CA2079730A1 - Procede pour l'amelioration de la selectivite de la delignification d'une pate a papier chimique - Google Patents

Abstract

Procédé pour l'amélioration de la sélectivité de la délignification d'une pâte à papier chimique Procédé pour l'amélioration de la sélectivité de la délignification d'une pâte à papier chimique au moyen d'un peroxyacide organique selon lequel on traite la pâte écrue provenant de l'opération de cuisson par une solution aqueuse de ce peroxyacide organique et que l'on opère le traitement à une température comprise entre 2 et 47.degree. C. Pas de figure.

Description

Proc~dé pour l'amélioration de la sélectivité de la délignification d'une pâte_à papier chimique L'invention concerne un procédé de délignification d'une pâte à papier chimique. Elle concerne particulièrement un proc~dé pour améliorer la sélectivité d'une telle opération de délignification 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 d~lignifiant et blanchissant impliquant la mise en oeuvre de produits chimiques oxydants. La première étape d'une séquence classique de blanchiment de pâte chi-ique a pour ob~ectif de parfalre la délignification de la pâte écrue telle qu'elle se pr~Jente apr~s l'opération de cuisson. Cette première étape d~lignlflante e~t traditionnellement réalisée en traltant la pâte écrue par du chlore en mllieu acide ou par une associatlon chlore ~ dioxyde de chlore, en mélange ou en séquence, de faSon à réagir avec la lignine résiduelle de la pâte et donner nals~ance ~ des chlorolignines qui pourront être extraites de la pâte par solubl-llsatlon de ces chlorolignines en milleu alcalin dans une étape de traitement ultérieure.
Pour des raisons diverses, 11 s'avère utile, dans certalnes sltuatlons, de pou~oir remplacer cette premi~re étape déllgni-flante par un traitement qui ne fasse plus appel à un réactif chlor~.
On a déJà proposé de traiter les pates chlmlques par une premlère étape ~ l'acide peracétlque à des températures supé-rieures à 50 C et des pH compris entre 3 et 9 ~Bailey C.~. et Dence C.W., ~Peroxyacetic Acid Bleaching of Chemical Pulpsn, Tappi, Janvier 1966, Vol. 49, No. 1, pages 9 à 15). Dans ce proc~dé connu, il apparait toutefois que le traitement à l'acide peracétique donne lieu à des pâtes de viscosité et de propriétés - - : - .
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mécaniques moins bonnes que les pâtes délignifiées par une étape traditionnelle au chlore en milieu acide par suite d'une sélecti-vité de délignification moins élevée qui se traduit par une attaque plus marquée des chaînes de la cellulose.
L'inventlon vise à remédier aux inconvénients des procédés connus en fournissant un procédé qui réalise une délignification efficace de la pâte chimique écrue assortie d'une sélectivité
élevée qui permette l'obtention de pâtes présentant de hautes qualités intrinsèques.
A cet effet, l'invention concerne un procédé pour l'amélio-ration de la sélectivité de la déligniflcation d'une pâte à
papier chimique au moyen d'un peroxyacide organique selon lequel on traite la p~te écrue provenant de l'opération de cuisson par une solution aqueuse de ce peroxyacide organique à une tempéra-ture comprise entre 2 et 47 C
Selon l'invention, par pâte à papier chimique, on entend désigner les pâtes ayant subi un traitement déllgnifiant en présence de réactifs chimiques tels que le sulfure de sodium en mllleu alcalin (cuisson kraft ou au sulfate), l'anhytride sulfureux ou un sel m~talllque de l'scide sulfureux en milieu acide (cuisson au sulfite). Les pâtes seml-chimiques telles que celles où la cuisson a été réallsée à l'aide d'un sel de l'acide sulfureux en milieu neutre (culsson au sulfite neutre encore appelée cuisson NSSC) ou encore celles obtenues par traitement à
la soude caustique à froid suivi d'un défibrage mécanique peuvent aussi être blanchies et/ou délignifiées par le procédé selon l'invention Celle-ci ~'adresse particulierement aux pâtes ayant subi une cuisson kraft et dont la teneur en lignine résiduelle après cuisson se situe dans la plage d'indices kappa compris entre 8 et 40 (ou encore ayant un nombre permanganate compris entre 5 et 30) selon le type d'essence de bois dont elles proviennent et l'efflcaclté du processus de cuisson. Tous les types de bois utilisés pour la production de pâtes chimiques conviennent pour la mise en oeuvre du procédé de l'inventlon et, en particulier ceux utilis~s pour les pâtes kraft, à savoir les bois résineux .
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comme, par exemple, les diverses espèces de pins et de sapins et les bois feuillus comme, par exemple, l~eucalyptus, le hêtre, le chêne et le charme.
Selon l'invention, le peroxyacide organique est sélectionné
parmi les peroxyacides aliphatiques carboxyliques comportant un seul groupement percarboxylique et une chaîne alkyle saturée linéaire ou ramifiée de moins de 11 atomes de carbone. Les peroxyacides carboxyliques aliphatiques à cha~ne alkyle saturée linéaire comportant moins de 6 atomes de carbone sont préférés.
Des exemples de tels peroxyacides sont l'acide performique, l'acide peracétique, l'acide perpropano~que, l'acide n-perbutano~que et l'acide n-perpentano~que. L'acide peracétique est particulièrement préféré en raison de son efficacité et de ses bonnes propriétés biodégradables.
Dans une variante au procédé selon l'invention, le peroxy-acide organique est sélectionné parmi les diperoxyacides carboxyliques comportant une cha~ne alkyle linéaire ou ramifiée de moins de 16 atomes de carbone et deux groupements percarboxy-liques substitués sur des atomes de carbone situés en position alpha-omega l'un par rapport à l'autre. Des exemples de tels peroxyacides sont l'acide 1,6-diperoxyhexanedioYque, l'acide 1,8-diperoxyoctanedio~que et l'acide l,10-diperoxydécanedio~que, et l'acide 1,12-diperoxydodécanedio~que.
Dans une autre variante au procédé selon l'invention, le peroxyacide organique est sélectionné parmi les peroxyacides aromatiques comportant au moins un groupement percarboxyllque par noyau benzénique. De préférence, on choisira les peroxyacldes aromatiques qui ne comportent qu'un seul groupement percarboxy-lique par noyau benzénique Un exemple d'un tel acide est l'acide peroxybenzo~que.
Une autre variante au procédé selon l'invention consiste à
choisir un peroxyacide organique substitué par un ou plusieurs atomes d'halogène ou par tout autre substituant fonctionnel organique. Par tout autre substituant fonctionnel organique, on entend désigner un groupement fonctionnel tel que le groupement carbonyle (cétone, aldéhyde ou acide carboxylique), le groupement . , . ... . . .. . - ~ ~ .

_ 4 _ 2~79730 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.
Le peroxyacide peut indifféremment être mis en oeuvre à
l'~tat d'une solution aqueuse de peroxyacide ou encore sous forme d'un sel d'ammonium, de métal alcalin ou de m~tal alcalino-terreux de ce peroxyacide.
De préférence, le traitement avec le peroxyacide organique s'effectue à une température comprise entre 35 et 45 C.
Généralement, on effectue le traitement avec le peroxyacide organique ~ pression atmosphérique. La durée de ce traltement dépend de la température et de l'essence du bois ayant servi à
préparer la pâte, ainsi que de l~efficacité de la cuisson qui a précédé. Des durées d~environ 120 minutes à environ 240 minutes conviennent bien, et il est même possible de dépasser cette limite d'environ 100 % sans risquer de dégratation substantielle des propriétés de résistance mécanique de la pâte. Lorsque la température du traitement est élevée, c~est-à-dire supérieure à
45 C, il est possible d'utiliser des durées plus courte~
compr1ses entre environ 45 minutes à envlron 120 minutes. Le traitement selon l'invention peut se falre dans tout type d'appareillage approprié pour le traltement de pate a papier au moyen de réactlfs acide~. La cuve de rétentlon de la pate écrue présente dans toutes les installations de blanchlment et ~ouant le rôle de réservolr tampon entre l~unité de cuisson du bois et l'unité de blanchiment de la pâte convient particulièrement bien pour la realisation du procédé selon l'invention. La pate peut ain~i y etre traitée pendant son stockage sans nécessiter l'investissement d'un appareil spéciflque onéreux. La faculté de pouvoir dépasser sans danger la durée normale du traitement est particulièrement bien adaptée au role de tampon de stockage de la cuve de rétention.
La consistance de l'étape de traitement par le peroxyacide organique sera généralement choisie entre 2 et 40 % de matières sèches et, le plus souvent, entre 10 et 40 X. On préfère les consistances élevées, par exemple celles comprises entre 20 et 40 X.

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Dans le procédé selon l'invention, la quantité de peroxy-acide organique utilisée est choisie en fonction du taux de lignine résiduelle dans la pâte ainsi que de la durée moyenne du traitement. Généralement, des quantités comprises entre 0,5 et 4 ~ en poids de peroxyacide par rapport à la pâte sèche conviennent bien. Le plus souvent, on utilisera une quantité de peroxyacids ne dépassant pas 3 X en poids par rapport à la pâte sèche et supérieure ~ 1 X de ce poids.
Il peut être intéressant, en variante, de faire précéder le traitement par le peroxyacide organique par une étape de prétraitement décontaminant au moyen d'une solution aqueuse acide. Cette étape a pour but d'extraire de la pâte les impuret~s pré~entes sous forme d~ions m~talliques qui sont nulsibles au bon déroulement des opératlons de blanchiment et/ou de délignification. Tous les acides inorganiques ou organiques utilis~s en solution aqueuse, seuls ou en mélange conviennent.
Les acides forts inorganiques tels que, par exemple, l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique conviennent blen.
Il est avantageux que le prétraitement décontaminant acide soit en outre réalisé en présence d'un agent complexant des ions métalliques. A cette fin, des mélanges des acides forts inorganiques cités plus haut avec des acides organlques de la classe des acides aminopolycarboxyliques ou amlnopoly-phosphoniques ou leurs sels de métaux alcalins conviennent particulièrement bien. Des exemples d'acides aminopoly-carboxyliques adéquats sont l'acide diéthylènetriaminepenta-acétique, l'acide éthylènediaminetétraacétique, l'acide cyclo-hexanediaminetétraacétique et l'acide nitrilotriacétique.
L'acide diéthylenetriaminepentaacétique ~DTPA) est préféré. Des exemples d'acides aminopolyphosphoniques sont l'acide diéthylène-triaminepentaméthylènephosphonique ~GTMPA), l'acide éthylene-dlaminetétra(méthylènephosphonique), l'acide cyclohexanediamine-t~traméthylènephosphonique (CDTMPA) et l'acide nitrilotri-(méthylènephosphonique). Le DT~PA est préféré.
Les conditions opératoires du prétraitement décontaminant acide ne sont pas critiques. Elles doivent être détermin~es 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 p~ inférieur à
7, par exemple compris entre environ 1 et environ 6,5. De3 pH
spéclalement avantageux sont ceux compris entre environ 2,0 et environ 5,0. La température et la pression ne sont pas critiques, la température ambiante et la pression atmosphérique convenant généralement bien. 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.
On peut aussi remplacer le prétraitement décontaminant par l'incorporation dans l'étape de délignification au peroxyacide elle-même d'un ou plusieurs agents complexants des ions métal-liques. Ces derniers sont choisis parmis les mêmes agents complexants que ceux d~crits plus haut pour l'étape de pétraitement décontaminant.
Dans une autre variante au procédé selon l'inventlon, on peut, 9i l'on désire obtenir de hauts niveaux de blancheur, faire suivre le traitement avec un peroxyacide par une séquence d'~tapes de blsnchiment traditlonnelles impliquant ou non des réaceifs chlorés. Des exemples de telles étapes sont les sulvantes : étapes à l'oxygène gazeux ou à l'ozone, étapes au peroxyde d'hydrogène alcalin en présence ou non d'oxygène gazeux, étapes au dioxyde de chlore ou à l'hypochlorite de sodium, extractions alcalines à la soude caustique.
Les exemples qui suivent sont donnés dans le but d'illustrer l'invention, sans pour autant en limiter sa portée~
Exemples :
Les mesures effectuées dans les exemples décrits ci-apres ont été effectu~es selon les normes qui suivent :
- Indice kappa ~ TAPPI Method T236, CH85.
- Viscosité : TAPPI Method T230, OH89 Un échantillon de pâte kraft de pin Ponderosa d'indice kappa de 28,4 et de viscosité de 32,1 mPs a été soumis ~ une étape de .
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délignification au moyen d'une solution aqueuse d'acide peracétique suivie d'une étape d'extraction alcaline en présence de peroxyde d'hydrogène (séquence Paa Ep).
Quatre essais ont été réalisés, deux dans les conditions de température et durée de l'art antérieur, notés exemples lR et 2R, et deux dans les conditions de l'invention (notés exemples 3 et 4). L'exemple lR, contrairement aux trois autres exemples, n'a pas comporté de lavage à l'eau de la pâte entre l'étape de traitement à l'acide peracétique et l'étape d~extraction alcaline. Le peroxyde d'hydrogène présent dans l'étape d'extraction alcaline de l'exemple lR provient par ailleurs du peroxyde d'hydrogène résiduaire de l'étape à l'acide peracétique qui a précédé. Dans l'exemple 4, on a, selon l'invention, fait précéder l'étape a l'acide peracétique par un prétraitement acide au moyen d'acide diéthylènetriaminepentaacétique ou DrPA
(étape Q).
Dans chacun de ces essais, on a mis en oeuvre 2,0 g d'acide peracétique pour 100 g de pate sèche. L'acide peracétique employé ~tait une solution aqueuse de qualité commerciale et contenalt du peroxyde d'hydrogene a l'équillbre avec l'acide peracétlque (2,6 g d'~202 pour 100 g de pâte sèche).
Les conditions opératoires et les résultats obtenus figurent au tableau qul sult.

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~x. Etape Réactifs chimiques, X Durée Tempéra- Indice Viscosité .
No min ture kappa mPs PM N22 NaOd DTPA C

lR Paa 2,0 2,6 60 7024,0 _ ~p 2,0 S,4 60 6017,8 19,5 2R Paa 2,0 2,6 60 7024,0 Bp . 0,5 3,0 60 7516,5 19,4 3 Paa 2,0 2,6 240 3822,9 Bp 0,5 3,0 60 7516,4 24,4 _ 4 ~ 0,315 45 Paa 2,0 2,6 120 4525,3 _ P _ 0,5 2,0 60 7515,2 29,3 Par rapport à la p~te écrue, les résultats de d~lignifi-cation et de perte de viscosité après l'étape d'extraction alcaline sont les suivants :

Exemple Délignification, Z Perte de viscosit~, %

lR 37,3 39,2 2R 41,9 39,6 3 42,2 24,0 4 46,5 8,7 . . - . . : . .
' ` ~' . ,- . . ~
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Claims (10)

1 - Procédé pour l'amélioration de la sélectivité de la délignification d'une pâte à papier chimique au moyen d'un peroxyacide organique selon lequel on traite la pâte écrue provenant de l'opération de cuisson par une solution aqueuse de ce peroxyacide organique, caractérisé en ce que l'on opère le traitement à une température comprise entre 2 et 47° C.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température du traitement au peroxyacide organique est comprise entre 35 et 45° C.

3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le peroxyacide organique est sélectionné parmi les peroxy-acides aliphatiques carboxyliques comportant un seul groupement percarboxylique et une chaîne alkyle saturée linéaire ou ramifiée de moins de 11 atomes de carbone.

4 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le peroxyacide organique est sélectionné parmi les diperoxy-acides carboxyliques comportant une chaîne alkyle linéaire ou ramifiée de moins de 16 atomes de carbone et deux groupements percarboxyliques substitués sur des atomes de carbone situés en position alpha-omega l'un par rapport à l'autre.

5 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le peroxyacide organique est sélectionné parmi les peroxy-acides aromatiques comportant un groupement percarboxylique par noyau benzénique.

6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le peroxyacide organique est mis en oeuvre sous la forme d'un de ses sels d'ammonium, de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux.

7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans la cuve de rétention de la pâte écrue qui alimente l'unité de blanchiment.

8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on fait précéder le traitement par le peroxyacide organique par une étape de prétraitement déconta-minant au moyen d'une solution aqueuse acide.

9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la solution aqueuse acide contient au moins un composé
séquestrant des ions métalliques.

10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
7, caractérisé en ce que l'on incorpore au traitement au peroxy-acide un composé séquestrant des ions métalliques.