Brevet FR2572100A1 — publié le 19860425

257Z100 2 5 7 2 1 0 0 PROCEDE DE RECUPERATION DES COMPOSES CHIMIQUES A PARTIR DES LIQUEURS EPUISEES DE LA PATE A PAPIER La présente invention concerne un procédé de récupération des composés chimiques à partir des liqueurs épuisées de la pâte à papier, avec utilisation simultanée de l'énergie libérée pendant l'opération. Un procédé du type mentionné en introduction est déjà connu; selon ce procédé, les constituants minéraux sont principalement extraits sous la forme d'une masse fondue ou d'une solution aqueuse, et la par- tie organique est extraite sous la forme d'un gaz contenant principa- lement H2 et CO. Les liqueurs épuisées de pâte à papier sont introduites dans un réacteur de gazéification et de désintégration partielle, en commun avec de l'énergie calorique extérieure, indépendante de la combus- tion, après quoi les produits ainsi formés sont éteints et refroidis dans les zones d'extinction et de refroidissement incluses dans le réac- teur. La température et le potentiel d'oxygène sont contrôlés indépen- derment l'un de l'autre dans le procédé, par la fourniture régulée d'énergie calorique et l'addition possible de matières carbonées et/ou de gaz contenant de l'oxygène. La fourniture extérieure d'énergie à la zone réactionnelle du réacteur assure une température élevée à un faible potentiel d'oxygène, et des efforts ont été faits pour s'assurer que la teneur en sodium se trouve principalement sous la forme d'un gaz monoatomique. Par suite du potentiel d'oxygène soigneusement contrôlé et de la température qui, suivant ce pro- cédé, peut être atteinte de préférence au moyen d'un gaz enrichi en énergie chauffé dans un générateur de plasma pour la fourniture d'énergie calorique extérieure, NaOH et Na2S sont les principaux composés chimiques obtenus par refroidissement, à savoir les composés chimiques de la liqueur blanche, tandis que la formation de Na2CO3 est en même temps limitée. Par suite du contrôle de la température, un autre gaz exploitable est obtenu; il contient principalement H2 et CO et peut donc être utilisé pour la production de vapeur, pour du gaz de synthèse, etc. Toutefois, ceci implique des inconvénients pour les produits finaux dans la mesure o ils contiennent des quantités élevées de soufre et de ce fait, 2 2572100 ne peuvent être utilisés en principe que pour la préparation ultérieure des composés chimiques de la liqueur blanche. De plus, la quantité relativement importante de soufre provoque un déplacement de l'équilibre vers la formation de H2S, ce qui constitue un inconvénient aussi bien concernant l'environnement que l'utilisation de ce gaz produit sans cela exploitable. L'objectif de la présente invention est d'éliminer les inconvénients cités plus haut du procédé connu et permettre la récupération d'un gaz de production ne contenant pratiquement pas de composés du soufre et constitué essentiellement de H2 et CO, d'un produit alcalin avec une teneur élevée en sulfures et d'un produit alcalin essentiellement exempt de sulfures et ayant une faible teneur en Na2CO3. A cet effet, l'invention propose que dans le procédé décrit ci-dessus, on sépare la masse fondue résultant de la gazéification et de la désin- tégration partielle des liqueurs épuisées introduites en commun avec de l'énergie calorique extérieure indépendante de la combustion dans la zone réactionnelle du réacteur, cette séparation étant réalisée pratique- ment à la température régnant à la combustion, le produit gazeux étant alors amené dans une zone d'extinction et de refroidissement, o sa tem- pérature est abaissée en-dessous de 950 C. La teneur en soufre se trouve alors presque entièrement dans la masse fondue séparée, sous la forme de Na2S, et il est réalisé ainsi une réduc- tion substantielle de la quantité de soufre dans l'étape d'extinction subséquente. Ceci produit un effet extrêmement favorable sur l'équilibre et il est obtenu un alcali pratiquement exempt de sulfure, ainsi qu'un produit gazeux ne contenant pratiquement pas d'impuretés soufrées. La température dans l'étape de gazéification et de combustion est ajustée à au moins 11000 C de préférence. L'énergie extérieure, indépendante de la combustion, est fournie sous la forme d'énergie produite dans un générateur de plasma et les liqueurs épuisées sont introduites à travers des tuyères ayant leurs orifices im- médiatement en face du générateur de plasma. 3: 2572100 La séparation de la masse fondue est ainsi effectuée principalement à la température de combustion et il n'est pas effectué d'avance-une extinction supplémentaire. La masse fondue séparée contient surtout du Na2S. Le refroidissement dans l'étape d'extinction est effectué à moins de 950 C environ, et peut être réalisé par refroidissement indirect, ou par injection d'eau, de solution aqueuse et/ou de masse fondue. Suivant le mode de réalisation préféré de l'invention, le refroidisse- ment est réalisé au moyen d'un liquide, à une température suffisamment basse pour que les composés alcalins soient présents dans la solution aqueuse, à savoir à une température inférieure à 200 C. L'alcali séparé est essentiellement constitué par NaOH, une faible quantité de Na2CO3 et Na2S, ce dernier composé produisant du NaHS en solution aqueuse. Le gaz riche en énergie, contenant principalement H2 et CO, est extrait à travers une évacuation des gaz pour être utilisé pour la production d'énergie dans une chaudière à vapeur par exemple. Grâce à la faible teneur en soufre, ce gaz convient également à la mise en oeuvre comme gaz de synthèse, etc. Il se produit un certain nombre de réactions qui sont en compétition pendant l'opération d'extinction, les quatre plus importantes étant: 1) NaOH (g)NaOH (g) aO(1) 2) Na + 0 -NaH +/ 2) Na(g) + H20(g) NaOH(g) + 1/2 H2 (g) 3) 2NO+CNaO+ 0 2NaOH(l.g)+ C2 (g) - Na2CO 3 (1) + 20 (g) 4) 2Na(g) + C02 (g) + H20(g) Na2C03 (1) + 2 (g) L'objectif de l'extinction est de -favoriser les réactions 1 et 2, c'est- à-dire restreindre la formation de Na2C03 4 2572100 L'invention sera décrite avec plus de détails en faisant référence au dessin annexé qui est une représentation schématique d'une usine des- tinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le réacteur est globalement désigné par 1 et comprend une zone de réac- tion 2, une zone de séparation 3 et une zone d'extinction et de refroi- dissement 4. Les liqueurs épuisées, si possible en commun avec des matières carbonées et/ou contenant de l'oxygène, sont introduites à tra- vers des tuyères 5, 6 et l'énergie extérieure est fournie à travers un conduit 8 au moyen de gaz chauffé dans un générateur de plasma 7. La gazéification et la désintégration partielle sont effectuées dans la zone réactionnelle. La fourniture de l'énergie est ajustée de façon que latempérature dans la zone réactionnelle soit d'au moins 1100 C. La gazéification est effectuée de préférence dans une mesure telle qu'il ne reste pratiquement pas de Na2C0O3. Du point-de vue de l'équilibre, 1 5 Na existe sous la forme gazeuse aussi bien comme gaz monoatomique Na que comme NaOH. Les produits obtenus de cette façon sont amenés dans la zone de sépara- tion 3 du réacteur, o la masse fondue est soutirée par la sortie 9. La masse fondue est surtout constituée de Na2S. Le produit gazeux restant est amené de la zone de séparation 3 dans la zone d'extinction et de refroidissement 4 du réacteur, o il est éteint, de preférence au moyen d'un liquide introduit par l'entrée 10, et le produit liquide est soutiré par une sortie 11. L'extinction dans la zone d'extinction et de refroidissement est ajustée de façon que la tempéra- ture soit au plus d'environ 950 C, de préférence suffisamment basse pour que l'alcali restant se trouve sous la forme d'une solution aqueuse, c'est-à-dire inférieure a 200 C environ. Le gaz enrichi en énergie est extrait à travers une sortie de gaz 12 et il est essentiellement constitué de H2et CO. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple constituant le résultat d'une longue série d'expériences. EXEMPLE La liqueur épuisée de pâte à papier, utilisée pour l'expérience, présen- tait une teneur en matières solides de 67 % et la substance sèche (DS) avait la composition suivante: C 35% H 4% Na 19 % S 5% O 37 % A l'aide du générateur de plasma 2100 kWh par tonne de substance sèche étaient fournis au réacteur comme énergie calorique extérieure, assurant ainsi une gazéification complète de tout le carbonate de sodium. La tem- pérature dans la zone réactionnelle était maintenue à environ 1300 0C. Pratiquement tout le soufre a été séparé sous la forme de Na2S(1). Apres cela, l'alcali restant a été séparé sous la forme d'une solution aqueuse, après extinction. La masse fondue, la solution aqueuse et le gaz obtenus présentaient les compositions suivantes: Masse fondue, kg par tonne de DS Na2 120 a2 NaOH 10 Na2CO3 20 Solution aqueuse, kg par tonne de DS NaOH 164 NaHS 1 Na2C3 24 Converti en pression normale et température, le gaz contenait les volumes suivant en m par tonne de DS: C 2 105 CO 443 H20 353 H2 650 H2 H2S 0,3 La masse fondue obtenue ne contient donc que 13 % de Na2CO3, ce qui doit être comparé aux 25 % de Na2CO3 d'un produit après caustification classique. 6 2572100 L'alcali obtenu peut donc être utilisé avec une bonne marge de sécurité directement pour la production de liqueur blanche, et la nécessité des étapes de caustification et de combustion des boues de chaux est ainsi éliminée. 7 2572100 REVENDICATIONS 1. Procédé de récupération des composés chimiques a partir des liqueurs épuisées de la pâte à papier, caractérisé en ce qu'une masse fondue résultant de la gazéification et la désintégration partielle des liqueurs épuisées de la pâte à papier, introduite en commun avec de l'énergie calorique extérieure indépendante de la combustion, dans la zone réactionnelle (2) d'un réacteur (1), est séparée à une tempé- rature qui est pratiquement celle de la combustion, le produit gazeux ainsi formé étant éteint dans une zone d'extinction et de refroidisse- ment (6) à une température inférieure à 950 C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température dans l'étape de gazéification est ajustée à au moins 1100 C. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'énergie extérieure est fournie sous la forme d'énergie produite par un généra- teur de plasma. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le refroidissement dans l'étape d'extinction est effectué par injection d'eau, de solution aqueuse et/ou de masse fondue, la température étant réduite de façon que la teneur en alcali se trouve sous forme liquide. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le refroidissement est effectué au moyen d'eau ou d'une solution aqueuse, la température étant abaissée en-dessous de 200 C. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce que des matières carbonées et/ou contenant de l'oxygène sont introduites dans la zone de gazéification. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce que les liqueurs épuisées et toute matière carbonée et/ ou contenant de l'oxygène sont introduites dans la zone réactionnelle du réacteur à travers des tuyères dont les orifices sont immédiatement en face du générateur de plasma.