ES2708991T3

ES2708991T3 - Un método novedoso para producir microcelulosa

Info

Publication number: ES2708991T3
Application number: ES11729641T
Authority: ES
Inventors: Olli Dahl; Kari Vanhatalo; Kari Parviainen
Original assignee: Aalto Korkeakoulusaatio sr
Current assignee: Aalto Korkeakoulusaatio sr
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2019-04-12
Anticipated expiration: 2031-06-07
Also published as: EP2576629A2; WO2011154600A3; WO2011154600A2; FI20105642A; RU2012155798A; US9469695B2; FI126649B; PL2576629T3; CN102947344A; EP2576629B1; FI20105642L; BR112012031251A2; CA2801988A1; BR112012031251B1; CA2801988C; PT2576629T; RU2579395C2; CN102947344B; US20130203981A1; FI20105642A0

Abstract

Un proceso para producir microcelulosa que comprende i) hidrolizar material celulósico fibroso con un ácido a temperatura elevada de al menos 80 ºC, en el que la cantidad de ácido es del 0,2 al 10 % en peso seco de la celulosa, o ii) acidificar material celulósico fibroso a un valor de pH de 4 o por debajo de 4, seguido de lavar e hidrolizar el material celulósico lavado a una temperatura elevada de al menos 80 ºC con un ácido en una cantidad de como mucho el 0,5 % en peso seco de la celulosa, para producir una mezcla de microcelulosa - hidrolizado seguida de separación de la microcelulosa del hidrolizado, en donde la mezcla o el hidrolizado o microcelulosa separados están opcionalmente neutralizados, y en donde la producción de microcelulosa está integrada a la producción de una fábrica de pulpa de forma tal que al menos parte de los productos químicos utilizados en la acidificación, hidrólisis ácida y/o neutralización se produce mediante un proceso de recuperación química integrada de la fábrica de pulpa.

Description

DESCRIPCION

Un metodo novedoso para producir microcelulosa

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un proceso mejorado para preparar microcelulosa con hidrolisis acida a temperatura elevada o con acidificacion seguida de lavado e hidrolisis a temperatura elevada, en donde la produccion de microcelulosa esta integrada a la produccion de una fabrica de pulpa.

Antecedentes de la invencion

La microcelulosa (tambien denominada, por ejemplo, celulosa de DP nivelado y celulosa microcristalina) es un producto versatil en varias aplicaciones industriales, por ejemplo, en alimentos, farmaceutica, cosmetica, papel y tablas y muchas otras aplicaciones. La microcelulosa tambien puede utilizarse en la produccion de derivados de microcelulosa, tales como celulosa viscosa, CMC, nanocelulosa y diversos productos compuestos.

En la bibliografia de patentes se han propuesto varios metodos para producir microcelulosa.

El documento US 2978446 describe la produccion de celulosa de DP (grado de polimerizacion) nivelado mediante hidrolisis acida y tratamiento mecanico. La celulosa se hidroliza haciendola hervir en acido clorhidrico normal (HCl) 2,5. La concentracion acida, por lo tanto, es del 9 % y la temperatura de aproximadamente 105 °C. La consistencia de la pulpa y la cantidad de acido anadido no se especifica. El metodo requiere la desintegracion mecanica vigorosa en medio acuoso posteriormente a la hidrolisis acida. Es obvio que la dosificacion alta de acido y el tratamiento mecanico extenso han evitado el desarrollo de cualquier economia de produccion razonable.

El documento US 3278519 describe un metodo similar para producir celulosa DP nivelado mediante la hidrolizacion de la celulosa bien con HCl normal 2,5 a 105 °C o con HCl al 0,5 % a 121 °C (250 °F). La consistencia de la pulpa y la cantidad de acido anadido no se especifican. Este metodo tambien describe un tratamiento mecanico que consume demasiada energia.

El documento US 3954727 describe un metodo para producir celulosa microcristalina mediante la hidrolizacion de la celulosa con acido sulfurico diluido a una temperatura de entre 120 hasta 160 °C. El acido sulfurico diluido al cual se anade la celulosa tiene una concentracion del 1 % y la masa acida de la celulosa tiene una concentracion del 5 %. De este modo, la consistencia de la pulpa es baja, la demanda de calentamiento es, por lo tanto, alta y la cantidad de acido basado en el peso seco de la celulosa se vuelve alta. Esto hace que el proceso sea mas caro y mas complicado.

El documento US 7037405 describe un metodo en el cual el material bruto de pulpa se pone en contacto con el acido y se calienta a temperatura elevada y luego se trata mecanicamente. Se menciona que una concentracion de acido apropiada es del 1 - 5 % de la mezcla, la consistencia de la pulpa apropiada es del 3 - 50 %, un intervalo de temperatura apropiado es de 80 - 120 °C y el tiempo de reaccion apropiado es de 30 min - 4 h. Despues de la hidrolisis acida, la mezcla de pulpa se trata mecanicamente para la desintegracion de las fibras. Preferentemente, la etapa del proceso de desintegracion mecanica deshace las particulas de celulosa cristalina en dimension de micrones en un intervalo que va desde aproximadamente 1 a 10 micrometros. El proceso del documento US 7037405 padece un proceso de produccion complicado. Es necesaria la etapa de desintegracion mecanica despues de la hidrolisis acida. Esta fase requiere en la produccion una unidad de refinacion costosa y una gran energia de refinacion de 5 - 100 kWh/ton.

El documento US 6228213 desvela un proceso para producir celulosa microcristalina mediante la adicion de una solucion acida a la celulosa e introducir la celulosa y la solucion acida en un extrusor, en donde la celulosa se somete a hidrolisis acida y forma celulosa microcristalina. La temperatura del cilindro de extrusion durante la hidrolisis es de 80 a 200 °C. Debido a la temperatura del extrusor y la presion creada por la boquilla o el tornillo del extrusor, la celulosa se funde en el extrusor, lo que permite un contacto mas estrecho entre la celulosa y el acido. La proporcion de compresion del tornillo del extrusor es entre 1,5:1 y 3:1, preferentemente 3:1 aproximadamente. La desventaja de los extrusores es que son caros, los costos de mantenimiento son bastante altos, y requieren una entrada de energia mecanica alta, en un calculo de aproximadamente 150 kWh o mayor por tonelada de celulosa seca.

El documento US 5543511 describe la produccion de celulosa de DP nivelado utilizando hidrolisis parcial con oxigeno y/o dioxido de carbono a 100 - 200 °C.

El documento US 4427778 describe la produccion de celulosa de DP nivelado mediante hidrolisis enzimatica.

La hidrolisis acida tambien se usa en la produccion de pulpa soluble, por ejemplo, en la coccion de bisulfito acido y como paso previo a la hidrolisis en el proceso Kraft. Se describe la coccion del bisulfito acido en, por ejemplo, Rydholm, S.E., Pulping Processes, pags. 649 a 672. El documento US 5589033 describe un proceso Kraft previo a la hidrolisis de material celulosico con contenido de lignina (es decir, astillas) a 100 - 160 °C para madera de coniferas y a 120 -180 °C para maderas duras durante 10 - 200 min. La neutralizacion y la coccion alcalina Kraft siguen al paso previo de hidrolisis. El producto final es una pulpa con alta pureza en alfa celulosa y se puede utilizar como pulpa soluble. La pulpa soluble tiene una estructura fibrosa con longitud de fibra de 0,5 mm a 2,5 mm tipicamente, dependiendo de la materia prima de madera. De este modo, las dimensiones fisicas son mucho mas grandes que la microcelulosa.

En la tecnica anterior de los procesos para la fabricacion de microcelulosa se utilizan grandes cantidades de quimicos tales como acidos y quimicos de neutralizacion.

La recuperacion quimica de las fabricas de celulosa con proceso Kraft se basa en convertir el sodio y el azufre en quimicos de coccion activos mediante un proceso de recuperacion de multiples etapas que incluye las etapas de evaporacion de licor negro, caldera de recuperacion y caustificacion. Las sustancias disueltas se queman en una caldera de recuperacion por medio de la cual tambien se produce energia. Los quimicos de coccion activos recuperados se encuentran en forma de hidroxido sodico y sulfuro sodico o en forma de sulfuro de hidrogeno sodico. Equilibrar la proporcion de sodio y azufre es esencial en estos procesos de recuperacion. Tipicamente, los sistemas de recuperacion quimica de las fabricas de celulosa con proceso Kraft de madera de coniferas experimentan un exceso de azufre y por lo tanto tienen un desafio para quitar el azufre del ciclo cerrado. La retirada del azufre puede llevarse a cabo extrayendo sal de Glauber (es decir, sal de sulfato sodico) de la caldera de recuperacion. Aqui el problema es que tambien el sodio se eliminara simultaneamente y por lo tanto esta alternativa es poco eficiente y cara dado que se necesita anadir el sodio de adicion (por ejemplo, en forma de caustico suplementario, NaOH) al ciclo de recuperacion.

En vista de los procesos descritos anteriormente para producir microcelulosa existe la necesidad de contar con un proceso aun mas eficiente y economico. Ademas, las fabricas de celulosa con proceso Kraft necesitan equilibrar mejor la proporcion de sodio-azufre.

Sumario de la invencion

De acuerdo con la presente invencion, sorprendentemente se hallo que puede producirse microcelulosa de material celulosico fibroso mediante hidrolisis acida a una alta consistencia de al menos un 8 % y a una temperatura de al menos 80 °C en donde al menos parte de los aspectos quimicos del proceso de fabricacion estan integrados a una fabrica de pulpa con proceso Kraft. La distribucion del tamano de las particulas puede controlarse facilmente variando las condiciones de la hidrolisis acida suave.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 muestra una fabrica de pulpa con proceso Kraft que no esta integrada a la fabricacion de microcelulosa, es decir, representa la tecnica anterior,

La Figura 2 muestra una fabrica de pulpa con proceso Kraft que esta integrada a la fabricacion de microcelulosa de acuerdo con una realizacion de la presente invencion,

La Figura 3 muestra la curva de distribucion del tamano de las particulas de microcelulosa producida de acuerdo con la presente invencion a 160 °C y con dosis de acido del 0,5 %,

La Figura 4 muestra la curva de distribucion del tamano de las particulas de microcelulosa producida de acuerdo con la presente invencion a 175 °C y con dosis de acido de 0,5 %,

La Figura 5 muestra la curva de distribucion del tamano de las particulas de microcelulosa producida de acuerdo con la presente invencion a 140 °C y con dosis de acido de 0,5 %,

La Figura 6 muestra la curva de distribucion del tamano de las particulas de microcelulosa producida de acuerdo con la presente invencion a 140 °C y con dosis de acido de 1,5 %, y

La Figura 7 muestra la curva de distribucion del tamano de las particulas de microcelulosa producida a 120 °C y con dosis de acido de 1,5 %.

Descripcion detallada de la invencion

De acuerdo con la presente invencion se proporciona un proceso para producir microcelulosa que comprende

i) hidrolizar material celulosico fibroso con un acido a temperatura elevada de al menos 80 °C, en el que la cantidad de acido es del 0,2 al 10 % en peso seco de la celulosa, o

ii) acidificar material celulosico fibroso a un valor de pH de 4 o por debajo de 4, seguido de lavar e hidrolizar el material celulosico lavado a una temperatura elevada de al menos 80 °C con un acido en una cantidad de como mucho el 0,5 % en peso seco de la celulosa,

para producir una mezcla de microcelulosa - hidrolizado seguida de separacion de la microcelulosa del hidrolizado, en donde la mezcla o el hidrolizado o microcelulosa separados estan opcionalmente neutralizados, y en donde la produccion de microcelulosa esta integrada a la produccion de una fabrica de pulpa de forma tal que al menos parte de los productos quimicos utilizados en la acidificacion, hidrolisis acida y/o neutralizacion se produce mediante un proceso de recuperacion quimica integrada de la fabrica de pulpa.

Como se usa en la presente memoria descriptiva el termino “microcelulosa” incluye celulosa microcristalina MCC, pero tambien se refiere a productos similares que no son totalmente cristalinos pero pueden contener algunas regiones amorfas. La microcelulosa de la presente invencion tipicamente tiene un contenido de hemicelulosa de aproximadamente el 0 al 10 %, preferentemente del 0,5 al 7 %, mas preferentemente del 1 al 5 % por peso medido mediante metodos tipicos de analisis de carbohidratos (Determination of hemicelluloses and pectins in wood and pulp fibres by acid methanolysis and gas chromatography. 1996. Nordic pulp and paper research journal n.° 4, 1996. pags.

216-219).

La produccion de microcelulosa esta integrada preferentemente a una fabrica de pulpa con proceso Kraft. Sin embargo, la produccion de microcelulosa tambien puede estar integrada a otras fabricas de celulosa, tales como pulpa a la soda antraquinona, pulpa de sulfito, pulpa de sulfito neutra, pulpa de sulfito acido o fabricas de pulpa con proceso Organosolv.

De acuerdo con una primera realizacion i) de la invencion el material celulosico fibroso se hidroliza con un acido a una temperatura elevada de al menos 80 °C.

La cantidad de acido en la hidrolisis acida es del 0,2 al 10 %, preferentemente del 0,2 al 5 %, mas preferentemente del 0,2 al 2 %, y lo mas preferentemente del 0,5 al 1,5 % del peso seco de la celulosa.

De acuerdo con una segunda realizacion ii) de la invencion el material celulosico fibroso se acidifica a un valor de pH de 4 o por debajo seguido de lavar e hidrolizar el material celulosico lavado una temperatura elevada de al menos 80 °C con un acido en una cantidad de al menos el 0,5 % del peso seco de la celulosa. El material celulosico lavado puede desecarse antes de la hidrolisis.

Esta segunda realizacion ii) se basa en el descubrimiento que las fibras de celulosa que estan libres de metales se vuelven lo suficientemente acidas como para someterse a autohidrolisis en donde se utiliza la propia acidez de las fibras de celulosa. Las fibras de celulosa contienen grupos acidos que estan ligados a la pared de la fibra, por ejemplo, grupos de acidos uronicos y grupos ionizables ligados a lignina. Las fibras habitualmente contienen iones metalicos, por ejemplo, Na+, Ca2+, Mg2+ y Mn2+, que neutralizan la acidez de las fibras. De acuerdo con la presente invencion, los metales se eliminan de las fibras mediante acidificacion y lavado. Como resultado de este tratamiento de intercambio ionico, los metales se retiran de las fibras y los grupos ionizados en la pared de la fibra se protonan. Para iones monovalentes, el intercambio ionico puede describirse generalmente como sigue:

FIBRA-ACIDO(-)Me+ ^ FIBRA-ACIDO(H)

y para los iones metalicos divalentes, el intercambio ionico puede describirse generalmente como sigue:

2[FIBRA - ACIDO (-) ME(2+) ^ 2 [FIBRA - ACIDO(H)]

Como resultado de este intercambio ionico, las fibras (es decir, la pared celular de las fibras) se vuelven lo suficientemente acidas para sostener la autohidrolisis. La mezcla de hidrolisis resultante contiene microcelulosa y productos de reaccion originados de la fibra, pero no iones metalicos ni sales, lo cual hace que el tratamiento adicional de la microcelulosa sea mas facil.

En la etapa de acidificacion de la segunda realizacion ii) el material celulosico se acidifica a un valor de pH de 4 o por debajo de 4, preferentemente 3 o por debajo de 3. El pH es preferentemente 0 o por encima de 0, mas preferentemente 0,5 o por encima de 0,5, aun mas preferentemente 1 o por encima de 1. El pH es preferentemente entre 0,5 y 4, mas preferentemente entre 1 y 3, y lo mas preferentemente entre 1,5 y 2,5.

En dicha etapa de acidificacion el valor pKa se disminuye preferentemente a al menos 1, preferentemente a al menos 1,5, mas preferentemente a al menos 2 unidades menores del valor pKa de los grupos acidos de las fibras celulosicas, por ejemplo, acidos uronicos y grupos ionizables ligados a lignina.

La consistencia del material celulosico en dicha etapa de acidificacion es preferentemente del 5 al 40 %, mas preferentemente del 10 al 30 % del peso seco del material celulosico.

La temperatura en dicha etapa de acidificacion es preferentemente menos de 120 °C, mas preferentemente entre 10 y 90 °C, y lo mas preferentemente entre 20 y 70 °C.

El tiempo de residencia en la etapa de acidificacion es preferentemente de 10 a 90 minutos, mas preferentemente de 15 a 60 minutos.

Despues de la acidificacion en la segunda realizacion ii) el material celulosico acidificado se lava y opcionalmente se deseca. El lavado se lleva a cabo preferentemente mediante la desecacion del material celulosico acidificado para retirar el exceso de acido seguido de dilucion del material celulosico desecado y luego nuevamente desecando el material. El procedimiento de lavado puede repetirse una o dos veces. Finalmente el material celulosico lavado se diluye para alcanzar la consistencia objetivo.

El lavado se puede llevar a cabo mediante la utilizacion de lavadoras industriales de pulpa normalmente usadas en fabricas de pulpa. Una realizacion preferida comprende la acidificacion en un recipiente, seguida de la eliminacion del acido mediante una prensa de tornillo, seguida de dilucion con agua, y nuevamente desecacion.

Segun se establecio anteriormente, en la segunda realizacion ii) se usa la propia acidez del material celulosico en la hidrolisis. De este modo, no es necesario anadir acido en la etapa de hidrolisis. Sin embargo, es posible anadir menores cantidades de acido en la hidrolisis, preferentemente como mucho un 0,5 %, mas preferentemente como mucho un 0,2 % y lo mas preferentemente al menos un 0,18 % del peso seco de la celulosa.

Los acidos adecuados para la hidrolisis de la primera realizacion i) y para la acidificacion de la segunda realizacion ii) son acidos tanto organicos como inorganicos. El acido organico puede ser, por ejemplo, acido formico o acido acetico. Los acidos preferidos son acidos minerales, tales como acido sulfurico, bisulfato sodico, bisulfito sodico, acido clorhidrico o acido nitrico.

Dicha hidrolisis acida o acidificacion puede llevarse a cabo con acido sulfurico y/o bisulfato sodico y/o bisulfito sodico en donde al menos parte se produce en el proceso de recuperacion quimico integrado de la fabrica de pulpa, preferentemente una fabrica de pulpa con proceso Kraft.

Dicho bisulfato sodico puede obtenerse mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion de la fabrica de pulpa a bisulfito sodico en un depurador de bisulfato y ademas a bisulfato sodico por medio de un oxidante.

Dicho bisulfito sodico puede obtenerse mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion de la fabrica de pulpa a bisulfito sodico en un depurador de bisulfito.

Dicho acido sulfurico puede obtenerse mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion de la fabrica de pulpa a acido sulfurico.

De este modo, el acido utilizado para la hidrolisis acida o la acidificacion o una parte de la misma puede comprender bisulfato sodico y/o bisulfito sodico y/o acido sulfurico que se origina del azufre recuperado de la circulacion quimica de una fabrica de pulpa. El bisulfato sodico puede obtenerse mediante la oxidacion de bisulfito sodico en linea con los procesos descritos en los documentos WO 2004/088032 y WO 2004/088033 (FI 116074 B). Dicho bisulfito sodico puede obtenerse mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion de la fabrica de pulpa a bisulfito sodico en un depurador de bisulfito. Dicho bisulfato sodico puede obtenerse mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion de la fabrica de pulpa a bisulfito sodico en un depurador de bisulfito y ademas a bisulfato sodico mediante un oxidante. El dioxido de azufre puede obtenerse quemando gases con contenido de azufre olorosos de la fabrica de pulpa. Dicho acido sulfurico puede obtenerse mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion a trioxido de azufre y mediante la conversion de acido sulfurico mediante reaccion con agua.

Preferentemente la neutralizacion de la mezcla de microcelulosa - hidrolizado o hidrolizado o microcelulosa se lleva a cabo mediante hidroxido sodico, carbonato sodico, bicarbonato sodico, hidroxido potasico o hidroxido magnesico.

La neutralizacion de la mezcla de microcelulosa - hidrolizado o hidrolizado y microcelulosa puede llevarse a cabo mediante hidroxido sodico, carbonato sodico o bicarbonato sodico en donde al menos parte se produce en el proceso de recuperacion quimico integrado de la fabrica de pulpa.

El hidrolizado separado o el hidrolizado neutralizado puede ser al menos parcialmente devuelto al proceso de recuperacion quimico integrado de la fabrica de pulpa para producir energia.

Preferentemente la hidrolisis se lleva a cabo en un reactor sin compresion esencial, la proporcion de compresion del reactor preferentemente debe ser menor a 1,5:1, mas preferentemente menor a 1,2:1.

La temperatura de la hidrolisis, tanto para la primera como para la segunda realizacion mencionadas anteriormente, es de al menos 80 °C, preferentemente de al menos 100 °C, mas preferentemente entre 100 y 185 °C, aun mas preferentemente entre 120 y 180 °C, y lo mas preferentemente entre 120 y 160 °C. De acuerdo con otra realizacion de la invencion, la temperatura de la hidrolisis de la invencion para la primera y segunda realizacion es preferentemente de al menos 125 °C, mas preferentemente entre 125 y 185 °C, aun mas preferentemente entre 125 y 180 °C y aun mas preferentemente todavia entre 125 y 160 °C.

La consistencia del material celulosico durante la hidrolisis es preferentemente del 3 al 50 %, mas preferentemente del 8 al 50 %, aun mas preferentemente del 15 al 50 %, incluso aun mas preferentemente del 20 al 50 %, y lo mas preferentemente del 25 al 45 % del peso seco de la celulosa.

El tiempo de la hidrolisis es preferentemente de 5 a 240 minutos, mas preferentemente de 5 a 180 minutos, incluso mas preferentemente de 15 a 150 minutos.

Preferentemente la entrada de energia mecanica durante la hidrolisis se proporciona para asegurar que la distribucion quimica y de temperatura sean parejas y sin corte mecanico ni desfibrado mecanico esencial de la matriz celulosa, preferentemente como maximo 20 kWh por tonelada de celulosa seca, mas preferentemente como maximo 10 kWh por tonelada de celulosa seca, y mas preferentemente entre 1 y 5 kWh por tonelada de celulosa seca.

De acuerdo con la invencion el material celulosico fibroso y el acido estan en contacto entre si, preferentemente mediante mezcla o agitacion.

El hidrolizado obtenido es rico en productos de la hidrolisis de la hemicelulosa, tales como xilosa y glucosa, y puede utilizarse para la produccion de etanol, productos quimicos y/o energia.

La microcelulosa obtenida puede lavarse, y la microcelulosa lavada tambien necesita ajuste en el pH y neutralizacion.

Se ha observado que el material de microcelulosa con un tamano de particula promedio de aproximadamente 8 - 100 pm, preferentemente 10 - 60 pm - segun se determina en el procedimiento descrito mas adelante en la presente memoria descriptiva - puede producirse de material celulosico fibroso llevando a cabo primero la acidificacion del material celulosico fibroso, luego lavando el material celulosico acidificado y finalmente llevando a cabo la hidrolizacion del material celulosico lavado sin un paso posterior de desintegracion. Una caracteristica esencial de la presente invencion es la alta consistencia del material celulosico en la hidrolisis, que preferentemente es de al menos el 20 % del peso seco de la celulosa. La alta consistencia aumenta la concentracion de los productos quimicos lo cual tiene un efecto favorable sobre la velocidad de reaccion, y tambien facilita la recuperacion de la microcelulosa de la mezcla de reaccion. La mayor consistencia tambien disminuye la necesidad de calentamiento.

El material celulosico fibroso utilizado como material de partida en el proceso de la presente invencion puede ser cualquier material celulosico que puede hidrolizarse en las condiciones especificadas. El material celulosico fibroso no debe ser necesariamente un material celulosico puro, sino que puede contener tambien otros componentes tales como hemicelulosas y lignina.

El contenido de lignina del material celulosico fibroso de partida es preferentemente como mucho el 5 %, mas preferentemente como mucho el 2 %, lo mas preferentemente como mucho el 1 %.

El material celulosico fibroso de partida tipicamente tiene un contenido de hemicelulosa de aproximadamente el 3 al 15 %, preferentemente del 5 al 10 % en peso medido mediante metodos tipicos de analisis de carbohidratos (Determination of hemicelluloses and pectins in wood and pulp fibres by acid methanolysis and gas chromatography.

1996. Nordic pulp y paper research journal n.° 4, 1996. pags. 216-219).

La longitud de la fibra del material celulosico fibroso bruto es preferentemente 5 - 0,2 mm. Para materiales celulosicos fibrosos distintos de madera, tales como algodon, la longitud de la fibra puede ser mayor de 5 mm.

El material celulosico fibroso puede derivar de material de plantas de madera, tales como madera de coniferas o maderas duras.

Un material celulosico fibroso preferido es la pulpa quimica blanqueada o no blanqueada, tales como pulpa con proceso Kraft, pulpa a la soda-AQ, pulpa de sulfito, pulpa de sulfito neutra, pulpa de sulfito acido o pulpa con proceso Organosolv. La pulpa puede ser pulpa de madera de coniferas o madera dura. La pulpa puede ser una pulpa obtenida inmediatamente despues de la digestion o una pulpa que fue delignificada despues de la digestion o una pulpa que fue delignificada y blanqueada. De acuerdo con la presente invencion dichas pulpas no se someten tipicamente a hidrolisis alcalina antes de la etapa de hidrolisis i) o la etapa de acidificacion ii).

De acuerdo con la presente invencion tambien es posible utilizar material celulosico fibroso obtenido de materiales de plantas lignocelulosicas no madereros tales como algodon, pasto, bagazo, pajas de los cultivos de granos, lino, canamo, sisal, abaca o bambu. Generalmente estos materiales de plantas estan tratados con una sustancia alcalina para romper el material lignocelulosico en celulosa, lignina y hemicelulosa seguido de la separacion de la celulosa de la mezcla. Algunos materiales de plantas con escasa lignina, tales como linteres de algodon o textiles de algodon no necesariamente requieren un tratamiento con una sustancia alcalina. Estos ultimos materiales pueden contener mas del 90 % de fibras de algodon del material fibroso.

El material celulosico fibroso, tal como pulpa quimica, preferentemente posee un contenido de lignina menor a numero kappa 40, mas preferentemente menor a numero kappa 30, y mas preferentemente menor a numero kappa 10.

De acuerdo con una realizacion preferida de la invencion, la microcelulosa producida tiene una distribucion estrecha del tamano de las particulas, en donde el tamano promedio de la particula (D50) es 10 - 60 pm, y preferentemente la distribucion del tamano de las particulas (D90) es de forma tal que al menos 90 % por volumen de las particulas tiene un tamano menor a 250 pm, preferentemente menor a 100 pm. El tamano de la particula segun se determina en el procedimiento descrito mas adelante en la presente memoria que incluye tratamiento ultrasonico lo cual puede causar desaglomeracion o desintegracion de la muestra.

El material de microcelulosa obtenido mediante el proceso de la invencion tipicamente tiene un tamano de particula promedio entre 8 - 100 pm, preferentemente entre 10 - 60 pm - segun se determina en el procedimiento descrito mas adelante en la presente memoria - sin ningun tratamiento mecanico. Es posible refinar la estructura si es necesario un tamano mas fino de particulas. De este modo, el material de microcelulosa obtenido de la hidrolisis, si se desea, puede refinarse para lograr un tamano de particula mas pequeno utilizando dispositivos apropiados, tales como trituradoras de friccion en donde la refinacion es efectuada por piedras de afilar (por ejemplo, la trituradora Masuko), mezcladores de alta tasa de corte o molinos de chorro o homogeneizadores.

Un beneficio del proceso de la invencion es que la pureza de la microcelulosa final es moderadamente alta y que el producto pueda lavarse facilmente para eliminar carbohidratos de bajo peso molecular. La pureza de la celulosa de la microcelulosa lavada puede ser incluso por encima del 97 %.

El rendimiento de la microcelulosa depende de las condiciones del proceso, tales como temperaturas, cantidad de acido y tiempos de retencion de la acidificacion y la hidrolisis, asi como de la consistencia. Un rendimiento tipico es de al menos el 80 %, preferentemente de al menos el 85 % y el rendimiento puede ser incluso del 90 % o mas alto.

De acuerdo con la presente invencion la microcelulosa puede producirse en cualquier equipo apropiado en donde la mezcla celulosa-acido no esta sujeta a ninguna compresion sustancial, tal como un recipiente equipado con una mezcladora o transportador de tornillo. Este ultimo puede ser un dispositivo continuo vertical o semi-vertical, por ejemplo, digestores M&D, digestor de tornillo vertical/de tipo reactor con un transportador de tornillo. La proporcion de compresion, si la hubiera, esta tipicamente por debajo de 1,5:1, mas preferentemente por debajo de 1,2:1. Otros dispositivos pueden ser torres de blanqueo continuo o digestores continuos con tratamiento a contracorriente, por ejemplo, del tipo Kamyr.

La invencion se describira a continuacion en mayor detalle con referencia a la Figura 1 y la Figura 2 adjuntas. La Figura 1 muestra una fabrica de pulpa con proceso Kraft que no esta integrada a la fabricacion de microcelulosa, es decir, representa la tecnica anterior, y la Figura 2 muestra una realizacion de la presente invencion en donde una fabrica de pulpa con proceso Kraft esta integrada a la fabricacion de microcelulosa.

Con referencia a la Figura 1 las astillas se cocinan en un digestor 1. Despues el material celulosico fibroso obtenido se lava y se delignifica con oxigeno 2 y se blanquea 3 para producir pulpa blanqueada 4. El material celulosico fibroso obtenido despues de la coccion, lavado/delignificacion o blanqueado se suministra en un reactor de hidrolisis 6 que produce microcelulosa en reaccion de hidrolisis acida mediante la carga de acido sulfurico fresco 5 a la pulpa suministrada, es decir, material fibroso, y se calienta a una temperatura elevada. La mezcla de microcelulosa -hidrolizado producida se lava con agua y el hidrolizado acido se retira 7 y se obtiene microcelulosa 8. El hidrolizado se neutraliza 9 con caustico, por ejemplo, en forma de hidroxido sodico (NaOH) 10. Las sustancias disueltas del hidrolizado, por ejemplo, se envian a tratamiento de agua efluente 11 donde se purifica el agua efluente, y se produce sedimento o biogas que luego se puede utilizar para producir energia. Las sustancias disueltas del hidrolizado tambien pueden utilizarse para producir etanol 12 o quimicos 13.

En la coccion Kraft, se envia el licor negro al sistema de recuperacion 14 en donde se recuperan productos quimicos y energia. La recuperacion de una fabrica de madera de coniferas elimina el jabon, acidifica el jabon con al menos acido sulfurico y finalmente produce el denominado aceite de resina 15. Debido al desequilibrio entre el sodio y el azufre, es decir, exceso de azufre, se elimina el azufre en forma de sal de Glauber (Na2SO4) 16. Para compensar por las perdidas de sodio, necesita anadirse caustico fresco (suplementario) 17 al ciclo de recuperacion. La recuperacion tambien produce licor blanco (WL) que se utiliza en la coccion Kraft.

Con referenda a la Figura 2, las astillas se cocinan en un digestor 1. El material celulosico fibroso obtenido se lava luego y se delignifica con oxfgeno 2 y se blanquea 3 para producir pulpa blanqueada 4. El material celulosico fibroso obtenido despues de la coccion, lavado/delignificacion o blanqueado es alimentado en un reactor de hidrolisis 6 que produce microcelulosa. Se carga bisulfito sodico, bisulfato sodico o acido sulfurico 22 producido en conjuncion con la fabrica de pulpa con proceso Kraft en el reactor de hidrolisis acida 6. Estos acidos, es decir, bisulfito sodico, bisulfato sodico o acido sulfurico 22 se obtienen quemando 19 gases olorosos con contenido de azufre de la fabrica de pulpa para obtener dioxido sulfurico. Dicho dioxido sulfurico se puede convertir 20 a bisulfito sodico mediante absorcion en un depurador de bisulfito sodico. Se puede hacer bisulfato sodico haciendo reaccionar adicionalmente el bisulfito con un oxidante. El acido sulfurico se puede obtener mediante la conversion 20 de dioxido sulfurico a trioxido de azufre y de allf a acido sulfurico. Se puede anadir tambien simultaneamente acido sulfurico fresco 5, si es necesario, tambien a la pulpa alimentada, es decir, material fibroso. La pulpa tambien se calienta a temperatura elevada. De este modo, mediante esta integracion, la cantidad de acido sulfurico fresco utilizado en la hidrolisis se puede omitir o es bajo. De manera simultanea, el exceso de azufre en la fabrica de pulpa con proceso Kraft puede llevarse a hidrolisis ya sea en forma de acido sulfurico, bisulfato sodico o bisulfito sodico. Para la fabrica de pulpa con proceso Kraft, esto significa que se pierde menos sodio comparado con el proceso que se muestra en la Figura 1. Esto significa que la alimentacion de caustico fresco se puede disminuir en las pulpas con proceso Kraft dado que la produccion de microcelulosa utiliza acidos en forma de azufre suministrados por la fabrica de pulpa con proceso Kraft.

La microcelulosa producida se lava con agua y el hidrolizado acido se elimina 7 y se obtiene microcelulosa 8. El hidrolizado se neutraliza con caustico, por ejemplo, en forma de hidroxido sodico fresco 10 o sodio integrado en forma de carbonato sodico 21 del sistema de recuperacion 14. Las sustancias disueltas del hidrolizado, por ejemplo, se envfan a tratamiento de efluentes 11 en donde el agua efluente se purifica. Las sustancias disueltas del hidrolizado tambien se pueden utilizar para producir etanol 12 o qufmicos 13. El hidrolizado tambien se puede llevar a recuperacion 14 de la fabrica de pulpa con proceso Kraft. De ese modo, se puede utilizar el contenido de energfa de las sustancias disueltas en el hidrolizado.

El impacto final sobre el equilibro qufmico entre la fabrica de pulpa con proceso Kraft y la produccion de microcelulosa depende del material bruto de madera que se utiliza en la fabrica de pulpa y de la forma en que se trata el hidrolizado. Por ejemplo, en el caso de madera de confferas y utilizando el hidrolizado para producir etanol, se puede mejorar tanto la demanda de acido fresco en la fabricacion de microcelulosa como el exceso de azufre en la fabrica de pulpa con proceso Kraft.

Por otra parte, por ejemplo, si el material bruto es madera que contiene sodio, la recuperacion de la fabrica de pulpa con proceso Kraft tendra exceso de sodio. En tal caso, el sodio puede llevarse a la fabricacion de microcelulosa en forma de carbonato sodico 21. El carbonato sodico, por ejemplo, se puede obtener mediante la cristalizacion de licor verde (GL) por evaporacion 18. De ese modo, el uso de caustico fresco 10 en la neutralizacion del hidrolizado se puede disminuir o eliminar. Asimismo, el exceso de sodio en el ciclo de recuperacion de la fabrica de pulpa con proceso Kraft mejorarfa.

Ademas, la produccion integrada puede tener utilidades compartidas, por ejemplo, produccion de vapor, tratamiento de agua cruda y tratamiento de efluentes.

Seccion experimental

Los siguientes ejemplos para producir microcelulosa describen con mayor detalle el proceso de acuerdo con la invencion. Los experimentos de coccion se llevaron a cabo con digestor con bano de aire, fabricado por Haato Oy. El digestor con bano de aire consiste de seis unidades autoclaves separadas, todas con un volumen de 2,5 litros. Las unidades se calientan con aire caliente. El aire se calienta con un resistor electrico y el aire calentado se hace circular con un ventilador.

Todos los experimentos de coccion se llevaron a cabo de la siguiente manera. El material de celulosa, pulpa u otro, se coloco en una unidad autoclave. La pulpa en planchas se corto en piezas cuadradas con borde de aproximadamente 1 - 2 cm previo a la carga en la unidad autoclave. El material de celulosa fresco, por ejemplo, pulpa no blanqueada, se seco hasta lograr una consistencia de 45 - 50 % y luego se homogeneizo con una batidora domestica Kenwood durante 5 min, previo a la carga en la unidad autoclave. La solucion acida se dosifico despues del material de celulosa. Primero se mezclo previamente el acido con agua desionizada y la solucion acida acuosa se vertio en forma pareja sobre la pulpa. La tapa de la unidad autoclave se cerro y la unidad se calento a 80 °C. La etapa de pre-calentamiento llevo aproximadamente 20 min en cada prueba. Cuando se alcanzo la temperatura de partida de 80 °C, comenzo la etapa de calentamiento real. La unidad autoclave se calento en forma controlada con velocidad de calentamiento de 2 °C/min hasta que se alcanzo la temperatura de coccion objetivo. De este modo, el calentamiento, por ejemplo, a 160 °C llevo 40 min y a 175 °C llevo 47,5 min. El tiempo de coccion comenzo, cuando se alcanzo la temperatura de coccion objetivo. La temperatura se mantuvo al valor de temperatura objetivo durante todo el tiempo de coccion. Cuando el tiempo de coccion se completo, la unidad autoclave se quito inmediatamente y se enfrio con agua frfa (temperatura de aproximadamente 10 °C).

La unidad autoclave enfriada se abrio y la mezcla de celulosa se coloco en una bolsa filtro (malla 90). El exceso de solucion acida en la mezcla se elimino con un secador centrifugo (Fabricante UPO. Tiempo de secado 2 min, velocidad aproximada 2800 rpm). La consistencia despues del tratamiento con el secador centrifugo fue 45 - 50 %. El material de celulosa luego se lavo con 3 litros de agua desionizada, primero mezclando la mezcla cuidadosamente durante 5 min y secando la mezcla con secador centrifugo hasta lograr la consistencia de 45 - 50 %. El paso de lavado con agua desionizada se repitio dos veces. El pH en la ultima (tercera) mezcla acuosa fue de aproximadamente 6 - 7 y el lavado se considero completo.

El material de celulosa lavado se peso. Se tomaron tres muestras, cada una de aproximadamente 20 g, se combinaron y se pesaron. Las muestras combinadas se secaron en un horno (105 °C, 24 h). Utilizando el valor de humedad de la muestra se calculo la cantidad total de material de celulosa (absoluta) seco. El rendimiento del proceso se calculo utilizando la cantidad de material de celulosa seco del producto lavado y el material de celulosa seco al comienzo.

Los tamanos de las particulas de los productos de la celulosa se determinaron mediante difraccion laser con un Mastersizer 2000 (fabricado por Malvern Instruments Ltd) equipado con una unidad de dispersion humeda Hydro 2000MU. Las determinaciones se llevaron a cabo de acuerdo con el siguiente procedimiento:

Una muestra del material celulosico se disperso en 500 ml de agua destilada. La concentracion de la muestra se ajusto de forma tal que la obscuracion fue de 10 %. La velocidad de bombeo/agitacion de la unidad de dispersion se ajusto a 1500 rpm. La muestra se trato con ultrasonico durante 60 s previo a la medicion del tamano de las particulas. Los tamanos de las particulas se midieron en 3 mediciones secuenciales en intervalos de 60 s. El valor promedio de las tres mediciones se calculo. El fondo se midio cada vez previo a la muestra. El tiempo de medicion para cada fondo y para cada medicion de la muestra fue de 5 s. Las mediciones se llevaron a cabo utilizando parametros Fraunhofer. Mas datos de los principios de medicion por difraccion laser se presentan en la nota de solicitud Mastersizer 2000 MRK 561 (Wet method development for laser diffraction measurements de Malvern Instruments e ISO-13320-1 (1:1999), Particle size analysis - Laser diffraction General Principles.

Ejemplo 1 Hidrolisis acida de pulpa blanqueada completamente, dosis de acido del 0,5 % (de pulpa seca), temperatura de coccion 160 °C

Una serie de experimentos de hidrolisis se llevaron a cabo con pulpa de madera de coniferas blanqueada completamente. La pulpa se encontraba en planchas (sustancias secas 92,4 %). El procedimiento del experimento 1 1 se describe mas adelante. Todos los experimentos se llevaron a cabo de forma similar.

Las piezas de pulpa 324,7 g (planchas, sustancias secas 92,4 %, pulpa seca 300 g) se colocaron en una unidad autoclave de un digestor con bano de aire. Se mezclo previamente acido sulfurico 15,3 ml (conc. 1 mol/litro, cantidad de acido sulfurico absoluto 1,50 g) y agua 660 ml y se agrego sobre las piezas de pulpa. La consistencia de la mezcla fue de 30 %. La dosificacion de acido sulfurico de la pulpa (acido absoluto de pulpa seca) fue del 0,5 %.

La unidad autoclave se cerro y comenzo el calentamiento. El digestor se calento primeramente hasta alcanzar 80 °C en 20 min y luego comenzo la etapa de calentamiento. La mezcla se calento con una velocidad de 2 °C/min a 160 °C. Cuando la temperatura alcanzo 160 °C, comenzo el tiempo de coccion. Despues de 30 min de coccion, la unidad autoclave se quito inmediatamente y se enfrio en un bano de agua. La temperatura del bano de agua fue de 10 °C. El producto de reaccion se transfirio de la unidad autoclave en una bolsa filtro (malla 90) y se seco con un secador centrifugo (Fabricante UPO. Tiempo de secado 2 min, velocidad aproximada 2800 rpm) y se lavo de acuerdo con el procedimiento de lavado antemencionado. La cantidad de material lavado fue de 573,3 g. La consistencia del material fue de 47,2 %. La cantidad de material seco fue de 270,6 g y el rendimiento del proceso por consiguiente de 90,2 %. Los parametros y los resultados del ejemplo 1 se presentan en la tabla 1.

Tabla 1

La distribucion del tamano de las particulas se determino con un Malvern Mastersizer 2000, utilizando la unidad de dispersion Hydro 2000 MU. La curva de distribucion del tamano de las particulas del experimento 1-1 se presenta en la Figura 3.

Los resultados de los experimentos en el ejemplo 1 muestran que la hidrolisis con baja concentracion acida a 160 °C produce microcelulosa de buena calidad y homogenea con tamano promedio de particula de aproximadamente 20 pm sin ningun tratamiento mecanico. El rendimiento es bueno con tiempo de coccion de 90 min o menor y comienza a disminuir levemente con tiempo de coccion mayor a 90 min.

Ejemplo 2 Hidrolisis acida de pulpa blanqueada completamente, dosis de acido del 1,5 %, temperatura de coccion de 160 °C

Una serie de experimentos de hidrolisis se llevo a cabo con pulpa de madera de coniferas blanqueada completamente, humedad del 10 %. Los parametros y los resultados del ejemplo 2 se presentan en la tabla 2.

Tabla 2

Las curvas de distribucion del tamano de las particulas fueron similares a las del ejemplo 1. Los resultados muestran que la microcelulosa con tamano promedio de particula menor a 20 pm se puede producir sin necesidad de tratamiento mecanico. Los resultados muestran que con un tiempo de coccion aumentado el tamano de las particulas disminuye levemente pero rinde de manera significativa. En comparacion con el ejemplo 1, los tamanos promedio de las particulas son menores, pero los rendimientos tambien son menores.

Ejemplo 3 Hidrolisis acida de pulpa blanqueada completamente, dosis de acido del 0,5 %, temperatura de coccion 175 °C

Una serie de experimentos de hidrolisis se llevo a cabo con pulpa de madera de coniferas blanqueada completamente, humedad del 10 %. Los parametros y los resultados del ejemplo 3 se presentan en la tabla 3. La curva de distribucion del tamano de las particulas del experimento 3-1 se presenta en la Figura 4.

Tabla 3

Los resultados en la tabla 3 muestran que la microcelulosa con tamano promedio de particula de aproximadamente 20 pm se puede producir con buen rendimiento con el tiempo de coccion de 30 min o menos. Se observo un menor rendimiento del proceso con el tiempo de coccion de 90 min.

Ejemplo 4 Hidrolisis acida de pulpa blanqueada completamente, dosis de acido del 1,5 %, temperatura de coccion 175 °C

Una serie de experimentos de hidrolisis se llevo a cabo con pulpa de madera de coniferas blanqueada completamente, humedad del 10 %. Los parametros y los resultados del ejemplo 4 se presentan en la tabla 4.

Tabla 4

Los resultados muestran que se puede producir microcelulosa de buena calidad con el tamano de las particulas menor a 20 pm en el tiempo de coccion de 15 min. El rendimiento del proceso comienza a disminuir en funcion del tiempo de reaccion. Los tiempos cortos de reaccion son beneficiosos a altas temperaturas de coccion.

Ejemplo 5 Hidrolisis acida de pulpa blanqueada completamente, tiempo de coccion 90 min, temperatura de coccion 140 °C

Un par de experimentos de hidrolisis se llevaron a cabo con pulpa de madera de coniferas blanqueada completamente (humedad del 10 %). Los parametros y los resultados del ejemplo 5 se presentan en la tabla 5. La curva de distribucion del tamano de las particulas del experimento 5-1 se presenta en la Figura 5 y la curva del experimento 5-2 se presenta en la Figura 6.

Tabla 5

Los resultados muestran que a una temperatura de 140 °C la concentracion de acido sulfurico de 1,5 % es suficiente para obtener microcelulosa de buena calidad con buen rendimiento del proceso. El rendimiento del proceso es bueno con la concentracion acida de 0,5 %, pero la curva de distribucion del tamano de las particulas del Exp 5-1 muestra que existe una poblacion de particulas, con diametro superior a 100 pm presentes en el producto.

Ejemplo 6 Hidrolisis acida de pulpa de pino no blanqueada, dosis de acido 0,5 %, temperatura 160 °C

Una serie de experimentos de hidrolisis se llevaron a cabo con pulpa de madera de coniferas despues de la etapa de coccion. Los parametros y los resultados del ejemplo 6 se presentan en la tabla 6.

Tabla 6

Los resultados muestran que se puede producir microcelulosa de alta calidad utilizando pulpa de pino fresca como materia prima. El rendimiento del proceso es bueno en los Experimentos 6-1 y 6-2 y moderado en el Experimento 6 3. El tamano promedio de la particula es el mas bajo en los Experimentos 6-3.

Ejemplo 7 Hidrolisis acida de pulpa de madera de coniferas no blanqueada, dosis de acido del 1,5 %, tiempo de coccion 30 min

Un par de experimentos de hidrolisis se llevaron a cabo con pulpa de madera de coniferas no blanqueada. Los parametros y los resultados del ejemplo 7 se presentan en la tabla 7.

Tabla 7

Los resultados muestran que la pulpa de madera de coniferas no blanqueada es una materia prima apropiada para la produccion de microcelulosa. El tiempo de coccion de 30 min es suficiente.

Ejemplo 8 Hidrolisis acida de pulpa blanqueada completamente, temperatura 120 °C

Una serie de experimentos de hidrolisis se llevo a cabo con pulpa de madera de coniferas blanqueada completamente (humedad del 10 %). Los parametros y los resultados del ejemplo 8 se presentan en la tabla 8. La distribucion del tamano de las particulas del experimento 8-5 se encuentra en la Figura 7.

Tabla 8

Los resultados muestran que cuando la pulpa se cocina a 120 °C incluso durante periodos mas largos, el rendimiento de microcelulosa es muy bueno, mayor a 90 %. Para ciertas aplicaciones de microcelulosa el producto obtenido se puede utilizar sin refinar. Mas del 10 % de las particulas tiene el tamano de las particulas mayor a 100 pm y de este modo para ciertas aplicaciones de microcelulosa puede ser necesaria la refinacion.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para producir microcelulosa que comprende

2. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la cantidad de acido en la hidrolisis acida i) es del 0,2 al 10 %, preferentemente del 0,2 al 5 %, mas preferentemente del 0,2 al 2 %, y lo mas preferentemente del 0,5 al 1,5 % del peso seco de la celulosa.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde el material celulosico se acidifica en la etapa ii) a un valor de pH de 3 o por debajo de 3, preferentemente entre 1,5 y 2,5.

4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la hidrolisis acida o acidificacion se lleva a cabo con un acido mineral, preferentemente acido sulfurico, bisulfato sodico, bisulfito sodico, acido clorhidrico o acido nitrico.

5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la hidrolisis acida o acidificacion se lleva a cabo con acido sulfurico y/o bisulfato sodico y/o bisulfito sodico en donde al menos parte se produce en el proceso de recuperacion quimico integrado de la fabrica de pulpa, preferentemente una fabrica de pulpa con proceso Kraft.

6. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde el bisulfato sodico se obtiene mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion de la fabrica de pulpa a bisulfito sodico en un depurador de bisulfato y ademas a bisulfato sodico mediante un oxidante.

7. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde el bisulfito sodico se obtiene mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion de la fabrica de pulpa a bisulfito sodico en un depurador de bisulfito.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde el acido sulfurico se obtiene mediante la conversion de dioxido de azufre en gases de combustion de la fabrica de pulpa a acido sulfurico.

9. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la neutralizacion de la mezcla de microcelulosa - hidrolizado o hidrolizado o microcelulosa se lleva a cabo mediante hidroxido sodico, carbonato sodico, bicarbonato sodico, hidroxido potasico o hidroxido magnesico.

10. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la neutralizacion de la mezcla de microcelulosa - hidrolizado o hidrolizado o microcelulosa se lleva a cabo mediante hidroxido sodico, carbonato sodico o bicarbonato sodico en donde al menos parte se produce en el proceso de recuperacion quimico integrado de la fabrica de pulpa.

11. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el hidrolizado separado o el hidrolizado neutralizado se devuelve al menos parcialmente al proceso de recuperacion quimico integrado de la fabrica de pulpa para producir energia.

12. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la hidrolisis se lleva a cabo a una temperatura de al menos 100 °C, preferentemente entre 100 y 185 °C, mas preferentemente entre 120 y 180 °C, y lo mas preferentemente entre 120 y 160 °C.

13. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la hidrolisis se lleva a cabo en un reactor sin compresion esencial, estando la proporcion de compresion del reactor preferentemente por debajo de 1,5:1, mas preferentemente por debajo de 1,2:1.

14. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde la consistencia de la celulosa en la hidrolisis es del 3 al 50 %, preferentemente del 8 al 50 %, mas preferentemente del 15 al 50 %, aun mas preferentemente del 20 al 50 %, y lo mas preferentemente del 25 al 45 % del peso seco de la celulosa.

15. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde el tiempo de la hidrolisis es de 5 a 240 minutos, preferentemente de 5 a 180 minutos, mas preferentemente de 15 a 150 minutos.

16. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde la entrada de energia mecanica durante la hidrolisis se lleva a cabo para asegurar la que la distribucion quimica y de temperatura sean parejas y sin corte mecanico esencial y desfibrado de la matriz celulosa, preferentemente como maximo 20 kWh por tonelada de celulosa seca, mas preferentemente como maximo 10 kWh por tonelada de celulosa seca, y mas preferentemente entre 1 y 5 kWh por tonelada de celulosa seca.

17. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en donde el material celulosico fibroso y el acido se mezclan uno con otro.

18. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en donde el material celulosico fibroso deriva de material de plantas de madera, tales como madera de coniferas o maderas duras.

19. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en donde el material celulosico fibroso comprende pulpa quimica blanqueada o no blanqueada, tales como pulpa con proceso Kraft, pulpa a la soda-AQ, pulpa de sulfito, pulpa de sulfito neutra, pulpa de sulfito acido o pulpa con proceso Organosolv, preferentemente pulpa con proceso Kraft.

20. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en donde el material celulosico fibroso, tales como pulpa quimica posee un contenido de lignina menor a numero kappa 100, preferentemente menor a numero kappa 40, mas preferentemente menor a numero kappa 30, y lo mas preferentemente menor a numero kappa 10.

21. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en donde el material celulosico fibroso deriva de material de plantas no madereras, tales como algodon, pasto, bagazo, pajas de los cultivos de granos, lino, canamo, sisal, abaca o bambu.

22. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, en donde la microcelulosa producida tiene un tamano de particula promedio de 8 - 100 pm, preferentemente 10 - 60 pm, y preferentemente la distribucion del tamano de las particulas es de forma tal que al menos el 90 % por volumen de las particulas tiene un tamano por debajo de 250 pm, preferentemente por debajo de 100 pm.