FR2672065A1

FR2672065A1 - PROCESS FOR THE RECOVERY OF ALIPHATIC ACIDS AND SUGARS FROM A DEPLETED SOLUTION OF PAPER PULP.

Info

Publication number: FR2672065A1
Application number: FR9106472A
Authority: FR
Inventors: Saari Kari; Vuori Antti; Mattila Tapio
Original assignee: Kemira Oyj
Current assignee: Kemira Oyj
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1992-07-31
Also published as: WO1991018863A1; FI85511B; FI902677A; FI902677A0; FI85511C

Abstract

The invention relates to a process to a process for the recovery of lower aliphatic acids, such as formic acid, and sugars from the spent cooking liquor from a pulping process carried out with these same acids, lignin having been removed from the spent liquor. According to the invention, spent liquor is evaporated indirectly in a plurality of steps (1, 2, 3) by heating a preceding step (1, 2) with an acid-containing vapor (9, 13) obtained from the subsequent step (2, 3) and by diluting (4, 5) with the obtained condensate (11) the concentrated spent liquor (12) from the preceding step (2), water or a very dilute aqueous solution (14) being used in the last dilution step (3).

Description

Procédé pour la récupération d'acides aliphatiaues et de sucres à partir d'une solution épuisée de préparation de pâte à papier
La présente invention a pour objet un procédé pour la récupération d'acides aliphatiques inférieurs et de sucres à partir de la solution de cuisson épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant ces acides, la lignine ayant déjà été retirée de la solution. L'invention se rapporte particulièrement à un procédé dans lequel la solution épuisée est chauffée pour évaporer lesdits acides.Process for the recovery of aliphatic acids and sugars from a spent pulp preparation solution
The present invention relates to a process for the recovery of lower aliphatic acids and sugars from the spent cooking solution from a pulp preparation process carried out using these acids, the lignin having already been removed of the solution. The invention relates particularly to a process in which the spent solution is heated to evaporate said acids.

Par le procédé suivant l'invention, les acides aliphatiques inférieurs, et notamment l'acide formique, peuvent être séparés pour le recyclage, et les sucres peuvent être récupérés pour un raffinage ultérieur, à partir d'une solution épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant ces acides organiques, la lignine ayant été retirée de la solution. Il est déjà connu de soumettre la solution épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier à une évaporation directe, mais la récupération des sucres n'est pas réalisable, au point de vue économique ou au point de vue technique, à partir du mélange de lignine et de sucre obtenu provenant d'une telle évaporation directe. By the process according to the invention, the lower aliphatic acids, and in particular formic acid, can be separated for recycling, and the sugars can be recovered for further refining, from a spent solution from a process paper pulp preparation carried out using these organic acids, the lignin having been removed from the solution. It is already known to subject the spent solution from a pulp preparation process to direct evaporation, but the recovery of the sugars is not feasible, from the economic or technical point of view, from the mixture of lignin and sugar obtained from such direct evaporation.

Il n'a pas été possible non plus de récupérer, par évaporation directe de la solution épuisée, l'acide estérifié en sucres. Il en a résulté des pertes d'acide.It was also not possible to recover, by direct evaporation of the spent solution, the acid esterified to sugars. This resulted in losses of acid.

Il est connu d'évaporer les solutions épuisées provenant de processus de préparation de pâte à papier effectués en utilisant des produits chimiques de cuisson inorganiques, en plusieurs étapes d'évaporation effectuées en série, par chauffage de chaque étape d'évaporation de façon indirecte au moyen de la vapeur provenant de certaines étapes d'évaporation antérieures. Afin de récupérer non seulement les acides aliphatiques inférieurs, mais aussi les sucres, il faudrait que la solution épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant ces acides soit, d'une façon s'écartant de l'état de la technique, diluée avant d'être envoyée à l'étape d'évaporation suivante pour évaporer l'acide organique au cours de cette étape suivante.Cependant, si l'on utilise de l'eau pour cette dilution, on obtient de grandes quantités d'une solution acide très diluée qu'il n'est pas économiquement possible de concentrer pour le recyclage dans le processus de préparation de pâte à papier. It is known to evaporate spent solutions from pulp preparation processes carried out using inorganic baking chemicals, in several evaporation steps carried out in series, by heating each evaporation step indirectly at using steam from some previous evaporation steps. In order to recover not only the lower aliphatic acids, but also the sugars, the spent solution from a pulp preparation process carried out using these acids should be, in a manner deviating from the state of the technique, diluted before being sent to the next evaporation step to evaporate the organic acid during this next step. However, if water is used for this dilution, large amounts are obtained quantities of a very dilute acid solution which it is not economically possible to concentrate for recycling in the process of preparing paper pulp.

La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients mentionnés précédemment et de fournir un procédé pour la récupération des acides aliphatiques inférieurs et des sucres à partir d'une solution épuisée provenant d'un processus de préparation de pâte à papier effectué en utilisant lesdits acides. The present invention aims to eliminate the drawbacks mentioned above and to provide a process for the recovery of lower aliphatic acids and sugars from a spent solution from a pulp preparation process carried out using said pulp acids.

A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'on effectue l'évaporation à contre-courant en plusieurs étapes, en procédant au chauffage d'une étape précédente avec la vapeur contenant de l'acide obtenue à partir de l'étape suivante et en diluant avec le condensat obtenu la solution épuisée concentrée provenant de l'étape précédente, de l'eau ou une solution aqueuse très diluée étant utilisée pour la dernière étape de dilution. De cette façon, on récupère dans la première étape d'évaporation une solution acide concentrée qui peut être recyclée dans le processus de préparation de pâte à papier.De plus, on récupère dans la dernière étape d'évaporation un produit de valeur contenant des sucres et qui ne contient plus de quantités importantes d'acide libre ou estérifié et qui est donc une matière première appropriée pour les produits à base de sucres. To this end, the invention relates to a process of the above type, characterized in that the counter-current evaporation is carried out in several stages, by heating a preceding stage with the vapor containing acid. obtained from the next step and by diluting with the condensate obtained the concentrated spent solution from the previous step, water or a very dilute aqueous solution being used for the last dilution step. In this way, in the first stage of evaporation, a concentrated acid solution is recovered which can be recycled in the pulp preparation process. In addition, in the last stage of evaporation, a valuable product containing sugars is recovered. and which no longer contains significant amounts of free or esterified acid and which is therefore a suitable raw material for sugar-based products.

Dans le procédé, la teneur en acide de la solution de sucres décroît d'une étape à la suivante et, dans la dernière étape, on obtient un mélange de sucres et de lignine presque exempt d'acide. L'acide est récupéré à partir de la première étape sous une forme si concentrée qu'il n'est pas nécessaire de procéder à des opérations de concentration onéreuses.In the process, the acid content of the sugar solution decreases from one step to the next and, in the last step, a mixture of sugars and lignin is obtained which is almost free of acid. The acid is recovered from the first stage in a form so concentrated that it is not necessary to carry out expensive concentration operations.

Les dépenses d'énergie pour l'évaporation peuvent être réduites à une valeur minimale dans le procédé à contre-courant suivant l'invention et d'autres solutions d'acide et d'eau peuvent y être introduites pour concentration, pour autant qu'elles soient envoyées à une étape de dilution dans laquelle le degré de concentration en acide est presque le même que celui de la solution à concentrer. The energy expenditure for evaporation can be reduced to a minimum value in the counter-current process according to the invention and other solutions of acid and water can be introduced therein for concentration, provided that they are sent to a dilution stage in which the degree of acid concentration is almost the same as that of the solution to be concentrated.

Suivant un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le chauffage est assuré en utilisant de la vapeur d'eau dans la dernière étape d'évaporation dont le condensat est envoyé à la dernière étape de dilution qui la précède. L'évaporation est de préférence effectuée sous vide, au moins dans la première étape d'évaporation, cas dans lequel les températures peuvent être maintenues basses, de préférence au maximum à 70 C. According to a preferred embodiment of the invention, the heating is ensured by using steam in the last stage of evaporation, the condensate of which is sent to the last stage of dilution which precedes it. Evaporation is preferably carried out under vacuum, at least in the first evaporation step, in which case the temperatures can be kept low, preferably at most at 70 C.

Par le procédé suivant l'invention, il est possible de séparer dans la première étape d'évaporation, après condensation, une solution aqueuse concentrée d'acide formique qui peut être recyclée dans le processus de préparation de pâte à papier mis en oeuvre avec de l'acide formique. By the process according to the invention, it is possible to separate, in the first evaporation step, after condensation, a concentrated aqueous solution of formic acid which can be recycled in the process for preparing paper pulp used with formic acid.

L'invention est décrite ci-après plus en détail en se référant au dessin annexé qui est un diagramme fonctionnel correspondant au procédé suivant l'invention. The invention is described below in more detail with reference to the accompanying drawing which is a functional diagram corresponding to the method according to the invention.

Dans la figure annexée, les étapes d'évaporation sont désignées d'une façon générale par les références numériques 1, 2 et 3. Il est évident qu'il pourrait y avoir encore davantage d'étapes d'évaporation si cela était nécessaire. L'étape de dilution qui a lieu entre les étapes d'évaporation 1 et 2 est désignée par la référence numérique 4, tandis que l'étape de dilution qui a lieu entre la deuxième étape d'évaporation 2 et la troisième étape d'évaporation 3 est désignée par la référence numérique 5. In the appended figure, the evaporation steps are generally designated by the reference numerals 1, 2 and 3. It is obvious that there could be even more evaporation steps if this were necessary. The dilution step which takes place between the evaporation steps 1 and 2 is designated by the reference numeral 4, while the dilution step which takes place between the second evaporation step 2 and the third evaporation step 3 is designated by the reference numeral 5.

De la solution épuisée, dont la lignine a déjà été retirée de préférence, est introduite par une canalisation 6 dans la première étape d'évaporation 1 ou elle est chauffée de façon indirecte avec de la vapeur contenant de l'acide formique qui est obtenue dans l'étape d'évaporation suivante 2 et qui est envoyée par une canalisation 9 de la deuxième étape d'évaporation 2 à la première étape d'évaporation 1. Exhausted solution, from which the lignin has preferably already been removed, is introduced via a line 6 in the first evaporation step 1 or it is heated indirectly with steam containing formic acid which is obtained in the next evaporation step 2 and which is sent via a pipe 9 from the second evaporation step 2 to the first evaporation step 1.

Dans la première étape d'évaporation 1, on récupère des vapeurs 8 contenant de l'acide formique et une solution concentrée d'acide formique 19. Ensuite, la solution épuisée contenant des sucres est envoyée par une canalisation 7 de la première étape d'évaporation 1 à la première étape de dilution 4 ou elle est diluée avec un condensat 11 contenant de l'acide formique obtenu dans la seconde étape d'évaporation 2. Elle est ensuite envoyée par une canalisation 10 à la deuxième étape d'évaporation 2 et, de là, par une autre canalisation 12, à la deuxième étape de dilution 5 où elle est diluée avec de l'eau 14 avant d'être envoyée par une canalisation 15 à la troisième étape d'évaporation 3.In the first evaporation step 1, vapors 8 containing formic acid and a concentrated solution of formic acid 19 are recovered. Then, the spent solution containing sugars is sent via a pipe 7 of the first step of evaporation 1 at the first dilution step 4 or it is diluted with a condensate 11 containing formic acid obtained in the second evaporation step 2. It is then sent via a line 10 to the second evaporation step 2 and , from there, by another pipe 12, to the second dilution step 5 where it is diluted with water 14 before being sent by a pipe 15 to the third evaporation step 3.

De la vapeur contenant de l'acide formique, obtenue dans la troisième étape d'évaporation, est envoyée par une canalisation 13 à la deuxième étape d'évaporation 2. Une solution de sucres 16 sensiblement exempte d'acide est récupérée dans la troisième étape d'évaporation. Dans cette troisième étape d'évaporation 3, le chauffage est assuré avec de la vapeur d'eau 17 dont le condensat 18 peut être envoyé par une canalisation 14 à la deuxième étape de dilution 5. Steam containing formic acid, obtained in the third evaporation step, is sent via a line 13 to the second evaporation step 2. A sugar solution 16 substantially free of acid is recovered in the third step evaporation. In this third evaporation step 3, the heating is ensured with water vapor 17, the condensate 18 of which can be sent by a pipe 14 to the second dilution step 5.

Par le procédé décrit précédemment, l'acide formique présent dans la solution de cuisson épuisée 6 peut être évaporé et concentré pour fournir la vapeur 8 et le condensat 19 quittant la première étape d'évaporation 1. En même temps, une solution de sucres 16 sensiblement pure peut être récupérée dans la dernière étape d'évaporation 3. By the method described above, the formic acid present in the spent cooking solution 6 can be evaporated and concentrated to provide the vapor 8 and the condensate 19 leaving the first evaporation step 1. At the same time, a sugar solution 16 substantially pure can be recovered in the last stage of evaporation 3.

L'invention est décrite plus en détail ciaprès à l'aide d'exemples. The invention is described in more detail below using examples.

Exemple 1
57,1 g de solution de cuisson épuisée, provenant d'un processus de préparation de pâte à papier à l'acide formique, la lignine ayant été retirée de cette solution épuisée, sont évaporés sous vide à 700 C jusqu'à une teneur en matières solides de 52,58 en poids. On récupère sous forme de distillat 38,2 g d'acide formique à 44,3% en poids. On ajoute 40,0 g d'acide formique dilué (5% en poids) au résidu d'évaporation qui contient 41,4% en poids d'acide formique. Le mélange obtenu est mélangé pendant une demi-heure environ, après quoi il est évaporé jusqu'à une teneur en matières solides de 79,2% en poids. On récupère 34,7 g d'acide formique à 12,5% en poids sous forme de distillat.Le résidu d'évaporation liquide contient 22,3% en poids d'acide formique libre et 2,6% en poids d'acide formique combiné, en se référant au poids des matières solides. Le rendement total en acide formique fourni par les distillats (y compris l'étape de séparation de la lignine) est de 91,6% de la teneur initiale en acide formique de la solution de cuisson épuisée.Example 1
57.1 g of spent cooking solution, originating from a process for preparing paper pulp with formic acid, the lignin having been removed from this spent solution, are evaporated under vacuum at 700 ° C. to a content of solids of 52.58 by weight. 38.2 g of 44.3% by weight formic acid are recovered in the form of a distillate. 40.0 g of dilute formic acid (5% by weight) are added to the evaporation residue which contains 41.4% by weight of formic acid. The mixture obtained is mixed for approximately half an hour, after which it is evaporated to a solids content of 79.2% by weight. 34.7 g of formic acid at 12.5% by weight are recovered in the form of a distillate. The liquid evaporation residue contains 22.3% by weight of free formic acid and 2.6% by weight of acid. combined formic, referring to the weight of the solids. The total yield of formic acid supplied by the distillates (including the lignin separation step) is 91.6% of the initial formic acid content of the spent cooking solution.

Exemple 2
360,9 g de solution de cuisson épuisée, provenant d'un processus de préparation de pâte à papier à l'acide formique, la lignine ayant été retirée de cette solution, sont évaporés sous vide à une température de 70 C jusqu'à une teneur en matières solides de 33,8% en poids. On récupère 239,3 g d'acide formique à 34,1% en poids sous forme de distillat. On ajoute 250 ml d'eau au résidu de distillation, qui contient 23,0% en poids d'acide formique. Le mélange obtenu est mélangé pendant une heure environ, après quoi il est évaporé jusqu'à une teneur en matières solides de 35,1% en poids. On récupère 252,9 g d'acide formique à 6,9% en poids sous forme de distillat. Le résidu, dont la teneur en acide formique est de 14,0% en poids, est encore évaporé jusqu'à une teneur en matière solides de 62,3% en poids.On obtient 31,8 g d'acide formique à 14,3% en poids sous forme de distillat. La teneur en acide formique du résidu de distillation liquide est de 14,1% en poids. Le rendement total en acide formique fourni par les distillats (y compris l'étape de séparation de la lignine) est de 95,7% de la teneur initiale en acide formique dans la solution de cuisson épuisée.Example 2
360.9 g of spent cooking solution, originating from a process for preparing paper pulp with formic acid, the lignin having been removed from this solution, are evaporated under vacuum at a temperature of 70 ° C. solids content of 33.8% by weight. 239.3 g of 34.1% by weight formic acid are recovered in the form of a distillate. 250 ml of water are added to the distillation residue, which contains 23.0% by weight of formic acid. The resulting mixture is mixed for about one hour, after which it is evaporated to a solids content of 35.1% by weight. 252.9 g of formic acid at 6.9% by weight are recovered in the form of a distillate. The residue, the formic acid content of which is 14.0% by weight, is further evaporated to a solids content of 62.3% by weight. 31.8 g of formic acid are obtained at 14, 3% by weight in the form of a distillate. The formic acid content of the liquid distillation residue is 14.1% by weight. The total yield of formic acid supplied by the distillates (including the lignin separation step) is 95.7% of the initial content of formic acid in the spent cooking solution.

ExemPle 3
440,3 g de solution de cuisson épuisée, provenant d'un processus de préparation de pâte à papier à l'acide formique, la lignine ayant été retirée de cette solution, sont évaporés sous vide à une température de 700 C jusqu a une teneur en matières solides de 31,6% en poids. On obtient 291,9 g d'acide formique à 38,9% en poids sous forme de distillat. On ajoute 150 g d'acide formique dilué (15% en poids) au résidu d'évaporation qui contient 28,4% en poids d'acide formique. Le mélange obtenu est mélangé pendant une demi-heure environ, après quoi il est évaporé jusqu'à une teneur en matières solides de 52,4% en poids. On récupère 203,5 g d'acide formique à 26,1% en poids sous forme de distillat. On ajoute 85 g d'eau au résidu d'évaporation, qui contient 12,4% en poids d'acide formique. Le mélange obtenu est mélangé pendant une demi-heure environ, après quoi il est évaporé jusqu'à une teneur en matières solides de 71,7% en poids. On obtient 109,0 g d'acide formique à 8,7% en poids sous forme de distillat. La teneur en acide formique du résidu d'évaporation liquide est de 2,7% en poids. Le rendement total en acide formique fourni par les distillats (y compris l'étape de séparation de la lignine) est de 94,7% de la teneur initiale en acide formique de la solution épuisée. EXAMPLE 3
440.3 g of spent cooking solution, coming from a process for preparing paper pulp with formic acid, the lignin having been removed from this solution, are evaporated under vacuum at a temperature of 700 C to a content in solids of 31.6% by weight. 291.9 g of 38.9% by weight formic acid are obtained in the form of a distillate. 150 g of dilute formic acid (15% by weight) are added to the evaporation residue which contains 28.4% by weight of formic acid. The resulting mixture is mixed for about half an hour, after which it is evaporated to a solids content of 52.4% by weight. 203.5 g of formic acid is recovered at 26.1% by weight in the form of a distillate. 85 g of water are added to the evaporation residue, which contains 12.4% by weight of formic acid. The resulting mixture is mixed for about half an hour, after which it is evaporated to a solids content of 71.7% by weight. 109.0 g of 8.7% by weight formic acid are obtained in the form of a distillate. The formic acid content of the liquid evaporation residue is 2.7% by weight. The total yield of formic acid supplied by the distillates (including the lignin separation step) is 94.7% of the initial formic acid content of the spent solution.

Claims

1. Method for the recovery of lower aliphatic acids and sugars from the spent cooking solution from a pulp preparation process carried out using said acids, the lignin preferably having been removed from the spent solution , by heating the spent solution (6) to evaporate said acids, characterized in that evaporation is carried out against the current in several stages (1, 2, 3) by heating a preceding stage (1, 2) with the vapor containing acid (9, 13) obtained in the next step (2, 3) and diluting (4, 5) with the condensate obtained (11) the concentrated spent solution (7) from the previous step (1), water or a very dilute aqueous solution (14) being used for the last dilution step (5).

2. Method according to claim 1, characterized in that the heating of the last evaporation step (3) is carried out with water vapor (17), the condensate (18) of which is sent to the last step of dilution (5), which precedes this evaporation step.

3. Method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the evaporation is carried out under vacuum, at least in the first evaporation step (1), preferably at ~ a maximum temperature of 70 C .

4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that a concentrated aqueous solution of formic acid (8, 19) is separated after condensation from the first evaporation step (1).