Brevet FR2341696A1 — publié le 19770916

La prsente invention concerne un procédé et un appareil pour la digestion en continu des matières cellulosiques sans qu'il soit nécessaire d'utiliser de tamis dans la zone de digestion. Dans les équipements actuels les tamis colmatés dans la zone de digestion sont une cause importante d'arrêt des digesteurs continus. La liquide passe habituellement a travers des tamis sous haute pression, de sorte que les particules de cellulose ont tendance adhérer aux faces des tamis et s'accumuler, en provoquant le blocage complet de l'écoulement du liquide a travers les tamis. Si ce blocage n'est pas éliminé, il peut en résulter un traitement irrégulier de la matière cellulosique.La matiere première traite dans les digesteurs actuels contient souvent des quantités importantes de feuilles, d'écorces et autres, qui, par suite,ont tendance à colmater les tamis des zones de digestion classiques. Conformément l'invention, les tamis des digesteurs antérieurs, tels que ceux décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3.007.839, 3.200.032 et 3.298.899, sont supprimés, la séparation des copeaux de fibres cellulosiques et du liquide ayant lieu dans une zone de clarification b la partie supérieure du digesteur, et, par suite, il ne peut pas y avoir d'accrochage du fait de l'engorgement des tamis, et une séparation efficace du liquide et des copeaux est obtenue.Le conduit formant la zone d'imprégnation cylindrique du digesteur continu selon l'invention a un diamètre plus faible et est relativement plus long que les zones-d'impré- gnation du digesteur continu antérieur, et s'étend.ers le bas dans la zone de digestion jusqu'a un point bien en dessous des sorties pour le liquide situées å la partie supérieure de la zone de digestion. La zone cylindrique de digestion a un diamètre nettement supérieur au diamètre de la zone d'impregnation (la superficie de la zone d'imprégnation étant d'environ 1/4 z 1/3 de la superficie de la zone de digestion), et elle est remplie de liquide et comporte des sorties pour le liquide de digestion à la partie supérieure, au-dessus de I'extrémité inférieure de la zone d'imprégnation. L'entrée pour le liquide de digestion doit entre suffisamment en dessous de l'extrémité de l'enveloppe de la zone dtimpregnation afin qu'il y ait une distribution adéquate régulière du liquide chauffé dans la colonne de copeaux, un écoulement à contre-courant du mouvement vers le bas des copeaux étant établi. Cela nécessite normalement que l'entrée pour la liqueur de digestion se trouve en dessous de l'enveloppe de la zone d'imprégnation a une distance egale au moins au rayon du recipient de digestion. La colonne de copeaux constitue efficacement un distributeur de chaleur. Quand les copeaux descendent à partir de la zone d'imprégnation dans la zone de digestion, ils ont tendance, du fait de l'augmentation du diamètre du récipient, a s'écouler d'une façon générale vers l'extérieur et le bas et établir une surface supérieure de forme générale conique au-dessus de la zone de digestion.Cette surface sépare des copeaux le liquide s'écoulant vers le haut travers cette surface a une vitesse faible (environ 125 mm/mn tandis qu'une vitesse d'environ 1,25 m/mn serait nécessaire pour entratner les copeaux avec le liquide pour un écoulement ascendant avec celui-ci),en formant ainsi une zone de clarification dans la partie supérieure -de la zone du digesteur au-dessus de la partie la plus basse du conduit formant l'enveloppe -de la zone d'imprégnation. Comme les copeaux sont déjà séparés du liquide quand le liquide atteint les sorties, il n'est pas nécessaire de placer des tamis aux sorties se trouvant a la partie supérieure de la zone de digestion. Pour assurer de façon supplémentaire que des copeaux ne s'écoulent pas a travers des sorties pour le liquide de la partie supérieure de la zone de digestion, une paire de zones munies de tamis et reliées 9 des dispositifs d'aspiration est utilisée au-dessous de la sortie pour le liquide, mais au-dessus de la colonne de copeaux, ces zones n'étant jamais en contact avec la colonne de copeaux. Les dispositifs d'aspiration pour les deux zones à tamis sont actionnés alternativement pour aspirer les particules se trouvant A côté des tamis, et ensuite pour arreter alternativement l'aspiration pour permettre aux particules de redescendre dans la colonne de copeaux. En plus de l'avantage résultant de l'absence de tamis, la présente invention permet une concentration plus faible et des mouvements plus libres de la colonne, ce qui permet un lavage supérieur à contre courant dans la zone de lavage et facilite le nettoyage des tamis. De plus, bien qu'il puisse être utilisé un lavage sans tamis dans une zone séparée et distincte, cela n'est pas nécessaire, le lavage du récipient digesteur continu lui-mEme étant possible avec risque réduit de colmatage des tamis de la zone de lavage. La présente invention a par suite pour objet un procédé et un appareil pour la digestion en continu de copeaux de matiere cellulosique n'ayant pas les inconvénients des appareils antérieurs å tamis. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée a titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé; sur lequel - la figure unique représente schématiquement un digesteur selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure unique représente un digesteur continu 10 et les éléments associés selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Cet ensemble ou équipement 10 comporte une chambre de vaporisage ou de traitement analogue 12 b partir de laquelle les copeaux de bois ou autre matière cellulosique sont envoyés b l'entrée ou chargeur 14 qui peut comporter une vis transporteuse. Le chargeur 14 envoie la matière cellulosique entranée dans le liquide digesteur provenant de la canalisation 13 ou d'une source analogue dans une premiere zone A du digesteur, c'est-8-dire la zone d'imprégnation, dans laquelle la matiere cellulosique est imprégnée de liquide digesteur 9 une température relativement basse.La zone d'imprégnation A est formée par une enveloppe ou conduit cylindrique 16 d'un diamètre D. Il est préférable que le conduit 16 soit légèrement cpnique en s'élargissant vers le bas, par exemple avec un diamètre de 2,75 m & la partie supérieure et de 2,80 m a la partie inférieure,pour faciliter la descente des copeaux. Le diamètre D du conduit d'imprégnation 16 est plus faible que pour les zones d'imprégnation des digesteurs continus classiques, mais il est plus long que ces dernières zones. Le conduit 16 comporte une partie inférieure 18 qui descend dans la zone de digestion B sur une distance F, l'extrémité inférieure de cette partie 18 étant bien en dessous des sorties pour le liquide 24 de la zone de digestion B, comme il est expliqué ci-après. La zone de digestion B et la zone de traitement consécutif C sont situées dans un récipient ou cuve 20 d'un diamètre E substantiellement supérieur au diamètre D du conduit d'imprégnation 16. De préférence, les diamètres D et E sont choisis de façon que la section de la cuve 20 soit trois à quatre fois supérieure 9 la section du conduit 16. La cuve 20 comporte une paroi supérieure 22-sur laquelle sont disposées une ou plusieurs sorties 24 pour le liquide digesteur chaud. Le liquide digesteur usé passant à travers les sorties 24 sous 11 action de la pression existant dans le cuve 20 peut entre envoyé par une pompe de circulation 26 b travers un réchauffeur 28 ou être recyclé autrement vers le digesteur pour le traitement d'autres matières cellulosiques. Les entrées pour le liquide digesteur chaud peuvent avoir n'importe quelle forme convenable, par exemple des tubes concentriques classiques 30 et 32, le tube 32 communiquant avec une source 29 de liquide digesteur. Le liquide digesteur régénéré provenant des sorties 24 est introduit a travers le tube 30. I1 a été constaté que pour obtenir la distribution appropriée de la chaleur et la distribution convenable du liquide digesteur par les tubes 30 et 32 ou des moyens équivalents, l'introduction doit être faite à une distance J en dessous de l'extrémité inférieure du conduit 13, cette distance J étant une distance appréciable, égale au moins a 0,5E (c'est-a-dire égale au moins au rayon de la cuve 20). Comme valeur optimale, il a été constaté que si E est égal à 4,60 m J peut être d'environ 3,65 m ou environ 80% de E.L'introduction du liquide digesteur par les extrémités 33 et 34 des tubes 30 et 32 assure aussi qu'il n'y ait pas de "court-circuitage" du liquide digesteur, c'est-b-dire que le liquide ne passe pas c8té de la colpnne de copeaux G directement vers les sorties 24, Un écoulement à contre-courant du liquide digesteur et de la colonne de copeaux est établi, Quand les copeaux de matiere cellulosique ou autre matière première descendent a travers la zone d'imprégnation A vers la zone de digestion B ils établissent une colonne de copeaux G d'une hauteur relativement importante dans le centre à l'arrivée du conduit 16 dans la zone B avec étalement vers le bas de tous les copeaux.Le liquide peut passer travers la surface supérieure de la colonne de copeaux G, les copeaux étant retenus dans la colonne G. La zone H de la cuve 20 au-dessus de la colonne G, ayant d'une façon générale la meme longueur F que la partie 18 du conduit 16, agit comme zone de clarification ou de stagnation relative. Les diamètres D et E et la quantité de liquide digesteur introduite dans la cuve 20 sont choisis pour que la vitesse du liquide s'écoulant à travers la colonne de copeaux G vers les sorties 24 soit approximativement de 1,50 m/mn, alors que la vitesse nécessaire pour entraîner les copeaux et les faire remonter à travers le liquide est approximativement de 15 m/mn. Cette faible vitesse assure aussi un traitement régulier des copeaux.De cette façon, la quantité de copeaux remontant avec le liquide à travers la surface supérieure de la colonne G vers la zone H est très faible, et par suite, il n'est pas nécessaire de placer des tamis dans les sorties 24. Pour assurer de façon supplémentaire que les particules pouvant avoir été entraînées avec le liquide s'écoulant à travers la colonne de copeaux G vers les sorties 24 soient éliminées avant leur arrivée aux sorties 24, deux tamis 36 et 38 sont placés conformément à l'invention, devant la paroi latérale verticale de la cuve 20 a proximité de la paroi supérieure 22 de la cuve 20. Les tamis 36 et 38 sont verticalement l'un au-dessus de l'autre et communiquent avec deux canalisations différentes d'aspiration 40 et 42. La canalisation 40 fait communiquer le tamis 36 avec un dispositif d'aspiration 44 et la canalisation 42 fait communiquer le tamis 38 avec un dispositif d'aspiration 46. L'aspiration est provoquée alternativement par commande des dispositifs 44 et 46 par un système de commande 48.Quand t'aspiration est exercée sur le tamis 36, aucune aspiration n'est exercée sur le tamis 38, et inversement. Quand l'aspiration est effectuée sur l'un ou l'autre des tamis 36 et 38, une partie du liquide est aspirée, et les particules entrainées par le liquide prélevé sont tirées vers la surface du tamis. Quand le tamis n'est plus soumis à l'aspiration} les particules se trouvant contre la surface du tamis descendent vers la colonne de copeaux G. Par suite, aucun des tamis 36 et 38 ne peut être colmaté parce que l'aspiration a lieu de façon intermittente et uniquement pendant des temps courts. De plus, les tamis ne sont pas en contact avec la colonne de copeaux G et, par suite, la tendance au colmatage des tamis est encore considérablement réduite. Bien que la commande de l'aspiration à travers les tamis 36 et 38 soit représentée sous la forme de la commande de deux dispositifs d'aspiration 44 et 46, cette commande peut être assurée par d'autres moyens. Par exemple, un seul dispositif d'aspiration peut entre utilisé en plaçant des vannes 50 et 52 dans les canalisations 40 et 42, ces vannes étant commandées alternativement pour faire communiquer alternativement le dispositif unique d'aspiration avec les tamis 36 et 38. Le liquide aspiré travers les tamis 36 et 38 peut être recyclé vers le tube d'entrée 32 à travers une canalisation 47 et, bien entendu, un dispositif de chauffage auxiliaire peut être utilisé pour régénérer le liquide digesteur avant son recyclage. Pendant le traitement dans le digesteur continu selon l'invention, les particules individuelles se trouvant dans la colonne G descendent à travers la zone de digestion B de la cuve 20 et ensuite à travers d'autres zones de traitement C (pour le lavage, une digestion supplé mentaire, etc.), et finalement les particules sont évacuées de la cuve 20 å travers la canalisation de sortie 58, un racleur 56 facilitant l'écoulement vers l'extérieur des copeaux traités.Des tamis 54 peuvent être placés dans la zone de lavage C (bien entendu les extrémités 33 et 34 des tubes 30 et 32 doivent être situées nettement au-dessus des tamis 54 afin qu'il n'y ait pas de risque que le liquide digesteur provenant des tubes échappe à travers les tamis 54), et qu'il y ait peu de risque de colmatage des tamis 54, parce que cpnformément à l'invention, la concentration plus faible et les mouvements plus libres dans la colonne G se traduisent par un lavage à contre-courant supérieur dans la zone C, la colonne moins compacte à mouvement plus libre G ayant tendance à- balayer les tamis 54 pour les nettoyer pendant la descente des copeaux de la colonne G. Le lavage et d'autres traitements dans la zone C sont classiques, par exemple de la façon décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.209.899.Après leur évacuation de la cuve 20, les copeaux traités peuvent passer dans une chambre de soufflage 60 ou un appareil analogue, ou bien être soumis à un autre traitement classique. De plus, des détecteurs de niveaux 62 pour indiquer la concentration dans la colonne de copeaux peuvent être utilisés, si désiré. Le digesteur selon l'invention décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. La matière cellulosique, telle que des copeaux de bois ou autre matière, est introduite dans le chargeur continu 14 å partir de la chambre de vaporisage 12, et une première quantité de liquide digesteur classique ayant une température relativement basse est introduite à travers la canalisation 13 dans le chargeur 14. Le mélange de copeaux et de liquide s'écoule dans la zone d'imprégnation A formée par le conduit 16 d'un diamètre D qui est relativement plus faible que le diamètre des zones d'imprégnation des digesteurs classiques, et qui dépasse d'une distance F dans la cuve 20 comportant la zone de.digestion B et des zones C pour des traitements supplémentaires.Le liquide digesteur est introduit dans les copeaux par les entrées 33 et 34 à une distance J en dessous de l'extrémité inférieure du conduit 16 et il remonte à travers la colonne de copeaux G vers les sorties 24 de la paroi supérieure de la cuve 20. La quantité et la vitesse du liquide introduit dans la cuve 20 et les diamètres relatifs D et E du conduit 16 et de sa sortie 18 sont choisis de façon que le liquide remonte 9 une vitesse suffisamment faible pour que la quantité de copeaux entraînés soit très faible, la partie supérieure H de la cuve 20 formant: une zone de clarification, de sorte que des tamis ne sont pas nécessaires dans les sorties 24. Pour éliminer les particules pouvant avoir été entraînées par le liquide s'écoulant vers les sorties 24 dans la partie H au-dessus de la colonne de copeaux G, deux tamis 36 et 38 utilisés alternativement sont placés au-dessus de la surface de la colonne de copeaux G mais en dessous des sorties 24. Après le traitement dans la zone de digestion B, les copeaux individuels de la colonne de copeaux G descendent a travers la cuve 20 du digesteur fonctionnant en continu, et ils sont traités de façon supplémentaire d'après les pratiques courantes, les copeaux traités étant finalement évacués à travers la sortie 58 pour les copeaux, à partir du fond de la cuve 20. Bien entendu la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATiONS 1. Appareil pour la digestion en continu de copeaux de matière cellulosique comportant un conduit vertical cylindrique d'imprégnation ayant un premier diamètre avec une entrée a son extrémité supérieure et une sortie & son extrémité inférieure, un dispositif pour introduire les copeaux de matière cellulosique et un liquide digesteur ayant une température -relativement basse dans l'entrée du conduit d'imprégnation, une cuve de digestion cylindrique verticale remplie de liquide, ayant un second diamètre supérieur au. premier diamètre, le conduit d'imprégnation traversant la paroi supérieure de la cuve de digestion en position concentrique et pénétrant dans la cuve sur une distance prédéterminée afin que la sortie du conduit d'imprégnation se trouve 9 une certaine distance en dessous de la paroi supérieure de la cuve de digestion, les copeaux pénétrant dans la cuve de digestion b partir de la.sortie du conduit d'imprégnation pour former une colonne dans la cuve de digestion en dessous de la sortie du conduit d'imprégnation, une sortie pour le liquide dans la paroi supérieure de la cuve de digestion une distance substantielle au-dessus de la sortie du conduit d'imprégnation et au-dessus de la colonne de copeaux, et un dispositif pour extraire la matière cellulosique traitée du fond de la cuve de digestion avec un débit tel que la colonne de copeaux soit maintenue sensiblement au meme niveau pendant que les particules individuelles descendent & travers la cuve, caractérisé en ce que la section de la sortie du conduit d'imprégnation est approximativement de 1/4 b 1/3 de la section de la cuve de digestion, l'appareil comportant conduit pour l'introduction dans la colonne de copeaux de matière cellulosique de liquide digesteur a une température relativement élevée, en un point situé a une distance J en dessous de la sortie du conduit d'imprégnation, cette distance J étant égale ou supérieure a la moitié du second diamètre, afin qu'il en résulte une distribution régulière du liquide dans la colonne de copeaux et qu'il n'y ait pas de passage en court-circuit de liquide vers la sortie pour le liquide située dans la paroi supérieure de la duve de digestion et que du liquide pratiquement exempt de copeaux sorte par la sortie pour le liquide de la paroi supérieure de la cuve de digestion sans que des tamis soient nécessaires dans ces sorties. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par une paire de tamis disposés verticalement l'un au-dessus de l'autre au-dessus de la colonne de copeaux et en dessous du conduit d'imprégnation, et un dispositif pour établir une aspiration alternativement sur l'un et l'autre des tamis pour extraire du liquide b travers le tamis en service b partir de la cuve de digestion pendant que les particules entrainées dans le liquide sont séparées. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par une pompe de recyclage et un réchauffeur raccordés a-la sortie pour le liquide de la paroi supérieure de la cuve du digesteur, et une canalisation pour introduire le liquide digesteur dans la colonne de copeaux de matière cellulosique en des points voisins de la sortie du conduit d'imprégnation. 4. Appareil selon l'une queiconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit pour introduire le liquide digesteur dans la colonne de copeaux de matiere cellulosique et le conduit d'imprégnation sont concentriques. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cuve de digestion comporte aussi une zone de lavage. 6. Procédé pour la disgestion en continu de matière cellulosique dans un appareil selon l'une quelconque des revendications 1 5, comportant l'introduction -de liquide digesteur å une température relativement basse, en mEme temps que les copeaux ou autres particules de matière cellulosique, dans l'extrémité supérieure du conduit d'imprégnation, l'introduction du mélange de copeaux et de liquide à partir du conduit d'imprégnation et a travers la sortie du conduit d'imprégnation dans la cuve de digestion, l'extraction du liquide s'écoulant à travers la colonne de copeaux de la cuve de digestion à travers la sortie pour le liquide sans interposition de tamis, et l'extrac- tion de la matière cellulosique traitée à partir du fond de la cuve avec un débit tel que la colonne de copeaux soit maintenue sensiblement au meme niveau pendant que les particules individuelles descendent'a travers la cuve, caractérisé par l'introduction de liquide digesteur à une température relativement élevée afin qu'il vienne en contact avec les copeaux à un point situé à une distance J en dessous de la sortie du conduit d'imprégnation, la distance J étant égale ou supérieure à la moitié du diamètre de la cuve de digestion, afin d'empêcher le passage en court-circuit de liquide vers la sortie formée dans la paroi supérieure de la cuve de digestion. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par l'enlèvement des particules pouvant avoir été entraînées dans le liquide au-dessus de la colonne de copeaux et s'écoulant à partir de la colonne de copeaux vers la sortie de la paroi supérieure de la cuve de digestion, en établissant une aspiration alternativement a travers deux tamis disposés entre le c8té supérieur de la colonne de copeaux et la sortie de la paroi d'extrémité de la cuve, l'aspiration n'étant pas exercée en m8me temps sur les deux tamis. 8. Procéde salon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le lavage des copeaux provenant de la colonne, apres leur passage à travers la zone de digestion de la cuve vers la zone de lavage de la cuve.