Un procedimiento para inhibir la formación de incrustaciones de sales de calcio en procedimientos de pulpeo químico que comprende añadir a la mezcla acuosa alcalina una cantidad eficaz inhibidora de incrustaciones de una composición que comprende al menos un compuesto fosfonato en el digestor de dicho procedimiento de pulpeo químico,

en el que dicho al menos compuesto fosfonato se selecciona de compuestos que tienen la fórmula: X2NCH2PO3M2 compuestos que tiene la fórmula: óxidos de amina de los fosfonatos de fórmula (I), o mezclas de los mismos; (I) en la que M se selecciona de forma independiente de hidrógeno, metal alcalino, metal alcalino-térreo o amoniaco, X se selecciona de forma independiente de H, R o -CH2PO3M2, en la que R es un grupo alquilo o grupo alquilo sustituido con -NX2 que tiene de 2 a 6 átomos de carbono, R' es un grupo alquilo que tiene de 1 a 17 átomos de carbono y R' está opcionalmente ramificado y opcionalmente insaturado, e Y se selecciona de -PO3M2, H o R'; con la condición de que: a) dicha composición inhibidora de incrustaciones no contenga un tensioactivo no iónico, y b) cuando dicho compuesto fosfonato es sólo N(CH2PO3M2)3, la cantidad de dicho compuesto fosfonato en base a un ácido activo está en el intervalo de aproximadamente 500 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a procedimientos para inhibir la formación de incrustaciones en sistemas alcalinos acuosos de procedimientos de pulpeo químico. Más particularmente, la presente invención se refiere a procedimientos para inhibir la formación de incrustaciones en sistemas alcalinos acuosos de procedimientos de 5 pulpeo químico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El papel es ampliamente usado en todo el mundo en comercios y en domicilios, y tiene diversos usos. Por tanto, la fabricación de pulpa se lleva a cabo a gran escala industrial en todo el mundo para producir cantidades suficientes de papel. En consecuencia, es altamente deseable que dichas operaciones de fabricación de pulpa se 10 lleven a cabo de un modo rentable y eficaz con mínimo equipo de fabricación y mínimos periodos de eficacia reducida del equipo de fabricación de pulpa.

Las etapas básicas en la fabricación industrial de pulpa son convertir la fibra de la planta en astillas, convertir las astillas en pulpa, (opcionalmente) blanquear de la pulpa, lavar la pulpa y transformar la pulpa en pape adecuado que se pueda usar en productos de papel, tales como papel para escritura, papel para periódico y papel 15 para documentos,

Normalmente se usan varios procedimientos de pulpeo químico en las operaciones para fabricar pulpa industrial. Procedimientos de pulpeo químico industrial con sustancias alcalinas incluyen los procesos Kraft (o sulfato), con soda y con sustancias alcalinas. El proceso Kraft fabrica las fibras más fuertes de cualquier procedimiento de producción de pulpa y es el procedimiento de producción de pulpa más usado, en parte debido a 20 su eficiente procedimiento de recuperación de las sustancias químicas cocidas. Aunque la presente invención se puede aplicar a cualquiera de los procedimientos de pulpeo químico alcalino anteriores, es particularmente útil con el proceso Kraft y, como tal, el proceso Kraft se describe con más detalle a continuación.

Inicialmente, se recolectan los árboles adecuados, se descortezan y después se cortan para formar copos o astillas del tamaño adecuado. Estas astillas de madera se clasifican, eliminándose las astillas grandes y 25 pequeñas. Las astillas de madera adecuadas restantes se cargan después en un digestor (que es un vaso o tanque en el que se introducen las astillas y una composición acuosa de digestión, dichos tanques se pueden diseñar para funcionar en modo discontinuo o continuo).

A modo de ilustración, en un digestor de tipo discontinuo, se bombean en el digestor astillas de madera y una mezcla de “licor negro débil”, el licor que queda de un cocido previo en el digestor, y “licor blanco”, una solución 30 de hidróxido sódico y sulfuro de sodio, fresca o procedente de la planta de recuperación química. En el proceso de cocido, la lignina, que se une a la fibra de madera, se disuelve en el licor blanco formando pulpa y licor negro.

El digestor se sella y la composición del digestor se calienta hasta una temperatura de cocción adecuada a presión elevada. Después de un tiempo de cocción asignado a una temperatura y presión concretos (factor H) en el digestor, los contenidos del digestor (pulpa y licor negro) se transfieren a un tanque de almacenamiento temporal. 35 La pulpa en el tanque de almacenamiento temporal se transfiere a los lavadores de pulpa sucia mientras que el líquido (licor negro formado en el digestor) es enviado al área de recuperación del licor negro, es decir evaporadores de licor negro. El licor negro se evapora hasta obtener un contenido rico en sólidos, normalmente 60-80% de sólidos, usando, por ejemplo, un evaporador de efecto múltiple. Cuanto mayor es el contenido en sólidos, más difícil es bombear el licor negro y el molino de pulpa tendrá más problemas de incrustaciones. Uno de los más 40 molestos es las incrustaciones de carbonato cálcico que se forman en varias zonas del molino de pulpa, incluyendo el digestor, el área de evaporación del licor negro y el área de lavado de pulpa sucia.

La mayoría de los molinos de papel comerciales usan evaporadores de efecto múltiple (EEM) como los evaporadores de licor negro. Generalmente, estos evaporadores tienen una longitud que varía de cuatro a ocho efectos. Generalmente, las incrustaciones indeseables de carbonato cálcico sólo se producen en uno o dos efectos. 45 Actualmente, la mayoría de los molinos no usan ningún inhibidor de incrustaciones sino que se enfrentan con el problema de las incrustaciones apagando la sección del evaporador del licor negro y eliminando las incrustaciones de carbonato cálcico con ácido caliente, es decir limpieza al ácido. Esta cocción con ácido caliente afecta de forma adversa a la producción de celulosa y es un problema porque el ácido usado es corrosivo para los tubos y el equipo del molino. 50

La cocción de Kraft es altamente alcalina, teniendo normalmente un pH de 10 a 14, más particularmente de 12 a 14. La composición del digestor contiene una gran cantidad de sulfuro de sodio que se usa como acelerante para incrementar la tasa de deslignificación de la cocción. Esto libera la lignina en las astillas de madera y, por tanto, la celulosa pasa a estar disponible como pulpa.

La combinación de las condiciones de operación en el proceso Kraft conduce a la formación y depósito de incrustaciones e incrementa la propensión a que se formen incrustaciones de carbonato cálcico, su depósito y adhesión a superficies metálicas y de otro tipo con las que entra en contacto. En estas condiciones del proceso, el calcio presente en el agua y blanqueado de la madera en el proceso Kraft puede reaccionar con el carbonato y produce una formación de incrustaciones bastante rápida con el depósito de incrustaciones de carbonato cálcico. 5 Estas incrustaciones con frecuencia se depositan en el digestor, los tubos, los intercambiadores de calor etc., todos los cuales tienen superficies sobre las que se puede depositar y adherir el carbonato cálcico. Estos depósitos se acumulan con el tiempo y pueden tener cono resultado apagados prematuros no deseables en etapas posteriores en la línea de fabricación de la pulpa para eliminar los depósitos de incrustaciones mediante lavado con ácido caliente. 10

Varias patentes y un artículo técnico divulgan problemas de formación de incrustaciones. In "An Effective Sequestrant For Use In Controlling Digester Scale," R.H. Windhager, Paper Trade Journal, pp. 42-44, 5 de noviembre, 1973, se divulga el uso de pequeñas cantidades de ácido monoaminometilenfosfónico (ATMP) como inhibidor de la formación de incrustaciones de carbonato cálcico en un digestor para inhibir el depósito de incrustaciones del licor de cocción del digestor. 15

La patente de EE.UU. nº 4.799.995 (concedida a Druce K. Crump y col. el 24 de enero de 1989) divulga que la inhibición de las incrustaciones de calcio en condiciones que se encuentran en los digestores de pulpa se ha conseguido empleando mezclas de ácidos poliamino(polialquilenfosfónico) con tensioactivos no iónicos añadidos al licor de pulpa. Esta patente de EE.UU. también divulga que se dice los fosfonatos tales como nitrilotris(ácido metilenfosfónico) (“NTMP” o “ATMP”), ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfónico (“HEDP”) y 1-hidroxietano-1,1-difosfonato 20 sódico ("NaHEDP") se han usado con frecuencia para controlar la formación de incrustaciones. No obstante, la patente „995 divulga que el uso de HEDP en el licor negro realmente estimulan la formación de incrustaciones y el uso de dietilentriamina penta(ácido metilenfosfónico) (“DTPMP”) en el licor negro sin la presencia de un tensioactivo no iónico tenía como resultado únicamente una limitada reducción de incrustaciones. Aunque la patente „995 divulga el uso de tensioactivos no iónicos para mejorar la reducción de las incrustaciones, se prefiere evitar el uso 25 de tensioactivos en los procedimientos de pulpeo químico, particularmente en el digestor. Las composiciones de la presente invención, cuando se añaden a un digestor para el procedimiento de pulpeo químico son eficaces en la inhibición de la formación de incrustaciones de sales de calcio en los procedimientos de pulpeo químico son la necesidad de un tensioactivo no iónico.

La patente canadiense nº 1.069.800 (Philip S. Davis y coI., Jan. 15, 1980) divulga la adición de mezclas de 30 organofosfatos, p. ej., ácido 1-hidroxietiliden-1,1-difosfónico (HEDP) con organofosfonatos-amino,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para inhibir la formación de incrustaciones de sales de calcio en procedimientos de pulpeo químico que comprende añadir a la mezcla acuosa alcalina una cantidad eficaz inhibidora de incrustaciones de una composición que comprende al menos un compuesto fosfonato en el digestor de dicho procedimiento de pulpeo químico, en el que dicho al menos compuesto fosfonato se selecciona de compuestos que tienen la fórmula: 5

X2NCH2PO3M2 (I)

compuestos que tiene la fórmula:

óxidos de amina de los fosfonatos de fórmula (I),

o mezclas de los mismos; 10

en la que M se selecciona de forma independiente de hidrógeno, metal alcalino, metal alcalino-térreo o amoniaco, X se selecciona de forma independiente de H, R o -CH2PO3M2, en la que R es un grupo alquilo o grupo alquilo sustituido con -NX2 que tiene de 2 a 6 átomos de carbono, R' es un grupo alquilo que tiene de 1 a 17 átomos de carbono y R' está opcionalmente ramificado y opcionalmente insaturado, e Y se selecciona de –PO3M2, H o R‟; con la condición de que: 15

a) dicha composición inhibidora de incrustaciones no contenga un tensioactivo no iónico, y

b) cuando dicho compuesto fosfonato es sólo N(CH2PO3M2)3, la cantidad de dicho compuesto fosfonato en base a un ácido activo está en el intervalo de aproximadamente 500 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que M se selecciona de forma independiente de hidrógeno o 20 un metal alcalino.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que M es sodio o potasio cuando M es un metal alcalino.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que X se selecciona de forma independiente de -CH2PO3M2 o R.

5. El procedimiento de la reivindicación 4 en el que al menos uno de X es R y R es -(CH2)nNX'2, en la que n 25 es un número entero de 2 a 6, y X‟ se selecciona de forma independiente de R o -CH2PO3M2.

6. El procedimiento de la reivindicación 4 en el que cada X es R y R es -(CH2)nNX'2, en la que n es un número entero de 2 a 6, y X‟ se selecciona de forma independiente de R o -CH2PO3M2.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que Y es -PO3M2.

8. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que R‟ es un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 átomos de 30 carbono.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fosfonato es al menos un fosfonato de fórmula (I).

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fosfonato es al menos un fosfonato de fórmula (II).

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fosfonato es una mezcla de al menos dos fosfonatos de fórmula (I). 35

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fosfonato es una mezcla de al menos un fosfonato de fórmula (I) y al menos un fosfonato de fórmula (II).

13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fosfonato es una mezcla de al menos dos fosfonatos de fórmula (II).

14. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que dicho fosfonato es N(CH2PO3M2)3 y la cantidad de dicho fosfonato en base a un ácido activo es de aproximadamente 600 a aproximadamente 800 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

15. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que dicho fosfonato es CH3C(OH)(PO3M2)2.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el la cantidad de dicho fosfonato en base a un ácido activo es 5 de aproximadamente 20 a aproximadamente 200 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

17. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que dicho fosfonato es (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)2.

18. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que la cantidad de dicho fosfonato en base a un ácido activo es de aproximadamente 10 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho 10 digestor.

19. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que dicho fosfonato es (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2.

20. El procedimiento de la reivindicación 10, en el la cantidad de dicho fosfonato en base a un ácido activo es de aproximadamente 150 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor. 15

21. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que dicho fosfonato es (M2O3PCH2)2 NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N (CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicho fosfonato en base a un ácido activo es de aproximadamente 30 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

22. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que dicho fosfonato es (M2O3PCH2)2 NCH2CH2CH2N 20 (CH2PO3M2)CH2CH2N (CH2PO3M2)CH2CH2CH2N-(CH2PO3M2)2..

23. El procedimiento de la reivindicación 22, en el la cantidad de dicho fosfonato en base a un ácido activo es de aproximadamente 10 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

24. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho fosfonato es una mezcla de: (M2O3PCH2)2 25 NCH2CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2-N(CH2PO3M2)2, y un segundo fosfonato seleccionado de N(CH2PO3M2), (M2OPCH2)2 NCH2 CH2N(CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2N(CH2)6N (CH2PO3M2)2 o

(M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2.

25. El procedimiento de la reivindicación 24, en el dicho segundo fosfonato es N(CH2PO3M2)3 y la cantidad de 30 dicha mezcla en base al ácido activo es de aproximadamente 10 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

26. El procedimiento de la reivindicación 24, en el dicho segundo fosfonato (M2O3PCH2)2 NCH2CH2N (CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base al ácido activo es de aproximadamente 20 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor. 35

27. El procedimiento de la reivindicación 24, en el que dicho fosfonato es (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 80 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

28. El procedimiento de la reivindicación 24, en el que dicho segundo fosfonato es (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un 40 ácido activo es de aproximadamente 10 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

29. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho fosfonato es una mezcla de: (M2O3PCH2)2 N(CH2)6N (CH2PO3M2)2 y (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2.

30. El procedimiento de la reivindicación 29, en el la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de 45 aproximadamente 50 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

31. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho fosfonato es una mezcla de (M2O3PCH2)2 NCH2CH2N(CH2PO3M2)2 y un segundo fosfonato seleccionado de (M2O3PCH2)2N(CH2)6N (CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2 NCH2 CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2 o N(CH2PO3M2)3. 50

32. El procedimiento de la reivindicación 31, en el que dicho fosfonato se selecciona de (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2 o N(CH2PO3M2)3 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 30 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

33. El procedimiento de la reivindicación 31, en el que dicho segundo fosfonato es (M2O3PCH2)2 NCH2CH2N 5 (CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 20 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

34. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que dicho fosfonato es una mezcla de un primer fosfonato seleccionado de (M2O3PCH2)2 NCH2 CH2N (CH2 PO3M2)2, (M203PCH2)2NCH2CH2CH2N(CH2PO3M2) 10 CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2JN-(CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2N (CH2)6 N (CH2PO3M2)2 o (M2O3PCH2)2 NCH2CH2N (CH2PO3M2) CH2CH2N (CH2PO3M2)2 y un segundo fosfonato seleccionado de CH3C(OH)(PO3M2)2.

35. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que dicho primer fosfonato es (M2O3PCH2)2 NCH2CH2N(CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 15 20 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

36. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que dicho primer fosfonato es (M2O3PCH2)2NCH2CH2CH2N (CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2N-(CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 20 a aproximadamente 500 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor. 20

37. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que dicho primer fosfonato es (M2O3PCH2)2 NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 30 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

38. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que dicho primer fosfonato es (M2O3PCH2)2N 25 (CH2)6N(CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 30 a aproximadamente 150 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

39. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho fosfonato es una mezcla de (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2 y N(CH2PO3M2)3 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en 30 dicho digestor.

40. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho fosfonato es una mezcla de N(CH2PO3M2)3 y (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 50 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor. 35

41. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho procedimiento de pulpeo químico es un proceso Kraft.

42. El procedimiento de la reivindicación 41, en el que las incrustaciones de sales de calcio están inhibidas en el digestor.

43. El procedimiento de la reivindicación 41, en el que las incrustaciones de sales de calcio están inhibidas en 40 el área de lavado de pulpa sucia.

44. El procedimiento de la reivindicación 41, en el que las incrustaciones de sales de calcio están inhibidas en el área de recuperación de licor negro.

45. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha sal de calcio es carbonato cálcico o sulfato cálcico.

46. El procedimiento de la reivindicación 45, en el que dicha sal de calcio es carbonato cálcico. 45

47. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el pH de dicha mezcla acuosa alcalina es al menos 9.

48. Un procedimiento para inhibir la formación de incrustaciones de sales de calcio en un sistema acuoso en un proceso de pulpeo químico que tiene una cantidad suficiente de cationes y aniones de calcio disponibles seleccionados de carbonato y sulfato susceptibles de formar dichas incrustaciones de sales de calcio, que comprende mezclar una cantidad eficaz inhibidora de incrustaciones de una composición que 50 contiene al menos un compuesto fosfonato con dicho sistema acuoso en el digestor de dicho

procedimiento de pulpeo químico mantenido en un intervalo de temperatura para inhibir la formación de incrustaciones de sales de calcio; y en el que dicho compuesto fosfonato se selecciona de compuestos que tienen la fórmula:

X2NCH2PO3M2 (I)

compuestos que tiene la fórmula: 5

óxidos de amina de los fosfonatos de fórmula (I),

o mezclas de los mismos;

en la que M se selecciona de forma independiente de hidrógeno, metal alcalino, metal alcalino-térreo o amoniaco, X se selecciona de forma independiente de H, R o -CH2PO3M2, en la que R es un grupo alquilo 10 o grupo alquilo sustituido con -NX2 que tiene de 2 a 6 átomos de carbono, R' es un grupo alquilo que tiene de 1 a 17 átomos de carbono y R' está opcionalmente ramificado y opcionalmente insaturado, e Y se selecciona de –PO3M2, H o R‟;

con la condición de que:

a) dicha composición inhibidora de incrustaciones no contenga un tensioactivo no iónico, y 15

b) cuando dicho compuesto fosfonato es sólo N(CH2PO3M2)3, la cantidad de dicho compuesto fosfonato en base a un ácido activo está en el intervalo de aproximadamente 500 a aproximadamente 1000 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.

49. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que dicho fosfonato es una mezcla de N(CH2PO3M2)3 y CH3C(OH)(PO3M2)2 y la cantidad de dicha mezcla en base a un ácido activo es de aproximadamente 30 a 20 aproximadamente 500 ppm en base al peso de licor total cargado en dicho digestor.