FR2465026A1 - Procede pour reduire la teneur en resine pendant la preparation de pates de cellulose provenant de matieres lignocellulosiques et appareil pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE REDUCTION DE TENEUR EN RESINE DE PATES DE CELLULOSE OBTENUES A PARTIR DE MATIERES LIGNOCELLULOSIQUES, TELLES QUE DU BOIS, AYANT SUBI LES OPERATIONS DE STOCKAGE ET D'ECORCAGE. CE PROCEDE EST APPLIQUE SUR DE LA PATE DE CELLULOSE, BLANCHIE OU NON BLANCHIE, MAIS TAMISEE. IL CONSISTE A AMENER LA PATE A UNE CONCENTRATION DE 15 A 35 DANS UN DISPOSITIF DE DESHYDRATATION2, DANS LEQUEL EST ADDITIONNE DE L'ALCALI, DANS UNE PROPORTION TELLE QUE LA QUANTITE D'ALCALI, EVALUEE EN NAOH, S'ELEVE A UNE VALEUR COMPRISE ENTRE 2 ET 17 G PAR KG D'EAU D'ACCOMPAGNEMENT DE LA PATE. LA PATE SUBIT ENSUITE UN DOUX TRAITEMENT MECANIQUE DANS UN DEFIBREUR A VIS 10, A PARTIR DUQUEL ELLE EST ENVOYEE DANS UN RESERVOIR12 OU ELLE EST MISE A REAGIR AVEC DE L'ALCALI ADDITIONNE PENDANT UNE PERIODE COMPRISE ENTRE 0,1 ET 5 HEURES. LA RESINE DISSOUTE EST ENSUITE ENLEVEE PAR LAVAGE DE LA PATE.

Description

La presente invention concerne un procédé ou traitement adapté pour reduire la teneur en résine de pâtes de cellulose lors de leur préparation réalisée en utilisant des matières lignocellulosiques. Plus particulièrement, la présente invention s'applique à la préparation de pâte par un procédé au sulfite, mais également à la préparation de pâte kraft par le procede au sulfate, pâtes obtenues en utilisant un bois dur, tel que, notamment, le bois de bouleau.

A noter que l'expression "pâte de cellulose" utilisée dans la description suivante s'adresse aux pâtes mi-chimiques, c'est-à-dire aux pâtes préparées au moyen de l'un quelconque des procédés de digestion chimique.

Dans la technique connue de préparation de pâte de cellulose, on utilise comme matière de base la lignocellulose, par exemple sous la forme de bois, et celle-ci contient des quantités plus ou moins grandes de résine. Il est nécessaire d'enlever la majeure partie de cette résine pendant le traitement de préparation de la pâte, afin que la pâte obtenue ait une faible teneur en résine, car des hautes teneurs en résine de la pâte terminée pourraient provoquer des problèmes dans l'utilisation de cette pâte (par exemple dans la fabrication du papier) et altérer la qualité du produit fini. De plus, le fait est que la résine complique grandement le traitement de préparation de la pâte de cellulose.

Lors de la préparation de pâte au moyen du procédé au sulfite, le bois est toujours stocke un certain temps, puis il est introduit dans le digesteur oA il est digéré pour obtenir la pâte de cellulose. Pendant le stockage, dit mise en condition", une modification dans le caractère physique de la résine se produit, ce qui provoque une légère diminution de la quantite de résine dans le bois et fournit egalement un accroissement des modifications dans la résine seulement, sl bien qu'il devient plus facile de dissoudre celle-ci pendant le traitement de préparation de la pâte. Le stockage du bois peut être réalisé de diverses manières.Par exemple, le bois, sous la forme de rondins, peut être, en premier lieu, stocké dans l'eau (flottage et remorquage) et, après quoi, les rondins, mis en bottes, sont stockés à terre dans des empileurs de cubage. Après un temps de stockage d'environ un an, les rondins sont mis dans un moulin de déchiquetage qui les réduit en copeaux, lesquels sont alors traités pour constituer la pâte. Une autre méthode utilisée consiste à réduire les rondins en copeaux de la même manière, mais les copeaux obtenus à la sortie du moulin sont stockés en tas, En traitant le bois par cette méthode, on peut diminuer le temps de stockage d'environ trois mois.Sans tenir compte du procédé de stockage utilisé, le traitement signifie toujours une depense et ceci provient du fait qu'une certaine perte de bois se produit en même temps que des quantités considérables d'argent sont engagées.

En dépit du stockage, le bois contient encore des quantités considérables de résine, laquelle est toutefois sous une forme légèrement modifiée par rapport à la résine existant dans le bois frais. La plus grande partie de la teneur en résine restante est enlevée au cours des diffé- rentes phases du traitement de préparation de la pâte. I1 est difficile d' enlever toute la résine de la pâte et, avant tout, cela est très onéreux.

Par suite, presque sans exception, la pâte terminée contient une certaine quantite de résine. Pendant la véritable digestion du bois, une partie de la résine est dissoute et supprimée ensuite par lavage et tamisage de la pâte.

Le réglage final de la teneur en résine de la pâte est réalise dans la phase du blanchiment C'est, en premier lieu, dans la phase alcaline de l'opération de blanchiment que la résine est enlevee. Cependant, il est possible et non inhabituel de réaliser le réglage final dans la phase de traitement au peroxyde de chlore. -Dans le traitement des pâtes par procédé au sulfite, il est habituel d'utiliser, dans la phase de blanchiment, les traitements au chlore, à l'alcali, à l'hypochlorite et au peroxyde de chlore. En modifiant la quantité d'alcali, habituellement de 1' hydrate de sodium, dans le traitement correspondant, on peut extraire de plus ou moins grandes quantités de résine.Des agents de dispersion sont souvent additionnes à l'hydrate de sodium, en vue de maintenir la résine sous forme dispersée (et non sous forme agglomérée), si bien qu'elle peut être lavée de la pâte, de la meilleure façon possible, lors de la phase delavage suivant le trai-tement à l'alcali ou à l'hydrate de sodium. Le reglage final de la teneur en résine est habituellement réalisé au cours du traitement au peroxyde de chlore, c'est-à-dire en modifiant la quantité additionnée de ce dernier. La résine est séparée de la pâte dans la phase de lavage suivant ce dernier traitement. Lorsque des problèmes dus à la resine se produisent dans le moulin (par exemple, la formation de mousse et l'obstruction), il peut être nécessaire de diminuer la quantité de chlore dans le traitement au chlore et, de manière correspondante, d'augmenter la quantité de peroxyde de chlore.Comme cela est bien connu dans la technique, la chloration de la résine amène celle-ci à être plus difficile à traiter. Le grand inconvénient de l'utilisation de quantités considerables de peroxyde de chlore, pour traiter les problèmes dus à la résine, est le prix élevé de ce produit chimique
Lorsque l'on prepare la pâte en utilisant le procédé au sulfate, ou procédé kraft, le bois n'est pas stocké pendant longtemps. Pour dominer les divers problèmes dus à la résine dans la préparation de pâte kraft, en utilisant du bouleau par exemple, il est important que les rondins soient écorcés minutieusement, puisque l'écorce, et avant tout la couche cambium entre l'écorce et le bois, contient de grandes quantités de résine. Comme dans la cuisson au sulfite, une dissolution de résine se produit pendant la cuisson au sulfate.En vue de maintenir la résine sous forme dispersée pendant la digestion (de façon à éviter l'obstruction), de 1' huile est additionnée dans le digesteur. La résine extraite pendant la cuisson est séparée de la pâte dans la phase suivante de lavage et, ainsi, part ensemble avec la liqueur noire à l'évaporation et, ensuite, à la combustion dans la chaudière de récupération de carbonate de sodium.

Dans la préparation de la pâte kraft, il n'est pas possible de régler la teneur en résine par l'addition de diverses quantités d'alcali dans la phase de traitement alcalin au cours de l'opération de blanchiment.

D'autre part, on est complètement limité au blanchiment tres onereux au moyen du peroxyde de chlore pour obtenir le réglage final de la teneur en résine.

Dans la préparati-on de la pâte kraft à base de bois de bouleau, il est ainsi nécessaire de faire de forts investissements dans l'equipement adapte pour obtenir un ecorçage de haute qualité et/ou d'ajouter de grandes quantités de peroxyde de chlore chimique, très onéreux, dans la phase de blanchiment, en vue de surmonter les problèmes dus à la résine.

Cependant, même si ces opérations onéreuses de traitement sont réalises, il est difficile d'atteindre les teneurs faibles en résine de la pâte terminée que l'on desire obtenir. Comme cela est bien connu, la pâte ayant une faible teneur en résine est beaucoup plus convoitée sur le marche.

En plus de ce qui a été exposé ci-dessus, il est possible de diminuer la teneur en résine de la pâte de cellulose à une certaine valeur, en ajoutant différents agents tensioactifs, dénommes agents mouillants, à divers moments du traitement de préparation.

Les procédés décrits précédemment sont ceux qui sont en pratique les plus communs pour surmonter les problemes dus à la résine pendant la préparation de la pâte de cellulose.

On connaît d'autres procedés qui sont décrits dans divers brevets antérieurs. Par exemple, dans le brevet suédois nO 150 651, il est dit qu'avec de nombreux types de pâtes, desquels la résine est particulièrement difficile à éliminer, il peut être convenable de traiter la pâte mécaniquement, de manière connue, en liaison avec le traitement alcalin. Cependant, il n'est pas établi clairement ce que l'on entend par traitement mécanique et il n'est pas décrit de manière détaillée comment il est nécessaire de proceder. Au lieu de cela, il est propose de réaliser le traitement alcalin en presence d'un agent non ionique, en vue de réduire la teneur en résine de la pâte.

Dans le brevet finlandais n0 28 621, un procédé de préparation de pulpe de cellulose est décrit comme utilisant du bois dur écorcé et les sciures de meulage rejetées. Ce procédé consiste en un traitement combiné chimique et mecanique de la pâte de cellulose après les opérations de digestion, lavage et tamisage. Ce procede est caractérise par le fait que la pâte non blanchie est traitee mécaniquement, à des températures comprises entre 10 et 609C, dans la suspension alcaline contenue dans un appareil batteur ou mélangeur de type connu. Après quoi, la pâte est traitée avec des produits chimiques alcalins et oxydants à des températures comprises entre 10 et 800C et, enfin, cette pâte est à nouveau traitée mécaniquement de la manière décrite précédemment.

Dans l'exemple décrit dans ce brevet finlandais, la pâte est soumise à un battage dans un appareil de raffinage, ou dans tout appareil de battage similaire, à un pH d'environ 8. Ceci signifie que le traitement de battage mécanique est réalisé à une faible consistance de pâte (n'excédant pas 6 %), puisque les équipements de raffinage ou de battage peuvent seulement travailler les pâtes a falble concentration.

Cependant, il a été démontre qu'un tel traitement de la pâte n'est pas satisfaisant pour résoudre le problème de l'élimination de la résine, qui est de diminuer fortement la teneur en résine de la pâte. Une des raisons invoquees à ceci est que le traitement mécanique, c'est-à-dire le battage, est réalisé alors que la pâte est à une concentration relativement faible. Cette faible concentration de pâte a également l'inconvénient de provoquer une véritable consommation d'énergie pendant le traitement. Un autre inconvénient reside également dans le battage de la pâte qui provoque le hachage des fibres qui, dans la plupart des cas, est indésirable.

Le fait de soumettre la pâte de cellulose à un traitement mécanique après les opérations de digestion, de lavage et, si désiré, de tamisage, est également connu par le brevet suédois n" 341 323. Ce qui ca ractérise ce procéde décritdans ce brevet est que la pâte, avant un traitement de blanchiment, est soumise une action de cisaillage et de pétri sa sage, accompagnée d'une augmentation de température sous une concentration comprise entre 10 et 50 %, de préférence située entre 25 et 35 %, concentration à laquelle une modification désirée de la structure des fibres est obtenue avec l'augmentation possible de la résistance.à l'écoulement atteignant au plus 4"SR, et que la pâte ainsi traitée, qui doit être soumise à l'opération de blanchiment ou continuer à être blanchie, est diluee immé diatement à une concentration d'au plus 6 % , après quoi, la pâte est blanchie et séchée de préférence à une teneur sèche de 90 à 95 %. Le but de ce procédé est d'améliorer les propriétés techniques du papier qui sera obtenu en utilisant cette pâte. Dans ce brevet suedois, il est également fait état que ce traitement de la pâte peut donner une solution au problème de la résine dans la préparation de la pâte de cellulose.Ceci est également le cas en pratique, comme cela a été démontré par des essais réalisés en cours d' utilisation, essais qui sont définis plus en détails à la fin de la description.

Les problèmes techniques que doit donc résoudre la présente invention résident dans l'obtention d'un produit fini de haute qualite dans la préparation de la pâte de cellulose, préparation dans laquelle le traitement subi par la matière lignocellulosique d'origine (telle que du bois) conduira à une élimination la plus forte possible de la résine existante.

De plus, la présente invention prévoit un procéde d'élimination de la résine qui soit grandement améliore par rapport aux procédés qui sont jusqu'à maintenant utilisés, qui sont tres chers et qui, dans la plupart des cas, ne donnent pas satisfaction et ne résolvent pas le problème de la diminution de la teneur en résine à la faible valeur désirée.

En conséquence, la presente invention fournit un procéde adapte pour réduire la teneur en résine dans la préparation de pâtes de cellulose, blanchies ou non blanchies, à partir de matières lignocellulosiques, procédé dans lequel la matière lignocellulosique utilise est soumise aux opérations successives de défibrage ou de séparation des fibres, de lavage, de tamisage, si désiré, et de blanchiment de délignification, si désiré également.Ce procede selon la présente invention est remarquable du fait que la matière lignocellulosique, apres avoir subi le traitement qui precède, sous la forme de pâte de cellulose, est soumise à un traitement dans un ou plusieurs dispositifs de concentration qui portent la concentration de pâte à une valeur comprise entre 15 et 35 %, de préférence située entre 19 et 29 %, la pâte de cellulose étant alors mélangee avec de l'alcali, dans une proportion telle que la quantité d'alcali, évaluée en NaOH, s'élève à une valeur comprise entre 2 et 17 g par kg d'eau d'accompagnement de la pâte, après quoi, cette derni-ère est soumise à un doux traitement mécanique dans un dispositif de traitement à consistance elevée, ce dispositif étant prévu avec des vis, tournant en coopération l'une avec l'autre, sous une consommation d'énergie comprise entre-8 et 100 kWh par tonne de pâte, de préférence située entre 10 et 75 kwh par tonne de pâte, la pâte de cellulose, après ce doux traitement mécanique et ayant sa consistance sensiblement non altérée, étant amenée à réagir avec de l'alcali dans un réservoir séparé, pendant une periode de temps comprise entre 0,1 et 5 heures.

Ces mesures, conformes a la présente invention, sont appli quées, de préférence, à de la pâte de cellulose non blanchie, qui est obtenue après que la matière lignocellulosique ait été digérée et que la pâte de cellulose dans le digesteur, mélangée à des produits chimiques de digestion, ait été libérée'de la liqueur de digestion épuisée dans la phase de lavage Lorsque la pâte quitte la phase de lavage, elle se trouve habituellement à une concentrati-on de 4 à 6 %. Habituellement aussi, la pâte est tamisée avant qu'elle ne soit soumise aux mesures relatives à la présente invention. Avant l'opération de tamisage ou d'epaississage, la pâte est di luée de façon à atteindre une concentration de Q,5 à 3 % pendant cette ope- ration.Dans certains cas speciaux, il peut être souhaitable de soumettre la pâte à un doux blanchiment de délignification au moyen d'un agent quelconque de blanchiment, par exemple du chlore et/ou du peroxyde de chlore, avant que cette pâte ne soit soumise aux mesures énoncées par la présente invention
En conséquence, selon la présente invention, la pâte, au debut du traitement, est débarrassée de son eau, en une ou plusieurs opérations, jusqu'à ce qu'on obtienne une concentration de 15 à 35 % et, de préférence comprise entre 19 et 29 %. Habituellement, la concentration de pâte est réalisée dans des dispositifs convenables de déshydratation, tels que des laveurs à tambour, des laveurs à courroies, des presses à rouleaux et des presses à vis.A ce sujet, ou bien la concentration de la pâte est réalisée en une ou plusieurs phases (par exemple deux) suivant la valeur demandée, ou bien, le traitement conforme à la presente invention est appli qué dans un moulin déjà existant, ou est mis en application dans un nouveau moulin ou un moulin reconstruit. Dans les équipements déjà existants, des laveurs à tambour ou epais-sisseurs sont installes après la section de tamisage ou de classage, lesquels elèvent la concentration de pâte comprise entre 0,5 et 3 %, commune dans cette section de tamisage, à une concentration comprise entre 10 et 13 %.Cependant, il n'est pas nécessaire que les la veurs à tambour aient une telle capacité de déshydratation, mais un très simple laveur à tambour, pouvant augmenter la concentration de pâte à 4 % ou plus, serait suffisant. Après son passage dans le laveur ou l'epaissis- seur, la pâte est envoyée dans un dispositif dans lequel la déshydratation finale porte la pâte à une concentration de 15 à 35 %. En tant que dispositif préferé, on peut utiliser un presseur à vis. En vue de faciliter la déshydratation de la pâte, la valeur du pH de celle-ci peut être reglée entre 7 et 9 par addition d'alcali.

Apres l'opération de deshydratation, de l'alcali est addi tionné à la pâte, suivant une quantité telle que la valeur du pH depasse 11. Pour atteindre cette valeur de pH, l'addition d'alcali peut être determinée sur la base de 0,5 à 5 % de la pâte absolument sèche. En tant qu'alcali d'addition, on préfère utiliser l'hydrate de sodium. Cependant, il est possible d'additionner d'autres composés alcalins, tels que l'hydrate de potassium, la liqueur blanche oxydée, la liqueur verte et le carbonate de sodium mélangé avec de l'hydrate de sodium. Conformément à l'invention, la proportion d'alcali, évaluée en NaOH, peut être de 2 à 17 grammes par kilogramme d'eau d'accompagnement de la pâte.

Ensuite, la pâte est soumise à un traitement mécanique doux dans un dispositif convenable pour le traitement à consistance élevée, lequel dispositif est prévu avec des vis, mises en rotation en coopération l'une avec l'autre, sous des conditions telles que la consommation d'énergie soit comprise entre 8 et 100 kWh par tonne de pâte et, de préférence, située entre 10 et 75 kWh par tonne de pâte. Un appareil convenable pour un tel traitement est un défibreur à vis (raffineur à vis) plus particulièrement commercialisé sous la marque "FROTAPULPER" de la demanderesse. Ce defibreur à vis est constitué prtnctpalement de deux vi-s rotatives qui sont montees parallèlement entre elles dans une enveloppe comportant une admission et une évacuation.Ces vis sont en prise entre elles dans le but de pétrir la matière alimentée et quelques-uns de leurs filets sont entaillés pour constituer des dents sur leur circonférence. Un tel appareil défibreur est décrit dans le brevet US n 3 064 908. La pâte mélangée avec des produits chimiques est soumisse à des efforts de cisaillement et de pétrissage dans le défibreur sous forme de charges de pression par impulsion. Comme résultat, ce traitement procure une véritable imprégnation effective de la pâte avec les produits chimiques additionnés. En ce qui concerne les fibres de la pâte, le traitement est doux puisque ces- fibres ne sont pas raccourcies (ce qui est le cas, par contre, dans le broyage ou le battage), ou ne sont pas négativement influencées par tout autre moyen.Habituellement, le traitement dans le defabreur à vis est réalisé sous pression atmosphérique, mais il peut être conduit aussi à des pressions supérieures pouvant atteindre 500 kPa. Pendant le traitement mécanique, la température de la pâte est augmentée puisqu'au moins 60 % de l'énergie introduite se trouve transformée en chaleur. En ce qui concerne la consommation d'énergie la plus elevée, la plus forte est la temperature qui augmente pendant le travail.

Après le traitement mécanique doux, la pâte est envoyée au moyen d'un dispositif convenable, par exemple une pompe, à un alimentateur àvis ou à un convoyeur à courroie qui la déverse dans une colonne ou un réservoir similaire, pour poursuivre la réaction avec des produits chimiques additionnés (principalement de l'alcali) à la température désirée. Le temps de rétention pour la pâte dans cette phase peut varier entre six minutes et cinq heures.

Ensuite, la pâte est lavée dans un appareil de lavage de type connu, de façon que la résine sortant de cette pâte soit enlevée de celle-ci. A ce stade, il n'est pas nécessaire de soumettre la pâte à une poursuite du traitement, car elle peut être transportée directement au séchage ou traitement final. Cependant, de manière plus usuelle, il est possible que la pâte qui a éte traitée conformément à la présente invention soit en voyée à une section de blanchiment afin de poursuivre cette opération.

Pour autant que l'économie de chaleur du traitement soit concernée, une forte économie peut être obtenue en isolant l'unité de travail mécanique, l'équipement de transport à la colonne et cette colonne seulement. Cette chaleur peut être utilisée dans une opération suivante de blanchiment, ce qui signifie que l'énergie nécessaire pour le chauffage de la pâte à une température convenable pour cette opération se trouve réduite. Dans le cas oR la consommation d'énergie dans la phase de travail méca- nique est élevee, ou lorsque le traitement mécanique est réalise sous une pression supérieure à 1a pression atmosphérique, il est possible de décharger la pâte provenant de cette section en passant par un cyclone qui provoquera la séparation de la vapeur de la pâte.Si le travail mécanique est réalisé à une pression supérieure à la pression atmosphérique, il est également possible de poursuivre le traitement sous cette pression supérieure en transportant la pâte à la colonne de rétention et en maintenant la même pression dans cette colonne
Conformément a un mode de mise en oeuvre préféré de la pré- sente invention, on applique un court temps de rétention entre la phase de deshydratation et le traitement mécanique doux. Ce court temps de rétention est établi convenablement en transportant la pâte au moyen d'un alimentateur à vis. Ce temps de rétention peut être situé à I'intérieur d'un intervalle de deux à dix secondes. De plus, en utilisant un alimentateur à vis, il est aussi possible de laisser la pâte passer à travers un mélangeur à produits chimiques, qui est un appareil utilisé pour mélanger de tels produits dans la pâte. En cé qui concerne l'addition d'alcali, il est avantageux qu'au moins une partie de celui-ci soit additionnée à la pâte pendant le court temps de retention, par exemple dans l'alimentateur à vis. Outre l'addition faite dans l'alimentateur, de l'alcali est ajouté après que la pâte ait été déshydratée, c'est-à-dire quand cette pâte quitte le dispositif presseur à vis. Cependant, il est tout-à-fait possible d'additionner tout l'alcali en une seule fois, c'est-à-dire aussi bien quand la pâte quitte le dispositif presseur que lorsqu'elle pénètre dans l'alimentateur à vis.Dans certains cas, il est avantageux d'additionner d'autres produits chimiques à la pâte, en plus de l'alcali, ces produits etant constitués par des agents tensioactifs, tels que des agents mouillants, et des substances complexantes. L'addition de ces produits est réalisée d'une maniere similaire à celle de l'addition d'alcali. Dans le traitement de certaines pâtes, il est necessaire de faire monter la température de réaction du traitement mécanique doux de la pâte et la température de la réaction suivante avec l'alcali dans la colonne de rétentipn, de manière plus forte que 1 lévation de temperature qui est provoquée par le travail de petrissage et de cisaillement, et ceci en vue d'atteindre l'élimination recherchee de la résine.Dans de tels cas, de la vapeur est additionnée à la pâte, cette addition de vapeur pouvant être réalisée pendant le court temps de rétention
L'addition de produits chimiques et de vapeur à la pâte amoindrit la concentration de celle-ci. Cependant, cette concentration de pâte ne peut pas être plus basse que 15 % lorsque la pâte est soumise au traitement mecanique doux
De cette description qui precède, on peut déduire certains avantages du procédé faisant l'objet de la presente invention, qui sont les suivants
En soumettant la pâte de cellulose au traitement défini précédemment et en réglant la quantité d'alcali ajoutee, la température et la consommation d'énergie, il est possible de regler la teneur en résine de la pâte terminée à un niveau désiré.Une augmentation de la quantité d'alcali ajoutee, la température augmentée et la consommation d'énergie augmentée, en relation mutuelle et, plus particulièrement, en combinaison, conduisent à une augmentation de la dissolution de la résine provenant de la pâte, en signifiant ainsi que la teneur en résine de cette pâte est réduite de ma nière correspondante.

La présente invention peut être utilisée de diverses manières. Dans un equipement appliquant le procedé au sulfite, on a trouve que la présente invention rendait possible la suppression du stockage du bois et que l'on pouvait apporter directement le bois frais à l'équipement de traitement.En conséquence, même si le coût de l'équipement nécessite par le procéde selon la presente invention est inclus, les dépenses occasionnées pour la préparation de pâte par le procéde au sulfite, peuvent être considérablement réduites Par ailleurs, même si le stockage du bois pour un équipement mettant en oeuvre un procédé au sulfite est retenu, le traitement conforme à la presente invention est de grande valeur puisqu'on est capable de régler la teneur en résine de la pâte terminée d'une meilleure façon que celle qu'il était possible d'appliquer auparavant. Par exemple, la nécessité d'utiliser des agents de blanchiment contenant du chlore est considerablement réduite, ce qui est hautement désirable du point de vue de la pollution de l'environnement.

Dans un équipement mettant en oeuvre le procedé kraft, il peut être possible, en utilisant le traitement selon la présente invention, de préparer de la pâte kraft à partir du bouleau, ayant une teneur en résine plus faible que celle des pâtes kraft qu'il était possible d'obtenir jusqu'à maintenant. D'autre part, on peut, dans la préparation d'une telle pâte, abaisser les exigences de l'écorçage du bois de bouleau et diminuer l'addition de peroxyde de chlore chimique, ce qui est aussi avantageux du point de vue pollution de l'environnement.

D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon la présente invention apparaitront de la description suivante d'exemples de mise en oeuvre, réalisés au moyen d'un appareil représenté schématiquement dans le dessin ci-joint.

Plusieurs essais ont été faits en mettant en oeuvre le procédé de préparation de pâte de cellulose conforme à la présente invention.

Ces essais sont décrits ci-apres de la manière dont ils ont éte réalisés et les résultats obtenus sont consignés dans les exemples suivants.

Exemple 1
Une pâte de sapin tamisée, obtenue par le procédé au sulfite et préparée pour la fabrication de dérivés de cellulose, et ayant les pro prêtes suivantes a été utilisée dans les essais.

Nombre kappa (mesuré selon SCAN-C 1:59) 7,5
R 18, % ( " " SCAN-C 2:61) 89,7
Viscosité, dm3/kg ( " " SCAN-C 15:62) 700
Teneur de l'extrait DCM, % ( " " SCAN-C 7:62) 1,70
Degré de battage, oSR ( " SCAN-C 19:65) 13,0
DMC = dichlorométhane.

Pour l'essai suivant, réalisé conformément au procédé selon la présente invention, l'appareil représente dans la figure unique a été utilisé.

La pâte tamisee, ayant une concentration de 10 % et étant à une température de 23"C, a eté envoyée par la conduite 1 dans un presseur a vis 2, dans lequel elle a été déshydratée pour atteindre une concentration de 28 %. L'eau qui a été exprimée a été évacuée par la conduite 3. A la sortie du presseur 2, de l'alcali sous forme d'hydrate de sodium (NaOH) a été additionné la pâte suivant une quantite de 3 %, comptée sur la base de la pâte absolument sèche, afin que le pH de cette pâte atteigne 12,8.

L'alcali, qui était emmagasiné dans le réservoir 4, a été envoye par les conduites 5 et 6 dans le presseur 2. Depuis ce presseur, la pâte a eté transportée par la conduite 7 dans l'alimentateur à vis 8. De la vapeur a ete additionnee, au moyen de la condui-te 9, à la pâte situee dans l'alimentateur, suivant une quantité telle que la température de cette pâte s'est élevee à 850C. L'alimentation de vapeur a correspondu à 260 kWh d'énergie calorifique par tonne de pâte. La pate a été alimentée; au moyen de l'alimentateur à vis 8, à un défibreur à vis 10 ou raffineur du type commercialise sous la marque "FROTAPULPER" de la demanderesse.Dans ce raffineur à vis, la pâte a été soumise a un travail de cisaillement et de pétrissage correspondant à une consommation d'énergie électrique de 23 kWh par tonne de pâte. Comme résultat, la température de la pâte s'est élevée à 900C. Après cela, la pâte a été envoyée par gravité, par l'intermédiaire d'un couloir et d'une conduite 11, dans une colonne 12. Dans cette colonne, la pâte a séjourné pendant environ deux heures à la même température, c'est-à-dire à 90 C. Dans cette colonne 12, la réaction entre l'hydrate de sodium et la pâte a été poursuivie pour terminer. Après deux heures, un échantillon de pâte a été prélevé, lavé, séché et analysé conformément aux methodes de mesure énoncées ci-dessus.

Par comparaison, un essai a été réalisé en appliquant le traitement decrit dans le brevet suédois 341 323. Dans cet essai, certaines parties de l'appareil représenté dans la figure unique ont été utilisées.

La pâte tamisée, ayant une concentration de 10 O et une temperature de 23"C, a été envoyee par la conduite 1 au presseur à vis 2, dans lequel elle a été déshydratée pour atteindre une valeur de concentration de 30 %. Ensuite, la pâte a eté transférée directement au défibreur à vis 10, dans lequel elle a été soumise à un travail de cisaillement et de pétrissage correspondant à une consommation d'energle électrique de 100 kWh par tonne de pâte. A ce traitement, la température de la pâte a été portée à 730C.La pâte a été transférée ensuite dans la colonne 12, dans laquelle elle a été diluée avec de l'eau de traitement à 580C, pour atteindre une valeur de concentration de 6 %. La température de la suspension de pulpe était alors de 61 %. De la colonne 12, une certaine quantité de pâte a été prélevée et placée dans un récipient de verre et chauffée à la vapeur jusqu'à une temperature de 900C.

De l'hydrate de sodium a éte additionné ensuite suivant une quantité equivalant 3 % de celle de la pâte. L'échantillon de pâte a été mis alors dans un bain d'eau à 90QC pendant deux heures. La consommation d'énergie pour le chauffage de cet échantillon, de 61 à 90"C, au moyen de vapeur, a correspondu 560 kWh par tonne de pâte. Après deux heures, le traitement a été interrompu et l'échantillon de pâte a été lavé à l'eau pure. Après sechage, cet echantillon a été analysé conformément aux méthodes de mesure énoncées précédemment.

Les résultats de ces deux essais sont consignés dans le tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1
Selon le brevet Selon la presente
Caractéristiques de la pâte suedois n" invention
341 323
Nombre kappa 7,0 5,6
R 18, % 91,5 92,8
Viscosité, dm3/kg 715 750
Teneur de l'extrait DCM, % 0,35 0,12
Degré de battage, OSR 13,Q 12,5
Nombre de faisceaux de fibres 500 100 pour 100 g d'échantillon
Consommation totale d'énergie 660 283 en kWh par tonne de pâte
Comme il ressort de ce tableau 1, toutes les propriétés de la pâte traitée par le procéde conforme à l'invention ont éte améliorées, par rapport à- celles de la pate traitée par le procédé décrit dans le bre- vet suedois n" 341 323.

La différence la plus sensationnelle se remarque dans la teneur en résine qui est de 0,12 % au lieu de 0,35 , Le nombre de faisceaux de fibres est aussi abaissé de manière surprenante dans la pâte obtenue par la mise en oeuvre de la présente invention, par rapport à celle obtenue an térieurement. Il n'existe pas de methode d'analyse acceptée d'une manière génerale pour cette dernière propriété, mais le nombre de faisceaux de fibres a été determiné conformément à la méthode décrite dans un article de la publication Svensk Papperstidning 71, n" 5 du 15 mars 1968, pages 189 à 194.Si une comparaison est faite entre les propriétés de la pâte initiale et les propriétes de la pâte traitée dans ces deux essais, on trouve que les traitements ont rendu la pâte plus pure. Le nombre kappa, qui indique la teneur en lignine de la pâte, a été abaissé et la valeur du R 18, qui est la teneur en pâte qui résiste à une solution de NaOH à 18 %, a été aug mentée. Ce raffinage de la pâte est plus nettement marqué dans la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention que dans celle du procéde faisant l'objet du brevet suédois n" 341 323.Le fait que la viscosité de la pâte est augmentée par suite du traitement peut sembler surprenant, mais peut être expliqué par la presence d'une certaine quantite d'hèmicellulose (qui est constituée de chaînes moléculaires relativement courtes) dissoute par l'alcali. Le degré de battage est inchangé pour l'essentiel, ce qui montre que le travail de cisaillement et de pétrissage ne conduit pas à un raccourcissement des fibres de la pâte.

Le tableau 1 montre également qu'en dépit du fait que les proprietes de la pâte obtenue par le procedé conforme à la présente invention sont supérieures à celles de la pâte témoin, moins de la moitié de 1' énergie consommee pour le traitement de cette pâte témoin est utilisée pour le traitement conforme à l'invention.

Bien qu'aucune explication exacte de l'effet observé ne puisse être fournie actuellement, il est possible que l'une des raisons peut être que l'alcali, qui est de l'hydrate de sodium, est mélangé dans la pâte de façon telle que le contact entre lui et chaque simple fibre de pâte est à son maximum. Conformément à la présente invention, l'alcali est mélange à la pâte avant le traitement de cisaillement et de pétrissage. La pénétration de l'alcali dans la pâte peut être facilitée par le fait que de la vapeur est ajoutee aux yis d'alimentation et chauffe l'eau présente dans la pâte, aussi bien que la solution alcaline, en réduisant ainsi la viscosité de chaque liquide.Une raison importante du contact intense entre les fibres de pâte et l'alcali peut être trouvée également dans le travail de cisaillement et de pétrissage, par lequel la pâte se trouve soumise à des charges de compression par impulsons
Exemple 2
Les essais de l'exemple 1 ont été refaits de la même manière, mais à la différence toutefois qu'au lieu d'utiliser de la pâte de sapin, obtenue par le procédé au sulfite, on a utilise de la pâte kraft de bouleau.

Cette pâte avait une teneur d'extrait de DCM de 0,44 % et une viscosité de 900 dm3/kg.

La pâte a ete traitée de la manière décrite dans l'exemple 1, partiellement conformement à la présente invention et partiellement confor mément au procédé décrit dans le brevet suédois n" 341 323. Les resultats de ces essais sont consignés dans le tableau 2 ci-dessous.

Tableau 2
Selon le brevet Selon la présente
Caractéristiques de la pate suédois n" invention
341 323
Teneur en extrait, DCM, % 0,33 0,14
Viscosité, dm3/kg 915 910
Ce tableau montre que le traitement conforme à la présente invention procure une pâte dont la faible teneur en résine est surprenante.

En effet, cette teneur est, par rapport à celle de la pâte de comparaison, presque trois fois moindre.

Exemple 3
L'essai réalisé conformément à-la presente invention, décrit dans l'exemple 1, a ete répeté, à la différence près que, en plus de l'addition d'hydrate de sodium, un agent tensioactif et un agent complexant ont eté également ajoutés à la pâte obtenue par le procédé au sulfite. Dans cet essai, une quantité de 0,05 % de Na3P04 a été additionnée par l'intermediai- re des conduites 5 et 6, pendant que de l'hydrate de sodium, en une quantite de 3 %, et un agent tensioactif, commercialisé sous la marque "BEROCELL 25", en une quantite de 0,05 %, étaient additionnés en provenance du récipient 14 par l'intermédiaire de la conduite 15.

Un comparatif est fait, dans le tableau 3 ci-dessous, entre les résultats de l'essai qui précède et l'essai de l'exemple 1.

Tableau 3
Sans addition Avec addition
d'agent tensioactif d'agent tensioactif
Caracteristiques de 1-a pâte ni d'agent et d'agent
complexant complexant
Nombre kappa 5,6 5,3
R 18, % 92,8 92,7
Viscosité, dm3/kg 750 710
Teneur d'extrait DCM, % Q,12 0,08
Cet essai montre que, conformement à la présente invention, il est possible de diminuer d'autre part la teneur en résine de la pâte, de manière assez importante, au moyen de l'additi-on d'un agent tensioactif et d'un agent complexant.

Exemple 4
En vue de montrer que le procédé conforme à la présente invention peut être applique avec succès directement avec la phase de blanchiment à l'oxygène, l'essai défint ci-apres a été réalisé.

Cet essai a eté fait en utilisant de la pâte kraft tamisée obtenue avec du bois de bouleau. L'appareil représenté dans la figure unique a éte utilisé dans certaines de ses parties composantes. Une suspension de pâte, ayant une concentration de 3 % et une température de 50"C, a été épaissie dans le presseur à vis 2, jusqu'à avoir une concentration de 29 %.

A la sortie de ce presseur, par l'intermédiaire des conduites 5 et 6, 0,2 % d'une solution de Mg S04 7H2 et 2 % d'une solution d'hydrate de sodium ont été ajoutés à la pâte dont le pH a pu être mesure à une valeur de 11,2. De la vapeur a été additionnée dans l'alimentateur à vis 8 jusqu'à ce que la température atteigne 950C. La pâte a éte soumise à un traitement de cisaillement et de petrissage, correspondant à une consommation d'énergie de 17 kWh par tonne de pâte, dans le défibreur 10. Cecia porte la température à 970C.Pour la suite du traitement, l'appareil représente dans la figure n'a plus éte utilise, mais la pâte a été transportée, au moyen d'un alimentateur a vis, dans une colonne oQ de l'oxygène, sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et d'environ 1 MPa, était présent. En outre, la pâte a éte chauffee, au moyen de vapeur, à une température de 115"C et mise à réagir avec de l'alcali et l'oxygène, pendant 45 minutes. Après cela, la pâte a eté extraite de ce réacteur, puis lavée et séchée. Des échantillons ont été prelevés de la pâte seche pour être analysés. Les résultats de ces analyses sont consignés dans le tableau 4 ci-dessous.

Tableau 4
Pâte traitée conformément
Pâte à la présente invention,
Caractéristiques de la pâte initiale avec de l'oxygène présent
dans la dernière phase
Nombre kappa 21,0 8,5 Viscosite, dm3/kg 998 890
Teneur en extrait DCM, % 0,43 0,17
Brillance ISO, % 32,0 43,8
La brillance, ou l'éclat de la pâte, a été déterminée selon l'échelle SCAN-C 11:75. Comme oh peut le remarquer, le procédé conforme à l'invention, modifié dans la dernière phase du traitement par la mise en réaction de la pâte avec l'alcali en présence d'oxygène sous pression, conduit à une forte réduction de la teneur en lignine de la pâte, accompagnée d'une augmentation de la brxilance de celle-ci, dont la teneur en résine' est fortement reduite.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1.- Procédé adapté pour la réduction de la teneur en résine dans la préparation de pâtes de cellulose, blanchies ou non blanchies, a partir de matières lignocellulosiques et dans laquelle ces matières sont soumises au défibrage et au lavage, ainsi qu'eventuellement au tamisage et au blanchiment de delìanification, procédé caractérisé par le fait que, suite aux opérations qui précèdent, la matière lignocellulosique, sous forme de pâte de cellulose, est amenée à une concentration de pâte comprise entre 10 et 35 %, mais de préférence situee entre 19 et 29 %, dans un ou plusieurs dispositifs de déshydratation, de l'alcali étant additionné à la pâte de cellulose dans une proportion telle que la quantité d'alcali, évaluée en NaOH, s 'élève à une valeur comprise entre 2 et 17 g par kg d'eau d'accompagnement de la pâte, apres quoi, celle-ci est soumise à un doux traitement mécanique, correspondant à- une consommation d'énergie comprise entre 8 et 100 kWh par tonne de pâte, mais de préférence située entre 10 et 75 kwh, dans un dispositif adapté pour traiter les produits de haute consistance et comportant des vis mises en rotation l'une par rapport à l'autre, la pâte de cellulose, ayant une consistance de pâte sensiblement inchangee après ce doux traitement mécanique, étant mise à réagir avec de l'alcali, dans un reservoir séparé, pendant une duree comprise entre 0,1 et 5 heures.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'entre l'opération de déshydratation et le doux traitement mécanique, on introduit une courte période de rétention et qu'en outre, on fait une addition d'alcali pendant et après l'opération de déshydratation de la pâte et/ ou au moins pendant un moment durant la période de rétention.

3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que de la vapeur est additionnée pendant ladite période de rétention.

4.- Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la courte période de rétention, située après l'opération de déshydratation, est réalisée en transportant la pâte de cellulose par l'intermédiaire d'un alimentateur à vis.

5.- Procéde selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la période de rétention est comprise entre deux et dix secondes.

6.- Procédé selon 1'une quelconque des revendications 1 à 5, caracterisé par le fait que l'alcali additionne est de l'hydrate de sodium.

7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracterisé par le fait qu'en plus de l'addition d'alcali, on fait une addition d'agents tensioactifs et d'agents complexants.

8.- Procéde selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la pâte est mise à reagir avec de l'oxygène gazeux, dans un reservoir séparé, en plus de sa réaction avec l'alcali.

9.- Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de déshydratation comportant une conduite d'alimentation de produits chimiques, un défibreur à vis, un réservoir ou récipient à pâte, des moyens adaptés pour transporter la pâte du dispositif de déshydratation au défibreur à vis et des moyens adaptés pour transporter la pâte de ce défibreur au réservoir.

10.- Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comporte un alimentateur ravis adapté pour transporter la pâte du dispositif de déshydratation au défibreur à vis, cet alimentateur comportant des conduites pour les produits chimiques et une conduite d'alimentation de vapeur.

11.- Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que le dispositif de déshydratation est un presseur à vis.

12.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé par le fait que le defibreur comporte deux vis rotatives, montees parallèlement l'une à l'autre dans une enveloppe comportant une entrée et une sortie, ces deux vis s'interpénétrant mutuellement pour soumettre la matière alimentée à un traitement mécanique et leurs filets etant pourvus d'indentations sur leur circonférence sur au moins quelques tours de vis, de façon à constituer des dents entre ces indentations.