ES2932179T3 - Un proceso para el tratamiento de pulpa - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para tratar pulpa que comprende un paso, en el que la pulpa se trata con ácido percarboxílico destilado, como ácido percarboxílico destilado (dPAA), y peróxido, como peróxido de hidrógeno. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un proceso para el tratamiento de pulpa
Campo de la invención
La invención se refiere a un proceso para el tratamiento de pulpa.
Antecedentes de la invención
El objetivo del blanqueo de la pulpa es completar, después de la digestión, la eliminación de la lignina residual de la pulpa. Actualmente, el blanqueo a menudo se inicia con la deslignificación con oxígeno, después de lo cual se puede llevar a cabo un blanqueo adicional mediante varios métodos. En el blanqueo totalmente libre de cloro (TCF), la deslignificación se puede continuar con, por ejemplo, ozono, ácido peracético o peróxido de hidrógeno en condiciones ácidas o alcalinas. En el blanqueo libre de cloro elemental (ECF), se utilizan etapas de dióxido de cloro, con etapas intermedias de álcali. En el blanqueo ECF, cada vez con mayor frecuencia se utilizan productos químicos de oxígeno, es decir, oxígeno, ozono, peróxido de hidrógeno y perácidos tales como ácido peracético, para promover el blanqueo. Por ejemplo, se puede ahorrar dióxido de cloro mediante el uso de peróxido de hidrógeno en una secuencia de blanqueo ECF. Por otro lado, también por motivos medioambientales, se están haciendo esfuerzos para utilizar dosis cada vez menores de dióxido de cloro en el blanqueo.
Una pulpa, tal como la pulpa química, se puede blanquear hasta un grado de brillo de 85-90 % ISO, por ejemplo, mediante un proceso de blanqueo ECF convencional. Los métodos post-blanqueo, tal como el post-blanqueo con ácido peracético, se utilizan a menudo para aumentar aún más el brillo de la pulpa.
El ácido peracético (PAA) es un compuesto que se forma cuando el ácido acético y el peróxido de hidrógeno reaccionan en presencia de un catalizador. Hay varios productos disponibles comercialmente, por ejemplo, ácido peracético destilado al 38 % (dPAA) y una mezcla de equilibrio de ácido peracético (ePAA), que normalmente contiene aproximadamente un 20 % en peso de ácido peracético.
La Patente mundial WO 00/52258 se refiere a un proceso de blanqueo. Se describe un proceso de blanqueo de múltiples etapas para el blanqueo de una pulpa química de celulosa, en el que como última etapa del blanqueo el proceso comprende un post-blanqueo en el que una pulpa de celulosa deslignificada y blanqueada se blanquea con un ácido percarboxílico.
La Patente mundial WO 99/32710 describe un proceso de post-blanqueo con perácido en presencia de uno o varios compuestos de metales alcalinotérreos. También, la Patente mundial WO 00/77301 describe un proceso para tratar pulpa con ácidos percarboxílicos.
A menudo, con algunas pulpas se produce una caída repentina del brillo al comienzo de la etapa de blanqueo, tal como la etapa post-blanqueo, cuando la pulpa se trata con ácidos percarboxílicos.
Por lo tanto, existe la necesidad de un proceso mejorado y más eficaz en el que no se produzca una caída del brillo cuando la pulpa se trata con ácidos percarboxílicos.
Compendio de la invención
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para tratar pulpa.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso mejorado y eficaz para tratar pulpa con ácido percarboxílico.
A pesar de todo, otro objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para tratar pulpa con ácido percarboxílico en el que aumenta el brillo de la pulpa.
A pesar de todo, otro objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un proceso para tratar pulpa con ácido percarboxílico en el que no se produce una caída del brillo de la pulpa.
Ahora se ha descubierto sorprendentemente que la adición de una pequeña cantidad de peróxido a un proceso en el que la pulpa se trata con ácido percarboxílico destilado evita la caída repentina del brillo experimentada en el post­ blanqueo de pulpas tal como las pulpas Kraft. El peróxido es preferiblemente peróxido de hidrógeno y el ácido percarboxílico destilado es preferiblemente ácido peracético destilado (dPAA).
Se cree, sin limitarse a ninguna teoría, que la caída del brillo de la pulpa, es decir, el oscurecimiento de la pulpa, se debe a la oxidación del manganeso a partir del Mn2+ incoloro a Mn4+ negro (MnO2) en la pulpa. Una pequeña adición de peróxido al ácido percarboxílico destilado es suficiente para alterar la redox de la suspensión de pulpa de modo que se evite esta oxidación.
La presente invención proporciona un proceso para tratar pulpa como se describe en la reivindicación 1.
Breve descripción de las figuras.
La Figura 1 muestra el brillo de pulpas tratadas con el método según la presente invención y con métodos de referencia.
La Figura 2 muestra el brillo de pulpas tratadas con el método según la presente invención en el que se varía la cantidad de peróxido de hidrógeno.
La Figura 3 muestra el brillo de pulpas tratadas con el método según la presente invención y con métodos de referencia.
La Figura 4 muestra el brillo de pulpas tratadas con el método según la presente invención en el que se varía la cantidad de peróxido de hidrógeno.
Descripción detallada
Según la presente invención, se proporciona un proceso para tratar pulpa. Más particularmente, se proporciona un proceso para tratar pulpa que comprende una etapa en la que la pulpa se trata con ácido percarboxílico destilado y peróxido.
El ácido percarboxílico destilado puede ser cualquier ácido percarboxílico destilado adecuado. En una realización, el ácido percarboxílico destilado se selecciona de ácido perfórmico destilado, ácido peracético destilado (dPAA), ácido perpropiónico destilado o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, el ácido percarboxílico destilado es ácido peracético destilado (dPAA).
Los ácidos percarboxílicos destilados están disponibles comercialmente. Los ácidos percarboxílicos destilados también se pueden preparar con cualquier método adecuado en la técnica. Como un ejemplo, el proceso para producir dPAA se describe en la publicación de la Patente de Estados Unidos US 2002/0193626 A1.
El ácido peracético destilado (dPAA) se obtiene de la solución de equilibrio de ácido peracético y peróxido de hidrógeno y ácido acético. La ventaja del ácido peracético destilado es la ausencia de ácido acético y peróxido de hidrógeno. La ausencia de ácido acético es una cierta ventaja debido al menor contenido de compuestos orgánicos volátiles introducidos en el proceso.
En una realización, la concentración de ácido peracético (PAA) en el ácido peracético destilado (dPAA) está dentro del intervalo del 10 a 70 % en peso, preferiblemente dentro del intervalo del 30 al 60 % en peso.
En otra realización, la concentración de peróxido de hidrógeno en el dPAA es igual o inferior al 1 % en peso, preferiblemente dentro del intervalo del 0,1 al 0,5 % en peso.
En otra realización, la concentración de ácido acético en el dPAA es igual o inferior al 1 % en peso, preferiblemente dentro del intervalo del 0,05 al 0,5 % en peso.
En una realización preferida, la concentración de ácido peracético (PAA) está dentro del intervalo del 10 al 70% en peso, preferiblemente dentro del intervalo del 30 al 60% en peso; la concentración de peróxido de hidrógeno es igual o inferior al 1% en peso, preferiblemente dentro del intervalo del 0,1 al 0,5% en peso; y la concentración de ácido acético es igual o inferior al 1% en peso, preferiblemente dentro del intervalo del 0,05 al 0,5% en peso en el ácido peracético destilado (dPAA).
El peróxido puede ser cualquier peróxido adecuado. En una realización, el peróxido se selecciona de peróxido de hidrógeno, percarbonato o una mezcla de los mismos. Preferiblemente, el peróxido es peróxido de hidrógeno.
Los peróxidos están disponibles comercialmente. Los peróxidos también se pueden preparar con cualquier método adecuado conocido en la técnica.
La pulpa se puede tratar, junto con el ácido percarboxílico destilado, con una composición adecuada que comprenda peróxido. Como un ejemplo, la pulpa se puede tratar con una solución de equilibrio de ácido peracético (ePAA), junto con el ácido percarboxílico destilado. El ePAA también contiene peróxido de hidrógeno, debido a que el ácido peracético se degrada parcialmente a peróxido de hidrógeno para alcanzar el estado de equilibrio. En una realización, el peróxido de hidrógeno se añade como una solución de ePAA.
La pulpa se puede tratar simultáneamente con el ácido percarboxílico destilado y el peróxido, o primero con el ácido percarboxílico destilado y después con el peróxido, o primero con el peróxido y después con el ácido percarboxílico destilado.
En una realización, la pulpa se trata simultáneamente con el ácido percarboxílico destilado y el peróxido. La pulpa se pone en contacto al mismo tiempo con el ácido percarboxílico destilado y el peróxido.
En otra realización, la pulpa se trata con una mezcla del ácido percarboxílico destilado y peróxido. El ácido percarboxílico destilado y el peróxido se mezclan juntos y después la pulpa se pone en contacto con la mezcla.
En otra realización, se añade primero el ácido percarboxílico destilado, seguido de la adición del peróxido. Preferiblemente, el peróxido se añade inmediatamente (sin demora) después de la adición del ácido percarboxílico destilado.
En otra realización, el peróxido se añade primero seguido de la adición del ácido percarboxílico destilado. El ácido percarboxílico destilado se añade preferiblemente inmediatamente (sin demora) después de la adición del peróxido.
La cantidad de ácido percarboxílico destilado depende, por ejemplo, del grado del ácido percarboxílico destilado, la cantidad de peróxido y/o pulpa. En una realización, la cantidad de ácido percarboxílico destilado, calculada como el 100% del ácido percarboxílico destilado, es de 0,1 kg a 4 kg por tonelada de pulpa (calculada como pulpa seca), preferiblemente de 0,3 kg a 2 kg por tonelada de pulpa (calculada como pulpa seca).
La cantidad de peróxido depende, por ejemplo, del grado del peróxido, la cantidad de ácido percarboxílico destilado y/o pulpa. Según la invención, la cantidad de peróxido, calculada como el 100% de peróxido, es de 0,01 kg a 1 kg por tonelada de pulpa (calculada como pulpa seca).
En otra realización, la cantidad de peróxido, calculada como el 100% de peróxido, es de 0,01 kg a 0,8 kg por tonelada de pulpa (calculada como pulpa seca), preferiblemente de 0,04 kg a 0,6 kg por tonelada de pulpa (calculada como pulpa seca), más preferiblemente de 0,06 kg a 0,5 kg por tonelada de pulpa (calculada como pulpa seca).
La pulpa que se va a tratar puede ser cualquier pulpa adecuada. En una realización, la pulpa es pulpa de madera, preferiblemente pulpa química. Lo más preferiblemente, la pulpa es pulpa Kraft.
En una realización, la consistencia de la pulpa es desde el 2 % hasta el 30 %, preferiblemente desde el 5 % hasta el 15 %.
La pulpa se puede tratar a cualquier temperatura adecuada. La pulpa se trata preferiblemente a una temperatura desde 25°C hasta 95°C, más preferiblemente desde 40°C hasta 70°C.
El tiempo de tratamiento puede ser cualquier tiempo adecuado. La pulpa se trata preferiblemente de 30 minutos a 120 horas, más preferiblemente de 1 hora a 24 horas, y lo más preferiblemente de 1 hora a 6 horas.
El valor de pH de la pulpa antes del tratamiento puede ajustarse por cualquier método conocido si es necesario. Preferiblemente, el valor de pH de la pulpa antes del tratamiento es de 3 a 9, más preferiblemente de 5 a 7.
Según la presente invención, la etapa en la que se trata la pulpa es una etapa post-blanqueo. Preferiblemente, la etapa post-blanqueo es la última etapa de blanqueo de un proceso de blanqueo. El post-blanqueo aumenta aún más el brillo de la pulpa. Con el proceso de la presente invención se evita la caída de brillo experimentada en el post-blanqueo (Figuras 1-4). En una realización preferida, el brillo de la pulpa antes del tratamiento es de al menos 75 % ISO, preferiblemente del 85 % al 95 % iSo, y más preferiblemente del 85 % al 91,5 % ISO.
En una realización preferida, el proceso comprende una etapa de post-blanqueo en la que la pulpa de madera, tal como la pulpa química, se trata con ácido peracético destilado (dPAA) y peróxido de hidrógeno a una temperatura de 25°C a 95°C, tal como de 40°C a 70°C durante de 1 h a 24 h, tal como de 1 h a 6 h. El valor de pH de la pulpa antes del tratamiento es preferiblemente de 3 a 9, tal como de 5 a 7. La cantidad de dPAA es preferiblemente de 0,1 kg a 4 kg por tonelada de pulpa (calculada como pulpa seca), tal como de 0,3 kg a 2 kg por tonelada de pulpa, y la cantidad de peróxido de hidrógeno es preferiblemente de 0,01 kg a 1 kg por tonelada de pulpa (calculada como pulpa seca), tal como de 0,06 kg a 0,5 kg por tonelada de pulpa.
En otra realización, el tratamiento con peracético destilado de la pulpa inducirá modificaciones en la fibra, tales como volumen, rigidez, propiedades de resistencia y limpieza. Preferiblemente, pero sin limitarse a ellas, las condiciones utilizadas para el post-blanqueo son aplicables para lograr las modificaciones de fibra deseadas.
En otra realización más, se usa ácido peracético destilado para el control microbiológico de la pulpa blanqueada. De este modo, la pulpa se desinfecta antes del almacenamiento, el secado o antes de su uso en la fabricación de papel o cartón.
A continuación, la presente invención se describe con más detalle y específicamente con referencia a los ejemplos, que no pretenden limitar la presente invención.
Ejemplos
Método según la presente invención
El tratamiento, post-blanqueo, de la pulpa se realizó al 10% de consistencia y a 60°C. Las pulpas se diluyeron con agua desionizada. La dosificación de ácido peracético destilado (de Kemira) fue de 1,5 kg (como 100% de dPAA) por tonelada de pulpa (pulpa seca). El dPAA usado era nuevo. Las concentraciones de dPAA y peróxido de hidrógeno se determinaron por titulación en 39,16 % y 1,04 %, respectivamente. El pH de blanqueo se fijó en 6 mediante la adición de NaOH. Los tiempos de blanqueo variaron hasta 6 horas. Se utilizó el mismo lote de blanqueo para todos los tiempos de retención. Se extrajo una muestra de la pulpa en cada tiempo de tratamiento específico. Las hojas de manual para las mediciones de brillo se prepararon mediante el método ISO estándar modificado. Las hojas de manual se prepararon en un embudo Buchner sin exceso de lavado, se secaron presionando con una presión de 3 bar durante 1 min y después se secaron en un tambor entre placas de absorción. Las adiciones de peróxido de hidrógeno (Kemira, 50 % p/p) en el blanqueo fueron 0,06, 0,1, 0,2 y 0,5 kg (como 100 %)/tonelada de pulpa. Se añadieron uno tras otro sin demora peróxido de hidrógeno y ácido peracético destilado.
La primera muestra de referencia (denominada "referencia") se trata solo con agua, y la segunda referencia con dPAA (denominada "1,5 kg dPAA (referencia 2)") únicamente.
En la Tabla 1 se presentan las pulpas utilizadas.
Tabla 1.
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Análisis y resultados
El procedimiento estándar para medir el % de brillo ISO se modificó porque se notaron algunas incertidumbres con la preparación hoja de manual. El oscurecimiento de las pulpas fue visualmente notable mientras que los valores de brillo ISO de las hojas de manual no mostraron el fenómeno de oscurecimiento. Por lo tanto, las hojas de manual se prepararon en un embudo Büchner, se secaron presionando con 3 bar durante 1 min y finalmente se secaron en tambor entre placas de absorción. De esta forma, el fenómeno de oscurecimiento podría ser seguido por la medición del brillo de las hojas de manual. En otros aspectos, se utilizó la norma ISO.
Se observa que el desarrollo del brillo en el post-blanqueo tanto de la Pulpa 1 como de la Pulpa 2 está fuertemente influenciado por la supuesta oxidación del manganeso en las primeras etapas del post-blanqueo (muestra(s) de referencia en la Figura 1 y la Figura 3). Especialmente, la Pulpa 2 se oscurece sustancialmente durante las primeras 5 horas de blanqueo (Figura 3, 1,5 kg de dPAA (referencia 2)).
En la Figura 1 se presentan los valores de brillo de la Pulpa 1 tratada con el método de la presente invención y los métodos de referencia. En la Figura 3 se presentan los valores de brillo de la Pulpa 2 tratada con el método de la presente invención y los métodos de referencia.
Se vio en las pruebas que la adición de 0,06 kg/tonelada de pulpa (como pulpa seca) de peróxido (como 100 % de peróxido) fue suficiente para evitar la reversión del brillo. No se observó ningún beneficio adicional al aumentar la dosis de peróxido hasta 0,5 kg/tonelada de pulpa (véanse Figuras 2 y 4). En la Figura 2 se presentan los valores de brillo de la Pulpa 1 tratada con diferentes cantidades de peróxido de hidrógeno según la presente invención. En la Figura 4 se presentan los valores de brillo de la Pulpa 2 tratada con diferentes cantidades de peróxido de hidrógeno según la presente invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para el tratamiento de pulpa que comprende una etapa de post-blanqueo, en la que la pulpa se trata con ácido percarboxílico destilado y peróxido, en el que la cantidad de peróxido, como peróxido al 100 %, es de 0,01 kg a 1 kg por tonelada de pulpa (como pulpa seca), y en donde el brillo de la pulpa antes del tratamiento es al menos 75 % ISO.
2. El proceso según la reivindicación 1, en el que el ácido percarboxílico destilado es ácido perfórmico destilado, ácido peracético destilado (dPAA), ácido perpropiónico destilado o una mezcla de los mismos, preferiblemente ácido peracético destilado (dPAA).
3. El proceso según la reivindicación 1 o 2, en el que el peróxido es peróxido de hidrógeno, percarbonato o una mezcla de los mismos, preferiblemente peróxido de hidrógeno.
4. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la pulpa es pulpa de madera, preferiblemente pulpa química, más preferiblemente pulpa Kraft.
5. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la cantidad de peróxido, como peróxido al 100%, es de 0,01 kg a 0,8 kg por tonelada de pulpa (como pulpa seca), preferiblemente de 0,04 kg a 0,6 kg por tonelada de pulpa (como pulpa seca), más preferiblemente de 0,06 kg a 0,5 kg por tonelada de pulpa (como pulpa seca).
6. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la cantidad de ácido percarboxílico destilado, como ácido percarboxílico destilado al 100%, es de 0,1 kg a 4 kg por tonelada de pulpa (como pulpa seca), preferiblemente de 0,3 kg a 2 kg por tonelada de pulpa (como pulpa seca).
7. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la consistencia de la pulpa es del 2 % al 30 %, preferiblemente del 5 % al 15 %.
8. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la pulpa se trata a una temperatura de 25°C a 95°C, preferiblemente de 40°C a 70°C.
9. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el tiempo de tratamiento es de 30 min a 120 h, preferiblemente de 1 h a 24 h, más preferiblemente de 1 h a 6 h.
10. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el brillo de la pulpa antes del tratamiento es del 85 % al 95 % ISO.
11. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el ácido percarboxílico destilado y el peróxido se añaden al mismo tiempo.
12. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el ácido percarboxílico destilado se añade primero seguido de la adición del peróxido.
13. El proceso de blanqueo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que primero se añade el peróxido, seguido de la adición del ácido percarboxílico destilado.
14. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el ácido percarboxílico destilado y el peróxido se añaden como una mezcla.
15. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el valor de pH de la pulpa antes del tratamiento es de 3 a 9, preferiblemente de 5 a 7.
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