Brevet FR2578866A1 — publié le 19860919

Procédé pour réguler, dans le but d'effectuer le brûlage dans le four à carbonate de soude, les conditions d'alimentation ou de combustion de lessives usées concentrées de compositions physiques et chimiques variées. La présente invention concerne un procédé pour réguler, dans le but d'effectuer le brûlage dans le four à carbonate de soude, les conditions d'alimentation ou de combustion de lessives usées concentrées présentant des compositions physiques et chimiques variées, en mesurant une propriété physique de la lessive à envoyer dans le four à carbonate de soude et en régulant les conditions d'alimentation et/ou de combustion directement sur la base de la propriété ainsi mesurée. L'invention concerne en particulier un procédé pour réguler, dans le but d'effectuer le brûlage dans le four à carbonate de soude, les conditions d'alimentation ou de combustion de mélanges de lessives contenant, dans des proportions variables, des lessives dérivées à la fois des processus de lessivage au sulfate et au sulfite. Ainsi que cela est connu, la lessive de cuisson usée est produite lors du lessivage de la pâte, et pour des raisons d'économie de la production de la pâte il est très important que la teneur en chaleur et les produits chimiques de cette lessive usée soient récupérés aussi soigneusement que possible en vue de les réutiliser dans le processus de fabrication de pâte. Avant que la lessive usée soit brûlée pour dégager l'énergie thermique et récupérer les produits chimiques, de l'eau est évaporée de la lessive et on obtient une lessive comprenant environ 40% d'eau; cette lessive concentrée est brGlée dans le four à carbonate de soude et l'énergie thermique qui est ainsi dégagée peut être utilisée dans le processus de fabrication en pâte, et les produits chimiques peuvent être récupérés au fond du four à carbonate de soude et, après régénération, utilisés pour la préparation d'une nouvelle lessive de cuisson. Comme les prix de l'énergie n'ont fait qu'augmenter continuellement, il est devenu de plus en plus important pour l'économie du processus de fabrication de pâte que le brûlage de la lessive dans le four à carbonate de soude soit aussi peu susceptible de perturbations que possible pour obtenir une bonne économie des produits chimiques, de faibles émissions, un rendement énergétique élevé et une bonne économie du procédé. En ce qui concerne la fonction première du four à carbonate de soude, c'est-à-dire la récupération et la régénération de sels pour la préparation de la lessive de cuisson, il est nécessaire de créer à la partie inférieure du four à carbonate de soude une section réductrice à haute température et ce que l'on appelle une pile dans son fond. Le degré de régénération du four est mesuré par le taux de réduction du soufre. La récupération des sels est mesurée par le taux de perte des produits chimiques. Des pertes apparaissent quand des gaz tels que du SO2 sont émis par le procédé avec les gaz de la combustion. Une autre fonction du four à carbonate de soude est de récupérer la chaleur des gaz de la combustion. On peut mesurer le rendement de cette récupération par les pertes de gaz de la combustion ou la proportion de gaz non brûlés, et la capacité d'utilisation du four par exemple sur la base des arrêts entraînés par la pollution des surfaces de chauffe. Le fonctionnement du four à carbonate de soude est affecté par de nombreux facteurs. La lessive usée concentrée envoyée dans le four à carbonate de soude contient toujours une quantité importante d'eau (environ 40%). Il faut que cette quantité d'eau s'évapore dans le four à carbonate de soude, et l'évaporation doit avoir lieu sensiblement à partir des gouttes de lessive qui tombe sur la pile au fond du four à carbonate de soude, avant que les gouttes atteignent la surface de la pile. Si cela n'est pas le cas, une proportion importante de l'eau doit être évaporée à partir de la surface de la pile, ce qui naturellement diminue la température de la pile et, par voie de conséquence, augmente l'émission de dioxyde de soufre et diminue la réduction. Si l'eau s'évapore avant que les gouttes atteignent la pile, le poids des gouttes devient si léger que ces gouttes peuvent être entralnées par le courant gazeux qui monte du four à carbonate de soude, suite à quoi elles sont pyrolisées et brûlées dans le courant gazeux, augmentant en conséquence la charge de poussières dans le courant gazeux. Le but visé est de rendre la dimension de la goutte de lessive dans le four à carbonate de soude telle que sa teneur en matières sèches soit correcte au moment o la goutte vient heurter la surface de la pile et que la petite quantité d'eau restante s'évapore rapidement sur la surface de la pile et produise une pile poreuse. Il en résulte que la pile au fond du four reste chaude, ce qui permet d'obtenir une bonne économie sur le plan des produits chimiques et une bonne utilisation du four. On a déterminé visuellement et sur la base d'expériences la dimension appropriée des gouttes pour le bon fonctionnement du four à carbonate de soude, en observant par exemple la température de la pile au fond du four à carbonate de soude, sur la base par exemple de sa couleur, ou par une mesure. On a noté que c'est la viscosité de la lessive qui est envoyée dans le four à carbonate de soude qui détermine en premier lieu la dimension des gouttes se formant dans l'espace à gaz du four à carbonate de soude quand, par exemple, les dimensions et le type des buses qui alimentent la lessive dans le four, de même que la pression d'alimentation, restent sensiblement constantes. De façon correspondante, quand la viscosité est constante, la dimension des gouttes est déterminée par le diamètre des buses pour un débit constant de la lessive. Pour maintenir les gouttes à la dimension qui a été constatée par expérience et de la manière mentionnée ci-dessus comme valable, la quantité utilisée en tant que paramètre de commande a été la teneur en matières sèches de la lessive concentrée, déterminée à partir de sa densité ou par un réfractomètre, et on a déterminé les modifications à apporter à la température et à la pression d'injection de la lessive envoyée dans le four pour obtenir des gouttes présentant la dimension désirée dans l'espace à gaz du four sur la base de la mesure effectuée. En général, la viscosité de la lessive a été régulée en chauffant cette lessive. Cette régulation est décrite dans la publication "Pulp and Paper" 53, (1979) 9, pages 142-145. On utilise habituellement une mesure aérométrique pour mesurer la densité. La matière première et les conditions de la cuisson restant constantes, la mesure des matières sèches au moyen d'un réfractomètre fournit une grandeur qui peut être utilisée pour la commande du four à carbonate de soude. On a obtenu dans le passé un fonctionnement sans perturbations du four à carbonate de soude en maintenant le processus de préparation aussi régulier que possible, et en conséquence les propriétés de la lessive de cuisson, et grâce à cela il a été possible de réaliser le procédé de brûlage avec un réglage constant. Dans le passé, les broyeurs à pâte utilisaient en général un unique type de bois dans chaque broyeur, et on ne produisait de même habituellement qu'un unique type de pâte spécifique, et il en résultait que la composition chimique de la lessive usée restait plus ou moins inchangée. Le fonctionnement de l'installation d'évaporation était réglé de manière à atteindre une certaine teneur maximale et constante en matières sèches, et le processus de brûlage était réglé en fonction de cette teneur. Des efforts ont été faits pour réguler la teneur en matières sèches avec une précision d'environ - 1,5 points en pourcentage. Si les fluctuations sont importantes, elles se manifestent dans le fonctionnement du four à carbonate de soude, provoquant des modifications du degré de réduction, une émission de gaz S02 et la pollution du four. Chaque fois que des difficultés ont apparu, l'opérateur du four à carbonate de soude a demandé de contr8ler si les paramètres du procédé dans l'installation d'évaporation et dans le lessiveur étaient restés dans la plage fixée. Des fluctuations de la composition chimique de la lessive à brûler sont provoquées par des procédés qui sont de plus en plus fermés, c'est-à-dire par des cycles chimiques fermés. Les variations des matières premières exigent également de nouveaux paramètres de lessivage, facteur qui complique le fonctionnement de l'installation d'évaporation. En outre, les lessives d'un nombre croissant de procédés de cuisson sont brûlées dans le même four. Dans ces conditions, les propriétés de la lessive ne peuvent être maintenues aussi constantes que dans le passé. Quand des mélanges de lessives de cuisson parallèles sont brûlés et quand d'autres déchets sont ajoutés à la lessive à brûler, les perturbations sont directement transmises au four à carbonate de soude. En plus des perturbations majeures du four à carbonate de soude qui sont mentionnées ci-dessus, les normes de qualité d'ensemble établies pour l'équipement sont devenues plus sévères. Il existe une exigence élevée de possibilités d'utilisation dans des conditions variées, alors que le niveau de SO2 dans les gaz de la combustion et le degré de réduction dans la masse fondue doivent être à des niveaux contrôlés. On a régulé l'alimentation dans le four à carbonate de soude de lessives usées concentrées de compositions physiques et chimiques variées en vue de produire une dimension appropriée des gouttes dans le four en ajustant les conditions d'alimentation de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude, non seulement sur la base de la teneur en matières sèches susmentionnée et mesurée à partir de la lessive usée concentrée, mais aussi en variante sur la base de la valeur de la viscosité mesurée directement dans la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude. L'utilisation de mesures de viscosité pour commander la quantité d'alimentation d'une lessive constitue un procédé beaucoup plus rapide et beaucoup plus simple que la régulation du four à carbonate de soude sur la base de l'analyse des matières sèches. En ayant recours à la mesure de la viscosité, il est possible d'ajuster rapidement les conditions de l'alimentation sur des valeurs telles que la lessive déchargée par les buses forme des gouttes présentant la dimension désirée. Cependant, on a maintenant observé que bien qu'il était possible sur la base de la mesure de la viscosité d'ajuster les conditions de l'alimentation sur des valeurs telles que la lessive déchargée par les buses puisse former des gouttes présentant la dimension désirée, il n'est pas possible, sur la base de cette mesure de la viscosité, de déterminer comment les gouttes de lessive ainsi formées se comportent quand elles tombent à l'intérieur du four en direction de la surface de la pile située dans le fond du four. On a observé qu'une modification de la composition chimique ou physique de la lessive peut entraîner une modification du comportement au brûlage dans le four à carbonate de soude, même si la viscosité de la lessive, et de ce fait la dimension des gouttes formées par la lessive déchargée par les buses, restent les même. On en a conclu qu'un facteur inconnu influence le comportement au brûlage des gouttes-de lessive qui tombent dans l'espace à gaz du four à carbonate de soude, cas dans lequel les procédés de mesure susmentionnés ne suffisent pas pour réguler la dimension des gouttes de lessive formées dans l'espace à gaz du four à carbonate de soude lorsque les propriétés chimiques et physiques des matières sèches contenues dans la lessive et qui sont envoyées dans le four à carbonate de soude varient, par exemple du fait que le type du bois ou le procédé utilisé pour le broyage de la pâte, ou la constitution des lots et l'addition de produits chimiques, ont été modifiés. Le but de la présente invention est de proposer un procédé pour réguler, dans le but d'effectuer le brûlage dans un four à carbonate de soude, les conditions d'alimentation et/ou de combustion de lessives usées concentrées présentant des compositions chimiques et physiques variées en mesurant une propriété physique de la lessive qui est envoyée dans le four à carbonate de soude, les conditions de l'alimentation et de la combustion pouvant être régulées directement sur la base de cette mesure de manière que le comportement des gouttes de lessive, après qu'elles aient été formées et qu'elles tombent dans l'espace à gaz du four à carbonate de soude, soit également pris en compte. Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé pour réguler, dans le but d'effectuer le brûtlage dans le four à carbonate de soude, les conditions de l'alimentation et de la combustion de lessives usées concentrées de diverses compositions chimiques et physiques, procédé au moyen duquel la lessive est amenée à former dans le four des gouttes dont la dimension convient mieux que précédemment au briûlage de la lessive. Selon l'invention, ce but est atteint en mesurant la dilatation maximale après chauffage d'une particule de matière sèche de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude. L'invention prévoit que la température de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude est régulée directement sur la base de la mesure de cette dilatation maximale. Cette régulation effectuée directement sur la base de la dilatation maximale peut concerner la valeur de pH de la lessive envoyée dans le four, la pression d'injection de cette lessive, la hauteur du point d'injection de la lessive ou la quantité d'air envoyée dans le four. L'invention prévoit également de réguler le taux de mélange de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude pour maintenir la mesure de la dilatation maximale à une valeur sensiblement constante. Cette dilatation maximale est mesurée sur une particule de matière sèche obtenue d'un mélange de lessives dérivées de différents types de bois et/ou de procédés de cuisson au sulfate et au sulfite. Au cours des recherches qui ont conduit à la présente invention, on a observé avec surprise que les propriétés de la lessive ont un effet crucial sur la dilatation de la matière sèche contenue dans les gouttes de lessive dans le four. Des recherches faites sur les propriétés et le comportement des gouttes de lessive dans le four ont montré que les propriétés de dilatation de la matière sèche solide restant dans les gouttes de lessive après évaporation du liquide ont un effet important sur le brûlage de la lessive dans le four à carbonate de soude. La dilatation des particules de matière sèche de lessive a un effet sur la vitesse de leur chute et sur la qualité de la pile dans le fond du four. On a observé que plus la lessive se dilate, plus la dimension des gouttes formées doit être importante pour que la vitesse de chute des gouttes de lessive reste correcte pour la combustion. Dans ce cas, une goutte non dilatée dispose d'un temps suffisant pour sécher et brûler pendant qu'elle descend vers le fond du four, et la pile ne devient pas humide et ne croit pas de manière incontr8ôlée du fait de son compactage. Habituellement, quand la qualité de lessive change, les propriétés de dilatation de ses matières solides changent également et grace au procédé de la présente invention cette modification de dilatation peut être prise en compte et compensée pour ajuster soit les conditions d'alimentation de la lessive soit les conditions de sa combustion dans le four à carbonate de soude, ou les deux en même temps. Selon la présente invention, on mesure la dilatation maximale après chauffage des particules de matière sèche de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude et on règle les conditions de l'alimentation et de la combustion directement sur la base de cette mesure de la dilatation maximale. On peut régler les conditions de l'alimentation sur la base de la mesure de cette dilatation maximale en réglant soit les propriétés chimiques soit les propriétés physiques de la lessive concentrée. Les propriétés chimiques de la lessive usée concentrée peuvent être réglées en ajustant la valeur du pH du taux de mélange de la lessive, par oxydation ou par addition d'additifs. Les propriétés physiques de la lessive peuvent être régulées de leur côté en chauffant ou en refroidissant la lessive de manière à modifier sa viscosité. Les conditions de l'alimentation peuvent être également régulée en aJustant la pression d'alimentation de la lessive qui est envoyée dans le four à carbonate de soude, la dimension des buses d'alimentation et/ou leur hauteur par rapport au fond du four à carbonate de soude, qui a un effet sur la durée de chute des gouttes de lessive dans le four. En variante ou en plus, on peut ajuster les conditions de combustion dans le four à carbonate de soude sur la base de la mesure de la dilatation maximale, en réglant la distribution de l'air primaire et secondaire envoyé dans le four à carbonate de soude. Dans l'ensemble, on peut dire que la modification de la dilatation de la lessive est compensée par une autre modification qui a un effet sur le br8lage de la lessive, et dans la pratique on obtient ce résultat en recherchant à l'avance la façon selon laquelle la dilatation de la lessive a un effet sur son brGlage dans le four dans diverses conditions, et, par exemple, on prépare un programme d'ordinateur sur cette base. Quand on entre dans un ordinateur ainsi programmé des informations concernant une propriété physique ou chimique quelconque de la lessive, par exemple le taux selon lequel des lessives ont été mélangées, ou la valeur de pH de la lessive, l'ordinateur indique sur la base des données programmées concernant la mesure de la dilatation maximale la façon dont il faut modifier les conditions d'alimentation ou de combustion dans le four à carbonate de soude pour compenser des modifications apparues dans les propriétés physiques ou physiques de la lessive. L'invention va être décrite ci-dessous plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre l'effet du taux de mélange de sulfite/sulfate sur la dilatation maximale de la lessive en fonction de la teneur en sulfite et de la température d'injection dans la buse, qui est typique de chaque valeur de dilatation maximale, la figure 2 montre la dilatation maximale d'une lessive de sulfate de pin en fonction du pH, la figure 3 est une représentation schématique des courants et des commandes typiques pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, quand on brûle un mélange sulfate/sulfite, et la figure 4 est une autre représentation schématique des commandes et des courants, dans laquelle le pH de la lessive à brGler varie. La figure 1 montre le changement de dilatation détecté par des mesures en laboratoire dans le cas de deux types de lessives, c'est-à-dire de lessives de sulfite et de sulfate. V indique le volume P d'une particule de matière sèche dilatée formée à partir d'une goutte, et V indique le volume de la goutte de lessive d'origine. L'axe y a représente la teneur en sulfite du mélange de lessives, en pourcentages, le complément étant de la lessive au sulfate. Pour un certain taux de mélange, qui dépend par exemple du type de lessive résultant par exemple du procédé de cuisson et du fonctionnement du broyeur, la dilatation change brutalement, et cette modification a un effet important sur le brûlage de la lessive dans le four à carbonate de soude, à moins qu'un réglage compensateur soit effectué. La commande est dosée sur la base de la courbe en tiretés montrée à la figure 1, la courbe montrant la température du mélange, mesurée au niveau de la buse et dans des conditions données, en fonction du taux du mélange sulfite/sulfate. La figure 2 montre la dilatation de la lessive en fonction de son pH. La pH de la lessive est mesuré en au moins un point de la conduite par o passe la lessive, pour permettre de mettre en oeuvre la commande. La figure 3 montre l'appareillage au moyen duquel l'injection de la lessive dans le four à carbonate de soude 3 est régulée sur la base du taux de mélange de deux types de lessive différents. La lessive de sulfate est dirigée depuis la cuve 4 et la lessive de sulfite depuis la conduite 5, et elles sont envoyées sous forme d'un mélange dans le dispositif de préchauffage 2 et de là dans le four à carbonate de soude 3. Le dispositif de préchauffage 2 de la lessive, et de ce fait la formation des gouttes, est commandé, pour prendre en compte la dilatation dans l'injection, au moyen d'un circuit de mesure et de commande 5 qui mesure le débit de la lessive de sulfate au point 6 et le débit de la lessive de sulfite au point 7, réglant ainsi le dispositif de préchauffage 2 sur la base de ces mesures. Dans le mode de réalisation décrit à la figure 4, la commande correspondante du dispositif de préchauffage 2 est réalisée sur la base de la mesure du pH 6 du courant de lessive provenant de la cuve 4, ce pH dépendant de la quantité d'alcali résiduel dans la lessive. Quand, selon la présente invention, on utilise directement en tant que paramètre de commande une ou plusieurs de ces propriétés physiques de la lessive usée concentrée ayant un effet sur la dilatation des gouttes, les fluctuations de la composition chimique et/ou des propriétés physiques de la lessive ne perturbent pas la régularité du processus de brûlage dans le four à carbonate de soude. Selon la présente invention, le brûlage dans le four peut donc ainsi être régulé sur la base d'une mesure réalisée directement sur la lessive, ou sur la base du taux de mélange du mélange de lessives en utilisant la dilatation de la ou des lessives en tant que paramètre de dosage. La dilatation maximale de la lessive peut être mesurée par exemple en photographiant la dilatation d'une goutte dans un four de laboratoire et en mesurant les rapports entre diamètres des gouttes à partir des photographies, en mesurant les durées de combustion des gouttes de certaines dimensions dans un four à température constante, cas dans lequel la durée de la combustion est directement proportionnelle à la dilatation maximale, ou de toute autre manière appropriée. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réguler, dans le but d'effectuer le brûlage dans le four à carbonate de soude, les conditions d'alimentation et/ou de la combustion de lessives usées concentrées présentant des propriétés physiques et chimiques variées, en mesurant une propriété physique de la lessive à envoyer dans le four à carbonate de soude et en régulant les conditions de l'alimentation et/ou de la combustion directement sur la base de la propriété physique ainsi mesurée, caractérisé en ce que l'on mesure la dilatation maximale après chauffage d'une particule de matière sèche de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on régule la température de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude directement sur la base de la mesure de la dilatation maximale. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on régule la valeur de pH de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude directement sur la base de la mesure de la dilatation maximale. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on régule la pression d'injection de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude directement sur la base de la mesure de la dilatation maximale. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on régule la hauteur du point d'injection de la lessive envoyée dans le four à carbonate de soude directement sur la base de la mesure de la dilatation maximale. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on régule l'alimentation d'air dans le four à carbonate de soude directement sur la base de la mesure de la dilatation maximale. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on régule le taux de mélange du mélange de lessives envoyées dans le four à carbonate de soude pour maintenir la mesure de la dilatation maximale à une valeur sensiblement constante. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on mesure la dilatation maximale à partir d'une particule de matière sèche obtenue d'un mélange de lessives dérivées de types différents de bois et/ou de procédés de cuisson différents au sulfate et/ou au sulfite.