Sistema y procesos de formación de pulpa alcalina de maderas duras.

La pulpa residual de madera dura a un número Kappa determinado puede reducirse al someter la pulpa de madera dura a condiciones de cocción específicas al final de la misma. A este respecto, se ha descubierto que la s-lignina reacciona más rápido que la g-lignina y que existe una proporción más elevada de g-lignina al final de un proceso de cocción de madera dura en comparación con la g-lignina presente al inicio de la misma. De este modo, cuando se someten a cocción maderas duras, se ha encontrado que unas condiciones de cocción relativamente más rígidas (por ejemplo, temperaturas de cocción más elevadas) al final del proceso de cocción, disminuyen el contenido de g-lignina que, a su vez, disminuye el porcentaje de pulpa residual a un número Kappa determinado

Sistemas y procesos de formación de pulpa alcalina de maderas duras.

Solicitud relacionada con la presente solicitud

La presente solicitud se basa en los beneficios de exclusividad nacionales, y reivindica los mismos, bajo 35 USCNAK119(e) de la Solicitud Provisional U.S.A. Nº de serie 60/791.431 registrada el 13 de abril de 2006, cuyo contenido completo se incorpora expresamente en el documento actual como referencia.

Sector de la invención

La presente invención se refiere de manera general al sector de los tratamientos químicos de material de fibras celulósicas trituradas. En realizaciones especialmente preferentes, la presente invención se refiere a procesos y aparatos para la formación de pulpa alcalina de maderas duras trituradas.

Antecedentes y características de la invención

La cocción química de maderas duras puede dar como resultado típicamente una mayor cantidad de pulpa residual en comparación a la pulpa obtenida a partir de la cocción química de maderas blandas. A este respecto, los solicitantes actuales han descubierto que la lámina central en las maderas duras tiene cantidades sustanciales de lignina siringil (s-lignina) a nivel celular en la lámina central en comparación a la presencia de lignina guaiacil (g-lignina). Específicamente, la s-lignina está presente en la lámina central de las células de madera dura en una cantidad que es típicamente dos a cuatro veces más grande en comparación con la cantidad de g-lignina presente. Por otro lado, la lámina central de las células de madera blanda estará típicamente compuesta sustancialmente en su totalidad de g-lignina.

Puesto que la s-lignina se encuentra predominantemente en maderas duras y se disuelve más fácilmente durante el proceso de cocción, las condiciones de cocción para obtener pulpa de madera dura tienden a ser menos rígidas en comparación con las condiciones de cocción para obtener pulpa de madera blanda. Por lo tanto, sería deseable la cocción de maderas duras a un número Kappa más elevado, pero dicha práctica no es posible convencionalmente ya que la cantidad de pulpa residual aumentaría hasta tal punto que no sería comercialmente factible. A modo de comparación, mientras las maderas blandas pueden cocerse bajo condiciones relativamente rígidas a un número Kappa de aproximadamente 30 (por ejemplo, debido a la presencia sustancialmente total de g-lignina en la lámina central) para alcanzar un nivel de pulpa residual aceptable de menos del 0,5% aproximadamente, las maderas duras cocidas a un número Kappa de aproximadamente 30 darían como resultado un nivel de pulpa residual aproximadamente del 30% o más. De este modo, para pulpas de madera dura, las condiciones de cocción convencionales son tales como para alcanzar un número Kappa menor de aproximadamente 20, y típicamente menor de aproximadamente 18, para alcanzar una cantidad aceptablemente baja de pulpa residual.

Actualmente se ha descubierto que la pulpa residual de madera dura a un número Kappa determinado puede reducirse sometiendo la pulpa de madera dura a condiciones específicas de cocción al final de la cocción. De este modo, según la presente invención, se dan a conocer procesos de cocción alcalina y aparatos especialmente útiles para maderas duras, que tienen como finalidad aumentar el número Kappa después de una cocción por encima de lo normal, pero con niveles residuales mucho más bajos de lo normal. La presente invención puede combinarse con una etapa de deslignificación efectiva mediante oxígeno para reducir el número Kappa por debajo de normal, debido a la baja cantidad de ácido hexenurónico (HexA) presente en la pulpa. De este modo, la presente invención aporta ventajas con respecto al rendimiento total de pulpa y descargas de efluentes.

Se ha descubierto que la s-lignina reacciona más rápido que la g-lignina y que existe una proporción más elevada de g-lignina al final de una cocción de madera dura en comparación a la cantidad de g-lignina presente al inicio de la cocción. De este modo, cuando se cuecen maderas duras, se ha descubierto que unas condiciones de cocción relativamente más rígidas (por ejemplo, temperaturas de cocción más elevadas) al final de la cocción disminuyen el contenido de g-lignina que, a su vez, disminuye el porcentaje de pulpa residual a un número Kappa determinado.

Según ciertos aspectos de la presente invención, se dan a conocer métodos y sistemas para la producción continua de pulpa de celulosa química a partir de una emulsión de material de madera dura triturada, al someter la emulsión de material de madera dura triturada a una primera etapa de cocción en condiciones suficientes para la reducción del contenido de lignina siringil (s-lignina) en el material de madera dura en comparación al contenido de lignina guaiacil (g-lignina) en la misma, y a continuación someter la emulsión de material de madera dura triturada a una segunda etapa de cocción en condiciones suficientes para reducir el contenido de g-lignina restante en la misma después de la primera etapa de cocción.

En algunas realizaciones, la emulsión de material de madera dura se lleva a cabo para someter el material de madera dura a una temperatura entre 130ºC y 170ºC aproximadamente, en una carga alcalina de aproximadamente entre 2 y 10% de NaOH alcalino efectivo (EA) en madera y/o de manera que el número Kappa para el material de madera dura sometido a cocción que sale de la primera etapa de cocción se encuentre entre 30 y 100 aproximadamente.

Según otras realizaciones preferentes, la primera zona de cocción se lleva a cabo en estado de sulfuración bajo menor del 20%. Dicho estado de sulfuración bajo de la primera zona de cocción se alcanza más preferentemente mediante la adición de una cantidad suficiente de antroquinona y/o polisulfuro.

Según algunas realizaciones de la invención, la segunda zona de cocción se lleva a cabo para someter la emulsión de material de madera dura a una temperatura comprendida entre unos 100ºC y unos 180ºC, en una carga alcalina aproximadamente entre 2 y 10% de NaOH alcalino efectivo (EA) en madera y/o de manera que el número Kappa para el material de madera dura sometido a cocción que sale de la segunda etapa de cocción se encuentre entre 15 y 30 aproximadamente.

En algunas realizaciones de la invención es preferible que la segunda zona de cocción se lleve a cabo en condiciones altas superiores al 20% de sulfuración aproximadamente.

De manera opcional, el material de madera dura triturada puede ser pretratado. Si se utiliza, el pretratamiento tiene lugar antes de la primera zona de cocción en una carga alcalina comprendida entre un 40 y un 60% aproximadamente de NaOH alcalino efectivo (EA) en madera, a una temperatura comprendida entre unos 80 y unos 120ºC.

Estos y otros aspectos y ventajas serán más evidentes después de considerar atentamente la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes, a título de ejemplo, de la misma.

Breve descripción de los dibujos adjuntos

A continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que iguales numerales de referencia a través de diversas figuras indican elementos estructurales iguales, y en los que:

la figura 1 es una presentación esquemática de un aparato a título de ejemplo, para llevar a cabo el método según la presente invención, y que comprende un sistema a título de ejemplo, según la presente invención;

la figura 2 es un gráfico del porcentaje restante de lignina de la lámina central original de la celulosa restante en cada uno de los puntos de muestra durante un ciclo de cocción de madera dura; y

la figura 3 es un gráfico que representa el porcentaje de s-lignina en comparación con g-lignina en diversas etapas de un ciclo de cocción de madera dura.

Para la comprensión completa de las figuras se deben tener en cuenta las siguientes leyendas numerales en las mismas:

Figura 1

Figura 2

Figura...

1. Método para la producción continua de pulpa de celulosa química a partir de una emulsión de material de madera dura triturada, que comprende:

(a) someter la emulsión de material de madera dura triturada a una primera etapa de cocción en condiciones suficientes para reducir el contenido de lignina siringil (s-lignina) en el material de madera dura en comparación al contenido de lignina guaiacil (g-lignina) en la misma; y a continuación

(b) someter la emulsión de material de madera dura triturada a una segunda etapa de cocción en condiciones suficientes para reducir el contenido de g-lignina restante en la misma después de la primera etapa de cocción.

2. Método, según la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende someter la emulsión de material de madera dura a una temperatura entre 130ºC y 170ºC aproximadamente, en una carga alcalina de aproximadamente entre 2 y 10% de NaOH alcalino efectivo (EA) en madera.

3. Método, según la reivindicación 2, en el que la etapa (a) se lleva a cabo de manera que el número Kappa para el material de madera dura sometido a cocción que sale de la primera etapa de cocción se encuentra entre 30 y 100 aproximadamente.

4. Método, según la reivindicación 1, en el que la etapa (a) se lleva a cabo en estado de sulfuración baja menor del 20%.

5. Método, según la reivindicación 4, en el que el estado de sulfuración baja de la primera zona de cocción se consigue mediante la adición de una cantidad suficiente de antroquinona y/o polisulfuro.

6. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la etapa (b) comprende someter la emulsión de material de madera dura a una temperatura comprendida entre unos 100ºC y unos 180ºC en una carga alcalina comprendida entre un 2 y un 10% de NaOH alcalino efectivo (EA) en madera.

7. Método, según la reivindicación 6, en el que la etapa (b) se lleva a cabo de manera que el número Kappa para el material de madera dura sometido a cocción que sale de la segunda etapa de cocción se encuentra entre 15 y 30 aproximadamente.

8. Método, según la reivindicación 1, en el que la etapa (b) se lleva a cabo en condiciones altas superiores al 20% de sulfuración aproximadamente.

9. Método, según la reivindicación 1, que comprende además, antes de la etapa (a), la etapa de pretratado de la emulsión de material de madera dura triturada en una carga alcalina comprendida entre un 40 y un 60% sobre NaOH alcalino efectivo (EA) en madera a una temperatura comprendida entre unos 80 y unos 120ºC.

10. Sistema para la producción continua de pulpa de celulosa química a partir de una emulsión de material de madera dura triturada, que comprende:

(a) un primer digestor para someter la emulsión de material de madera dura triturada a una primera etapa de cocción en condiciones suficientes para la reducción del contenido de lignina siringil (s-lignina) en el material de madera dura en comparación al contenido de lignina guaiacil (g-lignina) en la misma; y

(b) un segundo digestor, más abajo del primer digestor, para someter la emulsión de material de madera dura triturada a una segunda etapa de cocción en condiciones suficientes para la reducción del contenido de g-lignina restante en la misma después de la primera etapa de cocción.

11. Sistema, según la reivindicación 10, en el que el primer digestor somete la emulsión de material de madera dura a una temperatura entre 130ºC y 170ºC aproximadamente, en una carga alcalina aproximadamente entre 2 y 10% de NaOH alcalino efectivo (EA) en madera.

12. Sistema, según la reivindicación 12, en el que el material de madera dura sometido a cocción que sale de la primera etapa de cocción está comprendido entre 30 y 100 aproximadamente.

13. Sistema, según la reivindicación 10, en el que el primer digestor es accionado en condiciones de fluidez baja inferior a un 20% de fluidez.

14. Sistema, según la reivindicación 13, en el que las condiciones de fluidez baja de la primera zona de cocción se alcanzan por adición de una cantidad suficiente de antroquinona y/o polisulfuro.

15. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que el segundo digestor somete la emulsión de material de madera dura a una temperatura comprendida entre unos 100ºC y unos 180ºC en una carga alcalina comprendida entre un 2 y un 10% de NaOH alcalino efectivo (EA) en madera.

16. Sistema, según la reivindicación 16, en el que el material de madera dura sometido a cocción que sale de la segunda etapa de cocción se encuentra entre 15 y 30 aproximadamente.

17. Sistema, según la reivindicación 10, en el que el segundo digestor es accionado en una condición de fluidez elevada superior a 20% de fluidez aproximadamente.

18. Sistema, según la reivindicación 10, que comprende además, antes del primer digestor, un recipiente de pretratamiento para pretratar la emulsión de material de madera dura triturada en una carga alcalina comprendida entre un 40 y un 60% de NaOH alcalino efectivo (EA) de madera a una temperatura comprendida entre unos 80 y unos 120ºC.