Procedimiento y sistema de producción de pasta papelera soluble con alto contenido en celulosa alfa.

Un procedimiento para procesar material orgánico que contiene pasta papelera que ha sido sometido a prehidrólisis en un recipiente de reacción,

en el que la prehidrólisis comprende calentar el material orgánico que contiene pasta papelera, como parte de un procedimiento kraft para producir pasta papelera soluble, que comprende:

añadir una primera cantidad de licor blanco (1015) al recipiente de reacción como un primer fluido de neutralización para llenar solo parcialmente el recipiente de reacción con el licor blanco, en el que el fluido de neutralización se añade a una temperatura de entre 120 ºC y 160 ºC;

después de añadir la primera cantidad de licor blanco, añadir una solución alcalina que comprende un filtrado alcalino de extracción cáustica en frío (1016) al recipiente de reacción para constituir un fluido de neutralización completo;

desplazar el fluido de neutralización con un fluido de cocción (1017, 1019) adecuado para llevar a cabo la cocción kraft;

cocer (1050) el material orgánico que contiene pasta papelera en el recipiente de reacción; y

descargar la pasta papelera cocida del recipiente de reacción.

Procedimiento y sistema de producción de pasta papelera soluble con alto contenido en celulosa alfa Antecedentes de la invención 1) Campo de la invención El campo de la invención se refiere, en general, al procesamiento de pasta papelera y, más específicamente, a un procedimiento y sistema mejorados para tratar efluentes desde la extracción cáustica en frío en conexión con un procedimiento de pasteado químico kraft.

2) Antecedentes La pasta de madera y materiales vegetales tiene un gran número de usos comerciales. Aunque uno de los usos más comunes reside en la fabricación de papel, la pasta papelera también puede usarse para producir un número de productos diferentes, incluyendo rayón y otros materiales sintéticos, así como acetato de celulosa y ésteres de celulosa, que se usan, por ejemplo, en la fabricación de estopa de filtro, telas, películas de embalaje y explosivos.

Existe un número de procedimientos químicos y mecánicos para procesar madera y materiales vegetales a fin de fabricar pasta papelera y papel. Los pasos de procesamiento básicos incluyen preparar el material en bruto (p. ej., descortezado y astillado) , separar las fibras de madera mediante medios mecánicos o químicos (p. ej. trituración, refinado o cocción) para separar la lignina y extractos de la celulosa de las fibras de madera, eliminar los agentes colorantes mediante blanqueo, y formar papel u otros productos a partir de la pasta papelera procesada resultante. Además de y en conexión con la fabricación de pasta papelera y papel, las papeleras típicamente también tienen instalaciones para producir y recuperar agentes químicos, recoger y procesar subproductos para producir energía, y eliminar y tratar los residuos para minimizar el impacto medioambiental.

"Pasteado" en general se refiere al procedimiento para conseguir la separación de fibras. La madera y otros materiales vegetales comprenden celulosa, hemicelulosa, lignina y otros componentes minoritarios. La lignina es una red de polímeros intercalados entre fibras individuales y funciona como un adhesivo intercelular para unir las fibras de madera entre sí. Durante el procedimiento de pasteado, se fragmentan las macromoléculas de lignina, liberando de este modo las fibras celulósicas y disolviendo las impurezas que pueden causar la decoloración y la futura desintegración del papel o de otro producto final.

El procedimiento kraft es un procedimiento de pasteado comúnmente usado. El papel producido mediante el procedimiento de pasteado kraft puede usarse, por ejemplo, para hacer cartón para cajas blanqueado y cartón para revestidos usados en la industria de embalaje. Un procedimiento kraft convencional trata la madera con una mezcla acuosa de hidróxido de sodio y sulfuro de sodio, conocido como "licor blanco". El tratamiento rompe el enlace entre la lignina y celulosa, y degrada la mayoría de la lignina y una porción de las macromoléculas de hemicelulosa en fragmentos que son solubles en soluciones fuertemente básicas. Este procedimiento de liberación de lignina a partir de la celulosa circundante se conoce como deslignificación. La porción soluble es posteriormente separada de la pasta papelera de celulosa.

La Figura 1 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento kraft convencional 100. El procedimiento 100 implica alimentar astillas de madera (u otros materiales en bruto que contienen pasta papelera orgánicos) 118 y soluciones alcalinas en un recipiente de reacción de alta presión denominado digestor para efectuar la deslignificación, en lo que se refiere como etapa de "cocción" 121. Las astillas de madera se combinan con licores blancos 111, que pueden generarse a partir de procedimientos corriente abajo o proporcionados por una fuente distinta. La deslignificación puede tardar varias horas y el grado de deslignificación se expresa por el "factor H" sin unidades, que, en general, se define tal que la cocción durante una hora a 100 º C es equivalente a una factor H de 1. Debido a la alta temperatura, el recipiente de reacción a menudo se presuriza a causa de la introducción de vapor. Hacia el final del paso de cocción, se reduce el recipiente de reacción a presión atmosférica, liberando de este modo vapor y volátiles.

El licor blanco usado en la cocción puede ser, por ejemplo, una solución cáustica que contiene hidróxido de sodio (NaOH) y sulfuro de sodio (Na2S) . La propiedad del licor blanco a menudo se expresa como en términos de álcali efectivo (AE) y sulfidez. La concentración de álcali efectivo puede calcularse como el peso de hidróxido de sodio más la mitad del peso de sulfuro de azufre, y representa el peso equivalente de hidróxido de sodio por litro de licor, expresado en gramos por litro. La carga de álcali efectivo como hidróxido de sodio representa el peso equivalente de hidróxido de sodio por peso seco en horno de madera, expresado como porcentaje. La sulfidez es la proporción de la mitad del peso de sulfuro de sodio con respecto a la suma del peso de hidróxido de sodio y la mitad de peso del sulfuro de sodio, expresada como porcentaje.

Después de la cocción, se libera una pasta papelera celulósica sólida marrón, también conocida como "masa marrón", del digestor usado en la etapa de cocción 121, y a continuación se criba y se lava en el procedimiento de lavado y cribado 122. El cribado separa la pasta papelera de las briznas (haces de fibras de madera) , nudos (astillas no cocidas) , suciedad y otros restos. En ocasiones se hace referencia a los materiales separados de la pasta papelera como "la parte rechazada" y la pasta papelera como "la parte aceptada" A menudo se utilizan operaciones en cascada

de múltiples etapas para reducir la cantidad de fibras celulósicas en la corriente de la parte rechazada mientras se mantiene una alta pureza en la corriente de la parte aceptada. Puede conseguirse una recuperación de las fibras adicional a través de un refinador corriente abajo o reprocesando briznas y nudos en el digestor.

A continuación, la masa marrón puede someterse a varias etapas de lavado en series para separar de las fibras de celulosa los licores de cocción y los materiales disueltos consumidos. Tanto el licor de cocción consumido 112 del digestor empleado en la etapa de cocción 121 y el licor 113 recogido a partir del procedimiento de lavado y cribado 122 comúnmente hacen referencia a "licor negro" debido a su coloración. En general, el licor negro contiene fragmentos de lignina, carbohidratos de la celulosa fragmentada y compuestos inorgánicos. Además de licor blanco, puede usarse licor negro en el paso de cocción, como se ilustra, por ejemplo, en la Figura 1 mediante la flecha representando el licor negro 113 producido en el procedimiento de lavado y cribado 122 y transferida a la etapa de cocción 121. El licor negro 135 de un tanque acumulador (no se muestra en la Figura 1) también puede alimentarse al digestor como parte de la etapa de cocción 121, si es necesario alcanzar la concentración alcalina apropiada o para propósitos similares.

A continuación, la pasta papelera marrón limpia 131 del procedimiento de lavado y cribado 122 puede incorporarse con licor blanco 114 y alimentarse en un recipiente de reacción para separar adicionalmente las fibras celulósicas más largas de materiales disueltos tales como hemicelulosa y celulosa de bajo peso molecular. Un procedimiento de separación ejemplar es el llamado procedimiento de extracción cáustica en frío ("ECF") , y está representado por la etapa de reacción ECF 123 en la Figura 1. La temperatura a la que se efectúa la reacción puede variar, pero un intervalo típico es menor de 60 º C.

La pasta papelera purificada 132 del reactor usada en la etapa de reacción ECF 123 se separa, a continuación, de la solución cáustica fría consumida y la hemicelulosa disuelta, y se lava varias veces en una segunda unidad de lavado y separación en una etapa de lavado ECF 124. La pasta papelera marrón purificada resultante 133 con un contenido en celulosa alfa relativamente alto, que todavía contiene algo de lignina, procede a una unidad de blanqueamiento corriente abajo para deslignificación adicional. En algunos procedimientos de producción de pasta papelera, el blanqueamiento se realiza antes de la etapa de reacción ECF 123 y la etapa de lavado ECF 124.

En un número de aplicaciones, tales como la fabricación de materiales sintéticos o de productos farmacéuticos, se desea tener pasta papelera de una pureza o calidad muy altas. La calidad de la pasta papelera puede evaluarse mediante varios parámetros. Por ejemplo, el porcentaje del contenido en celulosa alfa expresa la pureza relativa de la pasta papelera procesada. El contenido en celulosa alfa puede estimarse y calcularse en función de la solubilidad... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para procesar material orgánico que contiene pasta papelera que ha sido sometido a prehidrólisis en un recipiente de reacción, en el que la prehidrólisis comprende calentar el material orgánico que contiene pasta papelera, como parte de un procedimiento kraft para producir pasta papelera soluble, que comprende:

añadir una primera cantidad de licor blanco (1015) al recipiente de reacción como un primer fluido de neutralización para llenar solo parcialmente el recipiente de reacción con el licor blanco, en el que el fluido de neutralización se añade a una temperatura de entre 120 º C y 160 º C; después de añadir la primera cantidad de licor blanco, añadir una solución alcalina que comprende un filtrado alcalino de extracción cáustica en frío (1016) al recipiente de reacción para constituir un fluido de neutralización completo; desplazar el fluido de neutralización con un fluido de cocción (1017, 1019) adecuado para llevar a cabo la cocción kraft; cocer (1050) el material orgánico que contiene pasta papelera en el recipiente de reacción; y descargar la pasta papelera cocida del recipiente de reacción.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el licor blanco (1015) tiene un nivel de álcali efectivo de entre 100 y 130 gramos de NaOH por litro.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el fluido de cocción comprende un filtrado alcalino de extracción cáustica en frío (1016) como un sustituto de licor blanco.

4. El procedimiento de la reivindicación 1 o reivindicación 3, en el que filtrado alcalino de extracción cáustica en frío (1016) tiene un nivel de álcali efectivo de entre 50 y 75 gramos de NaOH por litro.

5. El procedimiento de la reivindicación 1 o reivindicación 3, en el que filtrado alcalino de extracción cáustica en frío (1016) tiene un nivel de álcali efectivo de entre 60 y 68 gramos de NaOH por litro.

6. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que se enriquece el filtrado alcalino de extracción cáustica en frío (1016) con licor blanco para incrementar su concentración de álcali efectivo.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que se usa un licor negro caliente (1017) como uno de los fluidos de cocción en la etapa de cocción (1015) conjuntamente con un filtrado alcalino de extracción cáustica en frío.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el licor negro caliente (1017) tiene un nivel de álcali efectivo de entre 38 y 50 gramos de NaOH por litro.

9. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el licor negro caliente (1017) tiene un nivel de álcali efectivo de entre 40 y 45 gramos de NaOH por litro.

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que se enriquece el licor negro caliente (1017) con licor blanco (1019) para incrementar su concentración de álcali efectivo.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, que adicionalmente comprende la etapa de someter la pasta papelera de cocción a extracción cáustica en frío, después de la que se genera una pasta papelera purificada que tiene un contenido alfa que supera el 97 %.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la pasta papelera purificada tiene un número kappa de entre 7 y 9.

13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la primera cantidad de licor blanco (1015) proporciona al menos un 10 % de una carga de álcali efectivo total aplicada en la fase de neutralización (1030) .

14. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la primera cantidad de licor blanco (1015) proporciona entre el 13 % y 25 % de una carga de álcali efectivo total aplicada en la fase de neutralización (1030) .

15. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el licor blanco (1015) añadido al digestor como fluido de neutralización eleva un nivel de pH dentro del digestor y reduce el choque de pH de añadir la solución alcalina que comprende un filtrado alcalino de extracción cáustica en frío (1016) cuando se completa el fluido de neutralización.

16. El procedimiento de la reivindicación 1, en que el material orgánico que contiene pasta papelera está derivado de madera dura.

17. El procedimiento de la reivindicación 1, en que el material orgánico que contiene pasta papelera es de una especie de Eucalyptus.