Brevet FR2507639A1 — publié le 19821217

La présente invention concerne un procédé pour le blanchiment de matières contenant de la cellulose telles que pâtes de cellulose préparées à partir de bois ou d'herbes. Un procédé habituel pour blanchir des pâtes chimiques ou semi-chimiques contenant de la cellulose et de la lignine consiste à traiter la pâte en plusieurs phases avec des produits chimiques chlorés oxydants tels que le chlore élémentaire, l'hypochlorite et le dioxyde de chlore.et à retirer la lignine qui a été modifiée chimiquement et les agents d'extraction par un traitement alcalin. Le but essentiel des premières phases de traitement avec du chlore ou du dioxyde de chlore consiste à retirer la lignine et les agents d'extraction de la pâte. Le traitement de la pâte avec de l'oxygène à des températures élevées, toujours supérieures à 80 C et normalement supérieures à 1000 C et généralement à des pressions élevées constitue un autre procédé connu pour le blanchiment en plusieurs phases. Le traitement constitue soit la première phase d'un blanchiment avec des produits chimiques chlorés ou est effectué immédiatement après les premières phases de traitement avec du chlore et/ou du dioxyde de chlore. On connait également un procédé suivant lequel on ajoute au cours de la phase de traitement alcalin des petites quantités de produits chimiques oxydants, de l'hypochlorite ou du peroxyde. Ces produits chimiques améliorent la couleur de la pâte et de la lessive ésiduaire dans cette phase. Ils agissent d'une manière évidente contre les réactions de condensation de lignine qui se produisent également pendant la phase du traitement alcalin. Les reac- tions de condensation réduisent la dissolution de - la lignine dans cette phase. On a aussi proposé d'utiliser à ce dernier effet de l'oxygène et ceci est possible grâce à une technique qui a été développée pour mélanger de l'oxygène d'une manière homogène avec la pâte avant la phase de traitement alcalin et ceci avec une concentration de la pâte normale dans le blanchiment. L'utilisation de l'oxygène ne demanderait pas de changement de température ni de la durée du traitement, ni de la concentration de la pâte molle pendant la phase alcaline, mais elle nécessiterait une teneur plus élevée d'alcali. Cette méthode ne permet pas d'obtenir une pâte spécialement lumineuse mais d'enlever une quantité plus grande que la normale de lignine durant l'extraction alcaline. Après la première phase d'extraction alcaline, on utilise généralement de l'hypochlorite dans la production de pâtes blanchies et semi-blanchies. L'hypochlorite retire la lignine résiduelle de la pâte et participe au blanchiment. Mais l'hypochlorite est un produit chimique couteux et les réactions entre l'hypochlorite et les composants organiques de la pâte peuvent produire des composés chlorés toxiques. qui peuvent s'échapper avec la lessive résiduaire dans l'environnement. De plus, pour maintenir la viscosité de la pâte, il est généralement nécessaire d'utiliser au cours de la'phase de traitement avec de l'hypochlorite, une température plus basse que celle des phases précédentes et ultérieures. Ceci constitue un facteur qui augmente la consommation d'énergie du blanchiment. La présente invention montre que la masse de lignine restant dans la pâte peut être enlevée après l'extraction alcaline car cette lignine est condensée jusqu'à un certain degré et ne peut pas être dissoute dans l'alcali. De plus, la luminosité de la pâte peut être augmentée en traitant la pâte alcaline avec de l'oxygène une pression si basse que le traitement peut être effectué dans une tour de blanchiment normale sans pression et à une température inférieure à celle utilisée suivant les procédés de blanchiment connus. Ce procédé diffère également du procédé suivant lequel l'oxygène est utilisé comme additif dans la phase d'extraction alcaline afin d'eviter la condensation de la lignine, car le traitement avec de l'oxygène proposé n'est mis en oeuvre qu'après la phase d'extraction alcaline et les conditions de traitement sont déterminées d'une manière telle que la luminosité de la pâte est considerablement améliorée au cours du traitement. On a noté que lors de l'utilisa-: tion du présent procédé, on obtient des modifications de la pâte similaires à celles obtenues dans le traitement à l'hypochlorite normalement utilisé pour des pâtes similaires. Mais lorsqu'on utilise le traitement par oxygène, aucun composé toxique n'est formé dans la lessive résiduaire.De plus, étant donné que cette lessive résiduaire ne contient pas des quantités considerables de composés de chlore, elle peut être utilisée pour laver la pâte après sa cuisson et ensuite dirigée vers l'installation de récupération des produits chimiques. Ceci permet d'économiser des produits chimiques et réduit le coût des installations d'effluents lorsque la phase par hypochlorite est remplacée par le procédé nouveau. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le traitement avec de l'oxygène est effectué après la phase d'extraction alcaline qui suit le traitement avec des produits chimiques chlorés. L'oxygène est mélangé soigneusement avec la pâte avant son passage dans une tour de blanchiment normalement sans pression dans laquelle la pâte s'écoule vers le haut. La concentration de la pâte est maintenue à des valeurs moyennes par exemple de l'ordre de 8 à 18%. Des quantités convenables d'alcali (0,3 à 5 % de la pâte) sont ajoutées à la pâte avant son mélange avec l'oxygène . Une quantité convenable de lessive résiduaire alcaline peut également être ajoutée à la pâte. Grâce à la faible teneur en alcali de la pâte ; la quantité d'oxygène nécessaire est généralement faible tir.férieure à 10 kg/tonne de pâte). La température (50 à 800 C) peut être determinée de manière à correspondre à celle de la phase acaline précédant la phase de traitement à l'oxygène lors d'un blanchiment à phases multiples et également à celle de la phase à dioxyde de chlore ultérieure. Ceci se traduit par une économie thermique avantageuse dans le traitement - de blanchiment. En utilisant le procédé selon l'invention, la teneur en lignine peut être réduite à un niveau considérablement plus bas que dans un blanchiment à l'oxygène effectué à des températures et pressions elevees sans réduire considérablement la viscosité de la pâte. En utilisant le procédé selon l'invention dans des installations existantes, on peut ainsi économiser des produits chimiques. Dans les nouvelles installations, on peut simplifier leur structure et le coût de l'investissement est ainsi moins élevé. Les exemples suivants illustrent les résultats obtenus en appliquant le procédé selon l'invention à une pâte de pin sulfurée d'un coefficient de Kappa de 25 et d'une viscosité de 950 dm3/Kg pour son blanchiment. Exemple 1 Ladite pâte sulfurée non blanchie a éte soumise à des conditions de chloration et d'extraction alcaline normales. Un traitement à l'hypochlorite normal et un traitement oxygène-alcali selonla présente invention ont éte appliqués tous les deux à la pâte obtenue.Les conditions du traitement oxygènealcali ont été les suivantes Concentration 10 % Température 709C Teneur en NaOH 1,25 % de la pâte Pression de l'oxygène à la température de traitement 0,33 NPa Durée du traitement 150 minutes De plus, la pâte ainsi obtenue a été comparée à - une pâte soumise à un traitement oxygène-alcali de 60 minutes, à 600C et avec une addition de 3,5 % de NaOH Les résultats ainsi obtenus figurent sur le tableau ci-dessous. Traitement de la pâte D/CE D/CEH D/C D/CE O/E Coefficient de Kappa 6,4 2,5 3,9 3,0 Viscosité en dni3/Kg 810 810 780 810 Luminosité en % ISO 37,9 62,7 47,9 51,4 Consommation d'alcali en % 2,15 0,42 Ces résultats montrent que, à l'aide du procédé selon l'invention, il est possible de réduire considérablement la teneur en lignine de la pâte et d'améliorer la luminosité de la pâte dans la même proportion qu'avec un traitement à l'hypochlorite. Comparés à l'extraction alcaline avec addition d'oxygène, les resultats obtenus avec le nouveau procédé ont été meilleurs en ce qui concerte l'extraction de lignine et la luminosité. De plus, la viscosité de la pâte n'est pas réduite comn,e c'était le cas dans les expériences faites avec les procédés de référence. Exemple 2 Les traitements par oxygène-alcali suivant l'exemple 1 ont été répétés avec une durée de traitement de 120 minutes et une teneur d'alcali modifiée. Les résultats obtenus ont été les suivants Teneur en alcali en % 0,75 2,25 Coefficient de Kappa 3,4 2,9 Viscosité en dm3/Kg 820 800 Luminosité en % ISO 51,2 53,7 Consommation d'alcali en % de la pâte 0,54 Ces résultats montrent qu'une augmentation de la teneur en alcali au delà de 1,25% n'améliore plus d'une manière significative les résultats du traitement et que la consommation d'alcali qui est faible, n'augmente pas beaucoup. Exemple 3 Le traitement par oxygène) alcali suivant l'exemple 1 a été répété à l'exception de la durée du traitement qui a été de 120 minutes et d'une pression d'oe ne modifiée. Les resultats ont été les suivants Pression d'oxygène en MPa 0,1 0,23 Coefficient de Kappa 3,3 3,2 Viscosité en dm3/Kg 810 810 Luminosité en % ISO 49,1 49,3 On notera que la réduction de la pression d'oxygène ne réduit l'effet du traitement que d'un - certain -degré. De plus, on doit prendre en considération que le transfert de l'oxygène dans une pâte molle n'est pas aussi efficace dans une experimentation de laboratoire que dans une application industrielle utilisant une technologie moderne. Les résultats montrent clairement que le nouveau procédé convient à une mise en oeuvre dans des tours de blanchiment sans pression dans lesquelles la pâte molle -s'gcoule vers le haut. Exemple 4 Le traitement par oxygène-alcali a été réalisé à une température de 800C, la durée de réaction étant de 120 minutes et les autres conditions égales à celles de l'exemple 1. Dans ces expérimentations, on a aussi étudié l'effet du gluconate de magnésium avec une addition de magnésium de 0,2 % de la pâte. Les résultats ont été les suivants Addition de magnésium 0,2 % mg Coefficient de Kappa 2,8 3,0 Viscosité en dm3/Rg 800 810 Luminosité en % ISO 54,8 52,2 Les résultats montrent que l'addition de magnésium n'est pas necessaire dans la mise en oeuvre de ce procédé. Exemple 5 Les pâtes pré-traitées citées dans l'exemple 1, ont été encore blanchies en utilisant la séquence D-E-D. La consommation de produits chimiques et les degrés de luminosité ont été les suivants Pré-blanchiment D/CE D/C ER D/C OE D/CE O/E Luminosité en % ISO 88,45 89,5 89,4 89,4 Viscosité en dm3/Kg 770 770 Addition de CL03 en % de CL2 actif 4,1 2,3 3,2 2,6 Addition totale de chlore en % de CL2 actif 9,1 8,7 8,3 7,7 Les résultats montrent que le procédé selon l'invention permet de réaliser un blanchiment avec une luminosité finale aussi bonne que celle produite par un blanchiment conventionnel à six phases.On obtient ceci en utilisant pratiquement la même addition de chlore et une addition totale considérablement traduite des produits chimiques chlorés. Le procédé selon l'invention permet d'économiser une quantité considérable de dioxyde de chlore en comparaison avec une extraction avec de l'alcali renforcée par de l'oxygène. Des pâtes blanchies en six phases ont été broyées dans un broyeur du type PFI. Les propriétés des pâtes broyées à des valeurs de l'ordre de 20 à 300 SR ont été les suivantes Pré-blanchiment D/C EH D/CE o/E 08R 20 30 20 30 Durée du broyage en min. 1,1 2,5 1,4 2,6 Indice de tension en Mn/g 65,0 78;0 70,5 83,5 Indice d'éclatement en KPa m2/g 4,70 6,05 5,10 6,05 Indice de rupture en mMn/g 13,5 10,9 13,1 11,0 Facteur de diffusion en m2/Kg 22,0 20,0 22,0 20,0 On peut ainsi constater que les propriétés mécaniques d'une pâte blanchie suivant un traitement par oxygène-alcali sont aussi bonnes que celles obtenues lorsqu'on utilise une phase de traitement par hypochlorite. La résistance à la traction est même meilleure dans le premier cas Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentes ici mais on peut y apporter de nombreuses modifications sans pour cPla sortir du cadre de l'invention. dEVENDICATIONS 1. Procédé pour le blanchiment et l'extraction de lignine de matières contenant de la cellulose telle que la cellulose produite à partir de bois ou d'herbes, du type comprenant, après un traitement avec des produits chimiques chlorés, une phase dans laquelle on ajoute de l'alcali avec de l'oxy- gene en mélangeant la pâte soigneusement de sorte qu'on obtient la formation de petites bulles, caractérisé en ce que le traitement avec de l'alcali et de l'oxygène pour l'extraction de lignine à partir de la matière traitée est effectué après la phase d'extraction alcaline qui suit le traitement avec des produits chimiques chlorés et en ce que la pâte ainsi obtenue est ensuite envoyée dans une tour de blanchiment sans pression à écoulement vers le haut. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la teneur en cellulose de la matière à traiter est dans la pâte de l'ordre de 5 à 20 % en poids et de préférence de l'ordre de 11 à 15 % en poids. 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme alcali un hydroxyde de métal alcalin ou un hydroxyde alcalinoferreux ou encore une solution de traitement de ces produits d'une concentration de l'ordre de 0,3 à 5 % en poids et de préférence de l'ordre de 0,5 à 2 % en poids calculé en tant que NaOH du poids de la matière contenant de la cellulose. 4. Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on mélange à ladite pâte une quantité d'oxygène correspondant à 0,05 à 2,0 % en poids de la matière contenant de la cellulose. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la température de traitement dans la tour de blanchiment est de l'ordre de 50 à 800C et de préférence de l'ordre de 65 à 750C. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer les traitements de la pâte avec des produits chimiques chlorés et à effectuer l'extraction par alcali de la pâte dans des conditions plus douces que les conditions habituelles. 7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, avant son traitement avec des produits chimiques chlorés, la pâte a été traitée selon les conditions habituellement utilisées pour le blanchiment par oxygène. 8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à récupérer la lessive résiduaire obtenue après le traitement, à brûler les matières organiques qui y sont contenues et à réutiliser l'alcali ainsi récupéré.