Brevet FR2672065A1 — publié le 19920731

Procédé pour la récupération d'acides aliphatiaues et de sucres à partir d'une solution épuisée de préparation de pâte à papier La présente invention a pour objet un procédé pour la récupération d'acides aliphatiques inférieurs et de sucres à partir de la solution de cuisson épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant ces acides, la lignine ayant déjà été retirée de la solution. L'invention se rapporte particulièrement à un procédé dans lequel la solution épuisée est chauffée pour évaporer lesdits acides. Par le procédé suivant l'invention, les acides aliphatiques inférieurs, et notamment l'acide formique, peuvent être séparés pour le recyclage, et les sucres peuvent être récupérés pour un raffinage ultérieur, à partir d'une solution épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant ces acides organiques, la lignine ayant été retirée de la solution. Il est déjà connu de soumettre la solution épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier à une évaporation directe, mais la récupération des sucres n'est pas réalisable, au point de vue économique ou au point de vue technique, à partir du mélange de lignine et de sucre obtenu provenant d'une telle évaporation directe. Il n'a pas été possible non plus de récupérer, par évaporation directe de la solution épuisée, l'acide estérifié en sucres. Il en a résulté des pertes d'acide. Il est connu d'évaporer les solutions épuisées provenant de processus de préparation de pâte à papier effectués en utilisant des produits chimiques de cuisson inorganiques, en plusieurs étapes d'évaporation effectuées en série, par chauffage de chaque étape d'évaporation de façon indirecte au moyen de la vapeur provenant de certaines étapes d'évaporation antérieures. Afin de récupérer non seulement les acides aliphatiques inférieurs, mais aussi les sucres, il faudrait que la solution épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant ces acides soit, d'une façon s'écartant de l'état de la technique, diluée avant d'être envoyée à l'étape d'évaporation suivante pour évaporer l'acide organique au cours de cette étape suivante.Cependant, si l'on utilise de l'eau pour cette dilution, on obtient de grandes quantités d'une solution acide très diluée qu'il n'est pas économiquement possible de concentrer pour le recyclage dans le processus de préparation de pâte à papier. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients mentionnés précédemment et de fournir un procédé pour la récupération des acides aliphatiques inférieurs et des sucres à partir d'une solution épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant lesdits acides. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'on effectue l'évaporation à contre-courant en plusieurs étapes, en procédant au chauffage d'une étape précédente avec la vapeur contenant de l'acide obtenue à partir de l'étape suivante et en diluant avec le condensat obtenu la solution épuisée concentrée provenant de l'étape précédente, de l'eau ou une solution aqueuse très diluée étant utilisée pour la dernière étape de dilution. De cette façon, on récupère dans la première étape d'évaporation une solution acide concentrée qui peut être recyclée dans le processus de préparation de pâte à papier.De plus, on récupère dans la dernière étape d'évaporation un produit de valeur contenant des sucres et qui ne contient plus de quantités importantes d'acide libre ou estérifié et qui est donc une matière première appropriée pour les produits à base de sucres. Dans le procédé, la teneur en acide de la solution de sucres décroît d'une étape à la suivante et, dans la dernière étape, on obtient un mélange de sucres et de lignine presque exempt d'acide. L'acide est récupéré à partir de la première étape sous une forme si concentrée qu'il n'est pas nécessaire de procéder à des opérations de concentration onéreuses. Les dépenses d'énergie pour l'évaporation peuvent être réduites à une valeur minimale dans le procédé à contre-courant suivant l'invention et d'autres solutions d'acide et d'eau peuvent y être introduites pour concentration, pour autant qu'elles soient envoyées à une étape de dilution dans laquelle le degré de concentration en acide est presque le même que celui de la solution à concentrer. Suivant un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le chauffage est assuré en utilisant de la vapeur d'eau dans la dernière étape d'évaporation dont le condensat est envoyé à la dernière étape de dilution qui la précède. L'évaporation est de préférence effectuée sous vide, au moins dans la première étape d'évaporation, cas dans lequel les températures peuvent être maintenues basses, de préférence au maximum à 70 C. Par le procédé suivant l'invention, il est possible de séparer dans la première étape d'évaporation, après condensation, une solution aqueuse concentrée d'acide formique qui peut être recyclée dans le processus de préparation de pâte à papier mis en oeuvre avec de l'acide formique. L'invention est décrite ci-après plus en détail en se référant au dessin annexé qui est un diagramme fonctionnel correspondant au procédé suivant l'invention. Dans la figure annexée, les étapes d'évaporation sont désignées d'une façon générale par les références numériques 1, 2 et 3. Il est évident qu'il pourrait y avoir encore davantage d'étapes d'évaporation si cela était nécessaire. L'étape de dilution qui a lieu entre les étapes d'évaporation 1 et 2 est désignée par la référence numérique 4, tandis que l'étape de dilution qui a lieu entre la deuxième étape d'évaporation 2 et la troisième étape d'évaporation 3 est désignée par la référence numérique 5. De la solution épuisée, dont la lignine a déjà été retirée de préférence, est introduite par une canalisation 6 dans la première étape d'évaporation 1 ou elle est chauffée de façon indirecte avec de la vapeur contenant de l'acide formique qui est obtenue dans l'étape d'évaporation suivante 2 et qui est envoyée par une canalisation 9 de la deuxième étape d'évaporation 2 à la première étape d'évaporation 1. Dans la première étape d'évaporation 1, on récupère des vapeurs 8 contenant de l'acide formique et une solution concentrée d'acide formique 19. Ensuite, la solution épuisée contenant des sucres est envoyée par une canalisation 7 de la première étape d'évaporation 1 à la première étape de dilution 4 ou elle est diluée avec un condensat 11 contenant de l'acide formique obtenu dans la seconde étape d'évaporation 2. Elle est ensuite envoyée par une canalisation 10 à la deuxième étape d'évaporation 2 et, de là, par une autre canalisation 12, à la deuxième étape de dilution 5 où elle est diluée avec de l'eau 14 avant d'être envoyée par une canalisation 15 à la troisième étape d'évaporation 3. De la vapeur contenant de l'acide formique, obtenue dans la troisième étape d'évaporation, est envoyée par une canalisation 13 à la deuxième étape d'évaporation 2. Une solution de sucres 16 sensiblement exempte d'acide est récupérée dans la troisième étape d'évaporation. Dans cette troisième étape d'évaporation 3, le chauffage est assuré avec de la vapeur d'eau 17 dont le condensat 18 peut être envoyé par une canalisation 14 à la deuxième étape de dilution 5. Par le procédé décrit précédemment, l'acide formique présent dans la solution de cuisson épuisée 6 peut être évaporé et concentré pour fournir la vapeur 8 et le condensat 19 quittant la première étape d'évaporation 1. En même temps, une solution de sucres 16 sensiblement pure peut être récupérée dans la dernière étape d'évaporation 3. L'invention est décrite plus en détail ciaprès à l'aide d'exemples. Exemple 1 57,1 g de solution de cuisson épuisée, provenant d'un processus de préparation de pâte à papier à l'acide formique, la lignine ayant été retirée de cette solution épuisée, sont évaporés sous vide à 700 C jusqu'à une teneur en matières solides de 52,58 en poids. On récupère sous forme de distillat 38,2 g d'acide formique à 44,3% en poids. On ajoute 40,0 g d'acide formique dilué (5% en poids) au résidu d'évaporation qui contient 41,4% en poids d'acide formique. Le mélange obtenu est mélangé pendant une demi-heure environ, après quoi il est évaporé jusqu'à une teneur en matières solides de 79,2% en poids. On récupère 34,7 g d'acide formique à 12,5% en poids sous forme de distillat.Le résidu d'évaporation liquide contient 22,3% en poids d'acide formique libre et 2,6% en poids d'acide formique combiné, en se référant au poids des matières solides. Le rendement total en acide formique fourni par les distillats (y compris l'étape de séparation de la lignine) est de 91,6% de la teneur initiale en acide formique de la solution de cuisson épuisée. Exemple 2 360,9 g de solution de cuisson épuisée, provenant d'un processus de préparation de pâte à papier à l'acide formique, la lignine ayant été retirée de cette solution, sont évaporés sous vide à une température de 70 C jusqu'à une teneur en matières solides de 33,8% en poids. On récupère 239,3 g d'acide formique à 34,1% en poids sous forme de distillat. On ajoute 250 ml d'eau au résidu de distillation, qui contient 23,0% en poids d'acide formique. Le mélange obtenu est mélangé pendant une heure environ, après quoi il est évaporé jusqu'à une teneur en matières solides de 35,1% en poids. On récupère 252,9 g d'acide formique à 6,9% en poids sous forme de distillat. Le résidu, dont la teneur en acide formique est de 14,0% en poids, est encore évaporé jusqu'à une teneur en matière solides de 62,3% en poids.On obtient 31,8 g d'acide formique à 14,3% en poids sous forme de distillat. La teneur en acide formique du résidu de distillation liquide est de 14,1% en poids. Le rendement total en acide formique fourni par les distillats (y compris l'étape de séparation de la lignine) est de 95,7% de la teneur initiale en acide formique dans la solution de cuisson épuisée. ExemPle 3 440,3 g de solution de cuisson épuisée, provenant d'un processus de préparation de pâte à papier à l'acide formique, la lignine ayant été retirée de cette solution, sont évaporés sous vide à une température de 700 C jusqu a une teneur en matières solides de 31,6% en poids. On obtient 291,9 g d'acide formique à 38,9% en poids sous forme de distillat. On ajoute 150 g d'acide formique dilué (15% en poids) au résidu d'évaporation qui contient 28,4% en poids d'acide formique. Le mélange obtenu est mélangé pendant une demi-heure environ, après quoi il est évaporé jusqu'à une teneur en matières solides de 52,4% en poids. On récupère 203,5 g d'acide formique à 26,1% en poids sous forme de distillat. On ajoute 85 g d'eau au résidu d'évaporation, qui contient 12,4% en poids d'acide formique. Le mélange obtenu est mélangé pendant une demi-heure environ, après quoi il est évaporé jusqu'à une teneur en matières solides de 71,7% en poids. On obtient 109,0 g d'acide formique à 8,7% en poids sous forme de distillat. La teneur en acide formique du résidu d'évaporation liquide est de 2,7% en poids. Le rendement total en acide formique fourni par les distillats (y compris l'étape de séparation de la lignine) est de 94,7% de la teneur initiale en acide formique de la solution épuisée. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la récupération d'acides aliphatiques inférieurs et de sucres à partir de la solution de cuisson épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant lesdits acides, la lignine ayant de préférence été retirée de la solution épuisée, en chauffant la solution épuisée (6) pour évaporer lesdits acides, caractérlsé en ce qu'on effectue l'évaporation à contre-courant en plusieurs étapes (1, 2, 3) en procédant au chauffage d'une étape précédente (1, 2) avec la vapeur contenant de l'acide (9, 13) obtenue dans l'étape suivante (2, 3) et en diluant (4, 5) avec le condensat obtenu (11) la solution épuisée concentrée (7) provenant de l'étape précédente (1), de l'eau ou une solution aqueuse très diluée (14) étant utilisée pour la dernière étape de dilution (5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue le chauffage de la dernière étape d'évaporation (3) avec de la vapeur d'eau (17) dont le condensat (18) est envoyé à la dernière étape de dilution (5), qui précède cette étape d'évaporation. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on effectue l'évaporation sous vide, au moins dans la première étape d'évaporation (1), de préférence à ~ une température maximale de 70 C. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on sépare une solution aqueuse concentrée d'acide formique (8, 19) après condensation à partir de la première étape d'évaporation (1).