Brevet FR2541329A1 — publié le 19840824

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour fabriquer de la pâte de bois dans un défi- breur à meule contre laquelle on presse le bois, avec amenée d'eau dans la zone de défibrage. Jusqu'ici on a fait fonctionner les dé- fibreures de bois, défibreurs à presse ou défibreurs conti- nus, sans pression Dans les défibreurs continus, le bois est amené de manière continue par les chaînes de transport dans un puits d'alimentation; dans les défibreurs à presse l'alimentation en bois à défibrer se fait par charges, par l'intermédiaire d'un puits, l'opération de défibrage se produisant de façon continue dans une chambre à presses o un sabot de pression pousse le bois contre la meule Après terminaison de la course de défibrage, le sabot de pression revient dans la position de départ,et déclenche une impulsion d'ouverture du puits pour le bois à défibrer Après l'écou- lement du temps de remplissage, le puits est à nouveau fer- mé L'amenée d'eau dans la zone de défibrage produit un film d'eau qui est nécessaire à la dissolution des fibres du bois Mais il y a l'inconvénient que l'eau se va- porise en partie et il se produit ainsi des surchauffes lo- cales et des brûlures du bois La pâte de bois est ainsi im- pure et non uniforme. A la base de la présente invention se trouve le problème de créer un procédé de défibrage de bois avec lequel on obteinne une pâte de bois meilleure et de qua- lité uniforme On résout ce problème selon l'invention en ce que le défibrage est effectué en surpression et à des tem- pératures d'eau de plus de 1000 C. La production de surpression,qui rend évidemment nécessaire d'exécuter l'opération de défibrage dans une enceinte isolée de l'air extérieur, permet de travail- ler à des températures d'eau plus élevées On a alors établi que la pâte de bois produite était meilleure et plus unifor- me La part de fibres longues et la longueur de rupture de la pâte de bois s'accroissent ainsi En outre, ce procédé nécéssite une dépense d'énergie plus faible, du fait du ramollissement de la lignine à environ 1220 C. Un procédé avantageux selon l'invention con- siste en ce que la surpression est de 1 à 3 bars, et la tem- pérature de l'eau de 120 à 1300 C. Un dispositif selon l'invention, pour la mi- se en oeuvre du procédé consiste dans un défibreur comportant une meule placée dans une enveloppe,un puits d'amenée du bois, une avance debois hydraulique ou mécanique, une amenée d'eau dans la zone de défibrage et un bac ou une goulotte collec- trice pour la pâte de bois, placée sous la meule, en ce que l'enveloppe est constituée de manière étanche sous pression et se trouve munie d'un dispositif d'amenée d'air sous pres- sion, en ce que le puits d'amenée est pourvu de sas étanches sous pression,et eh ce que l'évacuation de pâte de bois s' effectue dans une conduite fermée. Du fait que, selon l'invention, on travail- le sous pression, il est nécessaire de constituer l'envelop- pe de manière qu'elle soit étanche sous pression Le bois à défibrer doit alors être sassé par le puits d'amenée dans la chambre sous pression, par charges Le passage du bois à défibrer dans les chambres de presses d'un défibreur à deux presses, ou dans le puits de transport d'un défibreur s'ef- fectue selon l'invention,par des sas correspondants De même, une conduite fermée doit être rattachée au bac ou à la goulotte collectrice. Dans un perfectionnement de l'invention,on prévoit que les sas du puits d'alimentation consistent en deux plateaux tiroirs disposés l'un derrière l'autre Une autre caractéristique de l'invention con- siste en ce que les plateaux tiroirs sont en coins dans le sens de fermeture De cette manière, on évite des coince- ments dus au poids du bois et la chambre sous pression peut être constamment fermée de manière étanche. Il est très avantageux-de disposer un di- viseur de copeaux en amont de la conduite fermée. Lors du défibrage, il se produit parfois aussi des copeaux grossiers et des écroces qui, le cas éché- ant, peuvent avoir toute une longueur de rondin Ces frag- ments pourraient conduire à des obstructions dans la condui- te En disposant un diviseur de copeaux en amont de cette conduite fermée, on arrive à mettre en menus morceaux ces copeaux ou écorces gênants et, ainsi, à pouvoir les trans- porter avec la pâte de bois. Une forme de réalisation selon l'inven- tion du diviseur de copeaux consiste en ce qu'il comporte un tambour rotatif muni de plusieurs disques placés les uns à côté des autres, avec des arrangements du genre dents ou couteaux,qui coopèrenet avec des stators également munis d'arrangements du genre dents ou couteaux. Il est alors avantageux que les diverses dispositions du genre dents ou couteaux soient placées les unes par rapport aux autres selon des angles décalés Cette mesure permet à une longue écorce de ne pas arriver en même temps dans la zone de déchiquetage, mais de manière décalée ce qui économise de l'énergie et évite d'éventuelles obstruc- tions Un perfectionnement inventif consiste en ce qu'un tube de mise en circulation de pâte débouche dans le bac ou la goilotte collectrice Ce tube amène de la pâte de bois déjà mise sous forme de suspension et la mélange à la pâte de bois fraîchement formée. Avec cet écoulement supplémentaire, on obtient une vitesse d'écoulement plus élevée, ce qui évite des épaississements et des accumulations de copeaux dans le bac Un perfectionnement très avantageux selon l'invention du procédé consiste en ce qu'après le défibrage a lieu une déshumidification de la pâte de bois dans laquel- le l'eau obtenue, qui se trouve encore en surpression, eet ramenée dans la zone de défibrage, et la pâte de bois épais- sie est, immédiatement après, détendue à la pression at- mosphérique. Après l'opération de défibrage, il est en effet nécessaire de ramener à la pression atmosphérique la pâte de bois obtenue qui se trouve dans une zone de concen- tration d'environ 1 à 2,5 % Cet éclusage de la pâte de bois fait sortir de très grandes quantités de chaleur des parties en surpression de l'installation ON ne peut récupérer ces quantités de chaleur qu'avec des inatsllations de récupération de chaleur relativement grandes et compliquées Il faut en plus un lavage à la vapeur et une neutralisation chimique à la vapeur A cause du faible niveau de températures des vapeurs se produisant, la chute de chaleur peut seulement être utilisée pour le préchauffage de l'eau jusqu'à 1000 C. Pour maintenir l'équilibre de température dans l'opération de défibrage, ill faut, par suite, de 2 à 3 tonnes de vapeur par tonne de matière/heure L'épaississement selon l'invention de la pâte de bois a, par suite 5 pour but d'abaisser le besoin d'éner- gie requis dans le procédé de fabrication de pâte de bois en surpression. Lé fait que la pâte de bois, qui se trouve normalement à une concentration de matière dans l'eau d'envi- ron 1 à 2,5, estdéshumidifiée avant l'abaissement de pres- sion, et que l'eau obtenue, qui se trouve encore en sur- pression, est ramenée dans la zone de défibrage, limite le besoin d'énergie de ce procédé Si l'on entreprend par exemple un épaississement de la suspension à plus de 5 % par rapport à la matière sèche audun besoin supplémentaire de vapeur fraîche n'est requis Le condensant qui se forme peut être entièrement ramené dans le processus; Il est avantageux d'amener par déshumidifi- cation la concentration de pâte à plus de 5 %. Un dispositif selon l'invention pour mettre en oeuvre l'épaississement selon l'invention consiste en ce qu'on prévoit ? dans ou après la goulotte collectrice ou le bac, une vis sans fin de déshumidification dont le tube de dérivation d'eau est relié à un réservoir d'eau sous pression d'o une conduite de retour va dans la zone de défibrage,et dont la conduite d'évacuation de pâte de bois va à une dispo- sition d'éclusage vers la pression atmosphérique La disposition d'éclusage pour la pâte de bois épaissie peut consister en une chambre à sas ou une buse, ou-une fente à étranglement, qui est par exemple formée par deux disques qui se font face dans des plans pa- - rallèles et qui sont mobiles l'un par rapport à l'autre ou elle peut aussi être réalisée par un hydrocyclone disposé en aval, o les impuretés et les éclats de bois sont sépa- rés. On va décrire plus en détails dans ce qui suit des exemples de réalisation de l'invention à l'aide du dessin ci-joint,o: la figure 1 représente en principe un défibreur à deux presses sous pression la figure 2 est une coupe d'un défibreur à deux pres- ses; la figure 3 est une coupe sion la ligne III III de la figure 2 la figure 4 est une coupe partielle d'un défibreur continu avec disposition d'éclusage étanche à la pression selon l'invention; la figure 5 est uen représentation de prtncipe d'un défibreur à deux presses, avec une installation de déshumi- dification. Le défibreur tel que représenté sur la fi u- re 1, qui est un défibreur à deux presses, est réalisé de manière étanche à la pression La meule 1 se trouve dans une enveloppe fermée -2 Des deux côtés de la meule se trouvent des chambres sous pression 3 dans chacune desquelles se trou- ve un sabot de pression 4 ( figure 2) Ce sabot 4 est dépla- cé par un vérin hydraulique 5 Au-dessus des deux chambres sous pression 3, se trouvent des puits d'alimentation en bois 6, munis de-sas étanches à la pression,constitués cha- cun par deux plateaux tiroirs 7 et 8,Pour une meilleure étanchéité, les plateaux tiroirs 7 et 8 ont une configura- tion en coin dans le sens de fermeture Afin d'éviter des coincements de bois, au moins deux parois de puits se joi- gnant dans les angles sont formées de manière inclinée en s'élargissant vers le bas. Dès que l'opération de pressage est terminée on ramène le sabot de pression 4 Aussitôt après,le tiroir 8 est ouvert, et une nouvelle charge de bois parvient dans la chambre sous pression 3 On referme alors le tiroir 8 et après ouverture du tiroir 7, une nouvelle charge de bois se met en " position d'attente ". En dessous de la meule 1, se trouve un bac à pâte 9, d'oû part une conduite 10 En amont de la conduite b , on a installé un diviseur de copeaux qui est consti- tué par un tambour tournant 12 sur lequel on a placé plu- sieurs disques 13 avec des arrangements du genre couteaux 14 les uns à côté des autres Ces arrangements du genre couteaux 14 coopèrent avec un stator 15 sur lequel on a également placé des arrangements du genre à dents 16 De cette manièr e, les gros copeaux ou écorces sont mis en me- nus morceaux avant d'entrer dans la conduite 10 îo Dans le bac à pâte 9 débouche en outre un tube de mise en circulation 17 On élève, de cette manière, la vitesse d'écoulement dans le bac. Comme on peut le voir sur la figure 1, la pâte sortant de 1 a conduite fermée 10 atteint, par une van- îs ne réductroce de pression 18, un hydrocyclone 19 dans le- quel les impuretés, telles que des copeaux ou fragments analogues, sont éliminées dans une sortie de matériaux grossiers 20, tandis que la pâte de bois désagrégée est re- tirée de l'hydrocyclone 19 par une conduite de sortie de ma- tière élaborée 21 Pour-la récupération de chaleur, la pâ- te de bois passe par un échangeur de chaleur 22 avant d'être dérivée vers la préparation ultérieure Dans cet échangeur de chaleur 22, on fait passer de l'eau venant d'une condui- te d'eau fraîche 23 et entrant aussitôt après dans l'envelop- pe 2 à une température d'environ 1250 C De l'air comprimé est introduit dans cette enveloppe par une conduite 24 La suspension pour le tube demise en circulation de pâte 17 peut être prélevée dans la conduite de matière élaborée 25 après l'échangeur de chaleur 22 ( comme on l'a figuré en pointillés). Le défibreur continu travaille d'une manière analogue à celle des défibreurs à deux presses représentés sur les figures 1 à 3 Comme le représente la figure 4, à cause des dimensions plus grandes du puits de remplissage, on a cependant installé les tiroirs 7 ' et 8 ' par paires l'un en face de l'autre. Dans la figure 5, on a représenté un défi- breur à deux presses, avec une installation de déshumidifi- cation La meule 31 se trouve dans une enveloppe fermée 32. La pression du bois à défibrer est produite par des sabots de pression 34 et 35 Le bois est amené par des sas de pression 36 et 37 Sous la meule 31 se trouve un bac de pâte 38-d'o part une conduite 39 Entre le bas de pâte 38 et la conduite 39, on a disposé un diviseur de copeaux 40 qui a été décrit précédemment La conduite 39 débouche dans une vis de déshumidification 41 o se produit une augmenta- tion de concentration de la pâte de bois qui passe d'environ 1,5 % à plus de 5 % La pâte de bois épaissie est aussitôt après introduite par une conduite de sortie de pâte êe' bois 48 dans un récipient collecteur de pâte 42, tandis que 1 ' eau se trouvant encore sous pression est dérivée par un tube de prise d'eau 43 et une pompe 44 pour être amenée dans un réservoir d'eau sous pression 45 Du réservoir' d'eau sous pression 45, une-conduite de retour 46 retourne dans la zo- ne de défibrage o l'eau sous pression est projetée par des buses 47 sur la meule 41 Pour écluser la pâte de boisson a représenté, dans cet exemple de réalisation, quatre va- riantes possibles ON peut faire passer la pâte épaissie venant du réservoir collecteur de pâte 42 par un hydrocyclo- ne 49 La surpression est alors utilisée pour le fonction- nement de l'hydrocyclone On sépare les impuretés à la pointe du cône de manière connue, tandis que la suspension épurée est dérivée sans pression du côté supérieur *AU lieu d'un hydrocyclone 49, on peut aussi prévoir une buse 50 ou un double sas 51, ou un raffineur à plateaux 55. Pour couvrir les pertes d'eau, on amène en plus au réservoir d'eau sous pression 45,de l'eau d'aval venant d'autres endroits, par une conduite 52 Pour la commande de la température et de la pression dans l'envelop- pe de défibreur 32, on utilise une conduite de vapeur 53 avec une disposition de réglage 54. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la fabrication de pâte de bois dans un défibreur à meule, fonctionnant sous pression cà des températures d'eau de plus de 100 C, caractérisé ene ce qu'après le défibrage, se produit une déshunmidification de la pâte de bois l'eau qui y est obtenue et qui est encore en surpression étant ramenée à la zone de défibrage et la pâte de bois concentrée étant aussitôt après détendue à la pression atmosphérique. 2 Procédé suivant la revebdication 1, caractérisé en ce qu'on déshumidifie pour amener la pâte à une concentration de plus de 5 % 3 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on prévoit dans ou apres la goulotte collectrice ( 38), une vis sans fin de déshumidification ( 41) dont le tube de dérivation d'eau ( 43) est relié à un réservoir d'eau sous pression ( 45) d'o une conduite de retour ( 46) va dans la zone de dêfibrage et dont la conduite d'évacuation de pâte de bois ( 48) va à une installation d'éclusage ( 49) 9 ( 50) ( 51) vers la pression atmosphérique. 4 Dispositif suivant la revebdication 3, caractérisé en ce qu'on prévoit un hydrocyclone ( 49) comme dispositif d'éclusage Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la conduite de pète de bois ( 48) débou- bouche dans un réservoir collecteur de pâte ( 42) qui est muni d'une buse ( 50). 6 Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la conduite de pâte de bois ( 48) débou- che dans un réservoir collecteur de pâte ( 42) qui est muni d'un double sas ( 51). 7 Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la conduite de pâte de bois ( 48) déboue che dans un réservoir collecteur de pâte ( 42) qui est muni d' un raffineur à plateaux ( 55)