CA1269805A - Traitement a l'hypochlorite de pates papetieres chimiques - Google Patents
Traitement a l'hypochlorite de pates papetieres chimiquesInfo
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- D21C9/14—Bleaching ; Apparatus therefor with halogens or halogen-containing compounds with ClO2 or chlorites
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour le blanchiment de pâtes papetières chimiques à l'aide d'une solution alcaline d'hypochlorite, puis de peroxyde d'hydrogène, sans lavage intermédiaire, caractérisé en ce que, sans lavage préalable de la pâte traitée, le peroxyde d'hydrogène est ajouté lorsque 85% à 95% de l'hypochlorite est consommé.
Description
~L2~33~3~S
L'invention concerne un nouveau traitement à
l'hypochlorite des pates papetières chimiques.
Dans la suite de la description, l'expression "pâtes chimiques" désigne principalement des pâtes de cellulose non blanchies ou éclaircies, c'est-à-dire conte-nant encore de la lignine, obtenues par des procédés divers, par exemple au sulfite acide, neutre ou alca'in, au sulfate (procédé Kraft), à la soude, au carbonate ou à l'oxygène, en présence ou non d'un catalyseur de délignification.
Comme on le sait, le blanchiment des pâtes cellu-losiques est le traitement qui consiste à éliminer par action de réactifs chimiques, la matière colorante associée aux fibres de cellulose, dont une grande partie est consti-tuée de lignine dans un état très condensé et profondément modifiée lors des réactions de cuisson. Le blanchiment des pâtes chimiques se fait la plupart du temps au moyen d'agents chlorés, comme le chlore, le bioxyde de chlore ou l'hypochlorite de sodium.
De façon conventionnelle, on effectue le blan-chiment par des séquences du type CE1D1E2D2, c est-à-dire tout d'abord un traitement au chlore (C), puis une premiere extraction à la soude (E1), ensuite un premier traitement au bioxyde de chlore (D1), suivi par une seconde extraction à la soude (E2) et enfin un second traitement au bioxyde de ; 25 chlore (D2)-On a cherché à réduire le coût du blanchiment enréduisant le nombre de stades de la séquence et/ou en faisant appel à d'autres réactifs chimiques. On a proposé
par exemple d'introduire un agent oxydant dans les stades d'extraction alcaline (E) ou d'ajouter un stade mettant en oeuvre un tel agent immédiatement après une extraction alcaline; cet agent pouvait être l'oxygène. Toutefois, ce ~` procédé fait appel a de l'oxygène gazeux qui est peu soluble dans les liqueurs alcalines, ce qui , ~269~3~5 nécessite de faire appel à des systèmes de mélange couteux~
En outre, l'effet de l'oxygène n'est sensible que dans le premier stade d'extraction alcaline (El), et est pratiquement nul dans le second (E2).
Parallèlement, on a déjà proposé d'introduire dans les extractions alcalines, soit de l'hypochlorite de sodium, soit du perox~de d'hydrogène. Les évaluations actuelles montrent que le premier composé présente des avantages importants sur le plan économi~ue (voir publication: TAPPI
Journal - Août 1983 - Volume 66, no. 8, pages 77 et suivantes). Aussi, pour ces raisons économiques, le traitement à l'hypochlorite de sodium (H) dans les séquences de blanchiment, reprend de l'intéret. Toutefois, il importe de contrôler parfaitement le pH de la réaction, ainsi que la quantité d'hypochlorite introduite et la température de traitement pour éviter la dégradation de la cellulose par l'hypochlorite.
Les brevets des Etats Unis d'Amérique US-2865701, US-2527563 et le brevet français FR-1043060 décrivent des procédés de blanchiment de matière lignocellulosique dans lesquels sont associés un traitement au moyen d'hypochlorite et un traitement au moyen d'un agent peroxydé.
Toutefois, le procédé décrit dans le premier de ces brevets oblige à intercaler entre les deux traitements ci-dessus un traitement en milieu acide suivi d'un lavage ayant pour effet l'élimination des ions hypochlorites préalablement à l'action du peroxyde.
Le second de ces brevets enseigne qu'il est possible de faire succéder un traitement à l'hypochlorite et un traitement au peroxyde sans lavage intermédiaire. Mais le procédé décrit concerne exclusivement le blanchiment de pates de teneur élevée en lignine, dites pâtes semichimi-ques et le traitement à l'h~pochlorite est réalisé dans des conditions connues pour provoquer une dégradation "
q)5 inacceptable des pâtes chimiques.
Le dernier de ces trois brevets divulgue un procédé de blanchiment d'une pâte chimique comprenant un traitement conventionnel à l'hypochlorite dans leguel par S conséquent ce réactif est consommé à plus de 95%, suivi d'un blanchiment au peroxyde à une consistance supérieure à 30%.
Par ailleurs, dans le brevet ~rancais F~-A 2 255 418, on a proposé de traiter la pâte chimique à
l'aide d'un mélange d'hypochlorite et de peroxyde d'hydrogène. Les deux réactifs mis en présence réagissent alors immédiatement l'un sur l'autre pour donner de l'oxygène singulet, qui est un agent oxydant très puissant, mais aussi très degradant, de sorte que ce traitement est en fait une oxydation de la pâte par l'oxygène singulet.
L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé qui améliore l'e~ficacité des stades de traitement alcalin des séquences de blanchiment des pâtes chimiques, mais qui soit plus ~acile et plus économique à
mettre en oeuvre et ce sans dégradation de la cellulose, tout en améliorant la blancheur des pâtes ainsi traitées, sans détérioration notable des propriétés mécaniques.
Ce procédé pour le blanchiment des pâtes papetières chimiques à l'aide d'une solution alcaline d'hypochlorite puis de peroxyde d'hydrogène, sans lavage intermédiaire, est caractérisé en ce que; sans lavage préalabe de la pâte traitée, le peroxyde d'hydrogène est ajouté lorsque 85% à 95% environ de l'hypochlorite est consommé.
Par blanchiment à llaide d'une solution alcaline d'hypochlorite en entend notamment un blanchiment réalisé
dans les conditions de pH, de température et de consistance connues pour être usuellement adoptée pour les pâtes chimiques et qui sont par exemple rappellées dans l'ouvrage "The Bleaching of Pulp", 3ème Edition, Tappi Press, 1979.
:
~ i, ~69~
Si l'addition du peroxyde d'hydrogène est effectuée lorsque moins de 85% de l'hypochlorite est consommé, on retrouve le risque indiqué plus haut d'oxydation dégradante de la pâte par formation d'oxygène singulet.
Si l'addition du peroxyde d'hydrogène est effectuée lorsque plus de 95% de l'hypochlorite a réagi, on retrouve les inconvénients intrinsèques déjà signalés du traitement à l'hypochlorite seul pratiquement poussé à son terme.
En pratique le peroxyde d'hydrogène est préférentiellement ajouté quand 90% environ de l'hypochlorite a été consommé; cette addition est effectuée au cours meme du traitement alcalin. On obtient alors non seulement une meilleure extraction de la lignine, mais également un blanchiment plus important de ; la pâte, sans nuire à la qualité de celle-ci.
Toujours dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le peroxyde d'hydrogène est ajouté à raison de 0,1 à 2%, avantageusement 0,2 à 0,5% en poids du poids de la pâte comptée en sec, si désiré additionné d'une ; quantité d'hydroxyde de sodium (de préférence inférieure à 2% en poids du poids de la pâte comptée en sec), de préférence sans modification de la température de traitement, l'hypochlorite étant de préférence l'hypochlorite de sodium ou de calcium et la pâte traitée étant une pâte Kraft ou une pâte au sulfite.
Dans ce qui suit, les taux de réactifs sont exprimés, comme ci-dessus, et pourcent (%~ en poids du poids de la pâte comptée en sec.
~.
~ ,~
~g8~5 -3b-Comme déjà dit, les pâtes traitées de la sorte non seulement conservent toutes leur propriétés mécaniques, mais présentent une blancheur remarquable, et ce sans avoir à faire appel à une succession coûteuse de phases 05 de traitement.
Il est surprenant qu'en ajoutant du peroxyde d'hydrogène, éven-tuellemen-t additionné d'hydroxyde de sodium, dans le milieu réactionnel contenant la pâte et l'hypochlorite ayant déjà réagi, du moins d'une façon prépondérante, et ce sans aucun lavage, ni aucune modification notable des conditions opératoires, on puisse poursuivre ; ~ /
/
/
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~ ~ /
~ ~ /
:~`
:
~.~69a~s de façon significative la delignification et le blanc~ment de la p~te et ce, sans la degrader. En ef~et, les enseignements de l'art antérieur amenaient a penser que l'on obtiendrai~t un ef~et inversel puisque :
- on devait s'attendre ~ une degradation de la pâte par l'oxygene singulet ainsi produit ;
- l'act;on préf~rent;elle du peroxyde sur les produ~ts li~
gneux solubilises par l'hypochlorite devait entra~ner une consQm-mation de peroxyde par ces produits ;
- le traitement s'effectue à une temperature relatiYe~ent basse (40C environ), a la~uelle le peroxyde est genéralement ccn-sideré comme étant peu efficace ;
- enfin~ une partie du peroxyde introduit devrait être déco~-posé par l'hypochlorite ou l'acide hypochloreux rési~uel, Comme déjâ dit, on ajoute le peroxyde d'hydrogène lorsque 85 % à 95 X, préférentiellement 90 q~ environ de l'hypochlorite a été
consomme, ce qui peut etre considéré comme atte;nt après un temps de réaction représentant les trois quarts env~ron du temps de reaction total habituellement applique.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en decoulent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés a titre indicatif et non limitattf.
_ _ __ _ _ ___ On realise un témoin en opérant de la maniêre suivante~
On traite par chlorosodation conventionnelle une pâte Kraft écrue commerciale de bois rés;neux d'indice Kappa 31 (norme AF~OR
NF-T-12018) et de degré de polymérisation (DP) 1 650 (nor~e ~AppI~
T~230 of 76) ayant une blancheur de 27 (norme AFNOR NF-Q-0303~).
Les conditions de ce traitement sont les suivantes ;
. Stade de chloration (C) : 6% de chlo~e, à 20 C
pendant 45 minutes, avec une concentra-tion en pâte de 3,5%;
. Stade d`extraction alcaline ( E) par de la soude à raison de 3%, à 70C, pendant 60 minutes, avec une concen-tration en pâte de 10%.
Après chlorosodation, (CE), la pâte subit une seconde extraction alcaline réalisée cette fois en présence d'hypochlorite (H) de sodium (NaClO), à raison de 2%, à
40C, pendant deux heures, avec une concentration en pâte de 10%.
Après la séquence CEH, la pâte présente une blancheur de 56,5 et un DP de 1620.
Dans une première variante, on augmente le taux d'hypochlorite à 3% au lieu de 2% et la durée de traitement à 2 heures 30 au lieu de 2 heures. La pâte obtenue a une blancheur de 69,5 pour un DP de 1 330, ce qui illustre l'effet dégradant de l'hypochlorite.
Dans une autre variante, on augmente encore le taux d'hypochlorite de sodium à 3,5%. La pâte traitée a une blancheur de 71,0 et un DP de 1 lS0. Cela illustre parfai-tement les limites du traitement à l'hypochlorite de sodium.
Certes, ce traitement améliore notablement la blancheur, mais au détriment de la qualité de la pâte. Aussi, si l'on envisage de réduire le coût du blanchiment en remplaçant la séquence CEDED par une sé~uence CEHDED, ou plus simplement CEHD, le taux d'hypochlorite mis en oeuvre, et donc la réduction du taux de bioxyde de chlore, sont limites.
.
Exemple 2 La pâte de l'exemple 1 subit les deux stades de chlorosodation (CE) de l'exemple 1, puis est traitée avec 2%
d'hypochlorite dans les conditions de l'exemple 1.
Toutefois, après 90 minutes de réaction, le dosage par ~i ~2~
iodométrie de l'effluent de traitement indique que 92% de l'hypochlorite de sodium a été consomme.
On ajoute alors au milieu reactionnel 0,5% de peroxyde d'hydrogène additionné de 1% de NaOH. Ces deux composés sont additionnés avec un minimum d'eau, afin de ne pas modifier sensiblement les conditions de traitement, particulièrement la température, qui reste voisine de 40C.
Après 60 minutes, on arrête le traitement (qui dure ainsi 2 heures 30). Le degré de blancheur obtenu est de ~2,0 et le degré de polymérisation (DP) s'est maintenu à
1 560.
Ainsi, non seulement on améliore la blancheur, mais surtout on ne dégrade pas de manière sensible la cellulose. Un tel résultat, qui ne peut être atteint par un seul traitement conventionnel à l'hypochlorite, l'est néan-moins, en un seul stade, par l'addition de peroxyde d'hydrogène selon l'invention en fin de traitement à
l'hypochlorite.
Exemple 3 :
A titre de témoin, on blanchit de manière conven-tionnelle une pâte au bisulfite de magnésium écrue de bois resineu~, d'indice Kappa 18,7 de DP 1 500, par une séquence PD1ED2 (P étant un stade au peroxyde), dans les conditions ::
suivantes:
. P : 1% H2O2 additionné de 1,5% de soude, à 90C, pendant 90 minutes, avec une concentration en pâte de 12%;
. D1 : 1% de dioxyde de chlore à 78C, pendant 90 minutes avec une concentration en pâte de 9,5%;
. E : 1% de soude à 60C pendant 40 minutes avec une concentration en pâte de 10%;
. D2 : 0,2% de dioxyde de chlore à 7~C pendant 180 minutes avec une concentration en pâte de 9,5%.
'~"~
1~
~ 8~5 A l'issue de ces quatre stades de blanchiment, on obtien-t une pâte de blancheur 90, dont le DP est de 1450.
Exemple 4 s On réalise un second témoin en opérant de la manière suivante.
On blanchit la même pate qu'à l'exemple 3 par une séquence PDH, les deux premiers stades P et D étant réalisés dans les mames conditions qu'à l'exemple 3.
On traite ensuite par de l'hypochlorite de sodium à raison de 0,5% (NaClO~, à 36C pendant 180 minutes avec une concentration en pâte de 8,5%.
La pâte ainsi traitée a une blancheur de 87,0 et un DP de 1 451.
Si on porte la quantité d'hypochlorite à 1,5% et : la durée du traitement à 210 minutes, la blancheur est seulement améliorée de un point (88,0), mais le DP chute à
1 197.
: 20 Ainsi, le stade conventionnel à l'hypochlorite de ~: sodium permet certes d'atteindre un objectif satisfaisant de blancheur, mais entraîne une dégradation notable de la pâte.
Exemple 5 . ~
: 25 On répète l'exemple précédent avec 0,5%
: : d'hypochlorite de sodium~ Mais après 13:5 minutes de ; traitement à l'hypochlorite, on ajoute au mélange ~ ~ réactionnel 0,5% de peroxyde dlhydrogène et 0,5% de NaOH, et ::: 30 ce avec le minimum d'eau, afin de ne pas de modifier la ~ température du bain de traitement (38Cl.
;~ Après 75 minutes de réaction, on obtient une blancheur de 90 et un DP de 1 400.
Ainsi, si l'on compare le resultat obtenu dans cet :
:~
`~
~L269 !3~
exemple avec ceux ob-tenus à l'exemple précédent, on a amélioré la blancheur de trois points et on a pu raccourcir la séquence à trois stades sans dégrader la pâte.
En d'autres termes, la séquence traditionnelle en quatre stades PDED de l'exemple 3 peut être remplacée par une séquence comprenant seulement trois stades PD (~P), /
~Z69~S
dans laquelle (HP) est le stade alcaltn conforme ~ l'fnvention.
Ains~, le procedé selon l'tnyentl'on per~et ausst bten de r~duire la consommation de ~ioxyde de chlore dans les s~quences du type CEHDED, CEDHD, que de r~dutre le no~re de st~des de blanchiment, comme l'illustrent les exemples 4 et 5 ct-d~ssus, EXEMPLES 6 et 7 _____ _ L'exemple 5 est repéte une premi~re fois (exemple 6~ en reduisant le temps de reaction de l'~ypochlorite de façon ~ n'en consommer que 80 %, une seconde ~cis (exemple 7) en augmentant ce temps de r~actton de ~açon a ce que prattque~ent 98 ~ de l'hy-pochlorite so~t consomme.
La blancheur de la p8te traitee selon l'exemple 7 est ~ratt-quement identique a celle de la pate de l'exemple S, elle-m~me supérieure a celle de la p~te de l'exemple 6~
Surtout, dans le cas de l'exemple 6 comme dans le cas de l'exemple 7,1a dégradation de la p~te est i~portante.
. Le procede selon l'Tnvention presente de nom~reux aVantages a par rapport a ceux exploites a ce jour. On peut citer ;
: - la possibilite d'obtenir une blancheur amelioree ou a tout : 20 le moins conservee, et ce sans entra~ner de degradati:on de la pate ;
- la dim~nution du nombre de stades de blanc~i~ent, puisqu'on ~ ne fait aucun lavage i~ntermedi~aire, ce qui se traduit par une dim~
:~ : nution substantielle du cout du blanchiment, ~ Ce procede peut etre applique avec succès a tous ~ypes de; 25 pates papetieres chimiques, quel que soi~ le vegetal de depar~
. (bois resineu~, bois feutllu, plantes annuelles, etc. .
:
.
;: :
L'invention concerne un nouveau traitement à
l'hypochlorite des pates papetières chimiques.
Dans la suite de la description, l'expression "pâtes chimiques" désigne principalement des pâtes de cellulose non blanchies ou éclaircies, c'est-à-dire conte-nant encore de la lignine, obtenues par des procédés divers, par exemple au sulfite acide, neutre ou alca'in, au sulfate (procédé Kraft), à la soude, au carbonate ou à l'oxygène, en présence ou non d'un catalyseur de délignification.
Comme on le sait, le blanchiment des pâtes cellu-losiques est le traitement qui consiste à éliminer par action de réactifs chimiques, la matière colorante associée aux fibres de cellulose, dont une grande partie est consti-tuée de lignine dans un état très condensé et profondément modifiée lors des réactions de cuisson. Le blanchiment des pâtes chimiques se fait la plupart du temps au moyen d'agents chlorés, comme le chlore, le bioxyde de chlore ou l'hypochlorite de sodium.
De façon conventionnelle, on effectue le blan-chiment par des séquences du type CE1D1E2D2, c est-à-dire tout d'abord un traitement au chlore (C), puis une premiere extraction à la soude (E1), ensuite un premier traitement au bioxyde de chlore (D1), suivi par une seconde extraction à la soude (E2) et enfin un second traitement au bioxyde de ; 25 chlore (D2)-On a cherché à réduire le coût du blanchiment enréduisant le nombre de stades de la séquence et/ou en faisant appel à d'autres réactifs chimiques. On a proposé
par exemple d'introduire un agent oxydant dans les stades d'extraction alcaline (E) ou d'ajouter un stade mettant en oeuvre un tel agent immédiatement après une extraction alcaline; cet agent pouvait être l'oxygène. Toutefois, ce ~` procédé fait appel a de l'oxygène gazeux qui est peu soluble dans les liqueurs alcalines, ce qui , ~269~3~5 nécessite de faire appel à des systèmes de mélange couteux~
En outre, l'effet de l'oxygène n'est sensible que dans le premier stade d'extraction alcaline (El), et est pratiquement nul dans le second (E2).
Parallèlement, on a déjà proposé d'introduire dans les extractions alcalines, soit de l'hypochlorite de sodium, soit du perox~de d'hydrogène. Les évaluations actuelles montrent que le premier composé présente des avantages importants sur le plan économi~ue (voir publication: TAPPI
Journal - Août 1983 - Volume 66, no. 8, pages 77 et suivantes). Aussi, pour ces raisons économiques, le traitement à l'hypochlorite de sodium (H) dans les séquences de blanchiment, reprend de l'intéret. Toutefois, il importe de contrôler parfaitement le pH de la réaction, ainsi que la quantité d'hypochlorite introduite et la température de traitement pour éviter la dégradation de la cellulose par l'hypochlorite.
Les brevets des Etats Unis d'Amérique US-2865701, US-2527563 et le brevet français FR-1043060 décrivent des procédés de blanchiment de matière lignocellulosique dans lesquels sont associés un traitement au moyen d'hypochlorite et un traitement au moyen d'un agent peroxydé.
Toutefois, le procédé décrit dans le premier de ces brevets oblige à intercaler entre les deux traitements ci-dessus un traitement en milieu acide suivi d'un lavage ayant pour effet l'élimination des ions hypochlorites préalablement à l'action du peroxyde.
Le second de ces brevets enseigne qu'il est possible de faire succéder un traitement à l'hypochlorite et un traitement au peroxyde sans lavage intermédiaire. Mais le procédé décrit concerne exclusivement le blanchiment de pates de teneur élevée en lignine, dites pâtes semichimi-ques et le traitement à l'h~pochlorite est réalisé dans des conditions connues pour provoquer une dégradation "
q)5 inacceptable des pâtes chimiques.
Le dernier de ces trois brevets divulgue un procédé de blanchiment d'une pâte chimique comprenant un traitement conventionnel à l'hypochlorite dans leguel par S conséquent ce réactif est consommé à plus de 95%, suivi d'un blanchiment au peroxyde à une consistance supérieure à 30%.
Par ailleurs, dans le brevet ~rancais F~-A 2 255 418, on a proposé de traiter la pâte chimique à
l'aide d'un mélange d'hypochlorite et de peroxyde d'hydrogène. Les deux réactifs mis en présence réagissent alors immédiatement l'un sur l'autre pour donner de l'oxygène singulet, qui est un agent oxydant très puissant, mais aussi très degradant, de sorte que ce traitement est en fait une oxydation de la pâte par l'oxygène singulet.
L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé qui améliore l'e~ficacité des stades de traitement alcalin des séquences de blanchiment des pâtes chimiques, mais qui soit plus ~acile et plus économique à
mettre en oeuvre et ce sans dégradation de la cellulose, tout en améliorant la blancheur des pâtes ainsi traitées, sans détérioration notable des propriétés mécaniques.
Ce procédé pour le blanchiment des pâtes papetières chimiques à l'aide d'une solution alcaline d'hypochlorite puis de peroxyde d'hydrogène, sans lavage intermédiaire, est caractérisé en ce que; sans lavage préalabe de la pâte traitée, le peroxyde d'hydrogène est ajouté lorsque 85% à 95% environ de l'hypochlorite est consommé.
Par blanchiment à llaide d'une solution alcaline d'hypochlorite en entend notamment un blanchiment réalisé
dans les conditions de pH, de température et de consistance connues pour être usuellement adoptée pour les pâtes chimiques et qui sont par exemple rappellées dans l'ouvrage "The Bleaching of Pulp", 3ème Edition, Tappi Press, 1979.
:
~ i, ~69~
Si l'addition du peroxyde d'hydrogène est effectuée lorsque moins de 85% de l'hypochlorite est consommé, on retrouve le risque indiqué plus haut d'oxydation dégradante de la pâte par formation d'oxygène singulet.
Si l'addition du peroxyde d'hydrogène est effectuée lorsque plus de 95% de l'hypochlorite a réagi, on retrouve les inconvénients intrinsèques déjà signalés du traitement à l'hypochlorite seul pratiquement poussé à son terme.
En pratique le peroxyde d'hydrogène est préférentiellement ajouté quand 90% environ de l'hypochlorite a été consommé; cette addition est effectuée au cours meme du traitement alcalin. On obtient alors non seulement une meilleure extraction de la lignine, mais également un blanchiment plus important de ; la pâte, sans nuire à la qualité de celle-ci.
Toujours dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le peroxyde d'hydrogène est ajouté à raison de 0,1 à 2%, avantageusement 0,2 à 0,5% en poids du poids de la pâte comptée en sec, si désiré additionné d'une ; quantité d'hydroxyde de sodium (de préférence inférieure à 2% en poids du poids de la pâte comptée en sec), de préférence sans modification de la température de traitement, l'hypochlorite étant de préférence l'hypochlorite de sodium ou de calcium et la pâte traitée étant une pâte Kraft ou une pâte au sulfite.
Dans ce qui suit, les taux de réactifs sont exprimés, comme ci-dessus, et pourcent (%~ en poids du poids de la pâte comptée en sec.
~.
~ ,~
~g8~5 -3b-Comme déjà dit, les pâtes traitées de la sorte non seulement conservent toutes leur propriétés mécaniques, mais présentent une blancheur remarquable, et ce sans avoir à faire appel à une succession coûteuse de phases 05 de traitement.
Il est surprenant qu'en ajoutant du peroxyde d'hydrogène, éven-tuellemen-t additionné d'hydroxyde de sodium, dans le milieu réactionnel contenant la pâte et l'hypochlorite ayant déjà réagi, du moins d'une façon prépondérante, et ce sans aucun lavage, ni aucune modification notable des conditions opératoires, on puisse poursuivre ; ~ /
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~.~69a~s de façon significative la delignification et le blanc~ment de la p~te et ce, sans la degrader. En ef~et, les enseignements de l'art antérieur amenaient a penser que l'on obtiendrai~t un ef~et inversel puisque :
- on devait s'attendre ~ une degradation de la pâte par l'oxygene singulet ainsi produit ;
- l'act;on préf~rent;elle du peroxyde sur les produ~ts li~
gneux solubilises par l'hypochlorite devait entra~ner une consQm-mation de peroxyde par ces produits ;
- le traitement s'effectue à une temperature relatiYe~ent basse (40C environ), a la~uelle le peroxyde est genéralement ccn-sideré comme étant peu efficace ;
- enfin~ une partie du peroxyde introduit devrait être déco~-posé par l'hypochlorite ou l'acide hypochloreux rési~uel, Comme déjâ dit, on ajoute le peroxyde d'hydrogène lorsque 85 % à 95 X, préférentiellement 90 q~ environ de l'hypochlorite a été
consomme, ce qui peut etre considéré comme atte;nt après un temps de réaction représentant les trois quarts env~ron du temps de reaction total habituellement applique.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en decoulent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés a titre indicatif et non limitattf.
_ _ __ _ _ ___ On realise un témoin en opérant de la maniêre suivante~
On traite par chlorosodation conventionnelle une pâte Kraft écrue commerciale de bois rés;neux d'indice Kappa 31 (norme AF~OR
NF-T-12018) et de degré de polymérisation (DP) 1 650 (nor~e ~AppI~
T~230 of 76) ayant une blancheur de 27 (norme AFNOR NF-Q-0303~).
Les conditions de ce traitement sont les suivantes ;
. Stade de chloration (C) : 6% de chlo~e, à 20 C
pendant 45 minutes, avec une concentra-tion en pâte de 3,5%;
. Stade d`extraction alcaline ( E) par de la soude à raison de 3%, à 70C, pendant 60 minutes, avec une concen-tration en pâte de 10%.
Après chlorosodation, (CE), la pâte subit une seconde extraction alcaline réalisée cette fois en présence d'hypochlorite (H) de sodium (NaClO), à raison de 2%, à
40C, pendant deux heures, avec une concentration en pâte de 10%.
Après la séquence CEH, la pâte présente une blancheur de 56,5 et un DP de 1620.
Dans une première variante, on augmente le taux d'hypochlorite à 3% au lieu de 2% et la durée de traitement à 2 heures 30 au lieu de 2 heures. La pâte obtenue a une blancheur de 69,5 pour un DP de 1 330, ce qui illustre l'effet dégradant de l'hypochlorite.
Dans une autre variante, on augmente encore le taux d'hypochlorite de sodium à 3,5%. La pâte traitée a une blancheur de 71,0 et un DP de 1 lS0. Cela illustre parfai-tement les limites du traitement à l'hypochlorite de sodium.
Certes, ce traitement améliore notablement la blancheur, mais au détriment de la qualité de la pâte. Aussi, si l'on envisage de réduire le coût du blanchiment en remplaçant la séquence CEDED par une sé~uence CEHDED, ou plus simplement CEHD, le taux d'hypochlorite mis en oeuvre, et donc la réduction du taux de bioxyde de chlore, sont limites.
.
Exemple 2 La pâte de l'exemple 1 subit les deux stades de chlorosodation (CE) de l'exemple 1, puis est traitée avec 2%
d'hypochlorite dans les conditions de l'exemple 1.
Toutefois, après 90 minutes de réaction, le dosage par ~i ~2~
iodométrie de l'effluent de traitement indique que 92% de l'hypochlorite de sodium a été consomme.
On ajoute alors au milieu reactionnel 0,5% de peroxyde d'hydrogène additionné de 1% de NaOH. Ces deux composés sont additionnés avec un minimum d'eau, afin de ne pas modifier sensiblement les conditions de traitement, particulièrement la température, qui reste voisine de 40C.
Après 60 minutes, on arrête le traitement (qui dure ainsi 2 heures 30). Le degré de blancheur obtenu est de ~2,0 et le degré de polymérisation (DP) s'est maintenu à
1 560.
Ainsi, non seulement on améliore la blancheur, mais surtout on ne dégrade pas de manière sensible la cellulose. Un tel résultat, qui ne peut être atteint par un seul traitement conventionnel à l'hypochlorite, l'est néan-moins, en un seul stade, par l'addition de peroxyde d'hydrogène selon l'invention en fin de traitement à
l'hypochlorite.
Exemple 3 :
A titre de témoin, on blanchit de manière conven-tionnelle une pâte au bisulfite de magnésium écrue de bois resineu~, d'indice Kappa 18,7 de DP 1 500, par une séquence PD1ED2 (P étant un stade au peroxyde), dans les conditions ::
suivantes:
. P : 1% H2O2 additionné de 1,5% de soude, à 90C, pendant 90 minutes, avec une concentration en pâte de 12%;
. D1 : 1% de dioxyde de chlore à 78C, pendant 90 minutes avec une concentration en pâte de 9,5%;
. E : 1% de soude à 60C pendant 40 minutes avec une concentration en pâte de 10%;
. D2 : 0,2% de dioxyde de chlore à 7~C pendant 180 minutes avec une concentration en pâte de 9,5%.
'~"~
1~
~ 8~5 A l'issue de ces quatre stades de blanchiment, on obtien-t une pâte de blancheur 90, dont le DP est de 1450.
Exemple 4 s On réalise un second témoin en opérant de la manière suivante.
On blanchit la même pate qu'à l'exemple 3 par une séquence PDH, les deux premiers stades P et D étant réalisés dans les mames conditions qu'à l'exemple 3.
On traite ensuite par de l'hypochlorite de sodium à raison de 0,5% (NaClO~, à 36C pendant 180 minutes avec une concentration en pâte de 8,5%.
La pâte ainsi traitée a une blancheur de 87,0 et un DP de 1 451.
Si on porte la quantité d'hypochlorite à 1,5% et : la durée du traitement à 210 minutes, la blancheur est seulement améliorée de un point (88,0), mais le DP chute à
1 197.
: 20 Ainsi, le stade conventionnel à l'hypochlorite de ~: sodium permet certes d'atteindre un objectif satisfaisant de blancheur, mais entraîne une dégradation notable de la pâte.
Exemple 5 . ~
: 25 On répète l'exemple précédent avec 0,5%
: : d'hypochlorite de sodium~ Mais après 13:5 minutes de ; traitement à l'hypochlorite, on ajoute au mélange ~ ~ réactionnel 0,5% de peroxyde dlhydrogène et 0,5% de NaOH, et ::: 30 ce avec le minimum d'eau, afin de ne pas de modifier la ~ température du bain de traitement (38Cl.
;~ Après 75 minutes de réaction, on obtient une blancheur de 90 et un DP de 1 400.
Ainsi, si l'on compare le resultat obtenu dans cet :
:~
`~
~L269 !3~
exemple avec ceux ob-tenus à l'exemple précédent, on a amélioré la blancheur de trois points et on a pu raccourcir la séquence à trois stades sans dégrader la pâte.
En d'autres termes, la séquence traditionnelle en quatre stades PDED de l'exemple 3 peut être remplacée par une séquence comprenant seulement trois stades PD (~P), /
~Z69~S
dans laquelle (HP) est le stade alcaltn conforme ~ l'fnvention.
Ains~, le procedé selon l'tnyentl'on per~et ausst bten de r~duire la consommation de ~ioxyde de chlore dans les s~quences du type CEHDED, CEDHD, que de r~dutre le no~re de st~des de blanchiment, comme l'illustrent les exemples 4 et 5 ct-d~ssus, EXEMPLES 6 et 7 _____ _ L'exemple 5 est repéte une premi~re fois (exemple 6~ en reduisant le temps de reaction de l'~ypochlorite de façon ~ n'en consommer que 80 %, une seconde ~cis (exemple 7) en augmentant ce temps de r~actton de ~açon a ce que prattque~ent 98 ~ de l'hy-pochlorite so~t consomme.
La blancheur de la p8te traitee selon l'exemple 7 est ~ratt-quement identique a celle de la pate de l'exemple S, elle-m~me supérieure a celle de la p~te de l'exemple 6~
Surtout, dans le cas de l'exemple 6 comme dans le cas de l'exemple 7,1a dégradation de la p~te est i~portante.
. Le procede selon l'Tnvention presente de nom~reux aVantages a par rapport a ceux exploites a ce jour. On peut citer ;
: - la possibilite d'obtenir une blancheur amelioree ou a tout : 20 le moins conservee, et ce sans entra~ner de degradati:on de la pate ;
- la dim~nution du nombre de stades de blanc~i~ent, puisqu'on ~ ne fait aucun lavage i~ntermedi~aire, ce qui se traduit par une dim~
:~ : nution substantielle du cout du blanchiment, ~ Ce procede peut etre applique avec succès a tous ~ypes de; 25 pates papetieres chimiques, quel que soi~ le vegetal de depar~
. (bois resineu~, bois feutllu, plantes annuelles, etc. .
:
.
;: :
Claims (6)
1. Procédé pour le blanchiment de pâtes papetières chimiques à l'aide d'une solution alcaline d'hypochlorite, puis du peroxyde d'hydrogène, sans lavage intermédiaire, caractérisé en ce que, sans lavage préalable de la pâte traitée, le peroxyde d'hydrogène est ajouté
lorsque 85% à 95% de l'hypochlorite est consommé.
lorsque 85% à 95% de l'hypochlorite est consommé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le peroxyde d'hydrogène est ajouté à raison de 0,1% à 2% en poids du poids de la pâte.
en ce que le peroxyde d'hydrogène est ajouté à raison de 0,1% à 2% en poids du poids de la pâte.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac-térisé en ce que l'addition de peroxyde d'hydrogène est réalisée sans que soit modifiée la température de traitement.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le peroxyde d'hydrogène est additionné d'hydroxyde de sodium.
en ce que le peroxyde d'hydrogène est additionné d'hydroxyde de sodium.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé
en ce que la quantité d'hydroxyde de sodium ajoutée est inférieure à 2% en poids du poids de la pâte.
en ce que la quantité d'hydroxyde de sodium ajoutée est inférieure à 2% en poids du poids de la pâte.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'hypochlorite est l'hypochlorite de sodium ou l'hypochlorite de calcium.
en ce que l'hypochlorite est l'hypochlorite de sodium ou l'hypochlorite de calcium.
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