Una composición acuosa para mejorar las propiedades de la pulpa producida en un digestor Kraft reduciendo el tiempo del ciclo de digestión o reduciendo los productos químicos requeridos para la obtención de pulpa o el blanqueo en un proceso químico alcalino de producción de pulpa,

composición que comprende la composición alcalina del digestor del mencionado proceso, que comprende virutas de madera, hidróxido sódico y sulfuro sódico y una cantidad eficaz de al menos un compuesto seleccionado entre el grupo constituido por: (I) fosfonatos que tienen la fórmula N(CH2PO3M2)3 en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso en seco de las virutas de madera en el mencionado digestor, fosfonatos que tienen la fórmula: en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,03% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor, (II) fosfonatos que tienen la fórmula en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,03% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor, (III) compuestos que tienen la fórmula en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor, (IV) fosfonatos que tienen la fórmula en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor, sobre una base activa, de 0,03% a 1% de óxidos de amina de los fosfonatos de fórmula (I) en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor, o mezclas de los mismos, en la que M se selecciona independientemente entre hidrógeno, metal alcalino, metal alcalinotérreo o amonio, R' es un grupo alquilo que tiene de 1 a 17 átomos de carbono y R' opcionalmente está ramificado, opcionalmente es insaturado y opcionalmente está sustituido con SO3M, Y se selecciona entre -PO3M2, H o R-, y Z se selecciona entre -OH o -NR1R2, seleccionándose R1 y R2 independientemente entre hidrógeno o alquilo que tiene de 1 a 2 átomos de carbono

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a composiciones y procedimientos para la producción de una pulpa mejorada en procedimientos químicos de producción de pulpa. Más en particular, la invención se refiere a composiciones y procedimientos para producir pulpa mejorada en el proceso de pulpa Kraft. Esta invención se 5 refiere además a composiciones y procedimientos para mejorar la velocidad de producción de pulpa en procedimientos químicos de producción de pulpa.

En todo el mundo, la fabricación de pulpa se hace a gran escala. Consecuentemente es muy deseable que tales operaciones de producción de pulpa se realicen eficientemente en cuanto a costes con tiempos mínimos de inactividad de los equipos y con períodos mínimos de baja eficiencia operativa de los equipos. Se desea además 10 producir pulpa de madera de una resistencia y una calidad altas con alto rendimiento.

Las etapas básicas en la fabricación industrial de pulpa son convertir la fibra vegetal en virutas, convertir la viruta en pulpa, (opcionalmente) blanquear la pulpa, lavar la pulpa y transformar la pulpa en un papel adecuado que se pueda usar en productos de papel tales como papel para escribir, papel de periódico y papel para documentos.

Típicamente se usan varios procedimientos para producir pulpa en operaciones industriales de fabricación 15 de pulpa. Entre los procedimientos industriales alcalinos de formación de pulpa figuran los procedimientos de Kraft (o sulfato), sosa y sulfito alcalino. El procedimiento de Kraft produce 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 su eficiente proceso de recuperación de los productos de cocción. Sin embargo, en las condiciones de la cocción se produce cierto grado de degradación de las fibras de celulosa que conduce a fibras más cortas y a más altas 20 cantidades de celulosa disuelta.

Si bien la presente invención tiene aplicabilidad en cualquiera de los anteriores procedimientos químicos alcalinos de producción de pulpa, es particularmente útil con el proceso Kraft y, por ello, seguidamente se describe más detalladamente el proceso Kraft.

Inicialmente se recogen árboles adecuados, se descortezan y desmenuzan en escamas o virutas de 25 tamaño adecuado. Se escogen las virutas eliminando las virutas pequeñas y las grandes. Las virutas adecuadas se cargan luego en un digestor (que es un recipiente o tanque para contener las virutas y una composición acuosa de digestión y que puede funcionar en régimen continuo o por lotes, según se desee).

Ilustrativamente, en un digestor del tipo por lotes, las virutas de madera y una mezcla de “licor negro débil”, el licor agotado de una mezcla de cocción del digestor anterior, y el “licor blanco”, una solución de hidróxido sódico y 30 sulfuro sódico recientemente preparada o procedente de una planta química de recuperación, se bombea al digestor. En el proceso de cocción, la lignina, que une entre sí las fibras de la madera, se disuelve en el licor blanco formándose pulpa y licor negro.

Se cierra el digestor y se calienta la composición contenida en el digestor a una temperatura de cocción adecuada, por ejemplo, temperaturas de hasta aproximadamente 180ºC, a alta presión. Transcurrido el tiempo de 35 cocción a una temperatura y una presión particular, (factor H), en el digestor, se pasa el contenido del digestor (pulpa y licor negro) a un tanque de almacenamiento. La pulpa del tanque de almacenamiento se pasa a unas lavadoras de material madre marrón mientras que el líquido (licor negro formado en el digestor) se envía a la zona de recuperación de licor negro. Se evapora el licor negro, obteniéndose un contenido de sólidos alto, usualmente de 60-80% de sólidos. Las mayor parte de las plantas industriales de papel usan evaporadores de efecto múltiple 40 (MEE) como evaporadores de licor negro. Generalmente estos evaporadores tienen de cuatro a ocho efectos en longitud.

El cocido Kraft es muy alcalino, usualmente el pH es de 10 a 14, más en particular de 12 a 14. La composición del digestor contiene una gran cantidad de sulfito sódico, que se usa como acelerador para aumentar la velocidad de delignificación en la cocción. Actúa liberando la mayor parte de la lignina de las virutas de madera y, 45 así, la celulosa y la mayor parte de la hemicelulosa quedan en la pulpa.

En la práctica, el proceso de obtención de pulpa y los posteriores procesos de blanqueo son operaciones separadas. Hay varias secuencias de blanqueo que se usan comercialmente. En muchos procesos de blanqueo se usan cloro, dióxido de cloro, hipoclorito sódico, peróxido de hidrógeno, oxígeno, ozono y mezclas de los mismos. En un proceso de blanqueo típico, la pulpa recuperada del proceso del digestor se trata de la siguiente manera: (1) 50 dióxido de cloro, (b) extracción cáustica, (c) dióxido de cloro, (d) extracción cáustica) y (e) dióxido de cloro para alcanzar la claridad final de la pulpa. Es muy deseable generar pulpas, incluidas pulpas Kraft,. con un contenido global bajo de lignina dado que estas pulpas requieren menos blanqueo químico y generalmente por ello producen menos contaminación, en especial por niveles de haluros orgánicos absorbibles (AOX).

Un enfoque para generar pulpa Kraft con bajo contenido de lignina es el uso de un proceso de 55 delignificación extensiva. Los procesos de delignificación extensiva requieren cambios de equipo extensivos

(recipientes de cocción adicionales) y pueden dar por resultado requerimientos mayores en cuanto a energía disponible. Además, una preocupación importante con la delignificación extensiva es conseguir un contenido de lignina aminorado a la vez que se minimiza el deterioro de la celulosa. El deterioro de la celulosa se refleja en una viscosidad más baja de la pulpa y menor resistencia de la pulpa.

Así, es muy deseada la preparación de pulpa que tenga un contenido de lignina aminorado, esto es, un 5 índice kappa más bajo, con menores requerimientos de blanqueo químico en la operación global de producción de pulpa. Además, es muy deseada también la preparación de pulpa que tenga propiedades de resistencia mecánica mejoradas. Además, es muy deseada la obtención de altos rendimientos en el proceso de producción de pulpa, dado que esto podría aumentar la producción y/o rebajar los costes de producción. Alternativamente, se desea la preparación de pulpa a una velocidad acelerada, esto es, reducir el tiempo en el digestor en un digestor por lotes, 10 incluso si fueran las mismas las propiedades de la pulpa. Para la industria serían muy valiosas composiciones para uso en procesos químicos de producción de pulpa y un proceso químico mejorado de producción de pulpa que permitiera lograr una o varias de las mejoras anteriores.

Se han descubierto ahora composiciones para uso en procesos químicos de producción de pulpa y un procedimiento químico mejorado de producción de pulpa que logran una o varias de las mejoras deseadas de las 15 propiedades de la pulpa o en el rendimiento del proceso.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es un objetivo de la invención proporcionar un proceso químico mejorado de producción de pulpa para la producción de pulpa de madera. Es otro objetivo de esta invención proporcionar un proceso químico mejorado de 20 producción de pulpa para conseguir una incrementada eliminación de lignina durante el ciclo del digestor para preparar pulpa con propiedades físicas mejoradas. Es otro objetivo de la invención reducir la cantidad de productos químicos requeridos para obtener pulpa durante la cocción en el digestor. Es otro objetivo de la invención reducir la cantidad de productos químicos durante el blanqueo de la pulpa para conseguir una pulpa blanqueada de la claridad deseada, etc. Es otro objetivo de esta invención proporcionar un procedimiento químico mejorado de producción de 25 pulpa que aumente la velocidad de producción de pulpa durante la producción de pulpa con las propiedades físicas requeridas. Es asimismo objetivo de la invención obtener unos rendimientos más altos en el proceso de producción de pulpa. Uno o más de estos objetivos así como otros se consiguen en la invención que se describe seguidamente con más detalles no limitativos.

De acuerdo con la invención, se proporciona una composición acuosa para mejorar las propiedades de la 30 pulpa producida en un digestor Kraft reduciendo el tiempo del... [Seguir leyendo]

1. Una composición acuosa para mejorar las propiedades de la pulpa producida en un digestor Kraft reduciendo el tiempo del ciclo de digestión o reduciendo los productos químicos requeridos para la obtención de pulpa o el blanqueo en un proceso químico alcalino de producción de pulpa, composición que comprende la composición alcalina del digestor del mencionado proceso, que comprende virutas de madera, hidróxido sódico y sulfuro sódico y una cantidad eficaz de al menos un compuesto seleccionado entre el grupo constituido por: 5

(I) fosfonatos que tienen la fórmula

N(CH2PO3M2)3

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso en seco de las virutas de madera en el mencionado digestor,

fosfonatos que tienen la fórmula: 10

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,03% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor,

(II) fosfonatos que tienen la fórmula 15

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,03% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor,

(III) compuestos que tienen la fórmula

20

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor,

(IV) fosfonatos que tienen la fórmula

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso seco de virutas de 25 madera en el mencionado digestor,

sobre una base activa, de 0,03% a 1% de óxidos de amina de los fosfonatos de fórmula (I) en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor, o mezclas de los mismos,

en la que M se selecciona independientemente entre hidrógeno, metal alcalino, metal alcalinotérreo o amonio, R‟ es un grupo alquilo que tiene de 1 a 17 átomos de carbono y R‟ opcionalmente está ramificado, 30

opcionalmente es insaturado y opcionalmente está sustituido con SO3M, Y se selecciona entre –PO3M2, H o R‟, y Z se selecciona entre –OH o –NR1R2, seleccionándose R1 y R2 independientemente entre hidrógeno o alquilo que tiene de 1 a 2 átomos de carbono.

2. La composición de la reivindicación 1, en la que M es sodio o potasio cuando M es un metal alcalino.

3 La composición de la reivindicación 1, en la que R‟ es un grupo alquilo que tiene de 1 a 11 átomos de 5 carbono.

4. La composición de la reivindicación 1, en la que R‟ es un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 átomos de carbono.

5. La composición de la reivindicación 1, en la que el óxido de amina de los fosfonatos de fórmula (I) es -O+N-(CH2PO3M2)3. 10

6. La composición de la reivindicación 1, en la que el mencionado compuesto se selecciona entre

N(CH2PO3M2)3,

(M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2,

(M2O3PCH2)2NCH2CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2N(CH2PO3M2)2,

(M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2, 15

(M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)2,

CH3C(OH)(PO3M2)2, o mezclas de los mismos.

7. La composición de la reivindicación 1, en la que el pH de la mencionada mezcla alcalina acuosa es como mínimo 9.

8. La composición de la reivindicación 7, en la que el pH de la mencionada mezcla alcalina acuosa es de 12 a 20 14.

9. La composición de la reivindicación 1 que además comprende antraquinona.

10. Un procedimiento para mejorar las propiedades de la pulpa producida, reducir el tiempo del ciclo de digestión o reducir los productos químicos requeridos para la producción de pulpa o el blanqueo en un proceso químico alcalino de producción de pulpa, que comprende añadir a la mezcla alcalina acuosa del digestor del 25 mencionado proceso químico de producción de pulpa que comprende virutas de madera, hidróxido sódico y sulfuro sódico, al menos un compuesto seleccionado entre el grupo constituido por:

(I) fosfonatos que tienen la fórmula

N(CH2PO3M2)3,

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso en seco de las virutas de 30 madera en el mencionado digestor,

fosfonatos que tienen la fórmula:

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,03% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor, 35

(II) fosfonatos que tienen la fórmula

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,03% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor,

(III) compuestos que tienen la fórmula

5

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor

(IV) fosfonatos que tienen la fórmula

en una cantidad, sobre una base de ácido activo, de 0,05% a 1% en relación al peso seco de virutas de 10 madera en el mencionado digestor,

sobre una base activa, de 0,03% a 1% de óxidos de amina de los fosfonatos de fórmula (I) en relación al peso seco de virutas de madera en el mencionado digestor, o mezclas de los mismos,

en la que M se selecciona independientemente entre hidrógeno, metal alcalino, metal alcalinotérreo o amonio, R‟ es un grupo alquilo que tiene de 1 a 17 átomos de carbono y R‟ opcionalmente está ramificado, opcionalmente es 15 insaturado y opcionalmente está sustituido con SO3M, Y se selecciona entre –PO3M2, H o R‟, y Z se selecciona entre –OH o –NR1R2, seleccionándose R1 y R2 independientemente entre hidrógeno o alquilo que tiene de 1 a 2 átomos de carbono.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el compuesto es uno de los definidos en una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6.. 20

12. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el compuesto es N(CH2PO3M2)3 y la cantidad del mencionado compuesto, sobre una base de ácido activo, es de 0,05% a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor.

13. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el mencionado compuesto es

CH3C(OH)(PO3M2)2, (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)2, 25

(M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2,

(M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2, o

(M2O3PCH2)2NCH2CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2N(CH2PO3M2)2, y la cantidad del mencionado compuesto, sobre una base de ácido activo, es de 0,03 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor. 30

14. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el mencionado compuesto es un óxido de amina de los fosfonatos de fórmula (I) y la cantidad del mencionado óxido de amina del mencionado fosfonato, sobre una base de ácido activo, es de 0,03 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor..

15. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el mencionado fosfonato es una mezcla de 35 (M2O3PCH2)2NCH2CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2N(CH2 PO3M2)2 y un segundo fosfonato

seleccionado entre N(CH2PO3M2)3, (M2O3PCH2)2NCH2CH2N (CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2 o (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2) CH2CH2N(CH2PO3M2)2.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que el mencionado segundo fosfonato es N(CH2PO3M2)3 y la cantidad de la mencionada mezcla, sobre una base de ácido activo, es de 0,05 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor. 5

17. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que el segundo fosfonato se selecciona entre (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2 o (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2, y la cantidad de la mencionada mezcla, sobre una base de ácido activo, es de 0,03 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor. 10

18. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que el el mencionado compuesto es una mezcla de (M2O3PCH2)2NCH2CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2N(CH2 PO3M2)2 y un segundo fosfonato seleccionado entre (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2) CH2CH2N(CH2PO3M2)2 o N(CH2PO3M2)3, y la cantidad de la mencionada mezcla, sobre una base de ácido activo, es de 0,03 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor. 15

19. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el el mencionado compuesto es una mezcla de (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2 y N(CH2PO3M2)3, y la cantidad de la mencionada mezcla, sobre una base de ácido activo, es de 0,03 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor..

20. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el el mencionado compuesto es una mezcla de 20 (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)2 y un segundo fosfonato seleccionado entre (M2O3PCH2)2NCH2CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2N(CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2 o N(CH2PO3M2)3, y la cantidad de la mencionada mezcla, sobre una base de ácido activo, es de 0,03 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor. 25

21. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el mencionado compuesto es una mezcla de un primer fosfonato seleccionado entre N(CH2PO3M2)3, (M2O3PCH2)2 NCH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2NCH2CH2CH2N(CH2PO3M2) CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2N(CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2 o (M2O3PCH2)2NCH2CH2N(CH2POM2)2 y un segundo fosfonato seleccionado entre CH3C(OH)(PO3M2)2. 30

22. El procedimiento de la reivindicación 21, en el que el mencionado primer fosfonato se selecciona entre (M2O3PCH2)2N(CH2)6N(CH2PO3M2)2, (M2O3PCH2)2NCH2CH2CH2N (CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)CH2CH2CH2N(CH2PO3M2)2 o (M2O3PCH2)2NCH2CH2N (CH2PO3M2)CH2CH2N(CH2PO3M2)2, y la cantidad de la mencionada mezcla, sobre una base de ácido activo, es de 0,03 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor. 35

23. El procedimiento de la reivindicación 21, en el que el mencionado primer fosfonato es N(CH2PO3M2)3 y la cantidad de la mencionada mezcla, sobre una base de ácido activo, es de 0,03 a 1% en peso en relación al peso de virutas de madera cargadas en el mencionado digestor. ·

24. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la pulpa del mencionado digestor se recupera, se lava y seguidamente se blanquea. 40

25. El procedimiento de la reivindicación 24, en el que la mencionada pulpa lavada se blanquea usando un proceso de blanqueo seleccionado entre DED, DEDED, DEopD, DEopP, ODED, OZEP, DEDP o CEH.

26. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el pH de la mencionada mezcla alcalina acuosa es de como mínimo 9.

27. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que el pH de la mencionada mezcla alcalina acuosa es de 12 45 a 14.

28. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la mencionada mezcla alcalina acuosa comprende además antraquinona.