Brevet FR2520396A1 — publié le 19830729

1. La présente invention se rapporte à un traitement de matières par extraction par des produits caustiques et hydrolyse par des produits acides. La pré-hydrolyse de matière en fibres cellulosi- ques pulvérisées, telle que des copeaux de bois, est une technique bien connue à la fois pour la production finale de pulpe ou pour la production finale d'alcools Par exem- ple, dans la-pré-hydrolyse classique de copeaux de bois avant la cuisson kraft (par exemple voir brevet américain N O 3 380 883), les copeaux sont soumis à de l'eau à température élevée (par exemple 1701 C), ou à une solution d'acide sulfurique, l'hydrolysat contenant la matière en hy- drate de carbone est retiré, et l'hydrolysat est classique- ment brûlé pour produire de la vapeur d'eau. Dans la production classique d'alcools, la bio- masse est soumise à une hydrolyse acide pour décomposer le composant cellulose de la biomasse en sucres constitués d'hexose et de pentose, avec fermentation ultérieure des sucres constitués d'hexose Puisque le même composant de la matière d'alimentation qui est utilisable pour produire de l'alcool est,dans des modes opératoires classiques, le même composant nécessaire pour la pulpe ayant de bonnes propriétés de résistance, les deux modes opératoires classi- 2. quement se sont mutuellement exclus Lorsque la pré-hydroly- se est mise en pratique pour la production de pulpe, seule la pulpe de dissolution est classiquement produite lla pulpe de dissolution est utilisée pour la fabrication de rayonne ou de matières plastiquesl La production efficace de pulpe kraft, convenable pour la fabrication de carton ou convenable pour la délignification et le blanchiment par l'oxygène pour produire du papier, n'a jusqu'à présent pas été pratique L'hydrolysat a ordinairerent été retiré avec la liqueur noire et brûlé, et, même s'il n'est pas brûlé (voir brevet américain N O 4 174 997), il n'a pas été considéré comme convenable pour la production d'alcools. Réciproquement, quand la biomasse est traitée avec une hydrolyse acide pour la production d'alcools, le résidu de biomasse (tel que s'opposant à l'hydrolysat) n'est pas, convenable pour la cuisson kraft. Selon la présente invention, il est possible de trai- ter une matière en fibres cellulosiques pulvérisée afin que la matière en hydrate de carbone soit retirée sous for- me appropriée pour être utilisée pour la production d'al- cools (tels que l'alcool et le butanoll alors qu'en même temps,la masse de la matière en fibres cellulosiques pulvéri- sée peut être soumise à la cuisson par un sulfate et peut produire une pulpe kraft La pulpe produite a non seulement des propriétés de résistance dans la gamme désirée pour la fabrication de carton, de papier ou analogues, mais en fait a une viscosité supérieure et une résistance à l'arrache- ment supérieure aux pulpes classiques Ceci est avantageux du fait qu'il est possible d'effectuer le blanchiment de la pulpe par l'xygène jusqu'à un nombre Kappa inférieur avec moins de stades de blanchiment ultérieur En outre, en met- tant en pratique la présente invention, il est possible d'utiliser une charge alcaline active, dans le stade de cuisson kraft, inférieure à la charge classique. Selon un aspect de la présente invention, un pro- cédé pour produire une matière en hydrate de carbone et de la pulpe kraft à partir de matière en fibres cellulosiques est fourni Les étapes fondamentales consistent: (a) à 3, soumettre la matière en fibres cellulosiques pulvérisée à une pré-hydrolyse modérée par un acide L'expression "pré- hydrolyse modérée par un acide", télle qu'utilisée dans la présente description, signifie le traitement de pré-hydroly- se suffisant pour effectuer l'enlèvement d'un pourcentage élevée de la matière en hydrate de carbone (particulière- ment les pentonsanes) à partir de la matière en fibres cellulosiques (seule ou en relation avec l'étape suivante d'extraction caustique à décrire ci-après), tout en n'affec- tant sensiblement pas de manière nocive le composant cellu- losique de la matière Les conditions typiques sont une con- centration d'acide de, ou équivalent à, H 2504 à environ 0,2-0,5 %, et une température d'environ 120 WC ou moins (par exemple 105 IC-1200 C); (b) à soumettre la matière en fibres cellulosiques pulvérisée pré-hydrolysée à une pré- extraction caustique modérée L'expression "pré-extraction caustique modérée", telle qu'utilisée dans la présente des- cription, signifie une pré-extraction caustique dans des con- ditions efficaces pour retirer un grand pourcentage des matières en hydrate de carbone (particulièrement les pento- sanes) à partir de la matière en fibres cellulosiques pulvérisée (seule ou en relation avec l'hydrolyse acide mo- dérée préalablement décrite), tout en n'affectant sensible- ment pas de manière nocive les caractéristiques de résistan- ce ou de rendement de la masse de la matière en fibres cellu- losiques, qui est finalement soumise à la cuisson kraft. Des conditions d'extraction caustiques typiques sont une concentration de, ou équivalent à, Na OH à environ 0,5-4 %, à une température d'environ 60-901 C; (c) à retirer l'hydro- lysat ayant une mảtière en hydrate de carbone à partir de la matière cellulosique pulvérisée tout en mettant en prati- que les étapes de pré-hydrolyse et de pré-extraction L'hy- drolysat est principalement utile comme matière d'alimen- tation pour la production d'alcools et, en le soumettant à la neutralisation à la clarification, à la fermentation et à la distillation, les sucres constitués de pentose et d'hexose seront finalement transformés en alcool tel que l'éthanol ou le butanol; et (d) à effectuer la cuisson kraft (au sulfate) de la matière en fibres cellulosiques pulvérisée pré-extraite,pré-hydrolysée, pour produire une pulpe kraft. La pulpe kraft produite à une viscosité (et une résistance à l'arrachement) sensiblement supérieures à la même pulpe produite à partir de lamême matière en fibres cellulosiques, pulvérisée et dans des conditions de cuisson kraft sensi- blement identiques,mais sans pré-hydrolyse et pré-extrac- tion. Le procédé peut également comprendre l'étape ulté- rieure consistant à effectuer la délignification par l'oxy- gène de la pulpe kraft, avec son blanchiment final jusqu'à la brillance souhaitée Les étapes (a) à (d) sont mises en pratique afin que la pulpe kraft délignifiée produite ait un nombre Kappa inférieur à celui de la pulpe kraft produi- te à partir de la même matière en fibres cellulosiques pulvérisée et dans des conditions sensiblement identiques de délignification par l'oxygène et de cuisson kraft, mais sans pré-hydrolyse et pré-extraction Le procédé est parti- culièrement utile lorsque la matière en fibres cellulosiques est constituée de copeaux ou de sciure de bois durs, et, de manière souhaitable, mis en pratique afin que la pré-hydro- lyse et la pré-extraction soient effectuées dans un premier récipient, et la cuisson kraft soit mise en pratique dans un second récipient La pré-hydrolyse acide est, de manière sou- haitable,mise en pratique avec un écoulement de matière et un écoulement d'acide dans le même sens, alors que l'ex- traction caustique est de manière souhaitable mise en pra- tique avec un écoulement à contre-courant de produit causti- que et de matière. Le dispositif utilisable pour la mise en pratique du procédé de production de matière en hydrate de carbone et de pulpe kraft, selon la présente invention, comprend de no Mbreux composants classiques, tels qu'une boite à copeaux, un dispositif produisant de la vapeur d'eau, un dispositif d'alimentation sous haute pression et un dispositif de diges- tion en continu L'addition principale aux composants clas- siques est la prévision d'un "premier" récipient vertical entre le récipient de production de vapeur d'eau et le dis- ' positif d'alimentation à haute pression, d'une part, et le dispositif de digestion d'autre part Le premier réci- pient comprend une entrée de matière au sommet, unezone d'hydrolyse acide, des tamis d'enlèvement d'hydrolysat, et une zone de pré-extraction caustique à contre-courant, en position adjacente au fond, La matière traitée est en- voyée du fond du premier récipient jusqu'au dessus du dis- positif de digestion L'acide pour la pré-hydrolyse peut être ajouté dans une boucle de remise en circulation à l'intérieur de la zone de pré-hydrolyse du premier réci- pient,ou peut être ajouté à la cuve de niveau fournissant l'eau d'appoint à l'alimentation de copeaux jusqu'au dispo- sitif d'alimentation sous haute pression L'alcali est ajou- té dans une boucle de remise en circulation associée au sta- de de pré-extraction, et le liquide de remise en circula- tion est refroidi pour maintenir la température de pré-ex- traction désirée (qui est normalement sensiblement infé- rieure à la température de pré-hydrolyse). Les aspects production d'alcool de la présente in- vention sont indépendamment utilisables (c'est-à-dire même lorsque la production de pulpe kraft n'est pas souhaitée ou pratique) et peuvent rendre maxima le rendement en al- cool à partir de la matière en biomasse Par exemple, lors- qu'une matière en fibres cellulosiques, "de faible quali- té" (du point de vue de la production de pulpe) est utili- sée, telle que de la bagasse, après la transformation en particules et la transformation en boue, la matière est envoyée directement au récipient d'hydrolyse-extraction. Le récipient dans ce cas est sensiblement identique au pre- mier récipient du procédé et du dispositif décrits ci- dessus Les étapes d'extraction caustique et d'hydrolyse acide sont mises en pratique avec des concentrations d'acide et de produit caustique, et dans des conditions de temps de séjour et-de temrpérature, suffisantes pour effec- tuer le traitement de 1 'hémicellulose dans la matière en biomasse afin d'effectuer la séparation des sucres formés de pentose et d'hexose dans un hydrolysat ayant une quan- tité insuffisante de furfural pour inhiber sensiblement la 252 0396 6, croissance de microorganismes de fermentation, tout en n'hydrolysant sensiblement pas la cellulose dans la biomas- se Le composant cellulose peut être lavé et déshydraté, et ultérieurement briûlé pour sa teneur en énergie, alors que l'hydrolysat est retiré de la biomasse hydrolysée et extraite L'hydrolysat est neutralisé et clarifié et est soumis à la fermentation si bien que les sucres constitués de pentose et d'hexose sont fermentés L'alcool est alors produit à partir des sucres fermentés constitués d'hexose et de pentose. Les paramètres pour l'hydrolyse acide et l'extrac- tion caustique,quand on met en pratique le procédé de pro- duction d'alcools décrit dans le paragraphe précédent, peu- vent être légèrement différents de ceux utilisés dans l'as- pect du procédé qui entraîne la production de pulpe kraft. Par exemple,la concentration d'acide peut être dans la gam- me de I 2504 à environ 0,3-2 %, ou l'équivalent, et la con- centration en produit caustique peut être Na OH à environ 1,5-6 % ou équivalent Les conditions d'hydrolyse peuvent être d'environ 1050 C à 1350 C, une valeur d'environ 1200 C étant préférée, alors que les conditions de température d'extraction peuvent être environ 60 OC-1200 C. C'est l'objet principal de la présente invention de prévoir le traitement de matière en fibres cellulosiques pulvérisée pour rendre maximum l'enlèvement de matière en hydrate de carbone convenable, tout en maintenant de préfé- rence en même temps la matière dans des conditions convena- bles pour la cuisson kraft afin de produire une pulpe kraft ayant des propriétés de résistance satisfaisantes (et même améliorées en ce qui concerne certains paramètres) Cet objet et d'autres objets de la présente invention apparal- tront clairement d'après une inspection de la description détaillée suivante de la présente invention. La présente invention sera maintenant décrite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue schématique d'un disposi- tif & titre d'exemple selon la présente invention pour la production de matière en hydrate de carbone et de pulpe 2520396- 7, kraft à partir de matière en fibres cellulosiques pulvéri- sée; La figure 2 est une vue schématique illustrant le traitement ultérieur de l'hydrolysat à partir du disposi- tif de la figure 1 pour la production finale d'alcool; La figure 3 est une vue schématique d'une modifi- cation du dispositif de la figure 1, la modification con- cernant le mécanisme pour l'introduction d'acide pour l'étape de préhydrolyse; La figure 4 est une vue schématique d'un disposi- tif à titre d'exemple pour le traitement ultérieur de la pulpe kraft évacuée à partir du dispositif de digestion de la figure l,se rapportant particulièrement à la délignifi- cation par l'oxygène; et La figure 5 est une vue schématique d'un dispo- sitif à titre d'exemple pour la mise en pratique d'un as- pect procédé selon la présente invention, o une quantité maxima d'hydrate de carbone et de lignine pour la produc- tion d'alcool est retirée de la biomasse transformée en particules et transformée en boue. Un dispositif à titre d'exemple selon la présente invention est illustré schématiquement sur la figure 1 En utilisant le dispositif à titre d'exemple, il est possible de produire une matière en hydrate de carbone sous la forme d'un hydrolysat sur lequel on peut encore agir pour produi- re de l'alcool, tel que de l'éthanol, du butanediol ou du butanol Le dispositif pour traiter l'hydrolysat est illus- tré schématiquement sur la figure 2 Le dispositif de la figure 1 est en outre capable de produire de la pulpe kraft, qui peut être en outre delignifiée par l'oxygène ou sur la- quelle on peut agir autrement pour produire un grand nombre de produits en papier de grande qualité, Les composants classiques du dispositif de la fi- gure 1 comprennent une botte à copeaux 10 dans laquelle on dispose une alimentation de copeaux de bois, tels que des copeaux de bois dur (par exemple de l'érable) ou de bois tendre (par exemple du pin) (comprenant les copeaux en épin- gle et des composants semblables en bois de petites dimen- sions), de la sciure ou analogues Les copeaux sont envoyés, 8, par l'intermédiaire d'un dispositif 11 de mesure de copeaux et d'un dispositif d'alimentation 12 à basse pres- sion, vers un récipient horizontal 13 de production de vapeur d'eau pour le dépôt final dans la conduite d'entrée 14 conduisant au dispositif d'alimentation 15 sous haute pression A titre de variante, un agencement de production de vapeur d'eau pour la botte pourrait être fourni, avec une alimentation directement de cet agencement jusque dans la conduite 14 Une canalisation 16 de remise en circula- tion à basse pression provenant du dispositif d'alimenta- tion 15 sur haute pression ramène le liquide retiré du dispo- sitif d'alimentation 15 sur haute pression jusque dans la conduite d'entrée 14,le débordement étant fourni par l'intermédiaire de la cana- lisation 17 jusque dans la cuve de niveau 18 Le liquide en circulation dans la canalisation d'alimentation 19 sous haute pression est pressurisé par la pcompe 20 et envoyé par l'intermédiaire de la canalisa- tion d'évacuation 21 sous haute pression au-dessus d'un premier récipient de traitement 22, le liquide étant rame- né du dessus du récipient 22 à la canalisation 19. Le premier récipient 22 est un récipient vertical capable d'être pressurisé, ot l'on réalise la pré-hydroly- se modérée acide et la pré-extraction modérée caustique des copeaux de bois La pré-hydrolyse a lieu suivant un écoulement dans le même sens entre l'acide et les copeaux dans une partie supérieure 23 du récipient 22 Dans l'exem- ple de réalisation illustré sur la figure 1, l'acide est ajouté aux copeaux pour l'écoulement dans le même sens à la cuve de niveau 18, comme illustré par la canalisation d'entrée 24 La concentration de l'acide dans le liquide dans la cuve de niveau 18 est capable d'un contrôle précis, et le liquide ayant la concentration en acide désirée pro- venant dé la cuve 18 est envoyé, par l'intermédiaire de la canalisation 25, à la canalisation de retour 19 prove- nant du récipient 22, L'acide à concentration modérée main- tient le dispositif d'alimentation 15, sous haute pres- sion, exempt de la plupart des produits de contamination, et le long chemin d'écoulement de l'acide en contact avec les copeaux (du dispositif d'alimentation 15 sous haute 9. pression jusqu'au-dessus du récipient 22), ainsi que l'écou- lement dans le même sens dans la partie supérieure 23 du ré- cipient 22, effectuent la pré-hydrolyse acide des copeaux. Des conditions de pré-hydrolyse typiques, qui sont utilisées dans la mise en pratique de la présente inven- tion, sont une concentration de, ou équivalent A, H 25 04 à environ 0,2-0, 5 %, et une température d'environ 120 C ou moins (par exemple environ 105 C-120 C) Pour maintenir la température pour la pré-hydrolyse acide au niveau dési- ré, le liquide au fond de la zone de pré-hydrolyse 23 du récipient 22 est retiré, par l'intermédiaire du tamis 27, par la pompe 28 et puis est chauffé dans le dispositif de chauffage 29 (qui peut être un dispositif de chauffage par la vapeur d'eau), avant le passage final jusqu'à la canali- sation de retour 19 La pression dans la zone de pré-hydroly- se serait classiquement environ 1,5 M Pa. Le récipient 22 comprend également une zone infé- rieure 31 dans laquelle la pré,extraction caustique à con- tre-courant est mise en pratique Une solution caustique est ajoutée par l'intermédiaire d'un tube central, et s'écoule vers le haut à partir de la zone de tamis de fond 33 vers l'interface avec la zone de pré-hydrolyse acide 23. L'excès de solution caustique est retiré à travers le ta- mis inférieur 33 par l'intermédiaire de la pompe 34, et est envoyé, par l'intermédiaire d'un dispositif de refroi- 'dissient 35,au retour vers la canalisation centrale d'en- trée 32 L'alcali d'appoint est ajouté à cet écoulement à la canalisation 36 Les taux d'écoulement et d'addition, le dimensionnefent des récipients, etc sont conçus pour que le produit caustique soit sensiblement épuisé au moment o il atteint la surface du tamis médian 38, Le tamis mé- dian 38 est dans la zone de l'interface entre la zone de pré-hydrolyse acide 23 à courant dans le même sens, et la zone de pré-extraction caustique 31 à contre-courant, L'hy- drolysat produit à la fois durant la pré-hydrolyse acide et durant la préegtraction caustique s'écoule à travers le tamis médian 38 jusque dans la canalisation 40 d'évacuation d'hydrolysat On peut alors agir sur l'hydrolysat de manière appropriée, telle qu'en utilisant le dispositif illustré sur la figure 2. Des conditions typiques pour la pré-extraction modérée caustique sont une concentration en produit causti- que de, ou équivalant à, Na O Ii à environ 0,5-4 % et une température d'environ 60-901 C Comme la température dans la zone de pré-extraction 31 par un produit caustique est sensiblement inférieure à celle dans la zone 23 de pré- hydrolyse acide, le dispositif de refroidissement 35 est utilisé La pression dans la zone de pré extraction causti- que 31 n'est pas particulièrement critique mais serait de l'ordre d'environ 1,6 M Pa Les temps de séjour dans les deux zones 23, 31 peuvent être réglés comme cela est né- cessaire selon l'appoint de copeaux de bois, la capacité du dispositif de digestion ultérieur, etc mais serait normalement environ 60 minutes dans chaque zone. Les copeaux de bois pré-extraits pré-hydrolysés sont évacués de la zone inférieure 42 du récipient 22 jus- que dans la canalisation 43 Un dispositif de raclage rota- tif 44 peut être fourni dans cette zone pour faciliter l'évacuation La canalisation 43 passe au sommet d'un dis- positif de digestion en continu classique 45, un retour de liquide étant fourni par l'intermédiaire de la canalisa- tion 46 jusqu'à la zone inférieure 42 du récipient 22. L'addition de liqueur blanche a lieu-dans la canalisation 46, comme indiqué par la canalisation 47, et en outre, le liquide est chauffé par exemple par un dispositif de chauf- fage 48, afin qu'il soit proche de la température de cuis- son quand on l'introduit au sommet du dispositif de diges- tion 45 Ceci est spécialement souhaitable puisqu'au fond de la zone 31 de pré-extraction caustique, la masse de co- peaux aura une température relativement faible (par exem- ple de l'ordre de 60-900 C). Le dispositif illustré sur la figure 3 est sen- siblement identique à celui illustré sur la figure 1, et des références semblables se réfèrent aux composants sembla- * bles La seule différence du dispositif de la figure 3 est la manière particulière selon laquelle l'acide est ajouté 252 G 39 * pour la pré-hydrolyse Dans ce cas, au lieu d'ajouter l'aci- de à la cuve de niveau 18,il est ajouté à une canalisation de remise en circulation conduisant à la conduite cen- trale 37, le dispositif de chauffage 29 étant prévu dans la boucle de remise en circulation L'hydrolysat retiré dans la canalisation 40 est retiré à la fois des tamis 27 et 38 dans ce cas. Dans la partie supérieure 50 du dispositif de digestion en continu 45, les copeaux sont soumis à une cuisson kraft (c'est-à-dire à un procédé de transformation en pulpe chimique par un sulfate) Généralement, des condi- tions de cuisson classiques (par exemple 1650 C, temps de séjour 90 minutes, pression de 1,64 M Pa) sont utilisées. Cependant,par suite de l'enlèvement de matière organique par préhydrolyse et pré-extraction caustique, on peut utiliser dans la zone 50 une charge inférieure d'alcali actif Un lavage classique à contre-courant a lieu dans la zone 52, le liquide de lavage étant retiré par l'inter- médiaire de la canalisation 53 et chauffé par le disposi- tif de chauffage 54, et la pulpe kraft est finalement évacuée par l'intermédiaire de la canalisation 55 au fond du récipient 45 La pulpe retirée dans la canalisation 55 est de la pulpe kraft vraie,ayant des propriétés de résis- tance comparables à la pulpe kraft produite par les dispo- sitifs de digestion classiques quand la pré-hydrolyse et la préextraction ne sont pas mises en pratique En fait, la pulpe produite selon la présente invention a une plus grande viscosité et une plus grande résistance à l'arrache- ment que la pulpe kraft classique, bien que les autres paramètres de résistance soient légèrement inférieurs aux paramètres classiques (bien qu'étant encore dans une gam- me acceptable) Ainsi, enmettant en pratique la présente invention, il est possible de produire de la pulpe kraft avec un effet minimum sur le rendement et la résistance, tout en produisant en même temps un hydrolysat qui est convenable pour l'utilisation dans la production d'alcool. Ainsi, la quantité maxima de produit de grande qualité est obtenue à partir d'un volume donné de copeaux de bois,avec 12. très peu de déchets ou de produit de basse qualité. Des résultats à titre d'exemples qu'on peut obte- nir quand on met en pratique le procédé de la présente invention, par comparaison avec les résultats classiques, sont illustrés dans les tableaux I et II Le bois dur uti- lisé était de l'érable du nord-est La fournée de bois dur A était 31 % plus 7 mm d'épaisseur, la fournée B était nulle plus 7 mm d'épaisseur, alors que la fournée C était basse plus 7 mm d'épaisseur Le bois tendre utilisé était formé de copeaux de pin du sud A l'exception du numéro de cuisson 8,les rapports liqueur /bois dans les zones de pré-hydrolyse et de traitement caustique étaient 2,0 et 2,5 respectivement Pour le numéro de fournée 8, les rap- ports étaient respectivement 3,7 et 3,5 Pour toutes les cuissons à l'exception des fournées 1 et 2,le rapport liqueur/bois dans la zone de cuisson kraft était 3,2. Pour les cuissons 1 et 2, le rapport était 4,0 Aucun la- vage d'interstade n'était mis en pratique La pression maintenue dans le stade de pré-hydrolyse acide était envi- ron 1,5 M Pa, alors qu'elle était environ 1,64 M Pa dans les autres stades. TABLEAU I CUISSONS DE BOIS DUR Cuisson N 1 2 3 4 5 6 7 8 Fournée de bois dur A C B C C C C C Pré-hy- drolyse Aucu Aucu Aucu- ne ne ne H 25 O 4, % de la solution 1 0,3 1,0 1,0 0,3 Tempéra- tureo O c 1 Q 5 120 90 90 120 Te,%ps,l Tempsuts 6060 90 | 60 60 minutes I 6 Solides i totaux,% 1 6 1,1 0,9 0,8 0,8 PH fi nal 1,5 2,0 1,71 1,7 1,7 nol o 13. TABLEAU I (Suite) Extraction caustique Na OH, % par rapport au bois Tempéra- ture, C Temps,mi- nutes Solides totaux,% p H final Estimation d'enlève- ment des solides (% par rap- port au bois) Stade de pré-hydro- lyse Stade d'ex- traction Total Stade Kraft AA, % Température maxima, C Temps d'ap- plication de la tem- pérature, minutes Alcali résiduel, grammes par litre Nombre K Rendement total, % % total de rejet Viscosité (cp) Pentosane,% Aucu Aucu Aucu- ne ne ne ,5 ,6 f 21,2 ,5 7,0 ,2 52,5 59,5 9,3 16,2 47,8 4,6 1,5 1,1 9,4 1, 9 1,9 3,7 ,4 52,6 0,9 59,2 22,3 1,5 1,2 8,8 1,8 2,1 3,9 ,4 11,5 48,8 0,4 19,5 2,0 1,3 8,7 0,6 2,1 0,7 l 62 7,0 12,8 ,4 0,5 66,7 ,5 3,C 1,8 9,9 0,4 2,6 3,0 13,2 6,8 14,2 51,0 1,3 22,5. 4,0 O 2,6 9,2 2,2 ,8 8,0 12,81 L 59 8,4 11,9 46,3 0,71 l 76,7 14,01 14. TABLEAU I (Suite) Propriétés du papier 400 CSF Revêtements PFI Eclatement Arrache- ment Résistance a la trac- tion Volume (masse) 6,4 1,6 6,4 1,60 6,4 1,49 7,2 1,5 3 7,0 1,5- TABLEAU II CUISSONS DE PIN Cuisson ne Pr-hydràlyse H 2504, pourcentage de la solution Température, C Temps, minutes Solides totaux, % p H final Extraction caustique Na OH, % par rapport au bois Température, C Temps, minutes Liqueur/bois p H final Estimation d'enlèvement de solides (% par rap- port au bois O D > Stade de pré-hydrolyae Stade d'extraction Total Aucune Aucu- ne Aucu- ne Aucu- ne 1,0 1,2 1,4 Aucu- ne 6,8 1,52 6,2 1,58 I 140,5 1,9 1,9 1,9 1, 6, 3, - 2, 6,1 Aucu- ne 1,5 3,0 1,3 1,7 { 13 0,3 1,3 1, 3 1,5 2,0 8,4 2,2 2,5 4, - { - U 15. TABLEAU II (Suite) Stade Kraft AA, % 17,2 18 15,5 14 14 14 Température maximum, C 170 171,5 170 170 170 170 Temps à la tempéra- ture maxima, minutes 90 90 90 90 90 AA résiduel,grammes par litre par litre 9,6 8,5 6,0 9,5 Nombre K 21,3 2,8 23,8 27, 23,7 22,2 Rendement total, % 46,9 47,6 44,7 49, 45,1 43,4 Total des rejets, % 0,5 1,8 0,7 0, 0,6 0,9 Viscosité (cp)40,7 38,6 61,4 47, 48,7 46,3 V/K 1,9 1,7 2,6 1, 2,1 2,1 Pentosanes, % 8,2 6,9 5,8 7, 5,8 4,6 Propriétés du papier 400 CSF Revêtement PFI 8300 9100 500 8300 000 8000 Eclatement 66 70 63 65 63 61 Arrachement 218 212 233 228 225 217 Résistance à la traction 8,4 9, 8,9 8, 7 8,8 7,8 Volume (masse) I,7 1, 1,60 1,71 1,68 1,68 Par suite de la viscosité élevée et du faible nom- bre Kappa de la pulpe kraft produite après la cuisson quand la préhydrolyse acide et la pré-extraction caustique selon la présente invention sont mises en pratique,il est possible de réaliser le blanchiment par l'oxygène (ou autre déligni- fication par l'oxygène) jusqu'à un nombre Kappa inférieur avec moins de stades de blanchiment ultérieur tout en con- servant encore une résistance de pulpe appropriée Ceci peut être mis en pratique en utilisant le dispositif illustré sur la figure 4, les canalisations d'enlèvement de pulpe 55 et d'introduction de filtrat 57 provenant du dispositif de la figure 1 étant reliées aux canalisations correspondantes sur la figure 4. La pulpe dans la canalisation 55 peut être envoyée à un dispositif de lavage classique par diffusion 59, et puis introduite dans la cuve d'emmagasinage 60 et peut être 16. finalement envoyée à travers la chambre à tamis 61 jusqu'au dispositif de lavage 62 au mélangeur à vapeur d'eau 63, et à une pompe à haute densité 64 avant que de l'oxygène et un alcali ne soient ajoutés dans la canalisation 65 jus- te avant le mélangeur 66 à grande vitesse Le blanchiment ou la délignification par l'oxygène a alors lieu dans le récipient de réacteur 67 On peut utiliser un grand nom- bre de structures classiques pour le dispositif décrit, et la pulpe peut être traitée suivant une consistance moyen- ne (par exemple environ 8 à 12 %, qui est la consistance quand on l'évacue du dispositif de digestion 45) ou on peut la faire réagir suivant une consistance élevée inférieure. La pulpe délignifiée passe alors au second dispositif de lavage par diffusion 68 et puis à un dispositif 69 de blanchiment par l'hypochlorite ou analogues, et elle est finalement évacuée dans la canalisation 70 jusqu'à une ma- chine à papier Le nombre de stades de blanchiment ulté- rieurs est minimisé, le seul stade 69 illustré sur la figu- re 4 étant nécessaire et, dans certaines circonstances, même ce stade n'étant pas nécessaire. Les résultats dans les tableaux III et IV indi- quent les résultats de la mise en pratique de la déligni- fication par l'oxygène et du blanchiment ultérieur sur la pulpe obtenue à partir de certaines des cuissons dans les tableaux I et II, et indiquent les avantages qu'on peut obtenir selon la présente invention Par exemple, la différence de nombre Kappa pour les mêmes conditions de blanchiment pour les cuissons 2 et 3 est une différence entre 4,7 et 4,0 Ceci pourrait signifier une différence d'environ 30 % du C 102 exigé pour le blanchiment jusqu'à une brillance de 91 + dans un seul stade Ceci pourrait signifier la différence entre exiger un stade ultérieur de traitement par un peroxyde ou ne pas l'exiger Ces résultats de blanchiment indiquent également que les pro- priétés de résistance de la pulpe kraft sont maintenues par les modes opératoires ultérieurs de délignification par l'oxygène. 17. TABLEAU III RESULTATS DE BLANCHIMENT ET DE DELIGNIFICATION PAR L'OXY- GENE POUR DU BOIS DUR Echantillon 12 7 3 Nombre K ( 40 ml) 15,2 14,2 15,5 Viscosité ( 0,5 % de CED) 59,5 66 22 Stade d'oxygène 0,8 M Pa 22 % de Cs Na OH, % 1,8 3,5 3,8 2,5 3,5 2,9 Température, C 115 120 25 115 20 115 Temps, minutes 60 60 60 60 60 50 Nombre K 5,9 4,7 4,6 4,8 4,0 4,6 Viscosité (cp) 27,8 15,4 12,8 20,8 16,3 20, V/K 4,7 3,3 2,8 4,3 4,1 4, Rendement, % (estimation) 93,6 95,7 94,5 Brillance, SCAN 67,1 C 102: 72 C, 150 minutes C 102, % 1,45 1,4 1,15 Tampon au Na OH,% 0,7 0,8 0,52 p H final 4,2 4,8 4,6 gpl (grammes/litres) résiduel, Cl moyen nul 0,1 nul Brillance SCAN 89,2 90,8 91,8 Viscosité (cp) 13,1 15,9 14,4 Peroxyde, 72 C, 90 minutes IH 202, % 0,5 0,5 Alcalinité totale,% 0,8 0,8 p H final 10,4 10,4 Résidu, % par rap- port à la pulpe 0,1 0,17 Brillance,SCAN 92,3 93,3 Viscosité (cp) 12,1 13, 9 18. TABLEAU IV RESULTATS DE BLANCHIMENT EN CINQ STADES ECHANTILLON 1 13 1 2 Matière première Dc D: 2 minutes T 1: 60 minutes C, 3,5 % Cs % de réap- provisionne- ment E 60 minutes C,10 % de Cs D 150 minutes 72 C, 9 % de Ce Nombre de K ( 40 ml) Viscosité ( 0,5 %) Cl disponible total % de C 102 (sous forme de C 102) % de C 12 Résidu (g/1 dis- ponible de Cl) % de Na OH p H final Nombre K ( 25 ml) Viscosité ( 0,5 %) % de rendement (estimation) % de C 102 % de Na OH (tampon p H final Résidu (g/1 de chlore disponible E 60 minutes 72 C,10 % de Cs D 210 minutes 720 C, 9 % de CS % de Na OH p H final % de C 102 % de Na OR (tampon) p H final Résidu (g/1 de Cl disp Qnible) Brllance (SCAN) Y scosité ( 0,5) Rendement total (estimation) Pin 23,9 6,33 1,20 3,16 0, 01 2,5 12,2 3,0 ,0 ,5 0,8 0,4 ( 3,8) Tra ce 0,35 11,4 0,4 C 0, 12 4,4 0,1 92,0 94,6 Bois dur ,5 4,25 0,81 2,12 0,01 1,7 12,1 2,2 ( 68) 96,0 0,67 0,29 4,1 0,08 0,35 11,3 0,30 0,09 ,1 0, 18 93,8 94,9 Pin 21,3 ,7 6,25 1,19 3,13 0,02 2,5 12,1 2,7 ,0 ,9 0,78 0,39 3,5 Tra- ce 0,35 11,6 0,40 0,12 4,3 0,17 92,0 27,5 Bois dur ,2 59,5 4,46 0,85 2,23 0,05 1,75 12,1 1,1 44,4 96,2 0,50 0,20 4,4 0,11 0,35 11,5 0,30 0,08 ,1 0,18 92,7 38,9 i 19. La figure 2 illustre un dispositif à titre d'exemple pour agir sur l'hydrolysat retiré par l'intermé- diaire de la canalisation 40 pour produire un alcool. L'hydrolysat passe à la cuve de mélange 70 o il est neu- tralisé, il passe au dispositif de clarification 71, et puis à un dispositif de fermentation classique 72 La "biè- re" retirée du dispositif de fermentation 72 passe à tra- vers un dispositif à levures classique 73 par l'intermé- diaire de la canalisation 74 jusqu'à la tour de distilla- tion 75, de la vapeur d'eau étant fournie par l'intermé- diaire de la canalisation 76 pour la distillation Une par- tie de la matière séparée du poste 73 de séparation de le- vures est renvoyée, par l'intermédiaire de la canalisation 77, àu dispositif de fermentation 72, alors qu'une autre partie est envoyée par la canalisation 78 vers un four 79 o elle peut être brûlée pour produire de la vapeur d'eau. La vapeur d'eau peut être utilisée pour l'addition au point 76, et/ou pour entraîner une turbine 80 ou analogues. Dans le dispositif de fermentation 71, des micro- organismes appropriés seront utilisés pour effectuer la fermentation des sucres constitués de pentose et d'hexose dans l'hydrolysat Certains microorganismes à titre d'exem- ples publiquement disponibles dans ce but sont: un micro- organisme localisé par l'Auburn University classé sous le nom de AU-1-D 3; des souches Fusarium de champignons mises au point par l'Argone National Laboratory, et le Bacillus Macerans mis au point par l'Université de Californie à Berkeley et au Lawrence Berkeley Laboratory. La figure 5 illustre un dispositif utilisable dans un procédé de production d'alcool selon la présente inventions partir de biomasse qui n'est pas de qualité suffisamment élevée pour produire de la pulpe kraft Dans cet exemple de réalisation, des structures correspondant à celles dans les autres figures sont indiquées par des références semblables, La biomasse envoyée dans le dispo- sitif de la figure 5 serait typiquement de la bagasse ou une biomasse semblable contenant des hydrates de carbone et de la lignine, et la mise en pratique de la présente inven- 20. tion consisterait à effectuer l'hydrolyse de l'hémicellulo- se dans la biomasse pour effectuer la séparation des sucres formés de pentose et d'hexose dans un hydrolysat La sépa- ration serait mise en pratique afin que l'hydrolysat ait une quantité insuffisante de furfural pour inhiber sensiblement la croissance des microorganismes de fermentation Par exemple,lorsque les microorganismes dits AU-1-D 3 sont utili- sés,la concentration en furfural doit être limitée à environ 0,18 % (ou moins). Quand on utilise le dispositif de la figure 5, on souhaite rendre maxima la quantité d'enlèvement de matière dans l'hydrolysat puisque la biomasse évacuée du récipient 22 sera brûlée,ou autrement utilisée dans des buts o une matière de faible qualité est acceptable Comme illustré sur la figure 5,la matière évacuée par l'intermédiaire de la canalisation 43 passe à travers un robinet d'extraction 82, passe dans une cuve d'extraction 83 et à une presse de lava- ge 84, Le filtrat provenant de la presse de lavage 84 passe à la cuve de filtrage 85, et finalement il est ramené à la ca- nalisation 86 jusqu'au fond du récipient 22 La biomasse dé- shydratée restante passe à travers la canalisation d'évacua- tion 87 jusqu'au four 88-, à utiliser dans la production de vapeur d'eau ou analogues. Les conditions d'hydrolyse et d'extraction caus- tique, quand le dispositif de la figure 5 est utilisé, peu- vent être légèrement plus rigoureuses que dans l'exemple de réalisation de la figure l,puisque le but est de rendre ma- xima la récupération de matières dans l'hydrolysat et on ne se soucie pas de la concentration dela matière évacuée par la canalisation 43, Ainsi, l'hydrolyse acide peut être mise en pratique à une concentration de H 2504 de 0,3-2 %, ou l'équivalent, et à une température d'environ 105-135 'C, Le stade d'extraction caustique peut être mis en pratique avec une concentration de Na OH de 1,5-6 % et à une température de 60-120 'C Le temps de séjour dans chaque cas serait environ minutes,et les conditions de pression dans le récipient 22 seraient approximativement les mêmes que dans l'exemple de réalisation de la figure 1 L'hydrolysat retiré dans la 252 C 396 21. canalisation 40 serait soumis fondamentalement au même traitement que celui illustré sur la figure 2, sauf que l'évacuation provenant du dispositif à levures 73 passe à une centrifugeuse 90,les solides séparés par la centri- fugeuse passant par l'intermédiaire de la canalisation 91 vers le four 88, alors que le liquide passe par l'inter- médiaire de la canalisation 92 pour être finalement utili- sé pour l'eau de lavage pour la presse 84. On verra ainsi que,selon la présente invention, on a fourni un procédé et un dispositif qui effectuent l'en- lèvement de matières en hydrate de carbone de haute qualité (convenable pour la production d'alcool) à partir de co- peaux (particulièrement des copeaux de bois dur) avec un effet minimum sur le rendement final et sur la résistance finale de la pulpe kraft (même en fait en augmentant la vis- cosité de la pulpe et la résistance à l'arrachement) Selon un autre aspect de la présente invention, on verra qu'une quantité maxima de matière en hydrate de carbone de haute qualité peut être retirée de la biomasse d'entrée, particu- lièrement les sucres formés de pentose et d'hexose, avec production d'alcool avec un bénéficed'énergie net. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles pro- viennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent dêtre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art, 22. REVENDICATIONS 1 Procédé de production de matière en hydrate de carbone et de pulpe kraft à partir de matière en fibres cellulosiques pulvérisée,caractérisé en ce qu'il consiste en continu: (a) à soumettre la matière en fibres cellulosiques pulvérisée à une pré-hydrolyse modérée acide; (b) à soumettre la matière en fibres cellulosi- ques pulvérisée pré-hydrolysée àune pré-extraction modé- rée caustique; (à) à retirer l'hydrolysat ayant une-matière en hydrate de carbone à partir de la matière cellulosique pulvérisée,tout en mettant en pratique les étapes de pré- hydrolyse et de pré-extraction; et (d) à effectuer la cuisson kraft de la matière en fibres cellulosiques, pulvérisée pré-extraite, pré-hy- drolysée,pour produire de la pulpe kraft. 2 Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les étapes (a) (c) sont mises en pratique afin que l'hydrolysat ait une teneur en furfural assez faible pour être utile comme matière d'alimentation pour la production d'alcool. 3 Procédé selon la revendication 2, caractéri- sé en ce qu'on soumet l'hydrolysat à la neutralisation, à la clarification, à la fermentation et à la distillation pour produire de l'alcool. 4 Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que l'étape (a) est mise en pratique en fournis- sant un écoulement dans le même sens de matière en fibres cellulosiques pulvérisée et d'acide à une concentration, de, ou équivalant à, a 2504 à environ 0,2-0,5 % et à une tempé- rature d'environ 120 C ou moins. Procédé selon la revendication 4,caractéri- s en oe que l'étape (c) est mise en pratique en fournis- sant un écoulement à contre-courant de matière en fibres cellulosiques pulvérisée et de produit caustique à une concentrati Qn de, ou équivalant à, Na OH à environ 0,5-4 % et à une température d'environ 60-90 C. 23. 6 Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'on utilise une étape (e) consistant à effectuer la délignification de la pulpe kraft par l'oxygène, et en ce que les étapes (a) (e) sont mises en pratique afin que la pulpe kraft délignifiée ait un nombre Kappa inférieur à celui de la pulpe produite à partir de la même matière en fibres èllulosiques pulvérisée et dans des conditions sen- siblement identiques de délignification par l'oxygène et de cuisson kraft, mais sans pré-hydrolyse et sans pré-ex- traction. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes (a)(c) sont mises en pratique dans un premier récipient vertical, et l'étape (d) est mise en pratique dans un second récipient vertical, distinct du pre- mier récipient. 8 Dispositif pour produire une matière en hydra- te de carbone et de la pulpe kraft à partir de matière en fibres cellulosiques pulvérisée, comprenant: un dispositif d'alimentation sous haute pression ayant une canalisation d'entrée et une canalisation d'évacuation sous haute pres- sion, et des moyens pour envoyer une boue de matière en fibres cellulosiques pulvérisée vers le dispositif d'alimen- tation sous haute pression jusque dans la canalisation d'évacuation du dispositif d'alimentation, caractérisé en ce qu'il renferme un premier récipient vertical ayant une entrée de matière en fibres cellulosiques pulvérisée à son sommet, ayant une zone de traitement à courants dans le même sens dans une partie supérieure, et ayant des moyens d'enlèvement de liquide s'étendant de la partie supérieure du premier récipient vers l'entrée au dispositif d'alimen- tation sous haute pression, le récipient comprenant une par- tie de fond ou inférieure fournissant une zone de traite- ment à contre-courant avec des moyens pour retirer et re- froidir le liquide provenant d'une position adjacente au fond de la partie inférieure et pour réintroduire le liqui- de dans la partie inférieure; et un moyen d'enlèvement d'hydro- lysat prévu à une interface entre les parties supérieure et inférieure du premier récipient; un second récipient verti- 24. cal comprenant un dispositif de digestion en continu et une canalisation d'enlèvement provenant du fond du premier récipient conduisant au sommet du second récipient, et une canalisation de remise en circulation de liquide s'étendant d'une partie supérieure du second récipient jusqu'au fond du second récipient. 9 Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le moyen d'enlèvement de liquide à partir de la partie supérieure du premier récipient comprend un tamis au fond de la partie supérieure, une canalisation s'étendant du tamis jusqu'à l'entrée du dispositif d'alimentation sous haute pression, et une pompe et un dispositif de chauffage disposés dans la canalisation, et un moyen d'introduction d'acide disposé dans la canalisation d'entrée vers le dis- positif d'alimentation sous haute pression. Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le moyen d'enlèvement à partir de la partie supérieure du premier récipient comprend une conduite s'éten- dant à partir d'un emplacement central de la partie supé- rie-ure du récipient avec une pompe et un dispositif de chauffage disposés dans la conduite, et un tube central disposé dans la partie supérieure du premier récipient, à la- quelle cette conduite est reliée. 11 Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce qu'il renferme un dispositif de chauffage et une canalisation d'addition de liqueur blanche, disposés en communication de fonctionnement avec la canalisation de re- tour provenant du dispositif de digestion en continu jus- qu'au fond du premier récipient. 12 Dispositif selon la revendication 8,caracté- risé en ce qu'il renferme un moyen de neutralisation, des moyens de clarification,une cuve de fermentation et des moyens de distillation pour la production d'alcool à partir d'hydrolysat, disposés en communication de fonctionnement avec la canalisation d'enlèvement d'hydrolysat.