Mise au Point et Développement de Pâtes de Cellulose à Haut Niveau de Pureté pour l'Industrie...
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Mise au Point et Développement de Pâtes de Cellulose à Haut Niveau de Pureté pour l'Industrie Chimique des Dérivés Cellulosiques Thèses des bois, CAP SCIENCES, le 30 Janvier 2009 Benoit Lambert USBB – Tembec R&D Tartas
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Mise au Point et Développement de Pâtes de Cellulose à Haut Niveau de
Pureté pour l'Industrie Chimique des
Dérivés Cellulosiques
Thèses des bois, CAP SCIENCES, le 30 Janvier 2009
Benoit Lambert USBB – Tembec R&D Tartas
Partenaires du Projet
Usine de Témiscaming(Québec)
Partenaires Universitaires :
Partenaires Financiers :
Partenaire Industriel :
Usine de Tartas(Landes)
Cellulose de Spécialité - Cellulose à Usage Chimique
Pâtes de bois185 MT/an*
Cellulose à usage chimique
4,4MT/an
ACETATES655 kT
ETHERS370 kT
MCC 85 kT
NITROCELL. 140 kT
CELLOPHANE60 kT
Cellulose de
spécialité(33%)
VISCOSE(RAYONNE)
2540 kT *Production annuelle totale de pâtes de bois
VISCOSE(FIBRANNE)
340 kT
CELL. MERCERISEE50 kT
VISCOSE 150 kT
Marché de
commodité
67%
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OO OO
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HH
Cellulose - Dérivés Cellulosiques
CELLULOSE =POLYMERE du GLUCOSE
Cellulose - Dérivés Cellulosiques
O
OO OO
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HH
Fonctionnalisation des groupes hydroxyles
Mise en solution de la cellulose(solvants organiques ou eau)
O
OO OO
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OO
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HH
Matières premièresCellulose
99%Extraits et cendres
<1%
Composition chimique des linters de coton
Lignine, extraits et cendres
<1%
Cellulose96%
Hémicelluloses4%
Composition chimique d'une pâte de bois
pour dérivés cellulosiques
Matières premièresCellulose
99%Extraits et cendres
<1%
Composition chimique des linters de coton
Lignine, extraits et cendres
<1%
Cellulose96%
Hémicelluloses4%
Composition chimique d'une pâte de bois
pour dérivés cellulosiques
Composition chimique moyenne
du bois
Extraits et cendres
5%
Cellulose45%
Hémicelluloses25%
Lignine25%
Même type de cellulose pour les 3 types de dérivés considérés :
Haute pureté, haute blancheur, viscosité contrôlée
Cellulose = polymère naturel, grande disponibilité
Matière première renouvelable
Intérêts et objectifs du
projet
Marché de niche des dérivés cellulosiques
à haute valeur ajoutée
Objectifs : Mise au point de pâtes de bois de haute pureté
Etude fondamentale sur accessibilité et réactivité de la cellulose
Analyses
Hémicelluloses
Cellulose dégradée -cellulose
Autres analyses :
Blancheur : mesurée en % par rapport à une référence
Taux de cendres et taux d’extraits
Viscosité en solution
Extraction et purification de la cellulose dans les usines TEMBEC
CUISSON(ACIDE)
PRE BLANCHIMENT(BASIQUE)
BLANCHIMENT(ACIDE)
Solubilisation de la lignine
Enrichissement en cellulose
Contrôle de la viscosité
Contrôle de la blancheur
Contrôle de la viscosité
BOIS
BOBINES
MISE EN FEUILLESSECHAGE
Amélioration :Modification des
paramètres de cuisson
CUISSON« STANDARD
»
149°CACIDE
pH=1,5
CUISSONMODIFIEE
140°CTRES ACIDE
pH=1
-cellulose= 96%
Cell. dégradée=3,5%
-cellulose= 97,5%
Cell.dégradée=
1,5%
PURIFICATION et BLANCHIMENT
40 50 60 70 80 90 100
Rendement en pâte %
0
25
50
75
100
500
1000
1500
2000
2500
50
100
150
Rendement Cellulose
DP Cellulose
DP Hémicellulose
Rdt en %DP
Lign. Hém. Cellulose
90 120 180 KJ/Mol
Énergie d’activation de délignification et d’hydrolyse des polysaccharides
Amélioration :Modification des paramètres de
purificationCUISSON(ACIDE)
PREBLANCHIMENT(BASIQUE)
BLANCHIMENT 1(ACIDE)
EXTRACTION(BASIQUE)
BLANCHIMENT 2(ACIDE)
BLANCHIMENT 3(BASIQUE)
BOIS
NOUVELLE ETAPE de
PURIFICATION
CONCENTRATION en SOUDE
TEMPERATURE DE REACTION
REACTION CHIMIQUE :
Contrôle/dégradationConsommation réactifsPas de recyclage
PHENOMENE PHYSIQUE :
Action immédiateMoins de dégradationRecyclage des réactifs
Amélioration :Modification des paramètres de
purificationCUISSON(ACIDE)
PREBLANCHIMENT(BASIQUE)
BLANCHIMENT 1(ACIDE)
EXTRACTION(BASIQUE)
BLANCHIMENT 2(ACIDE)
BLANCHIMENT 3(BASIQUE)
BOIS
RESULTATS :
-cellulose :
96,7% 98%
Cell. dégradée :
1,9% 1,2%
NOUVELLE ETAPE de
PURIFICATION
CONCENTRATION en SOUDE
TEMPERATURE DE REACTION
Collaboration Université/TEMBECÉtude Rayons X sur taux de cristallinité de la cellulose en fonction des conditions de purification
Cellulose ICellulose II
X-Ray Intensity vs 2θ for different MCE conditions
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
5 10 15 20 25 30
2θ (°)
X-Ray Intensity
NaOH 8,89% 30°C
NaOH 10,91% 30°C
NaOH 8,89% 38°C
NaOH 10,91% 38°C
20W Starting pulp
RX Conditions idéales de réaction Réactivité Maximale
Haut niveau de pureté atteint Mise en évidence des phénomènes physiques/chimiquesMise au point de nouvelles pâtes de cellulose
Validation avec tests acétatesApplication à d’autres usines TEMBEC
Conclusion et perspectives
