La liqueur noire est un déchet issu de la production de cellulose dans les papeteries. Actuellement, elle est utilisée pour récupérer des produits chimiques de cuisson et produire de la vapeur à haute pression, indispensable aux procédés de fabrication de la pâte à papier. Elle contient diverses substances telles que la lignine, l'hémicellulose, l'hydroxyde de sodium (NaOH) et le sulfure de sodium (Na₂S ) . Un biocarburant peut être produit à partir de la lignine présente dans la liqueur noire.
Cependant, selon le rapport de l’AIE, la liqueur noire en tant que source d’énergie a un brillant avenir devant elle puisqu’elle est considérée comme l’une des cinq sources d’énergie les plus essentielles sur Terre !
Propriétés de la liqueur noire
Les propriétés de base sont :
- Base de conception des équipements d'évaporation : Optimise la conception en fonction du transfert de chaleur, des caractéristiques des matériaux et des processus.
- Impact des changements dans la chimie du cycle de l'alcool : Un contrôle régulier de l’écart par rapport à la valeur de conception est essentiel pour garantir les performances des évaporateurs.
- Viscosité: Elle affecte le mouvement et la conduction thermique et augmente à des teneurs en solides et à des températures plus élevées.
- Augmentation du point d'ébullition : Avec l'augmentation des températures d'ébullition pendant l'évaporation et influencée par la composition chimique et la concentration, l'équipement doit y faire face.
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Propriétés thermiques de la liqueur noire
1. Corrélation de la conductivité thermique :
La conductivité thermique de la liqueur noire est modélisée par une corrélation de ± 4 % k, W/m°C − 0.58 + 1.44 × 10⁻³ ( T°C) - 3.35 × 10⁻³ (%S). Avec une incertitude d'environ trois, cette équation fournit une valeur précise de la conductivité thermique à une température donnée, en fonction de la teneur en solides (%).
2. Chaleur spécifique (Cp) :
Sa chaleur spécifique, notée Cp, varie en fonction de la teneur en solides et de la température. Cette variation varie de 2700 3900 à 0.65 0.95 J/kg/°C, soit de XNUMX à XNUMX Btu/lbm/°F. Cette compréhension est essentielle lors des transferts thermiques des liqueurs noires.
3. Chaleur de vaporisation :
La chaleur de vaporisation est de -2325 kJ/kg ou 1000 Btu/lb. La connaissance de ce paramètre est essentielle pour la conception et l'optimisation des procédés d'évaporation de la liqueur noire, car elle permet de déterminer la quantité d'énergie nécessaire lors de cette transition de phase.
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Liqueur noire produite par l'industrie papetière
Cette substance contient d'énormes quantités de matières en suspension, de polluants organiques et de composés toxiques, ce qui entraîne une grave pollution lorsqu'elle est rejetée directement dans les cours d'eau avoisinants. Les principaux dangers sont :
- La présence de déchets de l'industrie papetière contenant un excès de fibres, de pigments et de sels inorganiques dans le plan d'eau lui confère une couleur noir foncé et une odeur particulière et nauséabonde.
- La liqueur noire présente dans les déchets de l'industrie papetière présente de fortes concentrations de contaminants organiques a une demande biochimique en oxygène (DBO) élevée de 5000~40000g/L.
- La liqueur noire extrudée utilisée dans le processus de réduction en pâte a une forte concentration de lignine. Utilisation complète du produit de sulfonate de lignine sous forme de liqueur noire pour la fabrication du papier.
- En tant que matière première, la liqueur noire concentrée, sulfonée et dépoussiérée est utilisé de manière exhaustive dans la production de produits à base de lignosulfonate.
- Pour la sécurité écologique et l'harmonie naturelle dans le développement, la liqueur noire de fabrication du papier est convertie en produits à base de lignine grâce à une utilisation complète, ce qui réduit l'impact écologique.
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Pourquoi la fabrication du papier produit-elle un liquide noir ?
La présence d'alcool dans le processus de fabrication du papier s'explique par le rejet de trois types d'eau.
- Le premier est le liquide résiduaire généré lors de la réduction en pâte et de la cuisson, communément appelé liqueur de fabrication du papier.
- Le deuxième type est l'eau utilisée pour laver, sélectionner et rincer la pulpe après l'avoir séparée de la liqueur, également appelée eau.
- Enfin, il y a l’eau de la machine à papier qui peut être traitée et réutilisée.
Parmi ces eaux, les eaux intermédiaires représentent plus de 10 % du volume restant après extraction de la liqueur noire. Il est toutefois important de noter que 90 % des polluants rejetés par l'usine proviennent des émissions de liqueur noire. Par conséquent, ces émissions constituent une source de pollution pour les papeteries.
La composition de la liqueur noire est modifiée lors du processus de fabrication du papier. Les matières premières utilisées, comme la paille, contiennent de la cellulose, de la lignine et de l'hémicellulose (glycanes). Seule la cellulose (40 %) est utilisée pour la fabrication du papier, tandis que 25 % proviennent du bois. Les 18 % restants sont composés d'hémicellulose et de xylose, ainsi que de potassium, d'azote, de phosphore et d'autres éléments qui sont éliminés avec la liqueur noire. Cette dernière contient des substances telles que la lignine et l'hémicellulose, ainsi que du xylose, du potassium, de l'azote et du phosphore, qui ont d'importantes applications industrielles et agricoles.
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