Brevet FR2300169A1 — publié le 19760903

La présente invention se rapporte aux procédés de blanchiment d'une matière cellulosique d'origine végétale afin d'obtenir une pâte chimique blanchie utilisée dans l'industrie de pâtes et papiers pour la production de toute5sortesd'articles. On connaît actuellement un procédé de blanchiment de matière cellulosique d'origine végétale faibles teneurs en cellulose de 3 a 12X en poids. Ce procédé comprend les opérations suivantes chloruration7 extraction alcaline et blanchiment final, avec lavage après chaque phase du traitement. L'inconvénient essentiel dudit procédé est une consononatl6n élevée en eau utilisée pour le lavage de la matière cellulosique entre les phases du traitement et, par conséquent, une grande quantité d'eaux usées polluant le bassin d'eau, de meme qu'unie grande durée de réalisation du processus et la complexité de l'appareillage à utiliser pour la réalisation du procédé. En outre, on connaît des procédés de blanchiment de la matière cellulosique d'origine végétale, qui consistent dans le blanchiment de la matière cellulosique dont la teneur en cellulose est de 15 9 60X en poids. La matière cellulosique est amenée dans la première zone, qui contient un excès de chlore, le séjour de la pâte dans la zone étant limité de façon que cette zone absorbe une quantité de chlore plus faible que possible et la durée de séjour de la pâte dans ladite zone est de 20 secondes à 5 minutes, ensuite on fait passer la pâte floconneuse en continu à travers la deuxième zone où lton sépare le chlore libre de ladite, à l'aide d'un courant d'airs on lave la pâte à l'eau et l'on procède à l'opération d'extraction alcaline, ensuite on lave la matière cellulosique fibreuse et on fait passer ladite matière déjà lavée a l'étape de blanchiment final. Après ces opérations, on procède au traitement alcalin réitératif de la matière avec le blanchiment final ultérieur. Après chaque phase du traitement de la matière, on procède au lavage de cette dernière. Après chaque phase de chloruration, de traitement alcalin et de blanchiment final, les eaux de lavage sont évacuées dans la canalisation (brevet de la République Fédérale d'Allemagne nO 1.767.885). Les inconvéneints des procédés mentionnés sont la grande quantité d'eaux usées contenant des produits toxiques difficiles a éliminer rejetées dans la canalisation, une consoiSation scessive de produits chimiques due i la perte élevée en chlore, la complexité de l'appareillage d utiliser, ce qui est dû à la nécessité d'évacuer la chaleur dégagée lors de la réaction de chloruration et à l'impossibilité de régler la température de la réaction. L'invention a pour objet de remédier aux inconvénients susmentionnés. Le procédé de l'invention a pour but d'éliminer complètement la nécessité d'évacuer les eaux usées toxiques en recourant un changement de la technologie du processus, de créer un cycle fermé de l'utilisation des eaux de lavage dans le processus de blanchiment, de simplifier la présentation d'appareillage du procédé en supprimant l'échangeur de chaleur du schéma et l'emploi de l'agent réfrigérant et d'améliorer, par conséquent, la qualité des demi-produits obtenus, ce qui s'obtient grâce à l'introduction dans la pâte cellulosique, avant sa chloruration, d'un produit de réaction des agents inorganiques formé dans les eaux de lavage et contenant l'ion chlorure prévenant l'oxydation de la cellulose. Le problème est résolu selon l'invention par un procédé de blanchiment de la matière cellulosique d'origine végétale comprenant les phases : de chloruration, de traitement alcalin, de blanchiment final avec le lavage de la matière entre ces phases, dans Iequel on traite la matière cellulosique végétale avant sa chloruration par le produit de réaction des agents inorganiques dégagé des eaux de lavage, obtenues après les phases de chloruration et de traitement alcalin ou seulement après la phase de traitement alcalin. I1 est préférable, dans l'utilisation d'une matière cellulosique végétale ayant une teneur en cellulose de 27 35% en poids, d'amener dans la zone de chloruration du chlore liquide ou son mélange avec du chlore gazeux pour assurer le réglage du régime de température de la phase de chloruration. I1 est souhaitable d'éliminer le chlore résiduel Sar soufflage de la matière végétale au moyen d'un gaz inerte, par exemple de l'air ou de l'azote. Le procédé proposé de blanchiment de la matière cellulo sique d'origine végétale est décrit ci-après en référence au schéma de la figure ci-annexée. Dans la matière d'origine végétale se trouvant dans la cuve de régulation 1, on introduit au moment de la mise en fonctionnement, une quantité prédéterminée de chlorure d'amnonium. Lorsqu'on utilise carme matière de départ une matière végétale dont la teneur en cellulose est d'environ 5% en poids, la pâte traitee avec du chlorure d'ammonium est introduite dans le mélangeur où on la malaxe avec du chlore gazeux et ensuite le mélange obtenu est envoyé dans la tour de chloration. Le processus de chloruration dure de 45 minutes 9'1 heure 30 minutes. Puis, la pâte de cellulose chlorée lavée avec de l'eau et réchauffée l'intérieur du mélangeur vapeur est melangée avec de la soude caustique et elle est introduite dans la tour de traitement alcalin. Le processus du traitement alcalin dure de 2 9 3 heures. La pâte alcaline traitée est amenée pour le lavage et ensuite pour le blanchiment final, par exemple selon le schéma suivant: Les eaux de lavage après les phases de chloruration et de traitement alcalin sont mélangées et canalisées pour réaliser la séparation des produits de réaction des agents inorganiques, par exemple par un procédé d'électrodialyse. Les produits inorganiques séparés sont envoyés pour le traitement initial de la matière de départ avant sa chloruration. Ensuite, les eaux de lavage sont canalisées vers l'endroit où a lieu l'épuration définitive des eaux, après quoi les eaux épurées sont renvoyées pour assurer le lavage au cours d'un nouveau cycle d'opérations. Dans le cas où l'on utilise une matière de départ concentrée te 27 3SX en poids), la pâte de cellulose traitée avec du chlorure d'a onium, comme décrit plus haut, est amenée a l'épaississeur 2 où on la fait épaissir jusqut ce qu'elle atteigne une concentration de 27 35% en poids. La pâte épaissie est amenée au moyen de l'alimentateur 3 dans une ouvreuse 4 où s'effectue un broyage fin de la pâte et où cette dernière acquiert une structure poreuse, une faible densité et une grande surface active. La pâte broyée sortant de l'ouvreuse montée directement sur la colonne du réacteur 5 tombe contre-courant du mélange de chlore et d'air amené dans la colonne. Le mélange de chlore et d'air circule en circuit ferme et est complété par du chlore d'une source extérieure. La température optimale de chloruration est comprise entre 20 et 250C. La réaction de chloruration se réalise avec le dégagement de chaleur (1 kg de chloreabsorbé dégage 470 kilocalories). Pour évacuer la chialeur, il est préférable d'amener par l'intermédiaire des injectais du chlore liquide ou un mélange de chlore liquide et de chlore gazeux. En s'évaporant dans la zone de réaction, le chlore liquide évacue la chaleur dégagée lors de la chloruration de la pate cellulosique. La pâte cellulosique adsorbant le chlore est amenée dans la chambre de conservation 6 où elle est maintenue durant 1 à 5 minutes. Ensuite, la pâte est envoyée dans le cuvier de dilution 7 où elle est diluée avec de l'eau jusqu'à l'obtention d'une concentration de 1,5 5% en poids, après quoi elle est amenée a l'aide d'une pompe dans le filtre-épaississeurlaveur 8. La pâte lavée est envoyée dans le mélangeur à vapeur 9 dans lequel elle est réchauffée jusqu'a une température de 90 à 1000C. La pâte chauffée est amenée a travers l'alimentateur 10 dans l'ouvreuse 11 et ensuite dans la colonne de l'appareil d'adsorption 12 où elle est traitée à contre-courant dans le mélange air-ammoniac et enfin la pâte précitée arrive dans la chambre de conservation 13 dans laquelle elle est maintenue pendant 1 10 minutes. Une fois cette opération terminée, la pâte est amenée dans le cuvier de dilution 14 où elle est diluée jusqu'a une concentration de 1,5 5% en poids, après quoi elle est envoyée au moyen de la pompe au filtre-épaississeur-laveur 15.Ensuite, la pâte lavée est amenée vers l'appareil 16 où se réalise le blanchiment final, par exemple selon le schéma suivant Après les phases de chloruration et d'alcalinisation, les eaux de lavage des filtres-épaississeurs 8 et 15 sont envoyées vers le bac collecteur 17 à partir duquel elles sont envoyées vers l'appareil 18 où l'on en separe le produit de réaction des agents inorganiques, qui est amené au cuvier de régulation pour assurer le traitement initial de la matière végétale de départ. Ensuite, les eaux de lavage sont soumises à l'épuration finale et renvoyées un nouveau cycle opératoire pour assurer le lavage. La mise en oeuvre du procédé de l'invention de blanchiment d'une matiere cellulosique végétale permet de réduire considérablement la consommation de l'eau indispensable pour assurer l'opération de blanchiment, 3 puisque,aulieu de 200 m d'eau nécessaire pour le traitement d'une tonne de la matière cellulosique végétale, on ne consomme, suivant le procédé de 3 l'invention,que 25 30 m . De plus, l'appareillage nécessaire pour la réalisation du processus est devenu plus simple, ce qui est dû a l'élimination du schéma d'écoulement de l'échangeur de chaleur ainsi que de l'agent réfrigérant.L'introduction dans la patte, avant sa chloruration d'un produit de réaction des agents inorganiques, séparé des eaux de lavage après les phases de chloruration et de traitement alcalin et contenant l'ion chlorure, prévient îtoxydation de la cellulose. Cela a permis d'améliorer la qualité du demi-produit obtenu. Le procédé selon l'invention permet aussi d'exclure complètement l'évacuation des eaux usées toxiques, ce qui a une grande importance pour la protection des sources d'eau. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 La matière cellulosique, obtenue par cuisson au sulfate de pâte de tremble, ayant un degré de cuisson de 16,2 unités Kapp et une viscosité de 1020 millipoises, traitée au préalable par une solution de chlorure d'ammonium en quantité de 2X par rapport a la masse absolument sèche et une concentration de 3X en poids, est soumise la chloruration selon le régime suivant - consommation de chlore, C12 actif, X par rapport la masse absolument sèche 3,3 - température, OC 18 i 20 - durée du traitement, mn 60. A la fin de la durée de chloruration, la pâte cellulosique est lavée a l'eau jusqu'a disparition des traces de chlore actif. Ensuite, la pâte est soumise l'alcalinisation par la soude caustique selon le régime suivant - consolmation de NaOH, en X par rapport a la masse absolument sèche 1,6 - concentration de la pâte 10 - température, OC 60 - pH final 10,8 -durée du traitement, mn 60 Ensuite, on procède au lavage de la pâte et å son blanchiment final suivant le schéma Le régime de blanchiment final est donné dans le tableau I ci-après. TABLEAU I Phases de Consommation en Concentration Tempé- Durée blanchi- produits chimi- de la pâte, rature de pH ques, % par rap- , trai ment port la masse % en poids OC tement final absolument sèche mn Traitement 1,5 unités de 70 lBO 4,25 par C102 chlore actif Alcalinisa- 0,3 10 60 60 10 tion par Na0H Traitement 0,8 unité de par C102 chlore actif 6 70 180 5,3 Après la chloruration et le traitement alcalin, les eaux de lavage sont mélangées et envoyées 9 l'appareil d'électrodialyse où l'on en sépare le produit de réaction des agents inorganiques, qui est une solution du sel de chlorure d'ammonium dont la concentration est de 4 g/l avec Laquelle on effectue le traitement de la matière de départ avant sa chloruration. Le degré de régénération est de 89. Ensuite, l'épuration des eaux de lavage s'effectue par un traitement échelonné v la chaux jusqu'à un pH de 12 i 13 suivi de carbonatation jusqu'a un pH de 8 8,5. Les eaux épurées sont envoyées pour le lavage de la pâte après le second traitement par C102 et, partiellement, après la chloruration et le premier traitement alcalin. La cellulose obtenue après le blanchiment final est caractérisee par les indices suivants - blancheur 88,3% - viscosité 840 millipoises - stabilité de blancheur 0,34. EXEMPLE 2 Un échantillon de matière cellulosique, analogue b celui de l'exemple 1, préalablement traité par une solution de chlorure d'ammonium en quantité de 2% par rapport å la masse absolument sèche, est épaissi jusqu' une concentration de 30%, finement broyé en particules, ayant une structure poreuse et une faible densité et traité avec du chlore gazeux selon le régime suivant - consouination de chlore, unités de chlore actif, % par rapport la masse absolu ment sèche 3,3 - température, C 18 à 20 - durée du traitement, mn 3. A la fin de la durée de chloruration, la pâte contenant de la cellulose est lavée et épaissie jusqu'à une concentration de 30% en poids. Après avoir broyé la pite déshydratée, on la soumet au traitement alcalin au moyen d'un mélange air-amnoniac. Le régime de traitement est le suivant - consomxation d'ammoniac, % par rapport la masse absolument sèche 0,8 - température de traitement, C 80 - pH 8,9 - durée du traitement, mn 1. Ensuite, on lave la pâte, on la déshydrate et l'on procède au blanchiment final de cette dernière selon le schéma suivant : Le régime du blanchiment final est donné dans le tableau Il ci-dessous. TABLEAU II Consommation Phases de ClO2, uni Concentration Tempéra- Durée du trai- tement en mi blanchi- tés de chlore de la pâte, ture, pH nutes ment actif, % par % en poids C rapport à la masse absolu ment sèche I.Blan- 2,5 30 30 4,2 30 chiment par C102 II.Blan- 1,4 30 70 4,6 30 chiment par G102 Après la chloruration, les eaux de lavage sont soumises à l'épuration de la même manière que décrit d l'exemple 1. Le degré de régénération du chlorure d'ammonium atteint 91%. Les eaux de lavage après leur épuration finale sont envoyées pour être utilisées pour le lavage, comme c'est le cas dans l'exemple 1. La cellulose obtenue après le blanchiment final est caractérisée par les indices suivants - blancheur 91% - viscosité 810 millipoises. EXEMPLE 3 De la même manière qu'a l'exemple 2, on réalise le traitement préalable et la chloruration de la pâte cellulosique. Après la chloruration , on procède au soufflage de la pâte par de l'air. Ensuite, la pâte est soumise au traitement alcalin et au blanchiment final, qui sont effectués de façon analogue à l'exemple 2. Les eaux de lavage sont épurées comme décrit à l'exemple 2. La consommation d'eau utilisée pour le lavage est réduite de 24% en comparaison avec la technologie indiquée dans exemple 2. La cellulose obtenue après le blanchiment final est caractérisée par les indices suivants - blancheur 89% - viscosité 790 millipoises. EXEMPLE 4 Un échantillon de la matière cellulosique est traité au préalable de la même façon qu' l'exemple 2. Ensuite, cet échantillon est épaissi jusqu'à une concentration de 30% en poids, finement broyé jusqu'a l'obtention de particules ayant une structure poreuse et chloré comme décrit a l'exemple 2, le chlore gazeux est obtenu par évaporation du chlore liquide, amené dans la zone de réaction afin de maintenir le régime de température dans l'intervalle de 18 à 25"C. Ensuite, la matière cellulosique est lavée et soumise au traitement alcalin et au blanchiment final ultérieur, comme décrit a l'exemple 2. Le procédé exclut la consommation d'eau servant d'agent réfrigérant pour assurer le refroidissement du mélange air-chlore circulant a l'intérieur de l'appareil de chloruration. On obtient de la cellulose ayant les mêmes caractéristiques qu > D l'exemple 2. REVEND I C AT IONS 1 - Procédé de blanchiment d'une matiere cellulosique d'origine végétale comprenant les phases de chloruration, de traitement alcalin, de blanchiment final et le lavage entre les phases, caractérisé en ce que ladite matière cellulosique végétale est traitée avant sa chloruration par un produit de réaction d'agents inorganiques formé dans les eaux de lavage, obtenues après les phases de chloruration et de traitement alcalin ou seulement après la phase de traitement alcalin. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans l'utilisation d'une matière cellulosique végétale ayant une concentration en cellulose de 27 å 35% en poids, on amène dans la zone de chloruration du chlore liquide seul ou en mélange avec du chlore gazeux pour assurer la régulation du régime de température de la phase de chloruration. 3 - Procédé selon les revendication 1 et 2, caractérisé en ce que dans l'utilisation d'une matière cellulosique végétale ayant une concentration de 27 9 35% en poids, après la phase de chloruration, au lieu de laver la matière récitée, on la traite par un gaz inerte en vue d'éliminer le chlore résiduel. 4 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise comme gaz inerte de l'air ou de l'azote.