PROCEDIMIENTO DE BLANQUEAMIENTO DE PASTAS DE PAPEL.

Procedimiento de blanqueamiento de pastas de papel crudas mediante unos perácidos orgánicos caracterizado por el hecho de que se efectúa en dos etapas a la presión atmosférica y a una temperatura inferior o igual a 100°C:

- La primera etapa consiste en una puesta en contacto de la pasta cruda con una mezcla de ácido peracético y de ácido perfórmico de manera que la mezcla obtenida tenga una concentración en agua inferior o igual a 15% en peso. - La segunda etapa consiste en un tratamiento de la pasta blanqueada obtenida, tras separación mecánica del medio de reacción obtenido al final, de la primera etapa, por una solución de sosa y de agua oxigenada

La invención se refiere a un procedimiento de blanqueamiento de pastas de papel obtenidas a partir de materias primas ligno-celulósicas, en particular materias vegetales de plantes anuales, co-productos agrícolas tales como pajas de cereales, bagazos de caña de azúcar o de sorgo azucarero, copos de madera resinosos o en hojas, viejos papeles etc....

La invención se propone suministrar un procedimiento que permita un blanqueamiento eficaz y económico de cualquier tipo de pastas de papeles en medio hidro-orgánico con concentración en agua inferior a 15% en peso de tal manera que pueda limitar o incluso eliminar los rechazos acuosos contaminantes y obtener pastas de papel con un índice de blancura superior a 70 en solamente dos etapas de tratamiento.

Los procesos tradicionales utilizados para blanquear las pastas de papel utilizan agentes oxidantes que son esencialmente el cloro, el oxígeno, y sus derivados.

El blanqueamiento de las pastas de papel consiste en una operación de deslignificación complementaria de aquella que se realiza durante el tratamiento térmico y químico padecido por el vegetal que conduce a la pasta de papel cruda. Esta operación consiste en una degradación oxidante de las moléculas coloreadas, esencialmente formadas por fragmentos de ligninas más o menos recombinadas, que se depositan durante la cocción en las fibras papeleras así como de la lignina residual presente tras la cocción en las fibras.

Numerosos libros y documentos describen estas operaciones. Se hará referencia por ejemplo para más información al libro Chemical Pulping, J. Gullishen, TAPPI and Paper 0 y editor, p 1 a 145, 2000. (www.Tappi.org)

El cloro y sus derivados exigen cantidades de agua considerables, superiores a 50 toneladas de agua por tonelada de pasta. El agua contaminada debe ser a continuación vertida en los ríos.

La contaminación, incluso con un tratamiento químico y biológico de los efluentes antes del rechazo, es considerable con el cloro y el hipoclorito de sodio, en especial debido a la toxicidad de los compuestos organoclorados generados.

La utilización del oxígeno, del nitrógeno y de los peróxidos del tipo agua oxigenada y perácidos aportan una primera solución en lo respectivo a la contaminación por el cloro y sus derivados.

Estas tecnologías son a día de hoy conocidas y están controladas.

De la misma manera, se hará referencia para más informaciones al libro Chemical Pulping, J. Gullishen, TAPPI and Paper 0 y editor, p 146 à 213, 2000. (www.tappi.org) donde se describen ampliamente estas tecnologías a partir de referencias muy recientes.

Las cantidades de agua utilizadas siguen siendo elevadas y estos procesos exigen todos más de dos etapas de puesta en contacto de la pasta de papel a blanquear con reactivos químicos.

Además es difícil controlar la reactividad del nitrógeno y del agua oxigenada con respecto a la celulosa y los polisacáridos lo que provoca una degradación de las cualidades mecánicas de las pastas de papel así tratadas.

El número de etapas de puesta en contacto de las pastas de papel a blanquear y la cantidad de agua utilizada y rechazada al medio que lo rodea son más factores que penalizan estas tecnologías desde el punto de vista económico y ecológico.

Existe otra manera de fabricar pastas de papel blanqueadas que difiere radicalmente de los procesos clásicos y consiste en una degradación oxidante de las ligninas practicada en la materia vegetal inicial. Estas tecnologías utilizan generalmente ácido perfórmico y / o ácido peracético generado por reacción directa con el agua oxigenada, con o sin catalizador.

Los trabajos de J. Sundquist y colaboradores acerca de este tema se han publicado en: Papper 0ch Trä p 88, 2, 1986 ; y resúmenes en Chemical Pulping, J. Gullishen, TAPPI and Paper 0 y editor, p 421 a 425 (www. Tappi. org), muestran que este tipo de pastas tienen unas cualidades mecánicas de menor calidad. Además cuando los perácidos se utilizan directamente en el vegetal, el consumo de agua oxigenada y de perácidos es muy importante lo cual condena económicamente a este tipo de procedimiento.

La presente invención se propone suministrar un nuevo procedimiento de blanqueamiento de pastas de papel.

El objetivo esencial de la invención es suministrar un nuevo procedimiento de blanqueamiento que:

- permite obtener en solamente dos etapas de puesta en contacto con reactivos químicos pastas de papel de índice de blancura superior a 70 que puede alcanzar para papeles de calidad superiores valores superiores 90 (El índice de blancura se define en una escala de 0 a 100 ; siendo el valor 100 el del Carbonate de Magnesio: MgCO3 considerado como la referencia absoluta en términos de blancura).

- permite conservar las propiedades mecánicas de las pastas crudas sin degradar notablemente las fibras celulósicas conservando en especial un grado de polimerización de las mencionadas pastas cercano del de las pastas crudas antes del blanqueamiento.

- tiene un coste económico cercano o incluso inferior a los procesos industriales actuales en la medida en que lo esencial de la lignina se ha retirado durante la fabricación de la pasta de papel.

- está bien adaptado en especial a todos los tipos de pastas de papel químicas y semi-químicas crudas.

Otro objetivo de la invención es el de trabajar en condiciones de hidratación del medio de reacción lo más reducida posible para reducir al máximo el consumo de agua y por lo tanto los rechazos acuosos generados por las operaciones de blanqueamiento.

A tal efecto, el procedimiento de la invención se caracteriza por el hecho de que combina dos etapas sucesivas de tratamiento que son:

- la puesta en contacto de la pasta cruda con una mezcla de ácido peracético y perfórmico, de ácido acético y fórmico de manera que la mezcla obtenida tenga una concentración en agua inferior o igual a 15% en peso de la mezcla.

- el tratamiento de la pasta obtenida tras separación mecánica del medio de reacción por una solución de agua oxigenada en medio ligeramente básico (8 < pH < 10).

La fase de blanqueamiento se desarrolla esencialmente en la primera etapa correspondiente a la puesta en contacto de la pasta cruda con la mezcla de ácido perfórmico y peracético que son efectivamente oxidantes potentes capaces de proceder a la degradación de las ligninas residuales presentes, en el origen esencialmente del color marrón más o menos oscuro de las pastas crudas.

Los experimentos han mostrado que, de manera sorprendente, la mezcla de ácido perfórmico y de ácido peracético que contiene poca agua permitía un blanqueamiento especialmente eficaz en una única etapa sin degradación de las fibras de celulosa.

Este resultado destacable en sí mismo debe atribuirse a las capacidades de estos dos perácidos para actuar por unas especies reactivas generadas por la ruptura de la función perácido en especial el ión OH+ que degrada, a través de una substitución electrófila, los núcleos aromáticos y las cadenas laterales de las ligninas, sin atacar notablemente los carbonilos y las funciones alcohol primarias y secundarias de los azúcares.

Estas reacciones, muy selectivas de las ligninas, no tienen por lo tanto efecto aparente sobre las cadenas de celulosa, por lo tanto en la calidad de la pasta de papel blanqueada puesto que en el procedimiento de la invención el grado de polimerización de las fibras de celulosa no queda o queda muy poco afectado.

Los mejores resultados se han obtenido con una cantidad de agua limitada a 15% en peso del medio de reacción lo cual difiere considerablemente de los procesos tradicionales, incluyendo aquellos que utilizan una etapa de blanqueamiento de los perácidos, etapa en la cual la cantidad de agua presente en el medio de reacción es muy superior.

En estas condiciones la acidez del medio se tampona con la presencia de ácido acético lo cual puede explicar la degradación muy reducida de las fibras de celulosa.

Al realizarse el blanqueamiento con un exceso de perácidos, la solución separada de la pasta blanqueada se recicla hacia el reactor de producción de perácidos y es tratada por agua oxigenada al 50% en peso para llevar la concentración en perácidos al valor requerido antes de ser reenviada al reactor de blanqueamiento.

De esta manera el agente de blanqueamiento está sobradamente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de blanqueamiento de pastas de papel crudas mediante unos perácidos orgánicos caracterizado por el hecho de que se efectúa en dos etapas a la presión atmosférica y a una temperatura inferior o igual a 100°C:

- La primera etapa consiste en una puesta en contacto de la pasta cruda con una mezcla de ácido peracético y de ácido perfórmico de manera que la mezcla obtenida tenga una concentración en agua inferior o igual a 15% en peso.

- La segunda etapa consiste en un tratamiento de la pasta blanqueada obtenida, tras separación mecánica del medio de reacción obtenido al final, de la primera etapa, por una solución de sosa y de agua oxigenada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que el ácido peracético y el ácido perfórmico se obtienen por puesta en contacto de una mezcla de ácido acético y de ácido fórmico con agua oxigenada de concentración superior a 50 % en peso.

3. Procedimiento según reivindicación 1 y la 2 caracterizado por el hecho de que la relación ácido acético + ácido peracético / ácido fórmico + ácido perfórmico es del orden de 9/1 en volumen.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2 y 3 caracterizado por el hecho de que la cantidad de perácidos al principio de la primera etapa es superior o igual a 20 % en peso.

5. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4 caracterizado por el hecho de que la puesta en contacto de las pastas crudas con la mezcla de perácidos se efectúa a contracorriente con recirculación de los perácidos.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5 caracterizado por el hecho de que la solución de perácidos tras la primera etapa de blanqueamiento se enriquece con perácidos para llevar la concentración en perácidos al valor escogido.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6 caracterizado por el hecho de que las pastas tratadas durante la primera etapa se separan de los perácidos por prensado.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 caracterizado por el hecho de que las pastas prensadas son desacidificadas por secado en vacío dejando el agua oxigenada residual en la pasta.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, y 8 caracterizado por el hecho de que el tiempo de contacto entre los perácidos y la pasta cruda está comprendido entre 1 hora y 3 horas.

10. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, y 9 caracterizado por el hecho de que la temperatura de tratamiento está comprendida entre 60 y 90 °C.

11. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 caracterizado por el hecho de que la segunda etapa consiste en una puesta en contacto de la pasta desacidificada con una solución acuosa básica (pH comprendido entre 8 y 10) que contiene 1 a 4% en peso de agua oxigenada (calculada con respecto a la pasta seca).

12. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 y 11 caracterizado por el hecho de que el tiempo de contacto entre la pasta y el agua oxigenada en medio básico está comprendido entre 1h y 3h.

13. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12 caracterizado por el hecho de que las pastas obtenidas durante la segunda etapa se lavan, tras el prensado, con agua desmineralizada.

14. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y 13 caracterizado por el hecho de que el agua introducida por la pasta cruda por un lado, el agua oxigenada por otro lado, se extrae del ciclo por destilación.