OPTIMISATION DU PROC OPTIMISATION DU PROCÉDÉ AU … · O- OCH 3 HC SO 3 C - PROBLÉMATIQUE DU...
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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(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
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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
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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
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(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%)
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(1) CONCLUSIONS (1) CONCLUSIONS (1) CONCLUSIONS
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
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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
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(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)
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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)
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(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
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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
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(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%
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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
abs. 275 nm abs.207 nm
R YM2 (G -100)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
10100100010000100000Mw
abs. 207 nm abs.275 nm
R YCO5 (G -100)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
10100100010000100000Mw
abs. 207 nm abs.275 nm
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
(6) CONCLUSIONS (6) CONCLUSIONS (6) CONCLUSIONS
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
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Puf2’’
2’’YM3
1’’YM3
Ruf2’’ Ruf1’’
Ruf2’’:Copolymère
Ruf’2
LRSI/SO: 0,5
Puf’1SI/SO: 1,0
8
- dispersants
9
NM1
10
Puf2’’
Ruf2’’:Copolymère
Ruf’2
LRSI/SO: 0,5
Puf’1SI/SO: 1,0
8
9
NM1
10
Puf2’’
Ruf2’’:Copolymère
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’’
Ruf2’’:Copolymère
Ruf’2
LRSI/SO: 0,5
Puf’1SI/SO: 1,0
8
- acide acétique
9
NM
10
Puf2’’
Ruf2’’:Copolymère
Ruf’2
LRSI/SO: 0,5
Puf’1SI/SO: 1,0
8
9
N
10
Puf2’’
Ruf2’’:Copolymère
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’’
Ruf2’’:Copolymère
Ruf’2
LRSI/SO: 0,5
Puf’1
8
9
NM1
1
Puf2’’
Ruf2’’:Copolymère
Ruf’2
LRSI/SO: 0,5
Puf’1
8
9
NM1
Ruf2’’:Copolymère
Ruf’2
LRSI/SO: 0,5
Puf’1
8
NM
Puf2’’
Ruf2’’:Copolymère
Ruf’2
LRSI/SO: 0,5
Puf’1
NM
Puf2’’
Ruf2’’:Copolymère
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
CONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAIL
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
CONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAIL
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
CONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAIL
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
CONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAIL
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
CONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAILCONCLUSIONS DU TRAVAIL
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