Brevet FR2626021A1 — publié le 19890721

Procédé et dispositif pour l'évaporation de lessive résiduaire produite lors de la cuisson de matériaux fibreux contenant de la cellulose La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'évaporation d'une lessive résiduaire produite lors de la cuisson de matériaux fibreux contenant de la cellulose dans une lessiveuse continue de pâte à papier brute ou pulpe. Dans le procédé de cuisson continu, le matériau fibreux est chauffé à la température de traitement par un chauffage direct ou indirect à la vapeur, dans la lessiveuse à une pression accrue. L'invention concerne plus particulièrement des lessiveurs dans lesquels le matériau fibreux est chauffé directement par de la vapeur. Lors de la cuisson en continu, un matériau fibreux tel que des copeaux de bois, de la sciure de bois ou de matériaux similaires, est introduit dans la partie supérieure de l'enceinte d'un lessiveur vertical dans lequel s'effectue la délignification à température et pression accrue (8 à 10 bars, soit 8.10 à 10 Pascal). Généralement, la pâte à papier brute ou pulpe est chauffée à une température de l'ordre de 1700C. Le matériau en fibres et la lessive de cuisson sont généralement introduits dans le lessiveur à une température inférieure à 100 C. La vapeur est habituellement utilisée pour chauffer le matériau fibreux jusqu'à la température de cuisson de 170 C. Le chauffage peut être exécuté par étapes de manière que le matériau fibreux soit d'abord chauffé par de la vapeur à faible pression, à une température de l'ordre de 125 C, et ultérieurement dans la seconde étape par de la vapeur à pression élevée, à environ 1700C. Les produits de la cuisson sont d'une part de la lessive évacuée chaude, qui est à environ 170 C, et d'autre part de la pulpe chaude. On utilise plusieurs méthodes dans l'industrie pour récupérer la chaleur contenue dans la lessive résiduaire. Une façon classique d'utilisation de la chaleur contenue dans la lessive résiduaire évacuée consiste à laisser s'évaporer rapidement la lessive résiduaire, en réduisant la pression, et à utiliser la vapeur ainsi engendrée pour chauffer des copeaux de bois ou pour l'évaporation comme cela a été représenté sur la figure 3 du brevet américain nO 3 286 763. Cependant, cette utilisation de l'énergie contenue dans la lessive résiduaire n'est pas optimale. D'une part, la réduction de température nécessaire à une évaporation flash rapide devient brutale, de façon nécessaire et d'autre part la température de la vapeur ainsi engendrée est trop faible. Le but de cette invention est d'apporter un procédé et un dispositif pour l'évaporation d'une lessive résiduaire et pour le chauffage d'un matériau fibreux dans un lessiveur, à l'aidde de vapeur. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'une partie au moins de la vapeur chauffant le matériau fibreux dans le lessiveur comprend de la vapeur qui est engendrée lors de l'évaporation de la lessive résiduaire évacuée du lessiveur. Lorsqu'on utilise de la vapeur fraîche pour l'évaporation de la lessive résiduaire en cours d'évacuation du lessiveur et lorsqu'on chauffe le matériau fibreux dans le lessiveur à l'aidde de vapeur engendrée par l'évaporation, on réalise une meilleure économie de chaleur que lorsque on ajoute de la vapeur fraîche dans le lessiveur. Le dispositif selon la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que l'enceinte de vapeur de la chambre d'évaporation d'au moins un étage d'évaporation qui est à la même pression que le lessiveur, communique avec une ouverture d'admission pour la vapeur de chauffage du lessiveur, en ce que l'enceinte de liquide de la chambre d'évaporation du premier étage d'évaporation communique avec une ouverture d'évacuation pour la lessive résiduaire du lessiveur et en ce que l'élément d'échange thermique dudit étage d'évaporation communique avec la conduite d'admission pour la vapeur, qui est à une température plus élevée que la température de cuisson. L'évaporation est réalisée avantageusement en différents étages ou étapes, par exemple à l'aide d'un évaporateur du type à "film tombant" décrit dans le brevet américain n 3 366 158, qui comporte une pluralité d'éléments d'échange thermique à plaques parallèles, disposés dans une chambre d'évaporation et dans lequel le liquide en cours d'évaporation, en d'autres termes la lessive résiduaire évacuée du lessiveur, est amené à s'écouler le long des surfaces extérieures des éléments d'échange thermique, chacun desdits éléments d'échange thermique comprenant un couple de plaques essentiellement parallèles qui sont soudées étroitement l'une à l'autre, sur toute la bordure de l'élément. Il règne la même pression dans l'étage d'évaporation que dans le lessiveur, ce dont on doit tenir compte lors de la réalisation du dispositif. On décrira maintenant le dispositif objet de cette invention, en se référant aux dessins annexés dont les figures 1 et 2 sont des vues schématiques représentant deux exemples de réalisation de l'invention dépourvus de tout caractère limitatif. La figure 1 illustre la partie supérieure d'un lessiveur continu de pâte à papier brute 1 qui est disposé de manière que le matériau fibreux déjà cuit ou lessive soit évacué à partir de la partie inférieure du lessiveur. Le matériau fibreux 2 qui est chauffé par de la vapeur, est délivré en continu et sous pression par l'intermédiaire de l'ouverture d'admission (non représentée) prévue dans la partie supérieure du lessiveur, grâce à un système d'alimentation à vanne à pression élevée. La lessive de cuisson 3 est délivrée soit séparément, soit avec les copeaux. La partie supérieure du lessiveur constitue une zone d'imprégnation A dans laquelle le matériau fibreux est imprégné par la lessive de cuisson à une température et une pression accrues. Afin de chauffer les copeaux à une température d'imprégnation suffisante, on amène de la vapeur à deux niveaux différents vers la zone d'imprégnation, par l'intermédiaire des ouvertures d'admission 4 et 5. L'ouverture d'admission 4 communique avec un espace de vapeur 7 d'une chambre d'évaporation 6 du troisième étage du dispositif d'évaporation et l'ouverture d'admission 5 communique avec l'espace de vapeur correspondant 8 du second étage, à partir duquel la vapeur est évacuée à une température supérieure à celle du troisième étage. Après avoir circulé au travers de la zone d'imprégnation, le matériau fibreux est chauffé à la température de lessivage ou de cuisson, dans la zone de cuisson B à l'aide de la vapeur qui est délivrée au travers de l'ouverture d'admission de vapeur 10 du lessiveur, cette ouverture 10 communiquant avec l'enceinte de vapeur 9 du premier étage du dispositif d'évaporation. A l'extrémité arrière de la zone de cuisson, la lessive résiduaire est évacuée au travers de l'ouverture d'évacuation 11, qui communique avec un espace de liquide 13 d'une chambre d'évaporation 12 du premier étage du dispositif d'évaporation. De la vapeur fraîche 4 qui est plus chaude que la lessive résiduaire évacuée, est délivrée à l'élément d'échange thermique 15 du premier étage du dispositif d'évaporation. La lessive résiduaire qui est évacuée du lessiveur est évaporée dans le premier étage. La lessive résiduaire évaporée circule ensuite au travers d'une conduite 16 vers un espace de liquide 17 du second étage et, à partir du second étage, au travers d'une conduite 18 vers le troisième étage. A partir du troisième étage, la lessive résiduaire concentrée est guidée au travers d'une conduite 19 pour être traitée ensuite. Une partie de la vapeur qui est engendrée lors de l'évaporation de la lessive résiduaire dans le premier étage, est guidée au travers d'une conduite 20 vers le lessiveur et le reste au travers d'une conduite 21, vers le second étage, pour y être utilisée en tant que milieu de chaleur du troisième étage. La température de la vapeur engendrée dans le premier étage est la plus élevée, par exemple 170 C, et la vapeur évacuée du second étage est plus chaude (par exemple 150 C) que la vapeur du troisième étage, dont la température peut être par exemple de 120 C. La température de la vapeur et les quantités de vapeur sont réglées en fonction des conditions établies pour le lessivage ou la cuisson de la pulpe de manière à obtenir une pulpe qui présente le degré de délignification désiré. Le condensat 22 qui est engendré lorsquede la vapeur fraîche 14 se condense dans l'élément d'échange thermique dans le premier étage, est amené à recirculer vers le système d'eau d'alimentation de la chaudière. Les condensats 22 et 24 provenant du troisième étage sont extraits pour être ensuite traités. La figure 2 illustre une variante de réalisation qui diffère du mode d'éxécution selon la figure 1 en ce que la lessive résiduaire est traitée par la chaleur selon le procédé de diminution de la viscosité de lessive résiduaire décrit dans la demande de brevet finlandais n 85 47 32, ce qui permet d'évaporer la lessive résiduelle jusqu'à une teneur sèche très élevée. Le traitement thermique est exécuté avantageusement en enlevant la lessive résiduelle de l'enceinte du liquide 13 du premier étage. L'enceinte du liquide est divisée en deux parties par une paroi intermédiaire 25, l'une de ces deux-parties étant en liaison directe avec le lessiveur et l'autre avec le second étage. La lessive résiduaire est guidée depuis l'espace de liquide 13, au travers d'un échangeur de chaleur régénérateur 26 et d'un échangeur thermique 27, chauffé par de la vapeur, vers une chambre de réaction 28, de manière que la température augmente de 170 C à 200 C. Après que la lessive résiduaire soit restée 5 à 10 minutes dans l'enceinte, cette lessive est refroidie dans l'échanaeur de chaleur régénérateur jusqu'à une température de l'ordre de 180 C et elle est guidée vers la seconde partie de l'enceinte de liquide qui communique avec l'enceinte de liquide 17 du second étage pour réaliser un autre transfert de la lessive résiduaire concentrée. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés mais elle en englobe toutes les variantes Ainsi, la partie de la lessive résiduaire concentrée peut être par exemple recyclée vers le lessiveur pour ajuster la concentration de lessive dans le lessiveur. Par ailleurs, le procédé selon l'invention n'exclut pas la possibilité qu'une partie de la vapeur fraîche s'écoule directement vers le lessiveur pour régler la température de lessivage. REVENDICATIONS 1- Procédé d'évaporation de lessive résiduaire produite lors de la cuisson de matériaux fibreux contenant de la cellulose dans un lessiveur continu de pâte brute selon lequel le matériau fibreux est chauffé jusqu'à la température de traitement à l'-aide de vapeur et la lessive résiduaire est évacuée du lessiveur, caractérisé en ce qu'une partie au moins de la vapeur par laquelle le matériau fibreux est chauffé dans le lessiveur, comprend de la vapeur engendrée par évaporation de la lessive résiduaire évacuée du lessiveur. 2- Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que le moyen de chaleur utilisé pour l'évaporation est de la vapeur fraîche dont la température est plus élevée que celle de la lessive résiduaire évacuée. 3- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'évaporation est effectuée en plusieurs étapes et en ce que les vapeurs des différentes étapes d'évaporation sont introduites à différents niveaux du lessiveur. 4- Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que la vapeur évacuée de la première étape est guidée vers la zone de cuisson et la vapeur évacuée de l'une des étapes suivantes est guidée vers l'étape d'imprégnation du lessiveur. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la lessive résiduaire concentrée est ramenée au lessiveur. 6- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la lessive résiduaire évacuée est traitée en liaison avec l'évaporation, à une température qui est supérieure à la température de cuisson. 7- Procédé selon la revendication 1, caractérisé- en ce que la lessive résiduaire devant être évacuée lors de la première étape d'évaporation est traitée par la chaleur. 8- Dispositif pour l'évaporation de lessive résiduaire en liaison avec la cuisson de matériaux fibreux dans un lessiveur qui comprend au moins une étape d'évaporation, ce lessiveur étant muni d'orifices d'admission pour le matériau fibreux, pour la lessive de cuisson et la vapeur de chauffage, et d'ouvertures d'évacuation pour la lessive résiduaire et la cellulose, ce dispositif étant caractérisé en ce que l'enceinte de vapeur (7,8,9) d'une chambre d'évaporation (6, 12) d'au moins un étage d'évaporation (I, II, III), la pression de cette chambre étant la même que celle du lessiveur, commpmunique avec une ouverture d'admission (4, 5, 10) de la vapeur de chauffage du lessiveur, en ce que l'enceinte du liquide (13) de la chambre d'évaporation (12) du premier étage d'évaporation (I) communique avec l'ouverture d'évacuation (11) du lessiveur (1) et en ce qu'un élément d'échange thermique (15) dudit étage d'évaporation communique avec une conduite d'admission de vapeur (14), qui est à une température supérieure à la température de cuisson.