"Procédé de fabrication de pâte à papier destinée à la fabrication de papier, carton ou autres produite cellulosiques similaires".
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de pâte à papier destinée à la fabrication de papier carton ou autres produits cellulosiques à partir de particules de bois, telles que copeaux, sciures, plaquettes, rognures, fines.....
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préalablement à leur cuisson en phase vapeur, l'imprégnation suffisante, uniforme et homogène des particules de bois est recherchée, tel que c'est le cas pour la fabrication de pâtes chimico-mécanique, semi-chimique et chimique.
Il est connu que l'uniformité de l'imprégnation est améliorée par l'étuvage à la vapeur d'eau des particules de bois
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l'étuvage, l'air inclus dans les particules est remplacé en tout
ou en partie par de la vapeur d'eau. Lors de l'immersion des particules ainsi étuvées dans un bain de liqueur, la vapeur se condensera, créant ainsi un vide aspirant la liqueur clans les zones préalablement occupées par la vapeur. La mise sous vide totale ou partielle des particules de bois avant leur immersion dans un bain de liqueur en vue d'éliminer ou de réduire l'air inclus constitue un autre moyen pour améliorer l'uniformité de l'imprégnation .
La mise du bain sous pression favorisera, au fur et
à mesure qu'elle s'élève, la pénétration de la liqueur dans les parties non solides et/ou non liquides à l'intérieur des particules de bois. Comme cette pression est, pour des raisons pratiques, limitée, le degré d'uniformité de l'imprégnation le sera aussi.
La diffusion des réactifs s'ajoute au phénomène de pénétration et contribue à améliorer l'uniformité de l'imprégnation.
On notera également que, lors ce l'imprégnation, les substances du bois qui y sont sensibles seront mises en solution ou décomposées par la liqueur d'imprégnation et par les réactifs chimiques, aux conditions de température et de concentration de la solution et des réactifs chimiques présents dans l'imprégnateur de sorte que cet imprégnateur peut être considéré comme le premier stade d'un système de cuisson de particules de bois à deux stades, le second stade s'effectuant dans le lessiveur proprement dit.
Après l'immersion des particules, il était d'usage,
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non forcé, c'est-à-dire sans compression des particules par une force autre que celle due à la pesanteur. Ceci est généralement réalisé au moyen d'un convoyeur à vis vertical ou incliné ou par filtration au moyen d'un élévateur à godets perforés ou d'un filtre
à bande ou à godets.
En égouttant les particules de bois de cette manière , on ne peut éliminer la pellicule de liqueur qui reste accrochée à la surface de chaque particule. Le volume de cette pellicule par rapport au poids de la particule dépendra du rapport surface/poids de la particule.
Ce rapport, relativement important pour des particules fines (rognures, plaquettes, sciures, fines), se réduira pour des dimensions grandissantes des particules de bois. Il en résulte que l'imprégnation des particules de bois, après séparation de l'excédent de liqueur par un égouttage non forcé,.n'est pas homogène puisqu'en raison de cette pellicule, le rapport liqueur/bois sera différent pour chaque particule.
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aura été poussée.
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l'uniformité et l'homogénéité de l'imprégnation des particules de
bois et ce dans le but de réduire dans l'installation de cuisson subséquente, la consommation du bois par tonne de pâte brute pro-
duite et/ou la consommation d'agents chimiques par tonne de pate
-' brute produite, et/ou la consommation de vapeurs par tonne de pâte brute produite, et/ou la dimension de l'installation de séparation des fibres, et/ou d'améliorer la qualité de la pâte obtenue, grâce au dosage amélioré des agents chimiques pour chaque particule de
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L'imprégnation sera considérée comme suffisante lorsqu'après séparation de l'exécent de liqueur, chaque particule aura reçu la quantité d'agents chimiques (A.C.) nécessaire pour obtenir dans l'installation de cuisson subséquente le degré de séparation de fibres recherché.
L'imprégnation sera considérée comme uniforme
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d'agents chimiques en tout point de la particule de bois sera égale à celle à l'extérieur de la particule de bois.
L'imprégnation sera considérée comme homogène lorsqu'après séparation de l'excédent de liqueur le rapport liqueur/ bois sera identique pour chaque particule.
Par excédent de liqueur, il faut entendre la liqueur éliminée lors de sa séparation au moyen d'un égouttage forcé ou non forcé.
Par dispositif ou installation de cuisson, il faut entendre les dispositifs ou installations visant à individualiser en tout ou en partie les fibres ou fragments de fibres que ceux-ci restent ou non partiellement agglomérés. Ces dispositifs ou installations de cuisson sont composés de lessiveur (s) continu (s) ou discontinu (s) permettant la cuisson en phase vapeur des particules de bois préimprégnées d'agents chimiques en vue d'obtenir par réaction de la substance alcaline, acide ou neutre active avec la
lignine une séparation de fibres complète ou sommaire, étant entendu
-' que, dans ce dernier cas, cette séparation sera poussée plus loin dans le (s) défibreur (s) et/ou raffineur (s) subséquent (s) .
Par agents chimiques, il faut comprendre :
- les réactifs chimiques (R.C.) agissant par leur réaction --;chimique avec les parties constituantes du bois
- les catalyseurs des réactions chimiques recherchées
- les inhibiteurs des réactions chimiques insouhaitées.
Le degré de séparation des fibres se mesure par la quantité de rejets obtenus par tamisage de la pâte à la sortie du lessiveur.
A cet effet, suivant l'invention, on immerge les particules de bois dans une liqueur d'imprégnation acide, alcaline ou neutre à une pression supérieure à la pression atmosphérique pendant une période de temps suffisante pour que les particules
de bois s'imprègnent de la liqueur susdite, on sépare la quantité excédentaire de liqueur par des moyens d'égouttage forcés agencés <EMI ID=9.1>
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améliorer ainsi l'uniformité et l'homogénéité de l'imprégnation, et on sépare partiellement ou totalement les fibres cellulosiques
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phase vapeur de celles-ci. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les moyens d'égouttage forcé susdits comprennent une presse à vis ou une centrifugeuse.
Suivant une aùtre forme de réalisation avantageuse
de l'invention, on soumet les. particules de bois à un étuvage à
la vapeur" d'eau, ou bien on les soumet à une mise sous vide partielle ou totale, avant de les immerger dans la liqueur d'imprégnation.
Par rapport liqueur/bois, il faut entendre le rapport
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L'invention a également pour objet l'installation pour la mise en oeuvre du procédé précité, qui comprend un imprégnateur pour l'imprégnation des particules de bois, un séparateur, constitué d'une presse à vis ou d'une centrifugeuse, pour la séparation de la quantité excédentaire de liqueur des particules de bois, et un lessiveur pour la cuisson en phase vapeur de ces particules.
L'invention a encore pour objet les pâtes chimico-
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susdit et grâce à l'installation précitée.
D'autres détails et particularités de.l'invention
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non limitatif, de quelques formes ce réalisation au procédé suivant
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Le procédé de la présente invention se propose donc d'améliorer l'uniformité et l'homogénéité de l'imprégnation par l'emploi d'une presse à vis ou d'une centrifugeuse qui ont pour fonction de réduire ou d'éliminer la pellicule de liqueur qui reste accrochée à la surface de chaque particule de bois.
L'uniformité de l'imprégnation est améliorée par
la compression des particules de bois présentes dans la presse à
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vis, en provoquant à l'intérieur de ces particules une surpression de la liqueur d'imprégnation par rapport à celle présente dans
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à l'intérieur des particules de bois.
L'homogénéité de l'imprégnation est améliorée en
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l'importance de la pellicule accrochée à la surface des particules. Pour être considéré comme presse à vis, l'appareil devra permettre
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chée aux particules de bois après leur égouttage non forcé.
Le procédé d'imprégnation suivant l'invention, se différencie donc essentiellement du procédé d'imprégnation classique, par ie fait que l'on a remplacé l'égouttage non forcé par un égouttage forcé.
Le procédé, suçant l'invention, comprend donc l'étuvage préalable à la vapeur d'eau ou la mise sous vide des particules de bois, l'immersion des particules de bois dans un bain de liqueur opérant à une pression supérieure à la pression atmosphérique étant entendu qu'en fin d'imprégnation une concentration identique en agents chimiques est recherchée tant à l'intérieur qu'à l'extérieur des particules de bois et qu'au cours de cette immersion, une cuisson partielle peut s'y opérer (premier stade de cuisson), la séparation de la liqueur excédentaire par un égouttage forcé au moyen d'une centrifugeuse ou d'une presse à vis, auquel cas la pression opératoire à l'entrée est voisine de celle
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et la séparation des fibres. (second stade de cuisson! effectuée en
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Les principaux avantages et particularités du procédé de l'invention par rapport aux procédés d'imprégnation classiques sont les suivants :
- Il permet d'améliorer le rendement pâte/bois dans le lessiveur. En améliorant l'homogénéité et l'uniformité de l'imprégnation, on se rapproche de la situation idéale où chaque particule de bois reçoit la quantité minimale et suffisante d'agents chimiques
(A.C.) pour obtenir le degré de séparation des fibres recherché.
En s'écartant de cette situation, l'écart entre les valeurs liqueur/bois des particules augmentera. Dans ce cas, même si les particules prises dans leur ensemble ont reçu une quantité d'agents chimiques suffisante, pour l'obtention du degré de séparation de fibres recherché, cette quantité ne sera plus minimale.
Ainsi, l'absorption et l'adsorption excessives d'agents chimiques surtout par les particules les plus petites, aura comme conséquence une consommation excessive d'agents chimiques par ces particules dans le lessiveur.
La consommation excessive de réactifs chimiques (R.C.) en particulier diminuera le rendement pâte/bois provoqué par une délignification excessive et une destruction excessive de la cellulose et de l'hémicellulose.
Il améliore les qualités de la pate produite dans le lessiveur.
Ces qualités sont dues principalement à la présence des hémicelluloses qui n'ont pas été détruites parce que seulement une quantité minimale de réactifs chimiques a été employée.
Il permet de réduire la consommation totale de réactifs chimiques nécessaire dans le lessiveur. En effet, si l'on suppose que les réactifs réagissent uniquement avec la lignine, la consommation spécifique totale des réactifs, c'est-à-dire la quantité totale de réactifs par kilogramme de bois sec nécessaire dans le lessiveur, équivaut la consommation spécifique nécessaire pour l'obtention du degré de délignification désiré en sus de la consommation spécifique excéden taire .
La consommation spécifique excédentaire égale le produit de la concentration de réactifs dans les particules en fin d'opération par le rapport liqueur/bois.
Pour une concentration dans les particules en fin d'opération supposée identique quel que soit le rapport liqueur/bois, la consommation spécifique excédentaire augmente proportionnellement à l'augmentation du rapport liqueur/bois .
La consommation spécifique nécessaire pour l'obtention d'un même degré de délignification sera, par contre, la même, quel que soit le rapport liqueur/bois.
Il en résulte que la consommation spécifique totale dé réactifs se réduira dans la mesure où se réduit le rapport liqueur/bois.
Ce qui précède peut s'exprimer par les équations suivantes :
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où
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le lessiveur.
QR = consommation spécifique nécessaire pour la délignification
désirée .
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où
les indices 2 se réfèrent au procédé de séparation de fibres précédé du procédé d'imprégnation de l'invention; les indices 1 se réfèrent au procédé de séparation de fibres précédé du procédé d'imprégnation classique.
L = rapport liqueur/bois;
C = concentration de la liqueur;
C1 et C2 signifient la concentration de liqueur en début de
réaction;
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De (2) et (3), on déduit que
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par ailleurs
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<EMI ID=30.1> dans le lessiveut.
Les concentrations d'inhibiteur ou de catalyseur, tout comme leurs activités, sont proportionnelles à leur poids par rapport au poids du bois sec et inversement proportionnelles au rapport liqueur/bois.
par la réduction proportionnellement identique et du poids du catalyseur ou inhibiteur par rapport au poids du bois sec et du rapport liqueur/bois, on obtiendra, par conséquent, une même concentration ou activité du catalyseur ou de l'inhibiteur.
Il permet de réduire la durée de la réaction entre la lignine et le réactif dans le lessiveur.
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le (s) réactif (s) et la lignine est devenue critique, c'est-à-dire tellement lente que sa continuation est jugée inopportune.
Ce qui précède veut dire que la concentration des réactifs sera, pour chaque degré de délignification, autre que le degré de <EMI ID=34.1>
cédé d'imprégnation de l'invention. Avec une concentration ac-crue, la vitesse de réaction sera accélérée, le temps de réaction réduit, ainsi que les dimensions du lessiveur.
Il permet de réduire la consommation d'énergie calorifique par
tonne de bois dans le lessiveur.
Ceci est vrai uniquement si une augmentation de la température des particules imprégnées est recherchée dans l'installation de séparation des fibres.
La raison est due à la réduction du rapport liqueur/bois.
- Suivant l'invention, on obtiendra dans le lessiveur selon le cas - c'est-à-dire en fonction de la nature du réactif, de sa concentration dans la liqueur, de la température de la liqueur et du temps de réaction - comme avantage ou désavantage - l'augmentation ou la réduction respective du rendement pate/bois.
En effet, pour un même degré de délignification, le rendement pâte/bois sera différent, même si on ne considère comme uniques variables que la valeur liqueur/bois et les paramètres correspondants qui y sont liés, c'est-à-dire la concentration des réac.;,-.. tifs chimiques au début de la réaction et le temps de réaction , tandis que seraient identiques la température de la réaction ainsi que la concentration des réactifs chimiques en fin de réaction.
En d'autres mots, pour un même taux de conversion de la réaction principale du réactif avec la lignine, c'est-à-dire pour un même degré de délignification obtenu avec des rapports liqueur/ bois différents, le taux de conversion de la réaction secondaire et parasite du réactif avec la cellulose et l'hémicellulose sera différent.
En fait, deux procédés sont comparés.
Le premier, caractérisé par une valeur relativement faible du rapport liqueur/bois, par une concentration en réactif élevée au départ et faible en fin de réaction, et par un temps de réaction relativement court.
Le second, caractérisé par une valeur relativement élevée du rapport liqueur/bois, se rapprochant au fur et à mesure de l'augmentation de la valeur liqueur/bois d'une cuisson à temps infiniment long et à consommation faible et constante en réactif.
Ainsi, dans la mesure où le procédé nouveau, comparativement
_
au procédé classique, réduit le taux de conversion de la réaction secondaire dans cette même mesure, l'augmentation du rendement pate/bois peut être attendue.
Le contraire est également vrai et, dans ce cas, il faudra que les autres avantages liés au procédé nouveau compensent l'avantage d'un rendement réduit afin que ce procédé puisse être d'application.
De ce qui précède, on peut conclure que le rapport lique ur/bois est un important paramètre qui affecte les moyens à employer
et les résultats obtenus dans le lessiveur.
Suivant- l'invention, la valeur optimale du rapport liqueur/bois peut être choisie entre la valeur obtenue par un égouttage non forcé de la liqueur et la valeur minimale obtenue par l'égouttage forcé au moyen d'une presse à vis ou d'une centrifugeuse. Cette presse à vis ou centrifugeuse permettra notamment d'ajuster le rapport liqueur/bois par réglage de la contre-pression et/ou
de la vitesse de rotation, et/ou du temps de séjour.
<EMI ID=35.1> de la nature du bois et des dimensions des particules. La valeur optimale du rapport liqueur/bois sera celle qui donnera au rapport résultats/moyens sa valeur maximale.
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liqueur/bois ne dépassera pas 90 pour cent de la valeur du rapport liqueur/bois obtenu par un égouttage non forcé, et il
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On utilise de préférence, suivant l'invention, comme solution d'imprégnation des particules de bois, des solutions aqueuses alcalines, et de préférence des solutions aqueuses formées
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solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium, Des agents chimiques; tels que le carbonate de sodium, et des catalyseurs chimiques, que de 1'anthraquinone peuvent être ajoutés à la liqueur d'imprégnation
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Lorsque l'on utilise comme moyens d<1> égouttage forcé, une presse à vis, les températures et les pressions utilisées lors
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tion et lors de la séparation de celles-ci de la quantité excédentaire de liqueur d'imprégnation sont respectivement de l'ordre
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l'ordre de 1 à 20 kg/cm , et de préférence de l'ordre de 1 à
9, 5 kg/cm .Lorsque l'on utilise . comme moyens d' égouttage forcé une centrifugeuse. classique opérant à la pression atmosphérique, les températures utilisées ne dépassent pas évidemment le point d'ébul-
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sion similaire à celle utilisée dans le cas, de-' la presse à vis, mais la séparation de ces particules de buis de la quantité excédentaire
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on pourra le constater, lorsque l'on utilise une presse à vis, la pression à l'entrée de celle-ci est similaire ou proche de la pression utilisée pour l'imprégnation des particules de.bois.
La température de . cuisson en phase vapeur
qui est destinée à séparer partiellement ou totalement les fibres cellulosiques des particules de bois après l'imprégnation, est com-
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- .
cuisson en phase vapeur se faisant de préférence sous pression,
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i
de l'ordre de 2 à 8 kg/cm2 s'avérant particulièrement appropriée.
La température dans le lessiveur peut donc se situer selon les cas de 30 à 190[deg.]C et de préférence de 45[deg.]C-175[deg.]C. La pression correspondante dans le lessiveur se situera donc de 1 à 12,8 kg/cm<2> et de préférence de 2 à 8 kg/cm<2>. La pression atmosphérique
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100[deg.]C maximum y est présente tel que c'est, par exemple, le cas lors de la fabrication de pate à papier par le procédé à la soude froide. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que la pression à la sortie du séparateur soit supérieure à la pression atmosphérique pour permettre l'écoulement sans vanne d'éclusage ou autre dispositif de la matière dans le lessiveur.
Le séparateur peut par conséquent dans ce cas opérera
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qui dans ce cas permet aussi l'emploi d'une centrifugeuse classique continue ou discontinue.
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d'ébullition de la liqueur, la pression y sera supérieure à la pression atmosphérique, ce qui favorisera l'emploi d'une presse à vis, qui peut aisément opérer sous pression, la pression en aval étant celle du lessiveur et celle en amont celle du bain d'imprégnation. La température de la matière dans cette presse à vis sera celle du bain d'imprégnation et se situera entre 20 et 120[deg.]C et de préférence entre 30 et 95[deg.]C. La pression dans le bain d'imprégnation sera de préférence au moins égale à celle dans le lessiveur
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rieure à celle du lessiveur- peut toutefois y être requise si la pénétrationtdes particules de bois s'y avère difficile et dans la mesure où la pression dans le lessiveur se réduit, c'est-à-dire se rapproche de la pression atmosphérique. La pressiop dans le bain d'imprégnation se situera ainsi entre 1 et 20 kg/cm2 et de préférence entre 1 et 9,5 kg/cm.
Comme on le verra ci-après dans les exemples concrets d'application du procédé de l' invention, les particules ce bois utilisées pour la fabrication de pâte à papier peuvent avoir des
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inférieure à 10 mm, une épaisseur inférieure à 6mm s'avérant particulièrement appropriée.
Les exemples concrets donnés ci-après permettent d'illustrer davantage le procédé suivant l'invention.
Exemple 1.
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vue de la fabrication de papier d'emballage et/ou de kraftliner.
La séparation des constituantsdu bois (fibres de cellulose et lignine) est l'objectif premier de tout procédé de fabrication de pâte. Cette séparation peut se' faire par voie chimique ou mécanique ou par une combinaison des deux .
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traitement chimique pur .
Au point de défibrage obtenu sans traitement mécanique, la quantité de rejets lors du tamisage de la pâte sera pratiquement inexistante. (0,5 à 2% de la quanité de pâte chenue).
Le point de défibrage est chiffré pour chaque système de cuisson par le nombre Kappa qui est une mesure de la quantité de lignine contenue dans la pâte.
L'objectif de la cuisson du bois sera d'arriver au point de défibrage à un degré Kappa aussi élevé que possible, ce dernier n'étant, par ailleurs, que l'expression d'un rendement élevé de cuisson.
Pour illustrer les avantages du procédé de l'invention, on s'est basé sur les conditions actuelles d'exploitation d'une usine produisant, en vue de la fabrication de papier KRAFT, de la pâte Kraft par cuisson en phase vapeur de déchets de Pin Sylvestre. Ces déchets ont subi un égouttage non forcé avant leur introduction dans le lessiveur, c'est-à-dire après leur étuvage et leur imprégnation. On désignera, ci-après, pour des raisons de simplicité cette unité industrielle ou le procédé qui y est appliqué par l'abréviation P.K.D.P.S.
Pour la fabrication ce pâtes Kraft, le point de défibrage des particules de bois se situe'à Kappa 65, pour autant que les conditions de cuisson soient identiques pour toutes les particules.
Comme ces conditions idéales ne peuvent être obtenues, la cuisson se fera jusqu'à un degré Kappa inférieur à 65, pour obtenir le point de défibrage.
Actuellement, de nombreuses usines de "pate Kraft" cuisent la majorité des particules de bois jusqu'au-delà du point
de défibrage (Kappa 65), de telle sorte qu'une fraction minime seulement de la pâte composée de bûchettes et de rejets nécessite un traitement mécanique ultérieur ou soit rejetée dans la cuisson.
En pratique, les variations d'uniformité et d'homogénéité d'imprégnation des particules provoquent des variations
. dans le degré Kappa et des variations dans la teneur des bûchettes ;
i
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est déterminé, soit'par la capacité de tamisage de l'usine et la
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défibreur de bûchettes et de rejets en aval du lessiveur.
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conditions et résultats de l'imprégnation et de la cuisson suivants :
Matière première : déchets de Pin Sylvestre composés principalement de sciure
Dimensions des particules : toutes les particules passent au travers d'un tamis TYLER MESH n[deg.] 4 (ouvertures du tamis : 4,699 mm). Imprégnation.
Etuvage : 112[deg.]C pendant 10 mintes
Immersion des particules de bois : 93[deg.]C pendant 30 minutes à
7,7 kg/cm<2>
Rendement d'imprégnation : 90%
Concentration d'alcali actif en fin d'imprégnation:43 gr Na 0/1 Cuisson..
Rapport liqueur/bois : 3,2
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Rendement : 49,1% + 0,8% de rejets
y\ Degré Kappa : 45
Température : 168[deg.]C
Pression 7,7 kg/cm2
Durée : 38 minutes.
Le procédé de l'invention permettant par sa conception d'obtenir une imprégnation plus uniforme et plus homogène, les conditions de cuisson en phase vapeur se rapprocheront des conditions optimales. Dès lors, une pâte cuite peut être obtenue à un degré Kappa de l'ordre de 65 qui, par rapport à une pâte de degré Kappa de 45, conduit à un rendement supérieur d'environ 5%.
Le rendement accru en faveur du procédé de l'invention est également la conséquence de la réduction du taux de conversion de la réaction secondaire et parasite des réactifs avec la cellulose et l'hémicellulose.
Deux types de cuisson en phase vapeur sont, en fait, comparés, c'est-à-dire la cuisson avec un rapport liqueur/bois égal à 3,2, qui se rapproche (au fur et à mesure de la dilution) d'une cuisson en temps très long et à concentration faible et constante en alcali actif, et la cuisson avec un rapport liqueur/bois égal à 2,1, qui est caractérisé par une cuisson de plus courte durée à concentration plus élevée au départ et faible en fin de cuisson. '
Dans les deux cas, les particules sont soumies à un étuvage et à une imprégnation sous pression. Dans le cas du P.K.D.P.S., le rapport liqueur/bois de 3,2 est obtenu par un égouttage non forcé, c'est-à-dire sans l'emploi d'une presse à vis. durant l'invention,le rapport liqueur/bois de 2,1 est obtenu par un égouttage forcé au moyen d'une presse à vis.
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débit des particules de bois sec de 100 t/jr à l'entrée de !:étuve. Le rendement sur bois, après imprégnation, est supposé de 9096.
Les équipements de transfert des matières ne sont pas repris sur les schémas fonctionnels.
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dans le cas du P.K.D.P.S. de 43 gr/1 dans l'hypothèse d'un rapport liqueur/bois de 3,2, d'une sulfidité de 25% et de l'obtention d'une pâte ayant 0,8% de refus au maximum par rapport au poids du bois
à l'entrée de l'étuve.
La concentration en fin d'imprégnation de l'alcali
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l'hypothèse d'un rapport liqueur/bois de 2,1, d'une sulfidité de
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rapport au poids de bois à l'entrée de l'étuve. Les température et durée de cuisson sont pour le P.K.D.P.S. de 168[deg.]C et 38 minutes,
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Les conditions opératoires et les résultats pour le P.K.D.P.S. et le procédé de l'invention sont résumés dans les Tableaux 1 et II ci-aprèa.
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de base pour les procédés de traitement de l'invention et classi-
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TABLEAU III.
DONNEES DE BASE.
Fabrication de pate chimique à partir de particules de Pin Sylvestre
Densité du bois : 0,415 kg/dm
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Autre produit chimique présent, . : Na2C03 (non actif)
Dimensions des particules : 100% des particules passent au- fera ver d'un tamis Tyler. Mesh n[deg.] 4.
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variation des conditions opératoires.
Les conditions opératoires décrites sous le
Tableau III ne représentent que des valeurs exemplatives, même si le cadre est délimité par :
- la nature de la matière première (Pin Sylvestre)
- la nature et la proportion des réactifs (NaOH et Na2S et 25% de sulfidité)
- la quantité maximale de rejets dans la pâte à la sortie du lessiveur (0,8 % par rapport à la quantité de bois à l'entrée de l'étuvé)
- la dimension maximale des particules.
Variation du rapport liqueur/bois.
Le rapport liqueur/bois d'un ensemble de particules à dimensions diverses par rapport à un autre ensemble de particules à dimensions diverses peut être très différent, même si, comme dans l'exemple présenté, la plus grande particule est inférieure aux ouvertures du tamis Tyler Mesh n[deg.] 4 (ouvertures de 4,699 mm) . Le rapport liqueur/bois d'un ensemblecb particules dépend, en effet également des quantités relatives de particules retenues sur tamis Tyler, Mesh n[deg.] 5, n[deg.] 6, etc. (ouvertures de 3,962 et 3,327 mm).
Pour une certaine variété de bois le rapport liqueur/bois d'un ensemble de particules obtenu en exerçant une force F pour la séparation de la liqueur excédentaire, sera différente pour un autre ensemble de particules. La variation possible de ce rapport liqueur/bois se réduit toutefois au fur et à mesure de l'augmentation de la force employée à la séparation de la liqueur excédentaire pour devenir nulle à partir d'une
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complètement uniforme et homogène, puisque dans ces conditions chaque particule aura le même rapport liqueur/bois et que la concentration en réactifs chimiques, en tout point des particules, sera identique.
La figure 3 des dessins annexés représentant la variation du rapport liqueur/bois en fonction de la force utilisée pour la séparation de la liqueur excédentaire des particules de bois imprégnées, et le paragraphe 1 du Tableau IV ciaprès permettent d'illustrer cequi précède . La courbe a représente les particules ce Pin Sylvestre entre les tamis Tyler Mesh n[deg.] 12 et 14 (ouvertures de 1,337 et 1,168 mm) et la courbe b représente les particules de Pin Sylvestre entre les tamis Tyler Mesh n[deg.] 4 et 5 (ouvertures de 4,699 et 3,962 mm) .
Si dans l'hypothèse d'une imprégnation uniforme et dans le cas du P.K.D.P.S., le rapport liqueur/bois est respectivement de 2,5 et 4 pour des dimensions de particules se situant respectivement entre les tamis Tyler Mesh n[deg.] 4 et n[deg.] 5 d'une
'part et n[deg.] 12 et n[deg.] 14 d'autre part, le rapport liqueur/bois pour ces deux ensembles de particules serait approximativement donné par les valeurs 2,1 et 2,85 respectivement, en cas d'application d'une force 0,5 F. appliquée pour la séparation de la liqueur
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appliquée.
La variation du rapport liqueur/bois en fonction
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en cas d'application d'un égouttage non forcé, de 26,3%
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en cas d'application d'un égouttage forcé au moyen d'une force
F1.
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et à l'entrée du lessiveur.
L'alcali actif agit dans l'imprégnateur avec les constituants du bois qui y sont sensibles. Dans ce sens, l' imprégnateur peut être considéré comme le 1er stade d'un système de cuisson à deux stades. Le rendement sur bois de cet imprégna-
_
teur est égal à
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Ce rendement peut être relativement bas si la température d'imprégnation est élevée, si la durée d'imprégnation est longue et si le bois a subi une dégradation pendant son stockage ou un traitement éventuel antérieur.
Un rendement relativement réduit de l'imprégnateur
(ler étage de cuisson) signifie que la cuisson y a été relativement importante et que, par conséquent, la cuisson dans le second stade de cuisson pourra y être réduite, ce qui entraîne une réduction de la concentration en alcali actif dans ce second stade, c'est-à-dire à l'entrée du lessiveur et par conséquent aussi à la sortie de l'imprégnateur.
Un rendement relativement élevé dans l'imprégnateur conduira, à contrario, à une concentration relativement plus éle-
<EMI ID=82.1>
La concentration en alcali actif est, par ailleux inversement proportionnelle au rapport liqueur/bois à l'entrée du lessiveur.
Variation de la température de cuisson dans le lessiveur.
La température de cuisson peut varier de 150[deg.]C à
190[deg.]C .
Variation du temps de cuisson dans le lessiveur.
Le temps de réaction est fonction du rapport liqueur/bois, de la concentration de la liqueur d'imprégnation, du rendement sur bois à la sortie de l'imprégnateur et de la température.
Le Tableau V ci-après reprend les valeurs externes ainsi que celles citées à titré d'exemple, toujours dans l'hypothèse des conditions de base précitées, c'est-à-dire d'une sulfi dité et d'une quantité de rejets après cuisson prédéterminée et de l'emploi de particules ce Pin Sylvestre passant au travers d'u; tamis Tyler Me sh n[deg.] 4.
Variation des conditions de base.
_.Si la sulfidité devait être inférieure, le produit du rapport liqueur/bois par la concentration en alcali actif devi augmenter pour obtenir une pâte avec maximum 0,8% de rejets sur bois. Si les particules de Pin Sylvestre avaient des dimensions
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le rapport liqueur/bois obtenu par séparation non forcée peut de-
<EMI ID=84.1>
feuillu dense tel que du hêtre de 0,55 kg/dm3 est utilisé, le rapport liqueur/bois obtenu par séparation non forcée des particules se réduira tout comme le rapport liqueur/bois théorique.
Par séparation forcée, le rapport liqueur/bois théorique sera de 1,15 pour du bois de hêtre (voir Tableau IV, paragraphe 2).
Dans le cas d'emploi de bois feuillu, la quantité
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cation sera environ de 20% inférieure à celle employée pour la délignification du Pin Sylvestre. La concentration en alcali actif dans la liqueur d'imprégnation devra donc être réduite en conséquence. Si la quantité de rejets admise en fin de cuisson devait être supérieure ou inférieure à 0,8% la concentration en
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conséquence.
TABLEAU IV.
Calcul du rapport liqueur-bois théorique obtenu après imprégnation uniforme et homogène de particules de bois de variété déterminée .
1. PIN SYLVESTRE.
Densité brute du bois = 0,415 kg/dm3
Densité nette des tissus fibreux = 1,5 kg/dm3
<EMI ID=87.1>
Degré de vide (%) 72,3
Vide dans 1 dm3 = 0,723 dm3
Dans la zone "vide" du liquide peut être introduit.
Le rapport liqueur/bois théorique se définit dès lors par le
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Le rapport liqueur/bois réel est différent du théorique parce que :
a) Une pellicule de liquide est accrochée à la surface des particules b) La pénétration du liquide à l'intérieur des particules de bois est incomplète. c) Les particules auront gonflé lors de l'imprégnation d) Certaines matières du bois sont mises en solution lors de l'imprégnation créant ainsi un vide supplémentaire dans lequel le liquide peut avoir accès.
2. HETRE.
Densité brute du bois 0, 55 kg/dm3
Densité nette des tissus fibreux : 1,5 kg/dm3
<EMI ID=89.1>
Degré de vide (%) : 63,3
"Vide" dans 1 dm3 = 0,633 dm3.
<EMI ID=90.1>
TABLEAU V.
FABRICATION DE PATE CHIMIQUE A PARTIR DE PARTICULES DE BOIS DEPIN SYLVESTRE.
Rejet : 0,8% maximum par rapport à la quantité de bois à l' entrée ,
<EMI ID=91.1>
<EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
<EMI ID=94.1>
<EMI ID=95.1>
en vue de la fabrication de papier d'emballage et/ou de Kraftliner .
Ce deuxième cas d'application diffère du premier cas en ce sens que de l'anthraquinone a été ajoutée à la liqueur d'imprégnation en vue d'augmenter le rendement de cuisson.
Pour une concentration identique d'anthraquinone dans la liqueur d'imprégnation pour le procédé de l'invention
et le procédé classique (P.K.D.P.S.) de 2 gr/litre, la quantité
.
<EMI ID=96.1>
tivement.
Le rendement de la pâte tamisée par rapport au poids du bois sera augmenté d'environ 1,5%. Ce rendement atteindra donc la valeur approximative de 53,2% dans le cas du procédé de l'invention et de 50,6% dans le cas du procédé classique
(P.K.D.P.S.) étant entendu que dans les deux cas, la quantité de rejets serait de 0,8% par rapport au poids du bois.
Exemple 3. --
<EMI ID=97.1>
rents qui sont mélangés.
<EMI ID=98.1>
<EMI ID=99.1>
bois soit, par l'emploi d'une presse à vis et après imprégnation,
<EMI ID=100.1>
Tableau 17 du premier exemple d' application .
Supposons que la concentration optimale à l'entrée <EMI ID=101.1>
<EMI ID=102.1>
<EMI ID=103.1>
<EMI ID=104.1>
Supposons que pour B2 le rapport liqueur/bois théo-
<EMI ID=105.1>
<EMI ID=106.1>
<EMI ID=107.1>
<EMI ID=108.1>
manière idéale dans les conditions précitées. Au fur et à mesure
<EMI ID=109.1>
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1>
<EMI ID=112.1>
<EMI ID=113.1>
pectivement à une réduction et accroissement des rejets;
Exemple 4.
Fabrication de pâte à papier journal à partir de bois feuillu par le procédé à la soude froide.
Une application typique du procédé à la soude froide-'. pour la fabrication de pate à papier journal a été décrite par
<EMI ID=114.1>
Mechanical Pulping Conférence p. 185).
D'après ce procédé, l'imprégnation est effectuée par l'immersion des copeaux dans un bain de soude caustique. Ces copeaux y sont maintenus pendant 2 heures à une température de
45[deg.]C, période pendant laquelle une cuisson partielle s'opère. Le raffinage des copeaux est effectué après cette cuisson partielle.
Ce procédé ne permet pas de doser avec exactitude
la soude caustique par rapport au bois et a, de plus, comme inconvénient d'effectuer simultanément dans un même réservoir et l'imprégnation et la cuisson, sans pouvoir, en conséquence, ajuster à leurs valeurs optimales les conditions opératoires dans l'imprégnateur et dans le lessiveur.
Les deux opérations s'effectuent ainsi en phase liquide et à une même température. L'opération de cuisson est, dans ce cas, aussi largement entamée avant même que la concentration en soude à L'intérieur des copeaux se soit uniformisée.
L'énergie de raffinage assez élevée qui est nécessaire est une
-' conséquence des conditions opératoires imparfaites.
Une autre application du procédé à la soude froide pour la fabrication de pâte à papier journal a été décrite par Mosca Moscon et Cie . (Brevet : Argentine, 12 juin 1969 n[deg.] 222150, MOSCA MOSCON Y Cia).
D'après ce procédé, l'imprégnation est effectuée par arrosage de minces particules debois (rognures, fines, copeaux subdivisés) préalablement séchées, ce qui, selon l'auteur, permet une pénétration quasi immédiate de la liqueur à l'intérieur de ces particules.
Ces particules de bois imprégnées de la sorte sont laissées au repos pendant une durée de 40 minutes à une température entre 20 et 90[deg.]C. Cette période de repos correspond, en fait, au temps de séjour des particules de bois dans un lessiveur pour en permettre la cuisson partielle avant le raffinage.
Ce procédé permet d'opérer avec n'importe quel rapport liqueur/bois, si faible soit-il, et de doser avec précision la soude caustique par rapport à la quantité de bois.
La consommation en produit chimique est faible ainsi que l'énergie nécessaire au raffinage de la pâte.
On notera, comme inconvénient, le coût supérieur des minces particules de bois séchées à employer obligatoirement comme matière première, une réduction des caractéristiques mécaniques de la pâte, du moins lorsque ces particules de bois sont obtenues par subdivision de copeaux, ainsi qu'une homogénéité d'imprégnation défectueuse due à la conception de l'imprégnation elle-même. En effet, .si le dosage exact des produits chimiques par rapport à l'ensemble des particules de bois est
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dus à la méthode d'imprégnation par arrosage utilisée. Ces écarts augmenteront au fur et à mesure de la réduction du rapport liqueur/bois.
Suivant l'invention, les étapes suivantes permettent de remédier aux inconvénients susmentionnés :
- Etuvage des particules de bois telles qu'elles se présentent sur le marché. Peuvent être ainsi utilisés, sans limitation, éventuellement en mélange et sans séchage préalable, des copeaux, fines, rognures.
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tration en soude caustique à la sortie de l'imprégnateur est maintenue constante et opérant à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Lors de cette imprégnation, il ne sera pas possible d'éliminer toute réaction entre les réactifs chimiques et le bois. On peut cependant limiter ces réactions, c'est-à-dire la cuisson du bois dans l'imprégnateur, en réduisant la température d'imprégnation, en augmentant la pres-
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- Séparation de la liqueur excédentaire par un égouttage forcé de façon à obtenir un rapport liqueur/bois se situant entre le rapport liqueur/bois théorique et celui obtenu par un égouttage non forcé des particules. Pour l'obtention de ce rapport liqueur/bois, une presse à vis ou une centrifugeuse sera utilisée.
- Cuisson des copeaux imprégnés dans un lessiveur opérant à la pression atmosphérique et à une température entre 20 et 90[deg.]C.
Le remplacement des conditions opératoires prévues par TAKESHI et reprises sous le Tableau VI pour la fabrication de papier journal à partir d'un mélange de copeaux de chêne et de hêtre par les conditions opératoires conformes au procédé de l'invention données ci-après conduit aux résultats suivants :
<EMI ID=118.1>
<EMI ID=119.1>
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<EMI ID=121.1>
<EMI ID=122.1>
Les conditions opératoires décrites sous le Tableau pour le procédé de l'invention ne présentent que des valeurs exemplatives, même si le cadre est délimité par :
- la nature de la matière première (bois de chêne et de hêtre mélangés)
- la nature du réactif (NaOH).
Les conditions opératoires, c'est-à-dire le rapport liqueur/bois, la concentration de soude caustique à l'entrée di lessiveur, la température dans le lessiveur et le temps de séjour des copeaux dans le lessiveur, sont interdépendants et
-' peuvent varier dans une large mesure.
Les conditions optimales sont, par ailleurs, dépendantes du rendement désiré, des caractéristiques mécaniques ae la pâte désirée, de l'énergie de raffinage tolérée, du degré de blancheur et de l'opacité minimale imposés.
variation du rapport liqueur /bois .
Le rapport liqueur/bois obtenu par égouttage forcé, que ce soit au moyen d'une presse à vis ou au moyen d'une cents fugeuse, pourra varier à partir des 90% de la valeur du rapport liqueur/bois obtenu par égouttage non forcé jusqu'à la valeur
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IV.
<EMI ID=124.1>
La concentration en NaOH à l'entrée du lessiveur
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