Évaluation des nouveaux procédés de délignification et blanchiment en réacteur à déplacement de liqueur et comparaison avec les procédés traditionnels

par Yahya Hamzeh

Thèse de doctorat en Génie des procédés. Chimie des procédés papetiers

Sous la direction de Dominique Lachenal et de Gérard Mortha.

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

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  • Résumé

    Le dioxyde de chlore est le réactif le plus utilisé pour le blanchiment des pâtes chimiques. En système batch conventionnel, environ 50% du réactif est consommé dans des réactions inutiles intervenant à l'issue des premières étapes de délignification. L'étude des composés modèles de lignine et de la pâte kraft confirme qu'environ 5 à 6 électrons d'oxydation par unité C9 de la lignine sont suffisants pour assurer une réaction complète. Les réactions secondaires interviennent principalement après la dégradation rapide des groupements phénoliques libres. Parmi celles-ci, l'acide muconique et ses dérivés formés au cours des premières étapes réagit en échangeant 2 à 4 électrons, à une vitesse similaire à celles des unités non phénoliques de la lignine, dont l'élimination est également favorisée par l'acide hypochloreux intermédiaire. La limitation des réactions secondaires est possible en utilisant un réacteur à lit fixe de fibres, induisant un déplacement relatif de la liqueur par rapport aux fibres. L'étude hydrodynamique a permis la détermination des caractéristiques des lits fixes épais à moyenne consistance (pertes de charge, dispersion axiale) en fonction des conditions opératoires. Les résultats de blanchiment ont confirmé l'obtention d'une plus grande sélectivité des réactions organiques en lit fixe, mais une perte d'efficacité globale en raison d'une plus grande formation de chlorate. En revanche, fondé sur un principe similaire, le procédé multi-batch [DE(p)]n à charge divisée en réactif conduit à une forte augmentation de l'efficacité globale et permet d'atteindre jusqu'à 40% de diminution de la consommation en dioxyde de chlore.


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  • Titre traduit

    Evaluation of a novel chlorine dioxide bleaching process using a flow-through reactor and comparison with conventional or non-conventional batch processes.


  • Résumé

    Chlorine dioxide is the most common bleaching agent used for chemical pulps. In conventional batch processes, about 50% of the ClO2 oxidizing power is consumed in useless reactions involving the primary reaction products. In the present study, it was confirmed that approximately 5 to 6 electrons per C9 lignin unit were sufficient for the total degradation of free phenolic units in lignin. The main reaction products, i. E. Muconic acid and its derivatives, consumed 2 to 4 electrons and react with ClO2 at a similar rate that non-phenolic lignin units, whose elimination is also favoured by the presence of intermediate hypochlorous acid. Limiting ClO2 secondary reactions was shown possible by using a fibre bed flow through reactor in which liquor displacement causes the elution of the reaction products downflow. Hydrodynamic studies of medium consistency thick fibre beds allowed determining their main characteristics (head pressure, axial dispersion) versus operating parameters. Liquor displacement bleaching was found more selective on the organic matter, but it was penalized by the higher chlorate formation which reduced the overall process efficiency. However, based on a similar principle, applying a multi-batch process of the type [DE(p)]n, involving the application of a split ClO2 charge and intermediate alkaline extractions, improved significantly the overall process efficiency and led to a reduction of up to 40% of the ClO2 consumption compared to conventional batch processes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (221 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 200-215

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0057
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0057/D
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