<Desc/Clms Page number 1>
" procède et dispositif pour la séparation des hemicelluloses des solutions alcalines aqueuses ".
Le traitement des celluloses par les lessives alcalines, généralement par la lessive de soude caustique, aux divers points de vue industriels, soit pour obtenir les celluloses dénommées raffinées, soit pour préparer les celluloses alcalines et ana- logues,donne des solutions alcalines aqueuses de produits dénom- més hémicelluloses. La composition de ces solutions en ce qui concerne la teneur en alcali et en hémicellulose dépend du genre et de l'exécution du processus de leur préparation.
Le genre et la quantité d'hemicellulose se trouvant dans la solution caus- tique est fonction de l'origine de la cellulose introduite; les 'celluloses de résineux donnent une lessive riche en hexosane et les celluloses des essences feuillues une solution caractérisée par la présence de pentosane. Indépendamment de toutes les dif- férences de composition, de provenance, etc... , les lessives alcalines qui se forment dans les divers processus industriels ont ce point de commun que la teneur en hemioellulose trouble, à partir d'un certain niveau, la marche régulière du processus qui fournit la solution hémicellulosique et notamment impose une limite à la réutilisation de la solution caustique.
J'est pourquoi on a, depuis très longtemps déjà, mis sur pied des procèdes pour l'épuration de ces solutions, parmi lesquels les procédés par dialyse se sont imposas industriellement. Mais la plupart de ces procédés, sont bases'sur la récupération de l'al- cali; l'obtention de l'hémicellulose n'y est pas envisagée et quelquefois même elle n'est pas possible. Une exception est. le procédé suivant le brevet allemand 536 914 suivant lequel ltob- tention de l'hémicellulose que contient la solution et la réuti- lisation simultanée de la solution' alcaline épurée sont possi- bles.
Suivant ce procédé, on régénère les lessives de l'indus- trie de la' viscose en précipitant les hexosanes et les pento- sanes dissous en ajoutant à peu près un volume égal d'alcool à la température ordinaire et en clarifiant la solution alcoolique par repos et filtration. Après séparation de l'alcool par dis- tillation, on peut réemployer la solution.
Le procéda ne parait pas s'être Implante dans l'industrie, ce qui certainement doit être attribué en grande partie au fait qu'il exige de grandes quantités d'alcool; car les .passes du repos et de la filtration nécessaires après l'addition de la lessive brute et de l'alcool demandent tant de temps que l'on doit ajouter au moins un volume d'alcool égal au volume de la lessive qui se forme pendant le repos, En outre, les opérations de séparation de longue durée entraînent précisément des certes d'alcool,.même quand on opère à la basse température qui ëst,indiquée.
Des pertes éventuelles d'alcool à la distillation et l'application industrielle de la chaleur à la distillation ne peuvent pas, seules, être détermi- nantes, Mais, ce qui est de la plus haute importance, c'est que
<Desc/Clms Page number 2>
le procédé vise uniquement à récupérer l'alcali et que l'hémi- cellulose que l'on sépare est considérée comme une matière ré- siduelle.
Si, actuellement, l'orientation industrielle: vise, en plus de la cellulose,à réaliser également la récupération etla valorisation industrielle des matières secondaires poly- saccharidiques de la cellulose du bois et si l'on a proposé parfois des procédés entièrement neufs pour désagréger les ma- tières végétales lignifiées, on doit prendre en considération le fait que ce nouveau but technique peut être coordonné avec l'ancien but vis- jusqu'à présent de la régénération des les- sives, sur le principe de la conservation des procédés opéra- toires et des appareils actuels.
Cette question ne se présente pas seulement pour les lessives résiduelles, c'est-à-dire pour les lessives dénommées de mercérisation de l'industrie de la viscose, mais aussi pour tous les procédés dans lesquels il se forme des solutions alcalines d'hémicelluloses. L'application de la précipitation des hémicelluloses par l'alcool suivant le brevet allemand 536 914 est rendue plus difficile par le fait que la séparation des produits précipités est de longue durée.
Des essais de perfectionnement par emploi d'un excès d'alcool ne constituent qu'un léger progrès; ou bien des mesures de l'es- pèce ont pour résultat d'accroître encore les faiblesses de prin- cipe précitées du procédé. @
La Demanderesse a fait cette constatation surprenante que l'on peut accélérer très fortement et transformer entièrement de façon entièrement nouvelle la séparation des hémicelluloses précipitées par l'alcool en ne se limitant pas exactement à la gamme des températures de 10 à 30 indiquée dans le brevet al- lemand 536 914 ou de 10 à 20 environ comme il est indiqué dans le brevet hollandais 24 535 correspondant, mais en appliquant des températures plus élevées, supérieures à 45 . L'effet qui se produit est fonction de la nature de l'alcool employé et de la concentration en alcali.
Quand, on se sert de l'alcool méthyl- ique comme agent de précipitation, une précipitation laiteuse effectuée à la température de 10 à 30 devient une précipitation à gros flocons après avoir été chauffée à 45 et se dépose ra- pidement. Avec l'alcool éthylique ou avec des mélanges d'alcool méthylique avec environ un quart du volume de propanol ou de butanol, la précipitation qui était laiteuse à l'origine perd entièrement sa forme.
Il se forme généralement quand on atteint des températures élevées déterminées, de gros flocons qui, de façon tout-à-fait curieuse, deviennent fluides et se rassemblent sous forme de lourdes gouttelettes d'huile qui se déposent ra- pidement au fond du réservoir en qualité d'huile dense. L'influ- ence de la concentration en alcali de la lessive introduite se manifeste par le fait qu'à mesure que la concentration en alcali augmente, l'huile séparée devient plus fluide et que sa quantité relative augmente. La marche de ce phénomène entièrement nouveau et qui nta été décrit jusqu'à présent, ni.dans la documentation scientifique ni dans la documentation technique, est fonction de la manière dont on a opéré pour atteindre la zone des tempé- ratures élevées.
A coté de la rapidité avec laquelle se fait l'apport de la chaleur, la nature de l'apport de la chaleur joue aussi un rôle. On peut procéder en réchauffant séparément les constituants du mélange de précipitation, c'est-à-dire la solu- tion alcaline aqueuse d'hémicellulose et l'alcool ou le mélange alcoolique et en ajoutant ceux-ci à des températures déterminées; on peut soumettre un constituant, par exemple la lessive seule, à un réchauffage préliminaire à une température élevée suffisan- te et y ajouter l'autre constituant à la température normale,
<Desc/Clms Page number 3>
par exemple de 80 à 30 ;
on peut effectuer le chauffage pendant le mélange et, enfin, on peut aussi mélanger les constituants à la température de 20 à 30 environ et.alors porter le mélan- ge laiteux à une température plus élevée. Du point de vue de la réalisation technique et aussi pour éviter les pertes par éva- poration, ctest la dernière méthode qui'parait être la plus fa-. vorable. Le processus sous l'une de ces formes de réalisation qui ont été exposées peut être appliqué à des lessives des pro- venances les plus diverses;
solutions de mercerisage de la fa- brication de la viscose, peu importe que l'on se serve de cel- lulose de pin ou de htre; lessives hémicellulosiques formées dans le.raffinage de la cellulose, c'est-à-dire quand on prépare une cellulose pauvre en hémioellulose à forte teneur en [alpha] -oel- lulose par dissolution des parties de la cellulose solubles .dans les alcalis, indépendamment du procédé de préparation de la cel- lulose brute introduite dans le raffinage; des lessives qui ont servi à dissoudre des hémicelluloses de matières végétales ré- duites en fragments comme c'est le cas, par exemple, pour l'ex- traction du xylane de la paille hachée, et analogues.
Les hémicelluloses contenues dans les lessives initiales s'éliminent, lors de la séparation des hémicelluloses presqu'en- tièrement de la solution sous forme huileuse ou floconneuse et l'on constate ensuite que la lessive récupérée après l'expulsion de l'alcool ne renferme plus que de très faibles quantités de fer, que par conséquent le fer contenu dans la lessive initiale a été éliminé avec l'hémicellulose précipitée. L'élimination du fer des solutions alcalines présente la plus grande importance au point de vue de l'obtention des celluloses raffinées de pure- témaximum.
Un autre avantage du procédé est que la rapidité de la sé- paration des hémicelluloses permet également d'effectuer en con- tinu le procédé suivant l'invention, de sorte que dans.des appa- reils relativement petits à passage rapide de grandes quantités de lessive peuvent etre débarrassées de l'hémicellulose par de petites quantités d'alcool que l'on fait rentrer continuellement- dans le processus. Ce n'est également que par la possibilité de la continuité que l'on peut réaliser une construction thermique- ment favorable, enclose et condensée qui permet d'éviter dans une large mesure les pertes de matière.
Les hémicelluloses pré- cipitées se précipitent sous forme de flooulats ou d'huiles tein- tées de jaunâtre, plus ou moins visqueuses suivant l'origine de la lessive qui, en se refroidissant se figent pour former-une masse pâteuse ou qui en séchant s'effritent à l'état de masse solide, légèrement jaunâtre. Ces préparations d'hémicelluloses peuvent être employées différemment, par exemple pour l'hydro- lyse des sucres ou, en présence de matières renfermant des pento- sanes, pour la préparation du furfurol et de produits analogues.
EXEMPLE 1 : On introduit 1 litre de solution de soude caus- tique employée pour raffiner une cellulose obtenue par le procé- dé à l'acide nitrique et qui renferme environ 9 % d'hydroxyde sadique et 3,2 d'hémicellulose, en agitant, dans 1 litre dtal- cool éthylique a 94 % à la température de 20 environ. En chauf- fant le mélange laiteux, il commence à se produire, à la temps- rature de 45 , une floculation de l'hémicellulose qui se rassem- ble au fond à l'état d'huile quand on continue à chauffer. La couche d'huile jaunâtre formée d'un volume de 80 cc avait un poids de 96 grammes avec une teneur en matières sèches de 40 %.
Après refroidissement, cette huile s'est figée pour former une masse pâteuse.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
,-,-.- :"1" .. t f d ." litre de solution i . ceus- Et'.iPL.J 2 : On introduit litre de solution de soude caus- tiqua utilisée pour raffiner une cellulose de hêtre obtenue par le procédé au bisulfite, à environ 18 1, de E'aOE et 2,;:; d'hemi- cellulose, en ajitant, dans un litre d'alcool éthylique à 9/} )1 à la température de 20 . Du mélange laiteux il se sépare on chauffant à la température de 60 , 120 cc d'une huile--, jaune.
EXEMPLE 3 : On mélange 1 mélange 1 litre de lessive de pression pro- venant de la préparation d'une cellulose alcaline de cellulose
EMI4.2
de pin à environ 17 /: c10 iJaGE et 2 ,; â tïl'.z ;ict:11u La, a 1 litre d'alcool éthylique à la température due zeo. Apres avoir ch0.tlff. à la température du 5<,) , il se sépare 120 cc 'une, huile brun fonce d'un poids s 1;1. l:51 :ca;4..s. /'Un appareillage Les passes successives du procède telles que :.¯ .; ..ul, , ehauff" c." dlS::JC31L':LUM Clla i" 1',.c?, séparation du :..::.' ,:G: %t C.tl10r'lc....:.1los C¯.'J,'.. 1: =,.=<-=.i- :'t c.TC..l..C1.J::-)J., ).1..t-J¯L1t st .:.C- 'f:Ll,¯.'u' de ne un ...¯ ¯.¯j.i...: '¯ul ¯1t....:.i;c.; paa .o. -,<.c:>1 c'- .Jl:....(\::.
Co.J;i;. ld Cu,.:ï.>:¯ tl,, l'h:"i0tllulosc 'Iul E,:,'Îi S0.t..J.':t l'abat l1uil.u:e: CJu Î i 1 .t/ ", ;:;oidc est bC:.LUCOQJ plue elcvjc )1-Î c lia du ;:;,0bncc ,¯.E:>S,L Y ¯.-ci. 1C001, la différence de C'.î llSi t'..' suffib picini.::".8ut, par chute 11J1'i. sens obstacle, pour op3rr 2llt séparation rapide et r.odc de S :;,a4."c:GiOJ;4 est tC.:il1'"LL:,1W ït 1't parlant le? plus ,.',.='.jOl; dai-s un appareillée 11 c o i d t r 'j<)r113 pour 0"-, -r L7 la séparation, 'G L-, 1-5 1112 la oentrifupation C.U. analogues, est certes possible, rais CaÀ':li.;L7.: è:!.l:'¯'1",:',(.ht l'ap- );:,r0illac,.flui fait t ï.ln.',.GU'¯'".¯'Zti; appel à 18. pesanteur pour .Jj;
.lr > r 1 séparation 88 compose opportunsnent de plusieurs tubes en re- 16.tion. les uns avec les autres, esscntieller.ent verticaux, qui peuvent être disposas les uns à côté desautres et en partie aussi les uns dans les autres; dans le premier tube ou la pre-
EMI4.3
mière section d tubes se trouve un dispositif #.Il?n.ziur, dans le deuxième tube ou la c1{ièBe section de tubes, dans lequel le mélange descend, un dispositif pour chauffer le mélange qui orée opportunément la température la plus élevée dans la partie supérieure du tube ou de la section de tubes et, au point le plus bas de la section de tubes-) un dispositif de soutirage pour
EMI4.4
l'hémicellulose flooulée ou huileuse.
On peut introduire la lessive renfermant l'hémicellulose et l'alcool dans la branche supérieure d'un tube en forme d'U ou de V, en continu, on mélange convenablement et on chauffe au cours de la suite du transport dans la branche descendante du tube. Eventuellement, le mélange peut s'effectuer dans un réser- voir qui précède et on introduitalors la mélange homogène dans une branche du tube. Le chauffage se fait opportunément par une chemise chauffante dans laquelle on introduit avec avantage l'a- gent chauffant par en haut et le soutire par en bas ou en pre- nant soin d'autre manière que le sens de l'écoulement du mélange ne soit pas contrarié.
Au point le plus bas de la section de tu- bes qui est chauffée se trouve un dispositif de soutirage, par exemple une vanne ou un robinet permettant de séparer le flocu-
EMI4.5
lat h6micellulosiQue dense, généralement huileux à chaud qui %,accumule en cet endroit. Dans la deuxième branche du tube, essen- tiellement verticale, le mélange lessive-alcool exempt d'hémi- cellulose, monte sous l'effet de la pression hydrostatique et passe ensuite dans une colonne de rectification en vue de la récupération de l'alcool ou de sa rentrée dans le processus con- tinu.
Four mieux délimiter deux stades successifs de réaction, par exemple pour le mélange de l'alcool et de la lessive et pour la séparation du mélange dû-liquide eau-alcool de l'huile ren-
EMI4.6
fermant l'hémicellulose 7 il peut être indiqué de se servir de
<Desc/Clms Page number 5>
deux tubes successifs en forme d'U ou de V et mettre ceux-ci en communication de manière que le passage du mélange de réaction liquide puisse se faire sous l'effet de la pression hydrostatique.
Inadaptation des diverses sections de tubes aux durées de réac- tions ou aux durées de séjour-différant suivant les stades de réaction peut se faire en recourant à des longueurs de tubes ou de sections de tubes spécialement appropriées. Au lieu de se servir de tubes en forme d'U ou de V, on peut aussi employer des tubes emboîtes de largeur différente, de sorte que l'on réalise ainsi des dispositions telles que celles qui sont illustrées par le dessin ci-joint.
Dans les figures 1 et 2 du dessin ci-joint, la référence 1 désigne le compartiment mélangeur pourvu d'un agitateur, la référence 2 la zone de séparation du mélange, la référence 3 la chemise chauffante et la référence 4 la partie séparative du tube de réaction vertical. Par le tube 5,' le mélange d'alcool et de lessive exempt d'hêmicellulose s'écoule dans la colonne de rectification ou dans un réservoir collecteur. Les références 6 et 7 désignent des robinets de désaérage et 8 le robinet de vidange par lequel on soutire la floculat hémicellulosique et généralement huileux.
Le dispositif décrit et revendiqué qui est représenté à titre d'exemple en deux modalités de réalisation est utilisé de préférence pour la.mise en pratique du procédé. Cependant,cette mise en pratique ntest'pas restreinte à l'utilisation du dispo- sitif décrit.
REVENDICATIONS.
1.) Procéda pour la séparation des hémicelluloses de leur solutions alcalines aqueuses en ajoutant aux solutions un alcool ou un mélange de divers alcools, caractérisé par le fait que l'on sépare et élimine en un processus opératoire continu, dans des appareils relativement petits à passage rapide de grandes quan-. tités de solutions avec de petites quantités d'alcool que l'on ramène continuellement dans le processus, uniquement en mettant à profit les différences de densité et la pesanteur, les compo- sés alcalins de l'hémicellulose à l'état huileux.