Brevet FR2265908A1 — publié le 19751024

La présente invention concerne de manière générale un procédé de blanchiment de pate kraft. Plus particulièrement l'invention concerne un procédé de blanchiment de pate kraft, qui comprend de un à environ trois traitements par l'ozone et un traitement final avec une solution de peroxyde alcaline,les traitements étant séparés par une extraction alcaline. On réduit les exigences en eau n'ayant pas servi en utilisant l'effluent des traitements de blanchiment dans les opérations ultérieures de blanchiment, et l'on élimine la pollution des cours d'eau et la pollution atmosphérique en utilisant l'effluent final de l'opération de blanchiment dans le système de récupération des produits chimiques d'un procédé de formation de patte kraft. Le bois est compose de deux parties principales, une partie cellulosique fibreuse et une partie non fibreuse comprenant des composés du type phénolique, cette dernière partie étant couramment désignée sous le nom de lignine. Dans le procédé de formation de pate kraft ou procédé au sulfate, des copeaux de bois sont traités par une solution d'hydroxyde de sodium et de sulfura de sodium qui attaque la partie non fibreuse (lignine) du bois de sorte que l'on peut séparer les fibres. La pdte résultante est ensuite transférée dans un système de lavage de la pate brune1 où les produits chimiques sont éliminés par lavage à l'eau. L'effluent de l'opération de lavage additionné de la liqueur de cuisson épuisée provenant des lessiveurs, est génralemen appelé liqueur noire. La liqueur noire contient pratiquement tout. l'alcali ajouté au départ, plus environ la moitié du poids initial des copeaux de bois. La liqueur noire a faible teneur est soit recyclée au lessiveur où elle agit comme diluant de la liqueur fraîche, soit traitée comme suit Cn traite la liqueur noire à faible teneur (à environ 15-20% de solides) dans une série d'évaporateurs, couramment appelée un évaporateur à multiples effets, et on l'envoie dans un évaporateur à contact direct où l'eau y est encore évaporée jusqu'à ce que la teneur en solides soit environ 65-70%. Puis on tamise la liqueur évaporée et on la fait passer dans une unité de récupération où (a) on ajoute du sulfate de sodium brut d'appoint; (b) on élimine l'eau restante; (c) on récupère les sels de sodium principalement sous forme de carbonate de sodium et de sulfure de sodium; et (d) on obtient des calories en brillant les composés organiques dans la liqueur. Les cendres fondues, ou salin, provenant de l'unité de récu '2ération qui consistent en carbonate de sodium et sulfure de sodium, sont dissoutes dans de l'eau en formant la liqueur verte. La couleur verte est due à des impuretés ferreuses qui, avec la silice et les autres solides en suspension, sont éliminées par traitement avec des agents coagulants et décantation dans un clarificateur. L'étape de clarification est suivie d'une étape de caustification dans laquelle la liqueur verte est traitée par de la chaux pour transformer le carbonate de sodium en hydroxyde de sodium, le sulfure de sodium restant inchangé. On élimine la boue provenant du traitement de caustification, et on désigne la solution résultante sous le nom de liqueur blanche que l'on réutilise comme liqueur de cuisson dans le lessiveur. La boue est lavée dans un laveur de boue résiduaire de chaux et le filtrat est utilisé pour dissoudre de nouveau le salin de l'unité de récupération. La boue résiduaire de chaux est traitée dans un four pour fournir de la chaux rebrQlée. Pendant l'opération de brtlage, on recueille dans la cheminée du four de l'oxyde de calcium et quelques composés soufrés que l'on élimine de ladite cheminée à l'aide d'un épurateur. Les pattes kraft ou pates au sulfate non blanchies sont généralement blanchies à une blancheur acceptable par un procédé en plusieurs stades utilisant le chlore o;.. des composés chlorés comme l'hypochlorite de sodium ou de calcium et le bioxyde de chlore. Bien que le chlore et les composés chlorés se soient révélés étre des agents de blanchiment efficaces, ces composés sont difficiles à manipuler, introduisent des problèmes de corrosion dans 11 équipement de fabrication du papier, et transforment les effluents de l'installation de blanchiment en produits ne pouvant être ni récupérés ni recyclés. De plus, les liqueurs usées et les eaux de lavage de l'installation de blanchiment comprenant ces composés peuvent provoquer un problème important de pollution. On connaît bien les problèmes de poolution des cours d'eau, associés aux effluents des procédés de blanchiment par le chlore et/ou des composés contenant du chlore, et il a été suggéré de concentrer et de briller ces effluents dans le système de récupération de Liqueur de trituration décrit précédemment. Cependant, ce procédé permettant d'utiliser ces effluents a plusieurs inconvénients importants qui ont découragé l'utilisation d'un tel système de récupération et d'utilisation pour des effluents d' installation de blanchiment contenant du chlore. La teneur en chlore de l'effluent introduit des problèmes de corrosion, d'accumulation. de solides, de volatilisation de composés toxiques, etc..., dans le système de récupération. L'ozone est un agent de blanchiment bien connu et il a été suggéré de l'utiliser pour blanchir la pate de bois. Dans le brevet E.U.A. NO 396.325 de Brin et al. et dans le brevet E.U.A. NO 1.957.937 de C procédez de blanchiment, soit seul soit après un traitement preliminaire des fibres par exposition à de la lumière ultraviolette ou par diverses solutions chimiques, sont également inacceptables, essentiellement en raison des faibles valeurs de blancheur obtenues par rapport à celles obtenues par des procédés de blanchiment au chlore connus dans la technique, Selon la présente invention, la pate kraft est blanchie à une bLancheur élevée, par un procédé de blanchiment qu. comprend de un à environ trois traitements par l'ozone, et un traitement final par une solution ce peroxyde alc!line,les traitements de blanchiment étant séparés par une extraction alcaline. On recueille l'effluent de chacun des traitements de blanchiment et on le recycle et on l'utilise dans les opérations suivantes de blanchiment, réduisant ainsi la quantité d'cau d'appoint nécessaire, ou bien on l'introduit dans le système de récupération chimique d'un procédé de formation de patte kraft, éliminant ainsi la pollution qui pourrait autrement être provoquée par le rejet de ces effluents. Dans la pratique du procédé de cette invention, les traitements par l'ozone sont effectues au mieux en traitant la pate par un courant d'oxygène contenant d'environ 2% à environ 4% d'ozone. Après chacune des étapes d'ozonisation, on peut laver la patte si on le désire. La pate ozonée est ensuite soumise a une extraction alcaline qui comprend de préférence le traitement par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à une température accrue, perdant un temps compris entre environ une demi ~heure et environ deux heures, après quoi la pate est diluée avec de l'eau d'appoint ou de préférence avec l'effluent d'opération de blanchiment antérieur. La pate est finalement traitée par une solution alcaline de peroxyde d'hydrogène, comme il est couramment utilisé dans le blanchiment de la pâte de bois, et lavée. Bien que l'on préfère soumettre la pate à un nombre de traitements par l'ozone compris entre un et environ trois, le procédé de blanchiment suivant est particulièrement préféré dans la mise en oeuvre de cette invention : ozonation, extraction alcaline,ozenation, extraction alcaline, traitement par le peroxyde et lavage. On a maintenant trouvé que l'on peut réduire de façon importante la quantité d'eau d'appoint nécessaire pour l'opération de blanchiment si l'on recycle l'effluent des divers traitements de blanchiment et si o.n l'utilise dans les opérations suivantes de blanchiment. On préfère particulièrement introduire de 1' eau franche dans le système au moment du lavage final après le traitement par le peroxyde en milieu alcalin, et introduire l'effluent d'un stade à un stade antérieur dans une opération suivante de blanchiment. Dans le procédé de blanchiment particulièrement préféré, on utilise l'effluent provenant du traitement par le peroxyde et du lavage dans la seconde extraction alcaline d'une opération ultérieure de blanchiment, et on utilise 1'effluent de la seconde extraction alcaline dans la première extraction alcaline d'une opération suivante. On préfère ne pas réutiliser l'effluent de la première extraction alcaline, mais le traiter comme ci-dessous dans le système de récupération chimique. Pour éliminer la pollution atmcsphérique et la pollution des cours d'eau, on introduit l'effluent de la première extraction alcaline, et si on le désire, d'autres traitements de blanchiment, dans le systemede récupération chimique associé à la formation de pate kraft. On peut introduire l'effluent dans ce système en tout point où l'on utilise normalement de l'eau franche. On préfère introduire l'effluent dans le laveur de ligueur brune, au niveau de l'opération de dissolution du salin, dans le laveur de boue résiduaire de chaux ou dans l'épurateur de cheminée de four. Si le volume d'effluent est important, on peut le diviser et l'introduire en plusieurs de ces points. On préfère particulièrement introduire l'effluent dans le laveur de patte brune. Pour décrire la présente invention de façon qu'elle soit plus clairement comprise, on donne les exemples suivants. Ces exemples sont donnés essentiellement à titre d'illustration, et toute énumération spécifique de détails qu'ils contiennent ne doit pas etre interprêtée comme une limitation de cette invention. EXEMPLE I On triture selon le procédé kraft un mélange de copeaux de bois durs (hêtre, bouleau et érable). On préapre à la main des feuilles de papier à partir de la patte résultante selon la norme TAPPI T 281m. Les feuilles obtenues de cette manière ont une blancheur, mesurée sur un photomètre General Electric Photometer et exprimée en unités G.E., de 30 quand on la mesure selon la norme TAPPI T 217 m. On épaissit la pate jusqu'à une consistance de 35% dans une centrifugeuse à panier et le produit est soumis à un FsouffiageJ dans un séparateur de fibres à grande vitesse. Le matériau "soufflé" est traité à contre-courant avec de 1' oxygène contenant de 2 à 4% d'ozone. Le débit d'alimentation de pate est réglé de manière que, pour un temps de séjour dans l'équipament d'ozonation de 30 secondes à une température de 250C, la quantité d'ozone consommée soit 0,96% du poids sec absolu des fibres. On lave la pdte et, à une consistance de 11%, on la traite par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 2%, par rapport au poids sec absolu de la pate, à 66-710C pendant 96 minutes. La pdte est diluée par delteau, jusqu' une consistance de 1%. On épaissit la pate à 35% et on traite de nouveau la pate par de 1' ozone, comme ?récédemment, de manière que la quantité d'ozone consommée soit 0,87% du poids sec absolu de la pate. On traite de nouveau la patte par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, contenant 1% d'hydroxyde de sodium par rapport au poids sec absolu de la pate comme précédemment. On lave la pate et on la traite de nouveau avec de l'ozone de sorte que la quantité ozone consommée soit 0,62% du poids sec absolu de la pate. On lave un échantillon de la pate à l'eau et on prépare à la main des feuilles de papier comte avec la pate non blanchie. La blancheur de cette feuille est égale à 89,0 G.E., quand on la mesure comme précédemment pour des feuilles faites à partir de pate non blanchie On lave un second échantillon de la pdte avec une solution alcaline, on l'épaissit à une consistance de 12% et on la traite par une solution aqueuse de blanchiment comprenant peroxyde d'hydrogène 0,4% hydroxyde de sodium 0,48% silicate de sodium 1,0% On utilise la solution de blanchiment de sorte que l'on ajcute 0,4% de peroxyde d'hydrogène par rapport au poids sec absolu de la pate. Après 3 heures 1/2 à 440C et à un pH compris entre 9 et 10,2, on lave la pate avec de l'eau contenant de l'acide sulfureux. Des feuilles préparées corme pré=édemment ont une blancheur de 90 à 91 G.E., et après une heure à 1050C cette valeur reste entre 89 et 90 G.E. On recueille l'effluent provenant des opérations de blan chiment et on l'introduit dans le système de récupération des produits chimiques du procédé au sulfate. EXEMF E II On triture selon le procédé au sulfate des copeaux de peupliers de la région Midwest des Etats-Unis. Des feuilles préparées à la main comme dans l'Exemple I ont une blancheur de 30 unités G.E. On Jsoufflefl un échantillon de la pate et on le soumet à un premier traitement par l'ozone comme dans 1'Exemple I. La quantité d'ozone consommée est égale à 1,28% du poids sec absolu des fibres. Après lavage, on traite la pate par une solution aqueuse de 1,5% d'hydroxyde de sodium par rapport au poids sec absolu dd la pate, comme dans 1'Exemple I. Après une deuxième ozonation dans laquelle la quantité d'ozone consommée est égale à 0,90 du poids sec absolu des fibres et après un deuxième traitement alcalin, cette fois avec une solution aqueuse contenant 0,5% d'hydroxyde de sodium par rapport au poids sec absolu de la patte, on traite la pate par une solution aqueuse comprenant peroxyde d'hydrogène 0,2% hydroxyde de sodium 0,25% silicate de sodium 1,0% Tous ces traitements sont effectués comme dans l'Exemple I, sau pour les quantités de réactifs utilisées. Des feuilles préparées à la main à partir de cette pate ont une blancheur de 88,5 G.E , et après une heure à 1050C, elles gardent une blancheur de 86,5 G.E. EXEMPLE III On blanchit un second échantillon de la patte non blanche préparée dans l'Exemple Il, par un procédé identique à celui décrit dans l'Exemple II, sauf que l'eau fraîche utilisée dans la seconde extraction alcaline de cet exemple est remplacée par l'effluent provenant du traitement par le peroxyde de l'Exemple II. Des feuilles préparées à la main à partir de pate blanchie de cette manière ont une blancheur de 90,0 G.E., et après une heure à 1050C, elles gardent une blancheur de 88,5 G.E. EXEMPLE IV On blanchit un troisième échantillon de la pate non blanchie préparée dans l'Exemple II, selon un procédé identique à celui décrit dans l'Exemple II à part deux modifications. L'eau fraiche de la seconde extraction alcaline est remplacée par l'eau de lavage du traitement par le peroxyde de 1'Exemple III. L'eau fraîche de la première extraction alcaline est également remplaje par l'effluent de la deuxième extraction alcaline de l'Exemple III. Des feuilles préparées à la main à partir de patte blanchie de cette manière ont une blancheur de 89,3 G.E.., et après une heure à 105 C, elles gardent une blancheur de 87,9 G.E. L'effluent de la première extraction alcaline. est introduit dans le système de récupération des produits chimiques du procédé au sulfate, au niveau du laveur de pate brune. EXEMPLE V On triture selon le procédé au sulfate un mélange de copeaux de bois durs (hêtre, bouleau et érable). Des feuilles préparées à la main comme dans l'Exemple I ont une blancheur de 30 unités G.E. On épaissit la pate à une consistance de 35% dans une centrifugeuse à panier et on soumet le produit à un "soufflage" dans un séparateur de fibres à grande vitesse. La substance "soufflée" est traitée à contre-courant par un courant d'oxygène contenant 2,53% d'ozone par rapport au poids sec absolu de la pate. La quantité d'ozone consommée est égale à 0,96% du poids sec absolu des fibres. On traite la patte ozonée par une solution alcaline puis on la blanchit, à une consistance de 12%, avec une solution aqueuse contenant 0,27% de peroxyde d'hydrogène, 5% de silicate de sodium et 0,75% d'hydroxyde de sodium, pendant 4 heures 1/2 à 450C. Des feuilles de papier, préparées à la main et essayées comme dans l'Exemple I, ont une blancheur moyenne comprise entre 84 et 85 unités G.E. On recueille l'effluent provenant des traitements de blanchiment et on l'utilise dans des opérations ultérieures de blanchiment ou dans le système de récupération des produits chimiques d'un procédé au sulfate. ps E V E N D I C A T I O tJ S 1. procédé amélioré de préparation de patte kraft comprenant un système de récupération des produits chimiques du procédé de prépa ration de la pdte kraft et une opération de blanchiment de la pSte caractérisé en ce qu'il kraft, / comprend les étapes qui consistent : à blanchir la patte kraft par une série de traitements comportant de un à environ trois traitements par l'ozone, à effectuer un traitement final par une solution alcaline de peroxyde, à séparer les traitements par des extractions alcalines, à recycler l'effluent des extractions alcali et du traitement par la solution alcaline de peroxyde pour réduire quantité d'eau d'appoint nécessaire, et à introduire I'effluent de l'opération de blanchiment dans le système de récupération des produits chimiques de préparation de patte kraft, le procédé étant exempt de tout traitement utilisant du chlore ou des composés conte. nant du chlore ce qui élimine la nécessitA de traiter I'effluent à introduire dans le système de récupération des produits chimiques de préparation de patte kraft pour éliminer les sels contenant du chlore 2. procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise l'effluent du traitement par la solution alcaline de peroxyde1 dans une étape d'extraction alcaline d'une opération ultérieure de blanchiment. 3. procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise l'effluent d'une deuxième ou d'une troisième extraction alcaline, dans une extraction alcaline antérieure d'une opération de blanchiment ultérieure. 4. procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 dans lequel le nombre de traitements par l'ozone est deux; 5. procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise l'effluent dans le laveur de ptte brune du système de récupération. 6. procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise l'effluent pour dissoudre le salin dans le système de récupération. 7. procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise l'effluent dans le laveur de boue résiduaire de chaux. G. procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise l'effluent dans l'épurateur des produits recueillis dans la cheminée du four.