CA2157291A1

CA2157291A1 - Procede pour la delignification d'une pate a papier chimique

Info

Publication number: CA2157291A1
Application number: CA002157291A
Authority: CA
Inventors: Johan Devenyns; Nicholas A. Troughton; Francois Desprez
Original assignee: Individual
Current assignee: Solvay Chimie SA
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1994-09-15
Also published as: WO1994020674A1; EP0687322A1; AU6206094A; BE1006881A3; JPH08507332A; FI954113A7; BR9405943A; FI954113A0; ZA941468B; NO953440D0; NO953440L; FI954113L

Abstract

Procédé pour la délignification d'une pâte à papier chimique au moyen d'une séquence d'étapes de traitment exempte de réactifs chlorés comportant, dans l'ordre, une étape de traitment à l'oxygène, une étape de traitment décontaminant de la pâte en ses ions métalliques, une étape au péroxyde d'hydrogène alcalin et une étape avec un péroxyacide.

Description

W 0 94/20674 2 ~ PCT~EP94/00546 Procédé pour la délignification d'une pâte à papier chimique L'invention concerne un procédé de délignification d'une ~ ~ . . .
pate a papler chlmlque.
Il est connu de traiter les pâtes à papier chimiques écrues obtenues par cuisson de matières cellulosiques en présence de réactifs chimiques au moyen d~une séquence d'étapes de traitement délignifiant et blanchissant impliquant la mise en oeuvre de produits chimiques oxydants. La première étape d'une séquence classique de blanchiment de pâte chimique a pour objectif de parfaire la délignification de la pâte écrue telle qu'elle se présente après l'opération de cuisson. Cette première étape délignifiante est traditionnellement réalisée en traitant la pâte écrue par du chlore en milieu acide ou par une association chlore - dioxyde de chlore, en mélange ou en séquence, de façon à réagir avec la lign;ne résiduelle de la pâte et donner naissance à des chlorolignines qui pourront être extraites de la pâte par solubi-lisation de ces chlorolignines en milieu alcalin dans une étape de traitement ultérieure.
Pour des raisons diverses, il s'avère utile, dans certaines situations, de pouvoir remplacer cette première étape déligni-fiante par un traitement qui ne fasse plus appel à un réactif chloré.
On a déjà proposé de traiter une pate kraft par une première étape à l'oxygène suivie d'une étape de traitement avec un séquestrant des ions métalliques et ensuite d'une troisième étape avec du peroxyde d'hydrogène alcalin (demande de brevet européen EP-0512590 au nom de EKA NOBEL). On a aussi proposé une séquence identique dans laquelle on effectue une deuxième étape au pero-xyde d'hydrogène alcalin ("Preprints of the International Pulp Bl~hing Conference", "Production of Bleached Chemical Pulp in the Future", Stockholm, 11-14 juin 1991, vol. 3, pages 23-33, WO 94/20674 PCT~EW4/00546 ~729~ 2 -J. BASTA et al., "Reducing Levels of AOX - Part 3 - Lowering of Kappa No. Prior to C102 Bleaching").
Les pâtes obtenues après mise en oeuvre de ces procédés connus ne sont cependant pas suffisamment délignifiées pour permettre le remplacement des pâtes délignifiées par des réactifs chlorés. De plus, elles présentent un niveau de blancheur inférieur aux pâtes traitées par les réactifs chlorés.
L'invention vise à remédier aux inconvénients des procédés connus en fournissant un procédé qui réalise une délignification efficace de la pâte chimique écrue qui permette l'obtention de pâtes présentant de hautes qualités intrinsèques sans nécessiter l'emploi de réactifs chlorés.
A cet effet, l'invention concerne un procédé pour la déli-gnification d'une pâte à papier chimique au moyen d~une séquence d'étapes de traitement exempte de réactifs chlorés selon laquelle on met en oeuvre des réactifs choisis parmi l'oxygène, les séquestrants des ions métalliques et le peroxyde d'hydrogène, caractérisé en ce que la séquence comporte les étapes successives suivantes :
o Q P A
où O désigne une étape de traitement à l'oxygène, Q désigne une étape de décontamination de la pâte en ses ions métalliques, P désigne une étape de traitement au peroxyde d'hydrogène alcalin, et A désigne une étape de traitement avec un peroxyacide.
Selon l'invention, par pâte à papier chimique, on entend désigner les pâtes ayant subi un traitement délignifiant en présence de réactifs chimiques tels que le sulfure de sodium en milieu alcalin (cuisson kraft ou au sulfate), l'anhydride sulfureux ou un sel métallique de l'acide sulfureux en milieu acide (cuisson au sulfite ou au bisulfite). Les pâtes semi-chimiques telles que celles où la cuisson a été réalisée à l'aide d'un sel de l'acide sulfureux en milieu neutre (cuisson au sulfi-te neutre encore appelée cuisson NSSC) peuvent aussi être blanchies par le procédé selon l'invention, de même que les pâtes W 0 94/20674 21~ 7 2 9 ~ PCTAEP94/00546 - 3 - , obtenues par des procédés utilisant des solvants, telles que les pâtes ORGANOSOLV, ATCFTT ~ , ORGANOCELL ~ et ASAM décrites dans Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, vol. A18, 1991, pages 568 et 569.
L'invention s'adresse particulièrement aux pâtes ayant subi une cuisson kraft. Tous les types de bois utilisés pour la production de pâtes chimiques conviennent pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention et, en particulier ceux utilisés pour les pâtes kraft, à savoir les bois résineux comme, par exemple, les diverses espèces de pins et de sapins et les bois feuillus comme, par exemple, le hêtre, le chêne, l'eucalyptus et le charme.
Selon l'invention, la première étape de la séquence de traitement est une étape à l'oxygène (étape 0). Cette étape à
l'oxygène s'effectue par mise en contact de la pâte avec de l'oxygène gazeux sous une pression comprise entre 20 et 1000 kPa en présence d'un composé alcalin en quantité telle que le poids de composé alcalin par rapport au poids de pâte sèche soit compris entre 0,5 et 5 %. La température de l'étape à l'oxygène doit généralement être supérieure à 70 C et, de préférence, à
80 C. Il convient aussi que cette température soit habituel-lement inférieure à 130 C et, de préférence, à 120 C. La durée du traitement par l'oxygène doit être suffisante pour que la réaction de l'oxygène avec la lignine contenue dans la pâte soit complète. Elle ne peut cependant pas excéder trop fortement ce temps de réaction sous peine d'induire des dégradations dans la structure des chaines cellulosiques de la pâte. En pratique, elle sera supérieure à 30 minutes et, de préférence, à 40 minutes. Habituell~ t, elle sera aussi inférieure à 120 minutes et, de préférence, à 80 minutes. Le traitement de la pâte par l'oxygène peut aussi se faire en présence d'un agent protecteur de la cellulose tel que les sels solubles de magnésium, les agents séquestrants organiques comme les acides polycarboxyliques ou phosphoniques. Les sels de magnésium sont préférés, en particulier, le sulfate de magnésium heptahydraté
employé à raison de 0,02 à 1 X en poids par rapport à la pâte PCT~EP94/00546

2~7~9 ~ 4 -sèche.
La consistance en pâte lors de l'étape 0 n'est généralement pas inférieure à 8 X en poids de matières sèches et, de préfé-rence, pas inférieure à 10 X. Cette consistance ne dépasse habi-tu~ t pas 30 % en poids de matières sèches et, de préfé-rence, 25 %.
En variante, l'étape O peut aussi ~tre effectuée en présence de peroxyde d'hydrogène (étape Op). La quantité de peroxyde d'hydrogène que l'on peut incorporer à l'étape 0 n'est généra-lement pas inférieure à 0,2 g H22 pour 100 g de pâte sèche et, le plus souvent, pas inférieure à 0,5 g. De même on ne dépassera habituell~ t pas 2,5 g H22 pour 100 g de pâte sèche et, le plus souvent, pas 2 g.
Selon l'invention, la deuxième étape de traitement est une étape de décontamination de la pâte en ses ions métalliques (étape Q). Selon l'invention, l'étape Q consiste à traiter la pâte par au moins un agent séquestrant tel qu'un phosphate ou polyphosphate inorganique, comme, par exemple, un pyrophosphate ou un métaphosphate de métal alcalin, un polycarboxylate ou un aminopolycarboxylate organique comme, par exemple, les acides tartrique, citrique, gluconique, diéthylènetriaminepentaacétique, cycloh~YAnediA inetétraacétique et leurs sels, l'acide poly-a-hydroxyacrylique et ses sels ou un polyphosphonate organique comme les acides éthyl~ne~ netétraméthylènephosphonique, dié-thylènetriA 'nepenta(méthylènephosphonique), cyclohexanediamine-tétraméthylènephosphonique et leurs sels. L'acide diéthylène-tri~ ~nepentaacétique (DTPA) a donné d'excellents résultats.
L'étape Q peut aussi, en variante, consister en un traitement par un acide exempt d'un séquestrant. Par acide, on entend désigner les anhydrides ou les acides inorganiques tels que l'anhydride sulfureux et les acides sulfurique, sulfureux, chlorhydrique, et nitrique ou leurs sels acides, ainsi que les acides organiques tels que les acides carboxyliques ou phospho-niques ou leurs sels acides. L'anhydride sulfureux ou les bisul-fites de métal alcalin ou alcalino-terreux conviennent bien. Par bisulfite on entend d~signer les sels acides de l'acide sulfureux -W O 94/20674 ~ 1 ~ 7 2 9 ~ PCT~EP94/00546 répondant à la formule Me(HS03)n, dans laquelle Me symbolise un atome de métal de valence n, n étant un nombre entier valant 1 ou 2.
Lorsqu'un séquestrant est présent, on peut aussi ajouter une faible quantité d'acide à l'étape Q.
La quantité d'acide à mettre en oeuvre dépendra du type de bois et de la quantité d'impuretés métalliques qu'il contient.
En général, on mettra en oeuvre une quantité d'acide telle que le pH de la pâte soit supérieur à environ 5 et, de préférence, environ 5,5. De même, on ajustera souvent la quantité d'acide pour que le pH ne dépasse pas 7 et, de préférence, pas 6,5.
Lorsque l'étape Q est exempte de séquestrant, le pH sera réglé de manière à rendre le milieu sensiblement plus acide, c'est-à-dire, inférieur à pH 5 et, de préférence à 4,5. Généralement, on évi-tera, afin de ne pas dégrader la pâte, de descendre en dessous de pH 2,0 et, de préférence, en dessous de pH 2,5.
Lorsqu'il est présent, le séquestrant est généralement mis en oeuvre à l'étape Q en quantité inférieure à 1,5 g de séquestrant pour 100 g de pâte sèche. Le plus souvent, cette quantité est inférieure à 1,0 g de séquestrant pour 100 g de pâte sèche.
L'étape Q s'effectue généralement à une pression voisine de la pression atmosphérique et à une température suffisante pour assurer une consommation efficace de l'acide et/ou du séquestrant et, dans le même temps pas trop élevée pour ne pas dégrader la cellulose et ne pas grever le coût énergétique des moyens de chauffage mis en oeuvre dans ladite étape. En pratique, une température d'au moins 40 C et, de préférence, d'au moins 50 C
convient bien. De même, il est avantageux que la température ne dépasse pas 100 C et, de préférence pas 90 C. Les meilleurs résultats ont été obtenus à environ 60 C.
La durée de l'étape Q doit etre suffisante pour assurer une réaction complète. Bien que des durées plus longues soient sans influence sur le taux de délignification de la pate ainsi que sur ses qualités de résistance intrinsèques, il n'est pas conseillé
de prolonger la durée de la réaction au-delà de celle nécessaire WO 94/20674 PCT~EP94/00546 à l'achèvement de la réaction de façon à limiter les coûts d'investissement et les coûts énergétiques de chauffage de la pâte. En pratique, la durée du prétraitement peut varier dans de larges proportions selon le type d'équipement utilisé, le choix de l'acide, la température et la pression, par exemple de 15 minutes environ à plusieurs heures. Des durées d'au moins lO
minutes et, de préférence, d~au moins 15 minutes sont en général suffisantes. De même, il importe que les durées de prétraitement ne dépassent pas 60 minutes et, de préférence pas 40 minutes.
Une durée d'environ 30 minutes a donné d~excellents résultats.
L'étape Q s'effectue généralement à une consistance en pâte d~au moins 2 X de matières sèches et, de préférence, d'au moins 2,5 X de matières sèches. Le plus souvent, cette consistance ne dépasse pas 15 X et, de préférence pas 10 X. La consistance d'environ 3 % de matières sèches a donné d'excellents résultats.
Selon l'invention, la troisième étape de traitement est une étape au peroxyde d'hydrogène alcalin (étape P). La nature de l'alcali doit être telle que celui-ci présente une bonne effica-cité d'extraction de la lignine oxydée en même temps qu'une bonne solubilité. Un exemple d'un tel alcali est l'hydroxyde de sodium en solution aqueuse. La quantité d'alcali à mettre en oeuvre doit être suffisante pour maintenir le pH au-dessus de lO et, de préférence au-dessus de 11. La quantité d'alcali doit aussi être a~ustée pour assurer une consommation complète du peroxyde à la fin de la réaction. En pratique, des quantités d'alcali com-prises entre 1 et 3 g d'alcali pour lOO g de pâte sèche conviennent bien. On utilisera, en plus de ces quantités d'alca-li une quantité de peroxyde d'hydrogène supérieure à
0,3 g H2O2/lOO g de pâte sèche et, de préférence, supérieure à
0,5 g/lOO g de pâte sèche. Il convient aussi que les quantités de peroxyde d'hydrogène soient généralement inférieures à
5,0 g H2O2/lOO g de pâte sèche et, de préférence, inférieures à
4,0 g/lOO g de pâte sèche.
La température de l'étape P doit être ajustée de façon à
rester au moins égale à 50 C et, de préférence à 70 C. Elle doit aussi ne pas dépasser 100 C et, de préférence, ne pas W O 94/20674 21~ 7 2 ~ ~ PCT~EP94/00546 dépasser 95 C. Une température de 90 C a donné d'excellents résultats.
La durée de l'étape P doit etre suffisante pour que la réaction de blanchiment soit aussi complète que possible. Elle ne peut cependant pas excéder trop fortement ce temps de réaction sous peine d'induire une rétrogradation de la blancheur de la pâte. En pratique, elle sera fixée à une valeur d'au moins 60 minutes et, de préférence, d'au moins 90 minutes. Elle devra aussi le plus souvent ne pas dépasser 600 et, de préférence, 500 minutes. Une combinaison des conditions de température et de durée d'environ 90 C et d'environ 120 minutes a donné de bons résultats.
La consistance de l'étape P est généralement choisie infé-rieure ou égale à 40 X en poids de matières sèches et, de préfé-rence, à 30 Z de matières sèches. Elle ne sera souvent pas infé-rieure à 5 % et, de préférence, pas inférieure à 8 X. Une consistance de 10 % a donné de bons résultats.
Une variante intéressante au procédé selon l'invention consiste à introduire dans l'étape P de l'oxygène gazeux, en mélange avec le peroxyde d'hydrogène (étape Po ou Op) Selon l'invention, la quatrième étape de la séquence de traitement est une étape au peroxyacide (étape A). Par peroxy-acide, on entend désigner tous les acides comportant dans leur molécule au moins un groupe perhydroxyle -0-0-H ou encore un sel d'ammonium ou d'un métal quelconque de cet acide. Les peroxy-acides selon l'invention peuvent indifféremment appartenir à la famille des peroxyacides inorganiques ou organiques.
Selon une première variante de l'invention, le peroxyacide est un peroxyacide inorganique. Les peroxyacides inorganiques conformes à l'invention peuvent comporter un ou plusieurs groupes perhydroxyle. Les peroxyacides inorganiques comportant un seul groupe perhydroxyle sont cependant préférés. Des exemples de tels peroxyacides inorganiques sont les peroxyacides sulfurique, sélénique, tellurique, phosphoriques, arsénique et silicique. De bons résultats ont été obtenus avec l'acide monoperoxysulfurique.
Lorsque le peroxyacide inorganique est l'acide monoperoxy-W O 94/20674 PCT~EW4/00546 .

21~29~ 8 -sulfurique, on utilise de préférence une solution aqueuse d'acide de Caro qui contient généralement du peroxyde d'hydrogène en faible quantité et un excès important d'acide sulfurique en m~lange avec l'acide monoperoxysulfurique. Des solutions - 5 aqueuses contenant 25 à 40 X en poids d'acide monoperoxysulfu-rique, 1 à 5 X en poids de peroxyde d'hydrogène et 40 à 60 X
d'acide sulfurique conviennent bien. Il est cependant recc -ndé
de maintenir la teneur en peroxyde d'hydrogène à une valeur basse, par rapport à celle de l'acide monoperoxysulfurique, de préférence celle pour laquelle le rapport pondéral acide peroxy -nosulfurique / peroxyde d'hydrogène est supérieur à 10, afin de préserver les propriétés mécaniques de la pate traitée.
Selon une deuxième variante de l'invention, le peroxyacide est un peroxyacide organique. Les peroxyacides organiques conformes à l'invention sont sélectionnés parmi l'acide perfor-mique et les peroxyacides aliphatiques ou aromatiques.
Lorsque le peroxyacide organique est un peroxyacide aliphatique, il est sélectionné parmi les peroxyacides comportant de un à trois groupes percarboxyliques.
Les peroxyacides aliphatiques comportant un seul groupe percarboxylique comprennent généralement une chaîne alkyle saturée linéaire ou ramifiée de moins de 11 atomes de carbone et, de préférence, de moins de 6 atomes de carbone. Des exemples de tels peroxyacides sont les acides peroxyacétique, peroxypropa-no~que, peroxybutano~ques et peroxypentanoïques. L'acide peroxy-acétique est particulièrement préféré en raison de son efficacité
et de la relative simplicité de ses méthodes de préparation.
Les peroxyacides aliphatiques comportant deux et trois groupes percarboxyliques sont sélectionnés parmi les di- et triperoxyacides carboxyliques comportant une chaine alkyle liné-aire ou ramifiée de moins de 16 atomes de carbone. Dans le cas des diperoxyacides, on préfère que les deux groupements percar-boxyliques substituent des atomes de carbone situés en position alpha-omega l'un par rapport à l'autre. Des exemples de tels diperoxyacides sont l'acide 1,6-diperoxyhexanedioïque, l'acide 1,8-diperoxyoctanedioïque et l'acide 1,10-diperoxydécanedio~que, W O 94/20674 ~ 1 ~ 7 2 ~1 PCTAEP94/00546 ,, , , . ~ .. ..

et l'acide 1,12-diperoxydodécanedioïque. Un exemple de triper-oxyacide est l'acide triperoxycitrique.
Les peroxyacides aromatiques sont sélectionnés parmi ceux qui comportent au moins un groupement peroxycarboxylique par noyau benzénique. De préférence, on choisira les peroxyacides aromatiques qui ne comportent qu'un seul groupement peroxycarbo-xylique par noyau benzénique. Un exemple d'un tel acide est l'acide peroxybenzo~que.
Une autre variante du procédé selon l'invention consiste à
choisir un peroxyacide organique substitué par tout substituant fonctionnel organique. Par substituant fonctionnel organique, on entend désigner un groupement fonctionnel tel que le groupement carbonyle (cétone, aldéhyde ou acide carboxylique), le groupement alcool, les groupements contenant de l'azote tels que les groupements nitrile, nitro, amine et amide, les groupements contenant du soufre tels que les groupements sulfo et mercapto.
Des mélanges de différents peroxyacides inorganiques et/ou organiques sont également bien adaptés.
Le peroxyacide peut indifféremment être mis en oeuvre à
l'état d'une solution de peroxyacide ou encore sous forme d'une solution d'un sel d'ammonium, de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux de ce peroxyacide. Par solution on entend désigner une solution dans l'eau ou dans un solvant organique.
Les mélanges de solvants organiques conviennent églement pour la mise en solution des peroxyacides conformément à l'invention, de même que les mélanges d'eau avec un ou de plusieurs solvants organiques miscibles à l'eau. Les solutions aqueuses sont préférées.
La quantité de peroxyacide à mettre en oeuvre dans l'étape A
peut varier dans une large gamme. Elle dépend du type de bois utilisé et de l'efficacité des traitements de cuisson et de déli-gnification qui ont précédé. En pratique, on met généralement en oeuvre une quantité de peroxyacide qui n'est pas inférieure à
0,2 g d'équivalent H22 pour 100 g de pâte sèche et, de préfé-rence, pas inférieure à 0,5 g/100 g pâte sèche. Par équivalent H202, on entend désigner la quantité de peroxyde d'hydrogène qui W O 94/20674 PCT~EP94/00546 21~72~1 --_ 10 - . .

contient une quantité identique d'oxygène actif. Habituellement, on ne dépassera pas une quantité de peroxyacide de 3 g d'équi-valent H22 pour 100 g de pâte sèche et, de préférence, 2 g d'équivalent H2O2/lOO g pâte sèche.
L'étape A de traitement au peroxyacide peut aussi être réa-lisée en présence d'un ou plusieurs additifs compatibles avec les peroxyacides tels que, par exemple, des tensioactifs, des stabi-lisants du peroxyacide, des inhibiteurs de dépolymérisation des fibres cellulosiques et des agents anti-corrosion. Des exemples de tels additifs sont les tensio-actifs anioniques, les tensio-actifs non-ioniques, les sels solubles de Mg et les séquestrants des ions métalliques. En règle générale, lorsqu'ils sont présents, la quantité de ces additifs mise en oeuvre ne dépasse pas 3 g pour lOO g de pâte sèche et, de préférence, ne dépasse pas 2,5 g pour lOO g de pâte sèche.
L'étape A de traitement au peroxyacide selon l'invention peut s'effectuer dans une large gamme de températures. En général, on effectuera le traitement au peroxyacide à une temp~-rature d'au moins 40 C et, de préférence d'au moins 60 C. De même, cette température ne dépasse généralement pas lOO C et, de préférence, pas 95 C. Une température de 90 C a conduit à de bons résultats.
Généralement, on effectue le traitement avec le peroxyacide organique à pression atmosphérique. La durée de ce traitement dépend de la température et de l'essence du bois ayant servi à
préparer la pâte, ainsi que de l'efficacité de la cuisson et des étapes qui ont précédé. Des durées comprises entre environ 60 minutes et environ 500 minutes conviennent bien. Une durée de 120 minutes a donné d'excellents résultats~
Le p~ de l'étape A de traitement au peroxyacide peut se situer aussi bien dans la gamme des pH acides que des pH
alcalins. On préfère cependant les pH mod~rément acides. En pratique, on préfère fixer le pH initial à une valeur d'au moins

3,5. On ne dépassera généralement pas un pH initial de 5. Un pH
initial de 4 a conduit à de bons résultats.
La consistance en pâte de l'étape A de traitement au peroxy-W O 94/20674 21~ 7 2 ~ 1 PCT~EP94/00546 acide est généralement choisie inférieure ou égale à 40 X en poids de matières sèches et, de préférence, à 30 % de matières sèches. Blle ne sera souvent pas inférieure à 5 X et, de préfé-rence, pas inférieure à 8 %. Une consistance de 10 % a donné de bons résultats.
Il peut être intéressant, en variante, de faire précéder la séquence d'étapes de traitement selon l'invention par au moins un lavage ou une étape de prétraitement décontaminant au moyen d'une solution aqueuse acide et/ou d'une solution d'un séquestrant des ions métalliques (étape Q). Ce lavage ou cette étape a pour but d'extraire de la pâte les impuretés présentes sous forme d'ions métalliques qui sont nuisibles au bon déroulement des opérations de blanchiment et/ou de délignification. Tous les acides inorga-niques ou organiques utilisés en solution aqueuse, seuls ou en mélange conviennent. Les acides forts inorganiques tels que, par exemple, l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique conviennent bien.
Il est avantageux que le lavage ou le prétraitement décon-t~ in~nt acide soit réalisé en présence d'un agent séquestrant des ions métalliques. A cette fin, les acides organiques de la classe des acides aminopolycarboxyliques ou aminopolyphospho-niques ou leurs sels de métaux alcalins de même que les mélanges de ces acides ou leurs sels avec les acides forts inorganiques cités plus haut conviennent particulièrement bien. Des exemples d'acides aminopolycarboxyliques adéquats sont l'acide diéthy-lènetria inepentaacétique, l'acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA), l'acide cyclohe~nedi~minetétraacétique (CDTA) et l'acide nitrilotriacétique (NTA). L'acide diéthylènetriaminepentaacétique (DTPA) est préféré. Des exemples d'acides aminopolyphosphoniques sont l'acide diéthylènetriaminepenta(méthylènephosphonique) - (DTPMPA), l'acide éthylènediaminetétra(méthylènephosphonique) (EDTHPA), l'acide cyclohexanediaminetétraméthylènephosphonique (CDTMPA) et l'acide nitrilotri(méthylènephosphonique). Le DTPMPA
est préféré.
Les conditions opératoires du prétraitement décontaminant ne sont pas critiques. Elles doivent être déterminées dans chaque cas particulier en fonction du type de pâte à papier et de l'appareillage dans lequel s'effectue le traitement. D'une manière générale, il convient de fixer le choix de l'acide et la quantité mise en oeuvre pour imposer au milieu un pH inférieur à
7, par exemple compris entre environ 1 et environ 6,5. Des pH
spécialement avantageux sont ceux compris entre environ 3,0 et environ 6,0. La température et la pression ne sont pas critiques, la température ambiante et la pression atmosphérique convenant gén~ralement bien. La durée du prétraitement peut varier dans de larges proportions selon le type d'équipement uti-lisé, le choix de l'acide, la température et la pression, par exemple de 15 minutes environ à plusieurs heures.
Selon l'invention, il est aussi possible de faire suivre la séquence d'étapes de traitement par une étape de délignification supplémentaire d'extraction alcaline au moyen d~un hydroxyde ou d'un carbonate d'un métal alcalin ou alcalino-terreux (étape E).
On peut également la faire suivre par une ~tape au peroxyde d'hydrogène (étape P). On peut aussi la faire suivre par une étape d'extraction alcaline renforcée par du peroxyde d'hydrogène (étape Ep), par de l'oxygène (étape Eo), ou par les deux réactifs oxygène et peroxyde d'hydrogène en même temps (étape Eop).
Lorsque l'on vise l'obtention d'une pâte à papier déli-gnifiée et blanchie jusqu'à de hauts niveaux de blancheur, il est aussi possible, en variante, de compléter le procédé de déligni-fication selon l'invention par une ou plusieurs étapes deblanchiment dans lesquelles on met en oeuvre des réactifs connus sélectionnés parmi le peroxyde d'hydrogène, le dioxyde de chlore et l'hypochlorite de sodium.
Le procédé conforme à l'invention s'applique à la déligni-fication de toute espèce de pâte chimique. Il convient bien pourdélignifier les pâtes kraft et les pâtes au sulfite. Il est particulièrement bien adapté au traitement des pâtes kraft.
Les exemples qui suivent sont donnés dans le but d'illustrer l'invention, sans pour autant en limiter sa portée.
Exemples lR et 2R (non conformes à l'invention) Un échantillon de pâte de résineux ayant subi une cuisson W 0 94/20674 21 S ~ 2 9 ~ PCT~EP94/00546 kraft (blancheur initiale 27,9 ISO mesurée selon la norme ISO
2470 (1977), indice kappa 26,7 mesuré selon la norme SCAN C1-59 (1959) et degré de polymérisation 1680 exprimé en nombre d'unités glucosiques et mesuré selon la norme SCAN C15-62 (1962) a été
traité suivant une séquence de 2 étapes commençant par une étape à l'oxygène gazeux sous pression (étape 0), suivie par une étape avec de l'acide diéthylènetriaminepentaacétique (DTPA) en milieu acide (étape Q).
Les conditions opératoires des deux premières étapes 10 communes aux 2 exemples lR et 2R ont été les suivantes :
lre étape : étape à l'oxygène (étape O) :
pression, kPa : 600 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 4 teneur en MgS04.7H20, g/lOOg pâte sèche : 0,5 température, degrés C : 120 durée, min : 60 consistance, X en poids de matière sèche : 12 2e étape : étape au DTPA (étape Q) :
teneur en DTPA, g/lOOg pâte sèche : 0,5 température, degrés C : 60 durée, min : 30 consistance, % en poids de matière sèche : 3 On a ensuite effectué un traitement au moyen de la même quantité de peroxyde d'hydrogène appliqué en une étape unique (exemple lR) ou en deux étapes successives (exemple 2R).
Exemple lR Exemple 2R
3e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) :
teneur en H202, g/lOOg pâte sèche : 4 2 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 3,2 2,2 température, degrés C : go 90 durée, min : 120 120 consistance, % en poids de matière sèche : 10 10 4e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) :
teneur en H22~ g/lOOg pâte sèche : - 2 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : - 2,2 température, degrés C : _ go W O 94/20674 PCT~EP94/00546 .

~ 14 -durée, min : - 120 consistance, X en poids de matière sèche : - lO
A l'issue du traitement, on a mesuré l'indice kappa de la pâte obtenue ainsi que son degré de polymérisation et sa blancheur.
Les résultats obtenus sont donnés au tableau qui suit :

Exemple Blancheur Indice DP
No. finale kappa final ISO

lR 76,5 6,3 1050 2R 77,6 5,7 990 Exemples 3 et 4 : (conformes à l'invention) On a reproduit l'exemple 2R, en remplaçant cependant dans la quatrième étape le peroxyde d'hydrogène par de l'acide peroxyacé-tique (Exemple 3) ou par de l'acide monoperoxysulfurique (acidede Caro, Exemple 4). Les conditions opératoires de température, durée et consistance ont été les mêmes qu'aux étapes 3 et 4 de l'exemple 2R. Le pH initial de la quatrième étape a été de 4 dans chacun des deux exemples 3 et 4.
Les quantités de réactif mises en oeuvre ont été les suivantes :
Exemple 3 Exemple 4 teneur en CH3-CO3H, g/lOOg pâte sèche : 2,24 teneur en H2SOs, g/lOOg pâte sèche :- 3,35 teneur en DTPMPNa7, g/lOOg pâte sèche : 1,O
teneur en MgSO4.7H2O, g/lOOg pâte sèche : - 0,5 où DTPMPNa7 symbolise le sel heptasodique de l'acide diéthylène-triaminepenta(méthylènephosphonique).
Les teneurs de 2,24 % de CH3-CO3H et de 3,35 X de H2SOs représentent une quantité d'oxygène actif équivalente à 1 X de peroxyde d'hydrogène, soit la moitié de ce qui a été introduit à
la quatrième étape de l'exemple 2R.
L'acide de Caro utilisé à l'exemple 4 était une solution 21~72~

aqueuse contenant 28,3 % en poids d'acide monoperoxysulfurique, 1,1 X en poids de peroxyde d'hydrogène et 57,8 X en poids d'acide sulfurique.
Les résultats obtenus ont été :

Exemple Nature du pH final Blancheur Indice DP
No. peracide finale kappa final ISO final 3 CH3C03H 3,5 75,8 3,4 1090

4 H2S05 2,5 71,0 3,4 1010 Exemples 5 et 6 : (conformes à l'invention) La pâte obtenue aux exemples 3 et 4 a été soumise à une cinquième étape d'extraction alcaline en présence de 1,7 % de NaOH et 1 X de peroxyde d'hydrogène.
Les résultats obtenus ont été les suivants :

Exemple Blancheur Indice DP
No. finale kappa final ISO final

5 85,1 2,1 1020

6 83,8 2,4 910 La quantité totale de réactifs oxydants mise en oeuvre dans les séquences des exemples lR, 2R, 5 et 6 correspond à une même quantité d'oxygène actif équivalente à 4 g de peroxyde d'hydro-gène pour lOOg de pâte sèche. On voit que les séquences 5 et 6 selon l'invention permettent d'obtenir une pâte mieux déli-gnifiée, de blancheur plus élevée et de degré de polymérisation comparable à celles des séquences O Q P et O Q P P de l'art antérieur.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1 - Procédé pour la délignification d'une pâte à papier chimique au moyen d'une séquence d'étapes de traitement exempte de réactifs chlorés selon laquelle on met en oeuvre des réactifs choisis parmi l'oxygène, les séquestrants des ions métalliqués et le peroxyde d'hydrogène, caractérisé en ce que ladite séquence comporte les étapes successives suivantes :
O Q P .ANG.
où 0 désigne une étape de traitement à l'oxygène, Q désigne une étape de décontamination de la pâte en ses ions métalliques P désigne une étape de traitement au peroxyde d'hydrogène alcalin .ANG. désigne une étape de traitement avec un peroxyacide.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le peroxyacide est un peroxyacide inorganique.

3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le peroxyacide est un peroxyacide organique.

4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le peroxyacide inorganique est de l'acide monoperoxysulfurique.

5 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le peroxyacide organique est de l'acide peroxyacétique.

6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première étape à l'oxygène est effectuée en présence de peroxyde d'hydrogène.

7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on réalise avant l'étape de traitement à
l'oxygène une étape de traitement préliminaire avec un séquestrant des ions métalliques.

8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on fait suivre la séquence d'étapes de traitement par une étape d'extraction alcaline au moyen d'un hydroxyde ou d'un carbonate d'un métal alcalin ou alcalino-terreux.

9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape d'extraction alcaline est effectuée en présence d'oxygène et/ou de peroxyde d'hydrogène.

10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, caractérisé en ce qu'on fait suivre la séquence d'étapes de traitement délignifiant par une ou plusieurs étapes de blanchiment dans lesquelles on met en oeuvre des réactifs connus sélectionnés parmi le peroxyde d'hydrogène, le dioxyde de chlore et l'hypochlorite de sodium.

11 - Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 à la délignification et au blanchiment des pâtes kraft et des pâtes au sulfite.