30 mars 2009 -
Mécanique des Fluides, Énergétique, ProcédésSujet
Modélisation d'opérations unitaires dans la chaîne de production des pâtes papetières : cuisson Kraft et séquence de blanchiment ECF.
Direction
Gérard MORTHA, Maître de Conférences, Grenoble INP-Pagora /
LGP2 ♦♦
Martine RUEFF, Ingénieur de Recherche, Grenoble INP-Pagora /
LGP2Résumé
Le travail de recherche développé a porté, d'une part, sur le développement d'un modèle de cuisson Kraft en batch de bois de résineux, prenant en compte les paramètres morphologiques et chimiques du végétal ainsi que les conditions de cuisson, et d'autre part, sur la modélisation de la séquence complète de blanchiment ECF (Elemental Chlorine Free), séquence utilisant le dioxyde de chlore comme réactif principal.
Ces procédés principaux interviennent dans une très large majorité d'usines fabriquant des pâtes cellulosiques par voie chimique.
Une analyse bibliographique sur la chimie et les procédés a été menée ainsi que des travaux de laboratoire en vue d'établir des modèles mathématiques globaux pertinents, s'appuyant ou non sur des études plus anciennes, et de décrire les problématiques.
Le choix d'un modèle existant de cuisson Kraft a permis dans un premier temps de montrer l'influence des facteurs généraux puis, plus spécifiquement, après introduction de compléments au modèle initial, d'aborder les facteurs de non-uniformité telles que la distribution d'épaisseur des copeaux, l'hétérogénéité des températures au sein du réacteur et, pour finir, la prédiction des cuissons d'espèces différentes de bois en mélange.
La recherche sur la modélisation du blanchiment ECF a, quant à elle, visé à établir de nouveaux modèles s'appliquant indépendamment pour chaque stade de la séquence : blanchiment oxydatif au dioxyde de chlore (D0, D1, D2), stades d'extraction alcaline de type (E, EO, EP et EOP), utilisant l'oxygène et/ou le peroxyde d'hydrogène en renforcement de la soude. Par regroupement des modèles, et grâce à une étude expérimentale approfondie, la séquence complète ECF a été modélisée pour prédire l'indice kappa, la blancheur, le pH, la consommation des réactifs, ainsi que les paramètres environnementaux des effluents : DCO et DCO ultime (résistante à la biodégradation).
Enfin, cette thèse a permis la construction de plates-formes aux applications multiples : ingénierie, prédiction, décision, diagnostic, régulation et formation.
Autres membres du jury
Dominique LACHENAL, Professeur, Grenoble INP-Pagora /
LGP2 ♦♦ Monica EK, Professeur,
KTH (Suède) ♦♦ Stéphane GRELIER, Professeur,
Université Bordeaux 1 ♦♦ Christophe CALAIS ♦♦ Pierre LARNICOL, Responsable Business Unit Composés Oxygénés,
Arkema