OPTIMISATION DU PROC OPTIMISATION DU PROCÉDÉ AU … · O- OCH 3 HC SO 3 C - PROBLÉMATIQUE DU...

O-OCH3

HC

SO3-CDOCTORAT EN GÉNIE

PAPETIERDOCTORAT EN GDOCTORAT EN GÉÉNIE NIE PAPETIERPAPETIER

OPTIMISATION DU PROCÉDÉ AU SULFITE NEUTRE (NSSC) :

PÂTES ET LIQUEURS RÉSIDUELLES

MARÍA CRISTINA AREA

UNIVERSITÉ DU QUÉBECÀ TROIS-RIVIÈRES

2000

OPTIMISATION DU PROCOPTIMISATION DU PROCÉÉDDÉÉ AU AU SULFITE NEUTRE (NSSC)SULFITE NEUTRE (NSSC) ::

PÂTES ET LIQUEURS RPÂTES ET LIQUEURS RÉÉSIDUELLESSIDUELLES

MARMARÍÍA CRISTINA AREAA CRISTINA AREA

UNIVERSITUNIVERSITÉÉ DU QUDU QUÉÉBECBECÀÀ TROISTROIS--RIVIRIVIÈÈRES RES

20002000

O-OCH3

HC

SO3-C

PROBLÉMATIQUEPROBLPROBLÉÉMATIQUEMATIQUE

Tendance actuelle des nouveaux

procédés de mise en pâte:

oprocédés de moindre capacité de production

pmoins de produits chimiques utilisés

pmoins perturbants pour l’environnement

Tendance actuelle des nouveaux Tendance actuelle des nouveaux

procprocééddéés de mise en pâte:s de mise en pâte:

ooprocprocééddéés de moindre capacits de moindre capacitéé de de productionproduction

ppmoins de produits chimiques utilismoins de produits chimiques utilisééss

ppmoins moins perturbantsperturbants pour lpour l’’environnementenvironnement

O-OCH3

HC

SO3-C

LE PROCÉDÉ NSSC:CARACTÉRISTIQUESLE PROCLE PROCÉÉDDÉÉ NSSC:NSSC:CARACTCARACTÉÉRISTIQUESRISTIQUES

Composition de la liqueur de cuisson:

p Sulfite de sodium 8 - 20% +

p 2,5 - 5% sur bois d’un agent alcalin agissant comme tampon (du carbonate, du bicarbonate ou de l'hydroxyde de sodium)

Rendements: de l’ordre de 75 à 85%

Sélectivité élevée

Composition de la liqueur de cuisson:Composition de la liqueur de cuisson:

pp Sulfite de sodium 8 Sulfite de sodium 8 -- 20% + 20% +

pp 2,5 2,5 -- 5% sur bois d5% sur bois d’’un agent alcalin agissant un agent alcalin agissant comme tampon (du carbonate, du bicarbonate comme tampon (du carbonate, du bicarbonate ou de l'hydroxyde de sodium)ou de l'hydroxyde de sodium)

Rendements: de lRendements: de l’’ordre de 75 ordre de 75 àà 85%85%

SSéélectivitlectivitéé éélevlevééee

O-OCH3

HC

SO3-C

NSSC : TENDANCESNSSC : TENDANCESNSSC : TENDANCES

Utilisation générale: fabrication du carton cannelure

Autres utilisations: papiers impression et écriture, papiers commerciaux et papier tissus

Tendance: remplacement partiel de pâtes kraft pour papiers d'emballage

Projection de la F.A.O.: procédé en croissance

Utilisation généraleUtilisation générale: fabrication du carton : fabrication du carton cannelurecannelure

Autres utilisationsAutres utilisations: papiers impression et : papiers impression et écriture, papiers commerciaux et papier tissus écriture, papiers commerciaux et papier tissus

TendanceTendance: remplacement partiel de pâtes kraft : remplacement partiel de pâtes kraft pour papiers d'emballagepour papiers d'emballage

ProjectionProjection de la F.A.O.: procédé en croissancede la F.A.O.: procédé en croissance

O-OCH3

HC

SO3-C

LE PROCÉDÉ NSSC:CARACTÉRISTIQUESLE PROCLE PROCÉÉDDÉÉ NSSC:NSSC:CARACTCARACTÉÉRISTIQUESRISTIQUES

Flexibilité: utilisation de différents tampons,

possibilité d'ajout d'anthraquinone

Rendements plus élevés que le procédé

kraft pour résistances semblables

Blanchiment plus facile

Besoin en énergie de raffinage moindre

FlexibilitFlexibilitéé: utilisation de : utilisation de diffdifféérentsrents tampons, tampons,

possibilitpossibilitéé d'ajout d'anthraquinone d'ajout d'anthraquinone

Rendements Rendements plus plus éélevlevéés que le procs que le procééddéé

kraft pour rkraft pour réésistances semblables sistances semblables

BlanchimentBlanchiment plus facileplus facile

Besoin en Besoin en éénergie de raffinage nergie de raffinage moindremoindre

O-OCH3

HC

SO3-C

PROBLÉMATIQUE DU PROCÉDÉNSSCPROBLPROBLÉÉMATIQUE DU PROCMATIQUE DU PROCÉÉDDÉÉNSSCNSSC

Économie:

p Procédé employé surtout dans des petites usines

p Installations souvent dans les pays en voie de développement

Environnement:

p Les liqueurs résiduelles (LR) NSSC sont souvent envoyées directement dans les cours d’eau

Récupération des LR: récupération croisée (“ cross-recovery ”)

Taux élevé de cendres (environ 40%).

Capacité calorifique faible: 6,3-12,7 GJ/t.

ÉÉconomie:conomie:

pp ProcProcééddéé employemployéé surtout dans des petites usinessurtout dans des petites usines

pp Installations souvent dans les pays en voie de Installations souvent dans les pays en voie de ddééveloppementveloppement

Environnement:Environnement:

pp Les liqueurs rLes liqueurs réésiduelles (LR) NSSC sont souvent envoysiduelles (LR) NSSC sont souvent envoyéées es directement dans les cours ddirectement dans les cours d’’eaueau

RRéécupcupéération des LR: rration des LR: réécupcupéération croisration croiséée (e (““ crosscross--recoveryrecovery ””))

Taux Taux éélevlevéé dede cendrescendres (environ 40%).(environ 40%).

CapacitCapacitéé calorifiquecalorifique faible: 6,3faible: 6,3--12,7 GJ/t.12,7 GJ/t.

O-OCH3

HC

SO3-C

OBJECTIF DU TRAVAILOBJECTIF DU TRAVAILOBJECTIF DU TRAVAIL

L’optimisation du procédé NSSC (peuplier) en laboratoire et à l’échelle pilote vise à réduire la quantitédes produits chimiques utilisés

Via la récupération des liqueurs résiduelles, on recherche leur transformation en sous-produits à valeur ajoutée

pTout en augmentant la qualité de l ’effluent, ce qui permettrait d’améliorer la rentabilité du procédé

LL’’optimisation du procoptimisation du procééddéé NSSCNSSC (peuplier) en (peuplier) en laboratoire et laboratoire et àà ll’é’échelle pilote vise chelle pilote vise àà rrééduire la quantitduire la quantitéédes produits chimiques utilisdes produits chimiques utilisééss

Via la rVia la réécupcupéération des liqueurs rration des liqueurs réésiduelles, on recherche siduelles, on recherche leur transformation en sousleur transformation en sous--produits produits àà valeur ajoutvaleur ajoutééee

ppTout en augmentant la qualitTout en augmentant la qualitéé de lde l ’’effluent, ce qui permettrait effluent, ce qui permettrait dd’’amamééliorer la rentabilitliorer la rentabilitéé du procdu procééddéé

O-OCH3

HC

SO3-C

PLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAILPLAN DE TRAVAIL

1.1. OptimisationOptimisation du procdu procééddéé NSSCNSSC1.1. PâtesPâtes2.2. Liqueurs rLiqueurs réésiduelles (LR)siduelles (LR)

2.2. CaractCaractéérisationrisation des LRdes LR3.3. UltrafiltrationUltrafiltration des LRdes LR

1.1. SSééparationparation de leurs composantsde leurs composants4.4. UtilisationUtilisation des LR comme additifdes LR comme additif

FFabricationabrication du carton canneluredu carton cannelure5.5. GreffageGreffage des lignosulfonates (LS)des lignosulfonates (LS)6.6. Diagrammes dDiagrammes d ’é’écoulement coulement proposproposééss7.7. ConclusionsConclusions

O-OCH3

HC

SO3-C

(1) OPTIMISATION DU PROCÉDÉNSSC: OBJECTIF(1) OPTIMISATION DU PROC(1) OPTIMISATION DU PROCÉÉDDÉÉNSSC: NSSC: OBJECTIFOBJECTIF

Obtenir les meilleures propriétés physiques des pâtes

NSSC, en utilisant de faibles quantités de produits chimiques

Déterminer les conditions opératoires pour obtenir des

liqueurs résiduelles contenant un rapport SI/SO minimal,

tout en assurant une qualité des pâtes égale ou supérieure à

celle de référence

Obtenir les Obtenir les meilleures proprimeilleures propriééttéés physiques des pâtess physiques des pâtes

NSSC, en utilisant de faibles quantitNSSC, en utilisant de faibles quantitéés de produits chimiquess de produits chimiques

DDééterminer les conditions opterminer les conditions opéératoires pour obtenir des ratoires pour obtenir des

liqueurs rliqueurs réésiduellessiduelles contenant un contenant un rapport SI/SO minimal,rapport SI/SO minimal,

tout en assurant une qualittout en assurant une qualitéé des pâtes des pâtes éégale ou supgale ou supéérieure rieure àà

celle de rcelle de rééfféérencerence

O-OCH3

HC

SO3-CUNITÉ DE RÉFÉRENCE:

Usine « Productos Pulpa Moldeada »Cipolletti, Río Negro, Argentine

UNITUNITÉÉ DE RDE RÉÉFFÉÉRENCERENCE::Usine Usine «« ProductosProductos Pulpa Pulpa MoldeadaMoldeada »»CipollettiCipolletti, , RRííoo Negro, ArgentineNegro, Argentine

Pâtes NSSC (20000 t/an), de peuplier hybride (Populus deltoïdes)PPâtesâtes NSSC (20000 t/an), de peuplier hybride (NSSC (20000 t/an), de peuplier hybride (Populus Populus deltodeltoïïdesdes))

1 2 3 4 5 6 7

Copeaux75 t/jour

Produits chimiques+ Eau

Vapeur Vapeur Vapeur

Eau 72 m3/jour

YY

Eau blanche576 m3/jour

Consistance 8%

Consistance32% Consistance

28%

7. Lavage de la pâte.Eau de lavage + LR + matières fines(volume de 535 m3/ jour d’effluent)

1. Chauffagedes copeaux 2. Imprégnation

des copeauxavec desproduits

chimiques

3. Cuisson.4. Raffinage pressurisé

5. Cyclone6. Pompe àhaute consistance

O-OCH3

HC

SO3-C

PLAN D’ESSAIS ET CUISSONS DES PÂTESPLAN DPLAN D’’ESSAIS ET CUISSONS DES ESSAIS ET CUISSONS DES PÂTESPÂTES

T= 170ºC (6 cuissons*)T= 170ºC (T= 170ºC (6 6 cuissonscuissons**))

tempstemps1010 3030

carbonate

carbonate

0.050.05

3.053.05sulfi

tesu

lfite

4.404.40

11.6011.60T= 162 et 178ºC (16 cuissons*)T= 162 et 178ºC (T= 162 et 178ºC (16 16 cuissonscuissons**))

sulfi

te

sulfi

te

6.26.2

9.89.8

tempstemps1515 2525

carbonate

carbonate

0.80.8

2.32.3

alphaalpha

**

**

p Plan d’essais: 4 variables à 5 niveaux:29 cuissons: 16* + 6* + 2* alpha de T (154 et 181ºC )+ 5 points centraux (détection de l’erreur expérimentale )

ÉTAPE PRÉ-CHIMIQUECOPEAUX (20 KG SECS)

SÉCHAGE A L‘AIR

CLASSIFICATIONREJET DES PARTICULES DE SCIURESET DES FRACTIONS MAJEURESDE 3 CM D’ÉPAISSEUR

ÉTUVAGE10 MINATMOSPHÉRIQUE

RAFFINAGE BAUER (SIMPLE DISQUE) 8 POUCES, 5 HPOUVERTURE DES DISQUES 20 mm

MÉLANGE ET TAMISAGE DUMATÉRIEL CENTRIFUGÉ

MATÉRIAU DÉSTRUCTURE POUR L’ÉTAPE CHIMIQUE

LAVAGE DES COPEAUXPAR FLOTTATION

CENTRIFUGATION DU MATÉRIEL DÉSTRUCTURÉ

ÉTAPE CHIMIQUE

PRÉPARATION DES LIQUEURS(SULFITE DE SODIUM,

CARBONATE DE SODIUM, EAU)

CHARGE DE LA LIQUEURSOUS VIDE - L:B=6.5:1

EXTRACTION D’AIRCHARGE DU MATÉRIAU

500 g INCLUANT 25 g DANS UN PETIT PANIER

POUR CALCULER LE RENDEMENT

ENTRÉE DE VAPEURSATURÉE DANS LA

CHEMISE CHAUFFANTE DÉMARRAGE DE LA RECIRCULATION

4 RÉSISTANCES (600 WATTS) CONNECTÉES

EN SÉRIE ET CONTRÔLÉES

INDÉPENDAMMENTCONTRÔLE DE LA TEMPÉRATURE

CALCUL DU FACTEUR H

FERMETURE DE LA VAPEUR

ARRÊT DE LA RÉACTION

RÉFRIGÉRATION DE LA CHEMISE RECIRCULATION

(EAU FROIDE)

LESSIVEUR EN ACIER

INOXYDABLE ( 4 L)

EXTRACTION DES L. R.

MESURE DE pH FINAL, PRODUITS CHIMIQUES RÉSIDUELS,

SOLIDES, DENSITÉ, VISCOSITÉ

CONSERVATION SOUS TOLUÈNE SUR CHLOROFORME

CALCUL DU RENDEMENT DE LA CUISSON

LAVAGE DU MATÉRIAU

AJOUT DE 2 L D’EAU, CENTRIFUGATION

LAVAGE DU PANIERAVEC 2 L + 10 L D'EAU

ÉTAPES MÉCANIQUES

MATÉRIAU CUIT

PREMIÈRE ÉTAPE:DÉFIBRAGE ATMOSPHÉRIQUE

RAFFINEUR BAUER OUVERTURE DES DISQUES 0,03 mm 590 CSF

CENTRIFUGATION DE LA PÂTE

DÉTERMINATION DE SR ET BÛCHETTES SOMERVILLE

DEUXIÈME ÉTAPE:RAFFINAGE EN PILE HOLLANDAISE

DÉTERMINATION DUSR TOUTES LES 5 min.JUSQU ’À 42 SR(260 CSF)

CENTRIFUGATION DE LA PÂTE

ESSAIS PHYSIQUES

PÂTE DÉFIBRÉE

PÂTE RAFFINÉE

MESURES DE L’ÉNERGIE

MESURE DU TEMPS

4,404,406,206,208,008,00 9,809,8011,6011,60Sulfite (%)Sulfite (%)

0,050,050,800,80

1,551,552,302,30

3,053,05

Carbo

nate

(%)

Carbo

nate

(%)

8585

8686

8787

8888

8989

9090R

ende

men

t (%

)R

ende

men

t (%

)

4,404,40 6,206,20 8,008,00 9,809,80 11,6011,60Sulfite (%)Sulfite (%)

0,050,05

0,800,80

1,551,55

2,302,30

3,053,05

Car

bona

te (%

)C

arbo

nate

(%)

Énergie (MJ/kg)Énergie (MJ/kg)

0,510,510,650,65

0,790,790,920,921,061,06

1,201,201,341,341,481,481,621,62

p Rendements entre 80 et 94%p Variation linéaire avec les 4

variables

p Grand écart de la consommation d ’énergie

p Baisse d ’énergie avec les 4 variables

154154 162162 170170 178178 186186Température (°C)Température (°C)

00

1010

2020

3030

4040

5050

6060In

dice

de

tract

ion

(In

dice

de

tract

ion

( Nm

Nm

// gg))

154154 162162 170170 178178 186186Température (°C)Température (°C)

4141

4444

4747

5050

5353

5656

5959

Bla

nche

ur (%

)B

lanc

heur

(%)

p Pour les propriétés physiques le facteur le plus important c ’est la température suivi du taux de sulfite

1010 1515 2020 2525 3030TempsTemps

Carb

onat

e

Carb

onat

e

7979828285858888919194949797

Aci

des

Sul

foni

ques

Aci

des

Sul

foni

ques

0,050,050,800,80

1,551,552,302,303,053,05

10 15 20 25 30Temps

154

162

170

178

186

Tem

péra

ture

0,69

0,911,121,341,561,782,00

2,212,43

o

SI/SO

0,47

p Le taux de sulfite présente la plus grande influence sur les groupements acides

p Pour le rapport SI/SO les variables les plus importantes sont le temps et la température

O-OCH3

HC

SO3-C

(1) CONCLUSIONS (1) CONCLUSIONS (1) CONCLUSIONS

p Les conditions optimales du procédé (obtenues àpartir des équations / Excel) varient selon les objectifs et les conditions cibles.

Scénario 1. Objectif: Optimisation des liqueurs: (rapport minimal des SI/SO).

température: 178ºCtemps: 26 minutessulfite de sodium: 6%carbonate de sodium: 2,5%

p SI/SO: 0,43 - 0,58 (diminution de 35 à 50%)

pp Les Les conditions optimalesconditions optimales du procdu procééddéé (obtenues (obtenues ààpartir des partir des ééquations / Excel) varient selon les quations / Excel) varient selon les objectifs et les conditions cibles. objectifs et les conditions cibles.

ScScéénario 1nario 1. . ObjectifObjectif: Optimisation des : Optimisation des liqueurs: (rapport minimal des SI/SO). liqueurs: (rapport minimal des SI/SO).

temptempéérature: 178rature: 178ººCCtemps: 26 minutestemps: 26 minutessulfite de sodium: 6%sulfite de sodium: 6%carbonate de sodium: 2,5%carbonate de sodium: 2,5%

pp SI/SO: 0,43 SI/SO: 0,43 -- 0,58 (diminution de 35 0,58 (diminution de 35 àà 50%)50%)

O-OCH3

HC

SO3-C


Scénario 2. Objectif: Optimisation des pâtes (propriétés mécaniques maximales). p Niveaux des variables indépendantes vers les valeurs

maximales du plan d ’essais:

température: 186 ºCtemps: 30 minutesNa2SO3: 11,6 % Na2CO3: 3,1 %

p Baisse de rendement de 80 à 72%.p Diminution de la blancheur de la pâte

augmentation des coûts de blanchiment

ScScéénario 2nario 2. . ObjectifObjectif: Optimisation des pâtes : Optimisation des pâtes (propri(propriééttéés ms méécaniques maximales). caniques maximales). pp Niveaux des variables indNiveaux des variables indéépendantes vers les valeurs pendantes vers les valeurs

maximales du plan dmaximales du plan d ’’essais:essais:

ttempempéérature: 186 rature: 186 ººCCtemps: 30 minutestemps: 30 minutesNaNa22SOSO33: 11,6 % : 11,6 % NaNa22COCO33: 3,1 % : 3,1 %

pp Baisse de rendement de 80 Baisse de rendement de 80 àà 72%.72%.pp Diminution de la blancheur de la pâteDiminution de la blancheur de la pâte

augmentation des coaugmentation des coûûts de blanchiment ts de blanchiment

O-OCH3

HC

SO3-C(2) LIQUEURS RÉSIDUELLES

NSSC: OBJECTIF (2) LIQUEURS R(2) LIQUEURS RÉÉSIDUELLES SIDUELLES NSSC: NSSC: OBJECTIF OBJECTIF

Identifier, quantifier et caractériserdes composants organiques des liqueurs résiduelles NSSC

Identifier, quantifier et caractIdentifier, quantifier et caractéériserriserdes composants organiques des des composants organiques des liqueurs rliqueurs réésiduelles NSSCsiduelles NSSC

O-OCH3

HC

SO3-C

(2) MÉTHODOLOGIE(2) (2) MMÉÉTHODOLOGIETHODOLOGIE

Volumes de toutes les liqueurs rVolumes de toutes les liqueurs réésiduelles siduelles

Analyses quantitatives (HPLC, UV)Analyses quantitatives (HPLC, UV)::Contenu de sucresContenu de sucresConcentrations de LSConcentrations de LSConcentrations de xylose (Concentrations de xylose (xylanesxylanes: repr: repréésentant des HC)sentant des HC)Concentrations dConcentrations d’’acides acacides acéétique (A.A.) et formique (A.F.)tique (A.A.) et formique (A.F.)CendresCendres

Analyses qualitatives (GPC):Analyses qualitatives (GPC):Masses molMasses molééculaires moyennes (MW) des LS et des HCculaires moyennes (MW) des LS et des HCDistributions de MW des LS et des HCDistributions de MW des LS et des HC

g/100g de L.R.

0

0,5

1,0

1,5

2,0

154 170 186

LSXyA.A.A.F.

Température(ºC)17816210 15 20 25 30 Temps (min)

g/100g de L.R.

LSXyA.A.A.F.

0

0,5

1,0

1,5

2,0

0

0,5

1,0

1,5

2,0

4.40 6.20 8.00 9.80 11.6

LSXyA.A.A:F.

Charge deSulfite (%)

g/100g L.R.

0

1

2

3

4

5

6

Température(ºC)

SI/SO

Viscosité

SO

ST

154 170 186178162

GFC des HC

0

50

100

150

200

267978 71086 18857 5002 1327 352Mw

11625

GFC des LS

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1410

5

8741

5416

3356

2080

1289 799

495

307

190

118 73 45

Mw

161

p Distribution de masses moléculaires des lignosulfonates (LS)

p Distribution de masses moléculaires des hémicelluloses (HC)

O-OCH3

HC

SO3-C(2) CONCLUSIONS SUR LES

ANALYSES DES LR(2) CONCLUSIONS SUR LES (2) CONCLUSIONS SUR LES ANALYSES DES LRANALYSES DES LR

Analyse de liqueurs ( /100g ST):p Lignosulfonates: 59 - 69 %p Hémicelluloses: 2 - 24 %p Sucres simples: non détectésp Acide acétique: 12 - 29 %p Acide formique: 1,6 - 2,4 %p Cendres: 30 - 60 %

Distribution des masses moléculaires:• MW LS: 1030 et 235 pour chaque pic.• MW HC: 8000 et 19600 (pic 1)

1000 (pic 2)

Analyse de liqueurs ( /100g ST):Analyse de liqueurs ( /100g ST):pp LignosulfonatesLignosulfonates: 59 : 59 -- 69 %69 %pp HHéémicellulosesmicelluloses: 2 : 2 -- 24 %24 %pp Sucres simplesSucres simples: non d: non déétecttectéésspp Acide acAcide acéétiquetique: 12 : 12 -- 29 %29 %pp Acide formiqueAcide formique: 1,6 : 1,6 -- 2,4 %2,4 %pp CendresCendres: : 30 30 -- 60 %60 %

Distribution des masses molDistribution des masses molééculaires:culaires:•• MW LSMW LS: 1030 et 235 pour chaque pic.: 1030 et 235 pour chaque pic.•• MW HCMW HC: 8000 et 19600 (pic 1): 8000 et 19600 (pic 1)

1000 (pic 2)1000 (pic 2)

O-OCH3

HC

SO3-C

(3) SÉPARATION DES LR PAR ULTRAFILTRATION : OBJECTIF(3)(3) SSÉÉPARATION DES LR PAR PARATION DES LR PAR ULTRAFILTRATIONULTRAFILTRATION : : OBJECTIFOBJECTIF

Fractionner des liqueurs résiduelles NSSC à l’aide de l'ultrafiltration

Évaluer si des HC et des LS peuvent être séparés en utilisant cette technique

FractionnerFractionner des liqueurs rdes liqueurs réésiduelles siduelles NSSC NSSC àà ll’’aide de l'ultrafiltrationaide de l'ultrafiltration

ÉÉvaluer si des valuer si des HC et des LS peuvent être HC et des LS peuvent être ssééparparééss en utilisant cette techniqueen utilisant cette technique

O-OCH3

HC

SO3-C(3) MÉTHODOLOGIE:

SYSTÈME D’ULTRAFILTRATION(3) M(3) MÉÉTHODOLOGIE:THODOLOGIE:SYSTSYSTÈÈME DME D’’ULTRAFILTRATIONULTRAFILTRATION

Écoulement croisé (pour minimiser l’accumulation)

Pression de 3,69 kg/cm2

ÉÉcoulement croiscoulement croiséé (pour (pour minimiser lminimiser l’’accumulation) accumulation)

Pression de 3,69 kg/cmPression de 3,69 kg/cm22

TCF10, 600mL TCF10, 600mL Discontinu, Discontinu, avecavec canacanauxuxminces minces

O-OCH3

HC

SO3-C

(3) MÉTHODOLOGIE:SYSTÈME D’ULTRAFILTRATION (UF)(3) M(3) MÉÉTHODOLOGIE:THODOLOGIE:SYSTSYSTÈÈME DME D’’ULTRAFILTRATION (UF)ULTRAFILTRATION (UF)

Membranes de compositions chimiques et points de coupure divers: pYC05 (500), acétate de cellulosepYM2 (2000), cellulose régénéréepYM3 (3000), cellulose régénéréepPM10 (10000), polyéthersulfoné

Surface effective: 63 cm2

Réduction de volume: 65%

Membranes de compositions Membranes de compositions chimiques et points de chimiques et points de coupure divers: coupure divers: ppYC05 (500), acYC05 (500), acéétate de cellulosetate de celluloseppYM2 (2000), cellulose rYM2 (2000), cellulose rééggéénnéérrééeeppYM3 (3000), cellulose rYM3 (3000), cellulose rééggéénnéérrééeeppPM10 (10000), PM10 (10000), polypolyééthersulfonthersulfonéé

Surface effective: Surface effective: 63 cm63 cm22

RRééduction de volume: duction de volume: 65%65%

O-OCH3

HC

SO3-C(3) MÉTHODOLOGIE:

TECHNIQUES D’ANALYSE(3) (3) MMÉÉTHODOLOGIE:THODOLOGIE:TECHNIQUES DTECHNIQUES D’’ANALYSEANALYSE

Efficacité du procédé d’ultrafiltration mesuré (dans

les: LR, rétentats (R) et perméats (P)) par:HC (comme xylanes, par chromatographie, détection IR)

LS (par spectroscopie UV à 274 nm)

A.A. (par chromatographie, détection UV à 254 nm)

Cendres (par conductimétrie)

MW par GPC (colonne Ultrahydrogel)

Obstruction des membranes (Fouling)

DBO et DCO des LR et de quelques fractions UF

EfficacitEfficacitéé du procdu procééddéé dd’’ultrafiltration mesurultrafiltration mesuréé ((dans dans

les: LR, les: LR, rréétentatstentats (R) et (R) et permpermééatsats (P))(P)) par:par:HC (comme HC (comme xylanesxylanes, par chromatographie, d, par chromatographie, déétection IR)tection IR)

LS (par spectroscopie UV LS (par spectroscopie UV àà 274 nm)274 nm)

A.A. (par chromatographie, dA.A. (par chromatographie, déétection UV tection UV àà 254 nm)254 nm)

Cendres (par Cendres (par conductimconductiméétrietrie))

MW par GPC (colonne MW par GPC (colonne UltrahydrogelUltrahydrogel))

Obstruction des membranes (Obstruction des membranes (FoulingFouling))

DBO et DCO des LR et de quelques fractions UFDBO et DCO des LR et de quelques fractions UF

LS, HC, A.A., cendres dans R et P

YM2 (1% et 7%)

LS, HC, A.A., cendres LS, HC, A.A., cendres dans R et Pdans R et P

YM2 (1% et 7%)YM2 (1% et 7%)

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

YM2R 1% YM2P 1% YM2R 7% YM2P 7%

CendresA.A. HCLS

0

50

100

150

200

250

300

YM2R YM3R PM10R YM2P YM3P PM10PLS (%) HC (%) A.A. (%) Cendres (%)

LS, HC, A.A., cendres dans R et P

Concentration de LR: 3%

Base: contenu des substances dans les LR

LS, HC, A.A., LS, HC, A.A., cendres dans R cendres dans R et Pet P

Concentration Concentration de LR: 3%de LR: 3%

Base: contenu Base: contenu des substances des substances dans les LRdans les LR

O-OCH3

HC

SO3-C

(3) RÉSULTATS: MW DES SUBSTANCES(3) R(3) RÉÉSULTATS: SULTATS: MW DES SUBSTANCESMW DES SUBSTANCES

Filtre YM3

Détection: IR

Filtre YM3Filtre YM3

DDéétection: tection: IRIR

0

20

40

60

80

100

120

100 1000 10000 100000MW

Surf

ace

Rel

ativ

e

LRYM3-R (3%)YM3-P1 (3%)YM3-P6 (3%)

O-OCH3

HC

SO3-C(3) SCHÉMA DE SÉPARATION:

AVEC CYCLES ET L ’INCORPORATION DE LA MEMBRANE YC05

(3) SCH(3) SCHÉÉMA DE SMA DE SÉÉPARATION: PARATION: AVEC CYCLES ET LAVEC CYCLES ET L ’’INCORPORATION INCORPORATION DE LA MEMBRANE YC05DE LA MEMBRANE YC05

Ruf1 + H2O Ruf2 + H2O Ruf3LR

Puf1

Puf’1

Puf3Puf2

Ruf’1 Ruf’2

Puf’2

Ruf’3

Puf’3

1 2 3

1’ 2’ 3’

YM3 YM3 YM3

YC05 YC05 YC05

O-OCH3

HC

SO3-C(3) RÉSULTATS:

DBO, DCO ET SOLIDES DISSOUS DES PERMÉATS SÉLECTIONNÉS

(3) R(3) RÉÉSULTATS: SULTATS: DBO, DCO ET SOLIDES DISSOUS DES DBO, DCO ET SOLIDES DISSOUS DES PERMPERMÉÉATS SATS SÉÉLECTIONNLECTIONNÉÉSS

DBO mg/l DCO mg/l Solides dis. (%)

LR (sortie du lessiveur) 12470 59410 9,0

LR (alimenté au système d’UF) 4156 19803 3,0

YM3P1 4090 13570 1,8

YM3 réduction de l’étape 2 % 31 % 40 %

YC05P’1 1230 5590 0,69

YC05 réduction de l’étape 70 % 59 % 61 %

Réduct. totale (YM3 + YC05) 70 % 72 % 77 %

O-OCH3

HC

SO3-C

(3) CONCLUSIONS DE LA SÉPARATION PAR UF(3) CONCLUSIONS DE LA (3) CONCLUSIONS DE LA SSÉÉPARATION PAR UFPARATION PAR UF

Schéma de séparation – concentration:pdeux étapes YM3 + deux étapes YC05

Produit une séparation des liqueurs résiduelles en 3 fractions principales:pRuf2: LS et des HC à MW élevées

pRuf'2: LS et HC à faibles MW et de l ’acétate de sodium

pPuf'1: proportion prépondérante de SI

Des diminutions (par rapport aux valeurs de départ): p70 % de la DBO

p72 % de la DCO

p77 % des solides dissous

SchSchééma de sma de sééparation paration –– concentration:concentration:ppdeux deux éétapes YM3 + deux tapes YM3 + deux éétapes YC05tapes YC05

Produit une sProduit une sééparation des liqueurs rparation des liqueurs réésiduelles en 3 siduelles en 3 fractions principales:fractions principales:ppRuf2: LS et des HC Ruf2: LS et des HC àà MW MW éélevlevééeses

ppRuf'2: LS et HC Ruf'2: LS et HC àà faibles MW et de lfaibles MW et de l ’’acacéétate de sodiumtate de sodium

ppPuf'1: proportion prPuf'1: proportion préépondpondéérante de SIrante de SI

Des diminutions (par rapport aux valeurs de dDes diminutions (par rapport aux valeurs de déépart): part): pp7070 % de la DBO% de la DBO

pp7272 % de la DCO% de la DCO

pp7777 % des solides dissous% des solides dissous

O-OCH3

HC

SO3-C(4) UTILISATION DES LR COMME ADDITIF

DANS LA FABRICATION DU CARTON CANNELURE : OBJECTIF

(4) UTILISATION DES LR COMME ADDITIF (4) UTILISATION DES LR COMME ADDITIF DANS LA FABRICATION DU CARTON DANS LA FABRICATION DU CARTON CANNELURECANNELURE : : OBJECTIFOBJECTIF

Étudier l’utilisation possible des LR et des HC séparés des LR, comme additifs dans la fabrication du carton cannelure

Évaluer le comportement du système lorsque la charge anionique du mélange de fabrication est augmentéedue à la présence de matières organiques solubles

On retrouve dans la littérature que les HC et LS améliorent des propriétés physiques et augmentent la rétention des substances de remplissage des cartons (?)

ÉÉtudier ltudier l’’utilisation possible des utilisation possible des LR LR et des et des HCHC ssééparparéés s des LR, comme des LR, comme additifs dans la fabrication du carton additifs dans la fabrication du carton cannelurecannelure

ÉÉvaluer le comportement du systvaluer le comportement du systèème lorsque la me lorsque la charge charge anioniqueanionique du mdu méélange de fabrication est lange de fabrication est augmentaugmentééeedue due àà la prla préésence de matisence de matièères organiques solublesres organiques solubles

On retrouve dans la littOn retrouve dans la littéérature que les HC et LS amrature que les HC et LS amééliorent des liorent des propripropriééttéés physiques et augmentent la rs physiques et augmentent la réétention des tention des substances de remplissage des cartons (?)substances de remplissage des cartons (?)

O-OCH3

HC

SO3-C

(4) PROBLÈME PRINCIPAL (4) PROBL(4) PROBLÈÈME PRINCIPAL ME PRINCIPAL

Rétention des substances anioniques solublespLeur tendance à se maintenir dans les eaux blanches comme

résidus anioniques

Le même effet qui est produit à cause de la fermeture du système d’eau blanche de la machine à papier

Floculation effective (théorique)charge superficielle (potentiel zêta ) proche de zéro

charge soluble (demande anionique) proche de zéro

Addition des produits chimiques cationiquesopposer la double couche électrique des particules et la charge (-) des résidus anioniques avec ions chargés (+)

RRéétention des substances anioniques solublestention des substances anioniques solublesppLeur tendance Leur tendance àà se maintenir dans les eaux blanches comme se maintenir dans les eaux blanches comme

rréésidus anioniquessidus anioniques

Le même effet qui est produit Le même effet qui est produit àà cause de la fermeture du cause de la fermeture du systsystèème dme d’’eau blanche de la machine eau blanche de la machine àà papierpapier

Floculation effective (thFloculation effective (thééorique)orique)charge superficielle (potentiel zêta ) proche de zcharge superficielle (potentiel zêta ) proche de zééroro

charge soluble (demande anionique) proche de zcharge soluble (demande anionique) proche de zééroro

Addition des produits chimiques cationiquesAddition des produits chimiques cationiquesopposer la double couche opposer la double couche éélectrique des particules et la charge lectrique des particules et la charge ((--) des r) des réésidus anioniques avec ions chargsidus anioniques avec ions chargéés (+)s (+)

O-OCH3

HC

SO3-C

1. Essais préliminaires à pH 7,5dosages d’HC et LR: 0 – 1,5%dosages d ’amidon cationique (DS: 0,024) : 0 - 2%

Effet du pH (plan d ’essais 22)pH: 4,5 et 7,5amidon cationique: 0 - 2% HC: 1,5 %

Effet du Al2(SO4)3 (plan d ’essais 23): 0 - 0,5%HC ou LR ou Rétentat UF: 0 - 1,5%

amidon cationique: 0 - 2%

p Réponses: turbidité, demande cationique, conductivité

1.1. Essais prEssais prééliminaires liminaires àà pH 7,5pH 7,5dosages ddosages d’’HC et LR: 0 HC et LR: 0 –– 1,5%1,5%dosages ddosages d ’’amidon cationique (DS: 0,024) : 0 amidon cationique (DS: 0,024) : 0 -- 2%2%

Effet du pH (plan dEffet du pH (plan d ’’essais 2essais 222))pH: 4,5 et 7,5pH: 4,5 et 7,5amidon cationique: 0 amidon cationique: 0 -- 2% 2% HC: 1,5HC: 1,5 %%

Effet du AlEffet du Al22(SO(SO44))33 (plan d(plan d ’’essais 2essais 233):): 0 0 -- 0,5%0,5%HC ou LR ou HC ou LR ou RRéétentattentat UF: 0 UF: 0 -- 1,5%1,5%

amidon cationique: 0 amidon cationique: 0 -- 2% 2%

pp RRééponses: turbiditponses: turbiditéé, demande cationique, conductivit, demande cationique, conductivitéé

(4) MÉTHODOLOGIE: ESSAIS PRÉLIMINAIRES DE RÉTENTION(4) M(4) MÉÉTHODOLOGIE: ESSAIS THODOLOGIE: ESSAIS PRPRÉÉLIMINAIRES DE RLIMINAIRES DE RÉÉTENTIONTENTION

O-OCH3

HC

SO3-C

Sur les meilleurs points: amidon cationique: 1 % HC ou LR ou UFR: 1,5 %

4. Essais statiques (“jar test”) et dynamiques (“Brittjar”) de floculation

turbiditédemande cationique (titration colloïdale)

détecteur de charge des particules Mutek PCD 02détermination visuelle du point final

conductivité5. Essais physiques (formettes 120 g/m2)

conditions standard: 50% HR, 23ºCétat d’humidité élevée: 75% HR, 27ºC

Sur les meilleurs points: aSur les meilleurs points: amidon cationique: 1midon cationique: 1 % % HC ou LR ou UFR: 1,5HC ou LR ou UFR: 1,5 %%

4.4. Essais statiques (Essais statiques (““jar testjar test””) et dynamiques () et dynamiques (““BrittBrittjarjar””) de floculation ) de floculation

turbiditturbiditéédemande cationique (demande cationique (titrationtitration collocolloïïdale)dale)

ddéétecteur de charge des particulestecteur de charge des particules MutekMutek PCD 02PCD 02ddéétermination termination visuellevisuelle du point finaldu point final

conductivitconductivitéé5.5. Essais physiques (Essais physiques (formettesformettes 120 g/m120 g/m22) )

conditions standard: conditions standard: 50% HR, 2350% HR, 23ººCCéétat dtat d’’humidithumiditéé éélevlevéée: e: 75% HR, 2775% HR, 27ººCC

(4) MÉTHODOLOGIE: ESSAIS DÉFINITIFS(4) M(4) MÉÉTHODOLOGIE: ESSAIS THODOLOGIE: ESSAIS DDÉÉFINITIFSFINITIFS

Avec et sans additifs à différents dosages d’amidon (pH: 7,5)

Avec et sans Avec et sans additifs additifs àà diffdifféérents rents dosages ddosages d’’amidon amidon (pH: 7,5) (pH: 7,5)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0.5 1 1.5 2Amidon

Tur

bidi

té

Turbidité des pâtesTurb .0.5 HCTurb. 1.5 HCTurb. 0.5 SO dans LRTurb. 1.5 SO dans LR

Amidon-1400-1200-1000

-800-600-400-200

00 0.5 1 1.5 2

Dem

ande

cat

ioni

que

D.C. 0.5 HCD.C.1.5 HC D.C. Pâte D.C. 0.5 LR

D.C. 1.5 LR

O-OCH3

HC

SO3-C

VARIATIONS DES PROPRIÉTÉS À50% HR, 23ºC VARIATIONS DES PROPRIVARIATIONS DES PROPRIÉÉTTÉÉS S ÀÀ50% HR, 2350% HR, 23ººC C

ppzzééro: propriro: propriééttéés des pâtes sans additifss des pâtes sans additifs

-20-10

010203040506070

Main

I. Éclatement

I. Traction

I. Déchirure

Perméabilité

STFI

Élongation

TEAsans additifs

Amidon Amidon+HC Amidon+LR Amidon+UFR

% d

e va

riatio

n

O-OCH3

HC

SO3-C

VARIATIONS DES PROPRIÉTÉS À75% HR, 27ºCVARIATIONS DES PROPRIVARIATIONS DES PROPRIÉÉTTÉÉS S ÀÀ75% HR, 2775% HR, 27ººCC

pp zzééro: pâtes sans additifs (50% HR, 23ro: pâtes sans additifs (50% HR, 23ººC)C)

-40-30-20-10

01020304050

I. Éclatement

I. TractionI. Déchirure

Perméabilité

STFI

Élongation

TEA

50%HR23ºC

Sansadditifs Amidon Amidon

+ HCAmidon+ LR

Amidon + UFR

% d

e va

ri ati o

n

O-OCH3

HC

SO3-C

(5) CONCLUSIONS(5) CONCLUSIONS(5) CONCLUSIONS

La rétention des matières fines augmente de façon importante avec tous les additifs

Le Al2(SO4)3 ne présente aucun effet sur la rétention des HC dans notre système

Toutes les propriétés mécaniques (sauf la déchirure) ont été améliorées avec additifs à 23ºC et 50% HR

Á 75% HR: la traction, l'éclatement et le STFI diminuent; au contraire, le TEA et l’allongement augmentent

Il n’existe aucun évidence d’une rétention complète des substances solubles

La rLa réétention des matitention des matièères fines augmente de fares fines augmente de faççon on importante avec tous les additifsimportante avec tous les additifs

Le AlLe Al22(SO(SO44))33 ne prne préésente aucun effet sur la rsente aucun effet sur la réétention des tention des HC dans notre systHC dans notre systèèmeme

Toutes les propriToutes les propriééttéés ms méécaniques (sauf la dcaniques (sauf la dééchirure) ont chirure) ont ééttéé amamééliorlioréées avec additifs es avec additifs àà 2323ººC et 50% HR C et 50% HR

ÁÁ 75% HR: la traction, l'75% HR: la traction, l'ééclatement et le STFI diminuent; clatement et le STFI diminuent; au contraire, le TEA et lau contraire, le TEA et l’’allongement augmententallongement augmentent

Il nIl n’’existe aucun existe aucun éévidence dvidence d’’une rune réétention compltention complèète des te des substances solublessubstances solubles

O-OCH3

HC

SO3-C(5) GREFFAGE DES

LIGNOSULFONATES: OBJECTIF(5) GREFFAGE DES (5) GREFFAGE DES LIGNOSULFONATES:LIGNOSULFONATES: OBJECTIFOBJECTIF

Modifier les LS présents dans les liqueurs résiduelles du procédé NSSC en un produit à valeur ajoutée, en lignosulfonates greffés utiles comme polyélectrolytes cationiques

Modifier les Modifier les LS LS prpréésents dans les sents dans les liqueurs rliqueurs réésiduelles du procsiduelles du procééddéé NSSC NSSC en un produit en un produit àà valeur ajoutvaleur ajoutéée, en e, en lignosulfonates grefflignosulfonates greffééss utiles comme utiles comme polypolyéélectrolyteslectrolytes cationiquescationiques

O-OCH3

HC

SO3-C

(5) MÉTHODOLOGIE(5) M(5) MÉÉTHODOLOGIETHODOLOGIE

I. Production de copolymères à partir de LS et de monomères synthétiquesp modification de la capacité ionique des LS et

du poids moléculaire final

p production d'un agent floculant pouvant être:commercialiséet/ou réutilisé dans la même usine NSSC

II. Essai des copolymères produits comme floculants

I. Production de copolymI. Production de copolymèèresres àà partir de partir de LS et de monomLS et de monomèères synthres synthéétiquestiquespp modification de la capacitmodification de la capacitéé ionique des LS et ionique des LS et

du poids moldu poids molééculaire finalculaire final

pp production d'un agent floculant pouvant être:production d'un agent floculant pouvant être:commercialiscommercialisééet/ou ret/ou rééutilisutiliséé dans la même usine NSSCdans la même usine NSSC

II.II. Essai des copolymEssai des copolymèères produits res produits comme floculantscomme floculants

O-OCH3

HC

SO3-C

(6) MÉTHODOLOGIE (6) M(6) MÉÉTHODOLOGIE THODOLOGIE

Techniques utilisées :p méthode 1 (système rédox peroxyde-ion Fe+2

(HOOH-sulfate ferreux)p méthode 2 (système Meister (HOOH- CaCl2)

Essai des techniques sur des LS séparés et sur des LR

Utilisation de 2 types de monomères synthétiques cationiques (sels d'amines quaternaires)

Techniques utilisTechniques utiliséées :es :p méthode 1 (systèmeméthode 1 (système rédoxrédox peroxydeperoxyde--ionion FeFe+2+2

(HOOH(HOOH--sulfate ferreux)sulfate ferreux)pp méthode 2 (systèmeméthode 2 (système MeisterMeister (HOOH(HOOH-- CaClCaCl22))

Essai des techniques sur des LS sEssai des techniques sur des LS sééparparéés et sur s et sur des LRdes LR

Utilisation de 2 types de monomUtilisation de 2 types de monomèères synthres synthéétiques tiques cationiques (sels d'amines quaternaires)cationiques (sels d'amines quaternaires)

O-OCH3

HC

SO3-C

(6) CONDITIONS DE GREFFAGE (6) CONDITIONS DE GREFFAGE (6) CONDITIONS DE GREFFAGE

Méthode 1Méthode 1

((système ,système , FeFe2+2+/H/H22OO22))

pp LS: 1gLS: 1g

pp FeSOFeSO44: 15 mg : 15 mg

pp HH22OO22: 40 mg : 40 mg

pp Monomère: 2,15gMonomère: 2,15g

pp M/LS= 215%M/LS= 215%

Méthode 2Méthode 2

((système système MeisterMeister,, CaClCaCl22//HH22OO22))

pp LS: 1gLS: 1g

pp CaClCaCl22: : 340 340 mg mg

pp HH22OO22: 195 mg: 195 mg

pp Monomère: 2,7gMonomère: 2,7g

pp M/LS= 270%M/LS= 270%

pp RRééaction en milieu aqueux, sous atmosphaction en milieu aqueux, sous atmosphèère de Nre de N2 2 ,, avec avec agitation, volume: 20 ml, pH: 2,5, tempagitation, volume: 20 ml, pH: 2,5, tempéérature: 40rature: 40ººCC

Méthode 1

00.5

11.5

22.5

33.5

70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350Volume élution G50 (mL)

Homopolymère A (24h) Copolymère 1 - A (24h)

Méthode 1

00.5

11.5

22.5

33.5

70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350Volume élution G50 (mL)

Homopolymère B Copolymère 1 - B

pp Comparaison des Comparaison des chromatogrammeschromatogrammes

ppGPC GPC (d(déétection tection UV 207 nmUV 207 nm))

Méthode 2

0.0%

20.0%

40.0%60.0%80.0%

100.0%

2 h 24 h 48 h

LS /1- A LS / 1-B A B

Méthode 1

0.0%20.0%

40.0%60.0%80.0%

100.0%

2 h 24 h 48 h

LS /1- A LS / 1-B A B

pp RRéésiduelssiduels de LS et de LS et dede monommonomèèresres

pp ÉÉtude du tude du temps de temps de rrééaction: 2h, action: 2h, 24h, 48h24h, 48h

0%20%40%60%80%

100%

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48temps (h)

LS 1-A LS 1-B LS 2-A LS 2-B

Con

vers

ion

%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48temps (h)

Monomère 1-A Monomère 1-B Monomère 2-A Mon omère 2-B

Con

vers

ion

%

pp CourbesCourbes dedeconversionconversiondesdes rrééactionsactionsdede greffage greffage

R YM10 (G -100)

00.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

10100100010000100000Mw

abs. 207 nm abs.275 nm

Copolymère1-A 48h (G -100)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

10100100010000100000Mw

abs. 275nm abs.207nm

Copolymère1-A 48h (G -100)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

10100100010000

Copolymère 1-A 48h (G-100)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

10100100010000100000Mw


R YM2 (G -100)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

10100100010000100000Mw


R YCO5 (G -100)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

10100100010000100000Mw


00,020,040,060,080,100,120,140,160,180,20

10100100010000100000abs.275 nm M/LS=200% abs.275 nm M/LS= 100%abs.275 nm M/LS=50% abs.275 nm LS

pp Standards: PSSNaStandards: PSSNa

pp CopolymCopolymèèrere 11--B B de la de la fractionfractionrréétentattentat YM3 YM3

pp M/LS: 50 M/LS: 50 jusqu'jusqu'àà200%200%

00,20,40,60,81,01,21,4

10100100010000100000

abs. 275 nm Mw

0

10

20

30

40

50

60

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1% Polymère (base pâte sèche)

Turb

idité

(NTU

)

Homopolymère 1-B Copolymère 1-B (M/LS= 480 %)Copolymère 1-B (RYM3 de la LR)

(M/LS= 100%) Copolymère 1-B (M/LS= 200%)

ppEssais de floculationEssais de floculation

O-OCH3

HC

SO3-C


La capacité de greffage des LS a été confirmée

La conversion maximale de LS est voisine de 100% (méthode 1 + monomère B) dans les 2 heures initiales

La présence d’homopolymère n’a pas été détectée

La fraction retenue en YM3 (LS/ST: 67 %) est copolymérisée, (conversion de M: 94% et de LS: 86 %)

L’incorporation de 0,35 % du copolymère produit une réduction radicale de la turbidité, et de la demande cationique du mélange de fabrication

La capacitLa capacitéé de greffage des LS a de greffage des LS a ééttéé confirmconfirmééee

La conversion maximale de LS est voisine de 100% La conversion maximale de LS est voisine de 100% (m(mééthode 1 + monomthode 1 + monomèère B) dans les 2 heures initialesre B) dans les 2 heures initiales

La prLa préésence sence dd’’homopolymhomopolymèèrere nn’’a pas a pas ééttéé ddéétecttectééee

La fraction retenue en YM3 (LS/ST: 67La fraction retenue en YM3 (LS/ST: 67 %) est %) est copolymcopolyméérisrisééee, (conversion de M: 94% et de LS: 86, (conversion de M: 94% et de LS: 86 %)%)

LL’’incorporation de 0,35incorporation de 0,35 % du copolym% du copolymèère produit une re produit une rrééduction radicale de la turbiditduction radicale de la turbiditéé, et de la demande , et de la demande cationique du mcationique du méélange de fabricationlange de fabrication

O-OCH3

HC

SO3-C

DIAGRAMME PROPOSÉ POUR LA SÉPARATION DES COMPOSANTS DES LIQUEURS RÉSIDUELLESA L’AIDE DE L’ULTRAFILTRATION

DIAGRAMME PROPOSDIAGRAMME PROPOSÉÉ POUR LA SPOUR LA SÉÉPARATION PARATION DES COMPOSANTS DES LIQUEURS RDES COMPOSANTS DES LIQUEURS RÉÉSIDUELLESSIDUELLESA LA L’’AIDE DE LAIDE DE L’’ULTRAFILTRATIONULTRAFILTRATION

5) Cyclone

6’) Presse à vis pour lavage à faible dilution et séparation de la liqueur résiduelle

7’) Raffinage secondaire atmosphérique

8) Système d’ultrafiltration

5 6’ 7’

LR650 m3/jour

Eau blanche576 m3 /jour

Consistance 40%

Consistance32%

Consistance 22%

8 « R » àrécupération dessous-produits200 m3/jour

« P » àrecirculation450 m3/jour

Consistance 8%

132 m3 /jour

Ruf2

Puf2Ruf’1 Ruf’2

Puf’2

LR

Puf1

Puf’1

8 (Détail)

2YM3

YC05

YM3

YC05

1

2’1’

Ruf1+H2O

O-OCH3

HC

SO3-C

SCHÉMA PROPOSÉ POUR LA PRODUCTION DE FLOCULANT ET POUR LA SÉPARATION DES PRODUITS DE GREFFAGE

SCHSCHÉÉMA PROPOSMA PROPOSÉÉ POUR LA PRODUCTION DE POUR LA PRODUCTION DE FLOCULANT ET POUR LA SFLOCULANT ET POUR LA SÉÉPARATION DES PARATION DES PRODUITS DE GREFFAGEPRODUITS DE GREFFAGE

8) Système d’ultrafiltration

9) Réaction de greffage

10) Système de séparation des produits

H2O2

Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3

10 ( Détail )

Ruf2’’ Ruf1’’

Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Puf2’’

2’’YM3

1’’YM3


Ruf2’’:Copolymère

Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1SI/SO: 1,0

8

- dispersants

9

NM1

10

Puf2’’


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1SI/SO: 1,0

8

9

NM1

10

Puf2’’


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1SI/SO: 1,0

8

9

NM1

10 Ruf2’’:Copolymère

Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1SI/SO: 1,0

8

9

NM

10

Puf2’’


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1SI/SO: 1,0

8

- acide acétique

9

NM

10

Puf2’’


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1SI/SO: 1,0

8

9

N

10

Puf2’’


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1

8

9

NM

10 Ruf2’’:Copolymère

Ruf2SI/SO: 0,5

Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1

8

9

NM1

10

Puf2’’


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1

8

9

NM1

1

Puf2’’


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1

8

9

NM1


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1

8

NM

Puf2’’


Ruf’2

LRSI/SO: 0,5

Puf’1

NM

Puf2’’


LRSI/SO: 0,5

Puf’1A vendre (SI/SO: 0,4)

N

Puf2’’

Ruf2’’:Copolymère floculant

LR

Puf’1

N2 FeSO4M

O-OCH3

HC

SO3-C

CONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAIL

Optimisation du procédé: p Différentes stratégies peuvent être appliquées pour

l’atteinte des objectifs visés, tout en utilisant une charge chimique relativement faible:

Une diminution de 35 à 50% de SI/SO par rapport à la mesure originale de l’usine peut être obtenue pour des rendements similairesDes propriétés mécaniques peuvent être aussi maximisées à un rendement d’environ 72%

Ce travail apporte des données de base sur différents aspects des liqueurs résiduelles NSSC

Optimisation du procOptimisation du procééddéé: : pp DiffDifféérentes stratrentes stratéégies peuvent être appliqugies peuvent être appliquéées pour es pour

ll’’atteinte des objectifs visatteinte des objectifs viséés, tout en utilisant une s, tout en utilisant une charge chimique relativement faible:charge chimique relativement faible:

Une diminution de 35 Une diminution de 35 àà 50% de SI/SO par rapport 50% de SI/SO par rapport àà la la mesure originale de lmesure originale de l’’usine peut être obtenue pour des usine peut être obtenue pour des rendements similairesrendements similairesDes propriDes propriééttéés ms méécaniques peuvent être aussi maximiscaniques peuvent être aussi maximiséées es àà un rendement dun rendement d’’environ 72%environ 72%

Ce travail apporte des donnCe travail apporte des donnéées de base sur es de base sur diffdifféérents aspects des liqueurs rrents aspects des liqueurs réésiduelles NSSCsiduelles NSSC

O-OCH3

HC

SO3-C


Les LR peuvent être séparées et concentrées en utilisant l’UF Un schéma approprié permet de:p concentrer les SO des LRp séparer les SI résiduelsp diminuer:

70% de la DBO 72% de la DCO et 77% des solides dissous

Les LR peuvent être sLes LR peuvent être sééparparéées et es et concentrconcentréées en utilisant les en utilisant l’’UF UF Un schUn schééma approprima appropriéé permet de:permet de:pp concentrer concentrer les SO des LRles SO des LRpp ssééparer parer les SI rles SI réésiduelssiduels

pp diminuerdiminuer::70% de la DBO 70% de la DBO 72% de la DCO et 72% de la DCO et 77% des solides dissous77% des solides dissous

O-OCH3

HC

SO3-C


Différentes utilisations de composants:

p 1er rétentat: fabrication de copolymères greffés de ligninerécupération croisée (faible rapport SI/SO)dispersants

p 2 ième rétentat:acide acétiquedispersants

p 1er rétentat (après hydrolyse des HC): source de sucres pour fabriquer des sous-produits (xylitol)

p perméat: recirculation (SI avec près de 50% de Na2SO3 résiduel)

DiffDifféérentes utilisations de composants:rentes utilisations de composants:

pp 1er 1er rréétentattentat: : fabrication de copolymfabrication de copolymèères greffres grefféés de lignines de ligninerréécupcupéération croisration croiséée (faible rapport SI/SO)e (faible rapport SI/SO)dispersantsdispersants

pp 2 2 iièème rme réétentattentat::acide acacide acéétiquetiquedispersantsdispersants

pp 1er 1er rréétentattentat (apr(aprèès hydrolyse des HC): s hydrolyse des HC): source de sucres pour fabriquer des soussource de sucres pour fabriquer des sous--produits (produits (xylitolxylitol))

pp permpermééat: at: recirculationrecirculation (SI avec pr(SI avec prèès de 50% des de 50% de NaNa22SOSO33 rréésiduel)siduel)

O-OCH3

HC

SO3-C


L’utilisation de HC ou de LR comme additifs de résistance ne s’est pas avérée positive (substances faiblement retenues)

L’étude nous renseigne toutefois sur le comportement du système lorsque la charge anionique est augmentée dans le mélange de fabrication, face au comportement de l’amidon et du sulfate d’aluminium

LL’’utilisation de utilisation de HCHC ou de ou de LRLR comme additifs de comme additifs de rréésistance ne ssistance ne s’’est pas avest pas avéérréée positive (substances e positive (substances faiblement retenues) faiblement retenues)

LL’é’étude nous renseigne toutefois sur le tude nous renseigne toutefois sur le comportement comportement du systdu systèème me lorsque la charge anionique est lorsque la charge anionique est augmentaugmentéée dans le me dans le méélange de fabrication, face au lange de fabrication, face au comportement de lcomportement de l’’amidonamidon et du et du sulfate dsulfate d’’aluminiumaluminium

O-OCH3

HC

SO3-C


Le greffage des LS pour la fabrication des floculants a pu être réalisé avec une facilité relative

La capacité floculante des copolymères s’avère variable tout dépendant:

des conditions de greffagedu rapport monomère/lignine

Lors de la fermeture des circuits d’eaux blanches oùdes «trappes anioniques» performantes doivent être utilisées, les copolymères fabriqués ont fonctionné de façon satisfaisante

Le Le greffagegreffage des LS pour la fabrication des des LS pour la fabrication des floculants a pu être rfloculants a pu être rééalisaliséé avec une facilitavec une facilitéé relativerelative

La La capacitcapacitéé floculantefloculante des copolymdes copolymèères sres s’’avavèère re variable tout dvariable tout déépendant:pendant:

des conditions de greffagedes conditions de greffagedu rapport monomdu rapport monomèère/ligninere/lignine

Lors de la Lors de la fermeture des circuits fermeture des circuits dd’’eaux blanches oeaux blanches oùùdes des ««trappes anioniquestrappes anioniques»» performantes doivent être performantes doivent être utilisutiliséées, les es, les copolymcopolymèères res fabriqufabriquéés ont fonctionns ont fonctionnéé de de fafaççon satisfaisanteon satisfaisante

O-OCH3

HC

SO3-C


Des études d’optimisation et de changement d’échelle sont nécessaires pour démontrer la

faisabilité de cette approche

Des Des éétudes dtudes d’’optimisation optimisation et de et de changement changement dd’é’échelle chelle sont nsont néécessaires pour dcessaires pour déémontrer la montrer la

faisabilitfaisabilitéé de cette approchede cette approche

OPTIMISATION DU PROC OPTIMISATION DU PROCÉDÉ AU … · O- OCH 3 HC SO 3 C - PROBLÉMATIQUE DU...

Documents

Transcript of OPTIMISATION DU PROC OPTIMISATION DU PROCÉDÉ AU … · O- OCH 3 HC SO 3 C - PROBLÉMATIQUE DU...