 1 à 4) et le rendement d'un procédé kraft classique (Exemple 5) pour la délignification d'un bois de conifère L'invention Témoin Type de cuisson Soude Kraft Soude Kraft Kraft + AMS + AMS Exemple 2 4 3 1 5 Nombre kappa 23 25 28 30 30 Rendement, % par rapport au bois 46,7 50,5 48,4 51,9 45 Augmentation du rendement en com paraison du témoin, 1,7 5,5 3,4 6,9 % par rapport au bois Augmentation du ren dement en comparai son du témoin, ajus tée au même nombre 4,2 7,2 4,1 6,9 kappa, % par rapport Eu bois ~~~ AMS = acide anthraquinone-2-monosulfonique. Cn utilise le même bois (épicéa et sapin baumier) dans les 5 exemples. On a ajusté le rendement du témoin à un rendement correspondant à un nombre kappa des exemples 1 à 4 par interpolation d'une-courbe du nombre kappa en fonction du pourcentage de rendement pour les espèces de bois en question. La courbe est basée sur la relation "pourcentage de lignine = 0,15 (nombre kappa) - 0,24" décrite dans "Some Fundamental Aspects of Oxygen Pulping" de R. Marton, 4th Canadian Wood Symposium, Québec, du 4 au 6 Juillet 1973. La teneur initiale en lignine du bois est donnée dans "Pulpwoods of tunited States and Canada", I. H. Isenberg, 2ème édition, Institute of Paper Chemistry, Appleton Wisconsin 1951. la pente de la courbe des valeurs correspond à 0,332 % de rendement par unité du nombre kappa. Les valeurs ajustées du rendement pour le témoin (exemple 5) sont données sur le tableau VII. TABLEAU VII Nombre kappa Rendement -23 4255 25 43,) 28 44,3 TABLEAU VIII Comparaison entre la consommation de produits chimiques de blanchiment par le produit de l'invention (exemple 1) et celle d'un procédé kraft classique (exemple 5) Exemple 1 Exemple 5 (témoin) Chlore, % 6 | 6 Hydroxyde de sodium, % 2,9 3,3 Bioxyde de chlore, % 0,6 1,3 Les deux produits proviennent de copeaux de bcis d'epicéa et de sapin baumier et, avant le blanchiment, ils présentent tous deux un nombre kappa de 30. Le produit de l'exemple 1 a été blanchi à une blancheur de 88,4 unités et celui de l'exem- ple 5 à une blancheur de 89,0 unités. En comparaison du produit kraft classique, le produit de l'invention nécessite pour le blanchiment la mame quantité de chlore, mais 12 % dthydro yde de sodium en moins et 54 % de bioxyde de chlore en moins. Exemple 6 On traite un échantillon de copeaux de bois de bouleau par une lessive de cuisson kraft contenant 13,0 % de base alcalime efficace et 25,0 % de sulfidité à un rapport de la liqueur au bois de 4:1. La température maximale de l'échantillon est de 180 C et elle est atteinte en 2 heures. On interrompt le traitement lorsque la température de 180 C est atteinte. Le rendement est de 58,1 % du bois à un nombre kappa de 42,9. On lave le produit à lteau froide et le partage en parties égales A et B. Sans défibrage, on imprègne chaque partie d'une solution aqueuse de 5,6 % d'hydroxyde de sodium et de sulfate de magnésium contenant 0,2 % d'ion magnésium par rapport à la pâte. On effectue l'imprégnatIon de la partie A à une con sistance de la pite de 3 %, puis on la comprime jusqu'à ce que la consistance soit de 27 %. On imprègne la partie B à une con sistance de la pâte de 27 %. On traite les deux parties dans le même réacteur à oxygène en même temps à une température de 120 C pendant 40 minutes sous une pression partielle d'ogJgène de 5,6 bars. Le rendement de la partie A est de 93,9 % avec 9,8 % de refus d'épuration par rapport au poids de la pâte, ou un rendement de 54,6 % avec 4,9 % de refus d'épuration par rapport au bois. Le nombre kappa du produit est de 11,1 et la viscosité est de 22,2 cPo. Le rendement de la partie B est de 90,) % avec 16 % de refus d'épuration par rapport au poids de la pâte ou un rendement de 52,5 % avec 7,7 % de refus d'épuration par rapport au bois. Le nombre kappa est de 12,3 et la viscosité est de 16,6 cPo. Il est évident qu'une imprégnation à une faible con sistance est plusuefficace. F.2emple 7 On élimine la lignine de 9 échantillons de copeaux de bois de bouleau afin d'estimer l'aptitude au blanchiment et les propriétés des pâtes résultantes. On élimine la lignine de. quatre des échantillons en mettant en oeuvre le procédé de l'invention, dans la première étape duquel on utilise une lessive de cuisson kraft. On élimine la lignine de quatre échantillons supplémentaires en utilisant le procédé dans la première étape duquel la cuisson est effectuée avec une lessive à la soude. On élimine la lignine d'un échantillon servant de témoin par un processus de cuisson kraft classique.Les détails des processus de délîgnification sont donnés sur le tableau IX, l'aptitude au blanchiment sur le tableau X et les propriétés de sclidité sur le tableau XI. T A B L E A U IX Première étape Deuxième étape Echan- Lessive Base al- AMS, % Tempé- Durée Nombre Rende- NaOH, Nombre Rende- Rende- Vistillon de cuis- caline, par rap- rature de kappa ment, % par kappa ment, ment, cosison % par port au C séjour, de la % par rapport de la % par % par té, rapport bois h pâte rapport à la pâte rapport rap- cPo au bois au bois pâte à la port pâte au bois 1 Kraft 10,0 180 1/4 51 61,2 4,5 15 94,0 57,6 23,8 2 kraft 10,0 0,5 180 1/6 51 64,6 4,5 17 95,0 61,6 20,4 3 kraft 10,0 170 1 1/2 53 62,1 4,5 17 90,0 56,6 27,6 4 kraft 10,0 0,5 170 1 53 61,4 4,5 15 90,0 55,7 21,6 5 soude 18,0 180 1 49 55,0 4,25 15 90,5 51,4 12,8 6 soude 16,0 0,1 180 3/4 52 56,6 4,5 16 96,7 54,6 15,2 7 Soude 16,0 170 2 55 57,0 4,5 16 89,7 51,0, 15,7 8 Sonde 18,0 0,1 170 1 1/4 55 58,7 4,5 16 94,4 55,4 14,5 9 kraft 13 170 1 1/2 23,8 52,8 36,7 témoin Première étape AMS = acide anthraquinone-2-monosulfonique charge alcaline pour des cuissons kraft - % de base alcaline efficace sulfure alcalin à 25 % de sulfidité charge alcaline pour cuissons à la soude - % d'hydroxyde de sodium durée de chauffage jusqu'à la température maximale - 1 heure Deuxième étape NaOH ajouté à la pâte à une consistance de 27 % traitement par l'oxygène : la pâte contient 0,2 % d'ion magnésium. La pression de l'oxygène est de 5,6 bars à 120 C pendant 60 minutes. T A B L E A U X C E D E D Echan- Lessive % de chlore % de NaOH Indice de % de bi- % de NaoH % de bi- Visco- Blancheur tillon de cuis- par rapport par rap- permanga- oxyde de par rap- oxyde de sité, (Elrepho) son à la pâte port à la nate chlore port à la chlore cPo unités pâte par rap- pâte par rapport à port à la pâte la pâte 1 kraft 3,0 1,45 1,6 0,6 19,8 87,0 2 kraft 3,4 1,65 1,1 0,6 16,5 84,9 3 kraft 3,4 1,65 1,0 0,6 20,0 85,1 4 kraft 3,0 1,45 1,3 0,7 15,7 85,4 5 Soude 3,0 1,45 1,4 0,6 10,7 85,0 6 Soude 3,2 1,55 1,6 0,6 12,9 85,4 7 Soude 3,2 1,55 1,4 0,6 12,5 84,6 8 Soude 3,2 1,55 1,2 0,5 11,9 85,2 9 kraft 4,76 2,35 3,4 1,2 0,5 0,3 26,5 88,0 témoin C = chloration, pâte à une consistance de 3 % à la température ambiante pendant 1 heure E = extraction par une substance caustique,pâte à une consistance de 10 % à 65 C pendant 2 heures D = traitement par le bioxyde de chlore, pâte à une consistance de 6 % à 70 C pendant 3 heures T A B L E A U XI Echan- Lessive Traction (longueur Indice d'écla- Indice de dé- Visocité, tillon de de rupture) km tement chirure cPo cuisson 500 300 500 300 500 300 CSF CSF CSF CSF CSF CSF 1 kraft 10,8 12,3 73 79 106 95 19,8 2 kraft 10,6 11,9 66 82 91 81 16,5 3 kraft 10,1 11,0 72 79 105 94 20,0 4 kraft 11,0 11,6 70 81 89 81 15,7 5 Soude 9,9 11,0 60 73 98 93 10,7 6 Soude 9,7 11,5 60 75 121 91 12,9 7 Soude 9,9 10,8 65 77 105 93 12,5 8 Soude 10,2 11,0 65 72 99 90 11,9 9 kraft 10,8 11,0 68 71 112 91 26,5 témoin CSF = Canadian Standard Freeness TABLEAU XII Comparaison de rendement entre le procéda de l'invention (Exemple 7, Echantillons 1, 2, 5 et 8) et un procédé kraft classique (Exemple 7, Echantil lon 9) pour la délignification d'un bois de feuillu (bouleau) Présente invention Témoin Type de cuisson Soude Kraft Soude Kraft Kraft + AMS + AMS Echantillon 5 1 8 2 9 Nombre kappa 15 15 16 17 23,8 Rendement, % par rapport au bois 51,4 57,6 55,4 61,6 52,8 Augmentation du rendement en compa raison du témoin, -1,4 4,8 2,6 8,8 % par rapport au bois - Augmentation du ren dement en comparai son du témoin ajusté 2,4 8,6 5,9 11,7 au même nombre kappa, par rapport au bois AMS = acide anthraauinone-2-monosulfonique. On a ajusté le rendement du témoin à un rendement correspondant au nombre kappa des échantillons 1, 2, 5 et 8 comme dans les exemples 1 à 4. La pente de la courbe du pourcentage de .rendement par rapport au nombre kappa est de 0,41-5 % de rendement par unité du nombre kappa. Les valeurs du rendement ajusté pour le témoin (échantillon 9) sont les suivantes TABLEAU XIII Nombre kappa Rendement, 0 15 49,0 16 49-,5 17 49,9 Exemple 8 On soumet un mélange de copeaux de bois d'épicéa et de sapin baumier aux opérations suivantes de traitement (1) On cuit les copeaux en présence d'une lessive à la soude contenant 20 % en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids du bois, le rapport de la liqueur au bois étant de 4:1. La charge contient 0,1 % en poids, par rapport au bois, d'acide anthraquinone-2-monosulfonique. La température maximale de la charge à cuire est de 1800C et elle est atteinte au bout de 1 heure. On maintient la charge à 180 C pendant 50 minutes. Le nombre kappa du produit est de 82,4. (2) On lave à l'eau douce le bois partiellement déligni fié. (3) Sans défibrage, on imprègne le bois partiellement délignifié, à la température ambiante, d'une solution aqueuse contenant 5,5 % en poids d'hydroxyde de sodium et du sulfate de magnésium en une quantité correspondant à 0,2 % d'ion magnésium par rapport au poids du bois partiellement délignifié. (4) On traite le bois alcalin dans un réacteur fermé en présence d'eau à une consistance de 27- % à 115 C pendant 50 minutes par l'oxygène sous une pression partielle de 5,6 bars. Le produit délignifié est obtenu en un rendement de 92,3 % en poids par rapport à-la matière provenant de l'étape (2) avec 2,0 % de refus d'épuration. La matière a une viscosité de 12 cPo et un nombre kappa de 35,7. (5) On soumet la pâte traitée par l'oxygène qui est le produit de l'étape 4, à trois étapes de blanchiment une chloration, une extraction par une substance caustique et un traite tement par le bioxyde de chlore. Chloration : pâte à une consistance de 3,0 % en poids traitée par 7,14 % en poids de chlore pendant une heure à 25P. Extraction par une substance caustique : pâte à une consistance de 12 % en poids traitée par 3,57 % d'hydroxyde de sodium pendant 2 heures à 65 G. Traitement par le bioxyde de chlore : pâte à une cons 15 tance de 6 % en poids traitée par 1,Q % en poids de bioxyde de chlore pendant 3 heures à 700C. te produit blanchi présente une blancheur de 85 unités (Elrepho) et une viscosité de 10,6 cPo. te rendement est de 92,1 , par rapport au poids de la pâte traitée par l'oxygène, c'est-à-dire que la diminution du rendement est de 7,9 % au cours du blanchiment. Exemple 9 On soumet 5 fractions de copeaux de peuplier du Canada à différents traitements de délignification. te peuplier du Canada est un bois de feuillu de faible densité, contrairement au bouleau, qui est un bois de feuillu de grande densité. Au cours de la première étape, on traite toutes les fractions dans vn lessiveur d'une contenance de 3 litres en présence d'une lessive de cuisson à un rapport de la lessive au bois de 4:1. La température maximale de la charge à cuire est de 1700C. L'évacuation par soufflage est simulée par une durée de séjour de 2 minutes du produit en présence d'eau ajoutée dans un "dissoiveur de Cowles". On traite les échantillons 1 et 2 par une liqueur de cuisson kraft et les échantillons 3 à 5 par une liqueur de cuisson à la soude. Le pourcentage de l'hydroxyde de sodium utilisé comme réactif alcalin est exprimé dans les échar.- tillons 1 et 2 par la quantité efficace de charge alcaline et dans les échantillons 3 à 5 par le pourcentage pondéral dthy- droxyde de sodium On traite en outre l'échantillon 3 par 0,1 % en poids d'acide anthraquinone-2-monosulfonique (ANS). Dans tous les échantillons, le rapport de la lessive au bois est de 4:1. La température maximale des charges à cuire est de 1700C dans tous les cas. Après le lessivage, on lave à l'eau le produit partiellement délignifié. Les conditions des charges à cuire et les caractéristiques de la pâte produite sont données sur le tableau XIV. T A B L E A U XIV Echan- Base al- Sulfidité, Temps pour Durée de Rende- Refus Nombre Viscositillon caline, % % atteindre séjour à ment, d'épu- kappa té, cPo 170 C, h 170 C, h % par ration, rapport % par au bois rapport au bois 1 10,5 25,0 2 23/60 62,5 49,9 2 12 25,0 1 2 54,2 2,6 20,3 64,4 3 16 2 1 1/4 60,8 51,3 4 16 2 1 60,9 51,3 + 0,1 % AMS 5 18 1 2 1/2 55,7 0,8 24,1 26,7 On traite les produits des échantillons 1, 5 et 4, à unesconsistance de 9 % dans l'eau, par lhydroxyde de sodium et par du sulfate de magnésium en une quantité égale à 0,2 % d'ion magnésium.On comprime ensuite les produits jusqu'à une consistance de 27 % et les traite dans un réacteur par ltopy- gène sous une pression partielle de 5,6 bars pendant 50 minutes à 1150C. On traite ensuite la matière traitée par l'oxygène pendant 2 minutes dans un dissolveur de Cowles par une quantité supplémentaire dteau. On lave ensuite le produit à l'eau. Les résultats sont indiqués sur le tableau XV qui donne également les résultats obtenus avec les échantillons 2 et 5 à titre de comparaison. L'échantillon 2 est une charge de cuisson kraft classique et l'échantillon 5 est une charge de cuisson à la soude classique. T A B L E A U XV Echantillon NaOH, Ren- Rende- Refus Visco- Nombre Rendement de Différence de % dement, ment, d'épu- sité, kappa l'échantillon 2, rendement, % % par % par ration, cPo ajusté pour un par rapport rapport rapport % par nombre kappa de au bois à la au bois rapport l'échantillon, pâte au bois % par rapport au bois 1 3,5 90,8 56,8 3,97 38,8 14,1 51,9 4,9 2 54,2 2,6 64,4 20,3 54,2 3 4,0 91,6 55,7 1,1 22,3 16,4 52,8 2,9 4 4,0 94,2 57,4 2,4 27,3 19,3 53,8 3,6 5 55,7 0,8 26,7 24,1 55,6 -0,1 Le rendement de ltéchantilloi1 2 (kraft classique) est ajusté à un rendement correspondant aux nombres kappa des échantillons 1, 3, 4 et 5 comme décrit dans les exemples précédents. Ensuite. on soumet les 5 échantillons aux opérations de blanchiment. On soumet tous les échantillons aux opérations suivantes : une chloration, une extraction par l'hydroxyde de sodium et un traitement par le bioxyde de chlore. On soumet les échantillons 2 et 5 aux opérations supplémentaires : une extrac- tion par l'hydroxyde de sodium et un traitement par le bioxyde de chlore. On lave la matière à l'eau après chaque étape de blanchiment. tes résultats sont donnés sur le tableau XVI. T A B L E A U XVI fi C lusTf? -Tm-3cr F SaicsU o or aI: Jarc -;r-,p;ratT o o ss ^ L 6 l ap nris-avas ai; o 2 '" OI rmJ1 uosngi rr in --Sq-j o m a\ lus qca j M p rJ' in tn u\ rn rn aj1 e-f: i \o o i a adIar rrzdl lc; r7.naaVJa2fj o\ o ar o I uoTssr3g D t) wE . m oc a, o u g agmCT r Cx iiD a Sz I 6 'Zom o' o' P cu N 2 3g3siS&commat;iE W 0 In 3 'HPBmr ô 0 4 CarI M F\ M F\ K\ 5 4,82 25 s am,;a;i ; 70 3 0,5 65 2 0,5 70 2 87,4 3,1 16,5 95,0 52,9' 1,6 q s a,aq N N N N N 'amexa=Zg3;l; x ioe t N v s &commat;nv > y{sa;l; t LA L , 710 8 O uoTCT6WE ~ r + > Les propriétés physiques des produits blanchis sont déterminées et indiquées sur le tableau XVII. TABLEAU XVII Echan- Longueur de rupture Indice d'é- Indice de Densité, tillon par traction, km clatement déchirure cm3, 500 CSF 300 CSF 500 30G 500 300 500 300 CSF CSF CSF CSF CSF CSF 1 8,0 10,0 51 72 99 88 1,34 1,24 2 7,4 9,4 45 ,61 89 89 1,36 1,27 3 7,5 9,7 49 65 98 84 1,38 1,27 4 8,5 10,1 50 66 101 93 1,38 1,27 5 7,1 8,7 38 60 89 86 1,43 1,27 CSF = Canadian Standard Freeness Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l"in- vention. REVENDICATIONS 1. Procédé de délignification d'une matière lignocellulosique, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter une matière lignocellulosique dans un récipient réactionnel fermé par une lessive de réduction en pâte contenant un hydroxyde de métal alcalin, en mélange ou non avec un sulfure de métal alcalin à une température comprise entre 1600 et 1950C pendant une période ne dépassant pas 120 minutes et de préférence ne dépassant pas 90 minutes, la température et la durée du traitement étant choisies pour assurer un rendement en pâte de 55-à 65 % en poids à enlever la lessive de la matière lignocellulosique avec de l'eau ou une solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin à traiter la matière lignocellulosique, sans défibrage préalable, à une consistance de 2,0 à 30,0 , en poids en suspension aqueuse pendant une durée comprise entre 30 secondes et 30 minutes à une température de 200 à 900C par 2,0 à 20,0 % en poids d'un hydroxyde de métal alcalin ; à traiter la matière lignocellulosique alcaline dans un milieu aqueux à une consistance comprise entre 3,0 et 35,0 % en poids par ltoxygène ou un gaz contenant de l'oxygène pendant 10 à 120 minutes à une température comprise entre 800 et 1400C et sous une pression partielle d'oxygène de 2,1 à 14 bars ; et à laver à l'eau la matière lignocellulosique traitée par l'oxygène. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière lignocellulosique est un bois de conifère ou de feuillu. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lessive utilisée dans la première étape contient 14,0 à 24,0 % de préférence 18,0 à 20,0 zen poids d'un hydroxyde de métal alcalin, par rapport au poids de la matière llgnocellulo- sique. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lessive utilisée dans la première étape contient 8,0 à 14,0 P, de. préférence 10,0 à 12,0 % en poids drun hydroxyde de métal alcalin, exprimé par la quantité efficace de base alcaline, et 5,0 à 40,0 , de préférence 20,0 à 30,0 % en poids d'un sulfure de métal alcalin, exprimé en pour-cent de sulfidité, les pourcentages étant calculés par rapport au poids de la ma tière lignocellulosique. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lessive utilisée dans la première étape contient 0,02 à 2,0 %, de préférence 0,05 à 1,0 % en poids, par rapport au poids de la matière lignocellulosique, d'une substance choisie dans le groupe comprenant l'acide anthraquinone-monosulSonique, l'acide de anthraquinone-disulfonique, des sels de métaux alcalins des dits acides et des mélanges desdites substances. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la seconde étape, la lessive est enlevée de la ma tière lignocellulosique par une lessive usée provenant du trai tement par l'oxygène effectué pendant la quatrième étape du procédé. 7. Procédé selon Ia revendication 1, caractérisé en ce que pendant la seconde étape, la lessive est enlevée de la ma tière lignocellulosique par l'eau blanche. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la troisième étape, on ajoute de 0,1 à 1,0 ffi en poids dtun sel de magnésium à la matière lignocellulosique, le pourcentage étant calculé par rapport au poids de la matière lignocellulosique. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le sel de magnésium est le chlorure ou le sulfate de magné sium. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin est l'hydroxyde de sodium ou de potassium. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la troisième étape, l'hydroxyde de métal alcalin est sous la forme d'une lessive neuve ou d'une lessive oxydée. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la troisième étape, la matière lignocellulosique est à une consistance de 2 à 6 fo en poids 13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière lignocellulosique traitée par l'oxygène est soumise à des étapes de blanchiment. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les étapes de blanchiment comprennent successivement une Shloration, une extraction par une substance caustique et un traitement par le bioxyde de chlore.