PT796367E

PT796367E - Producao de pasta pre-hidrolisada

Info

Publication number: PT796367E
Application number: PT95905669T
Authority: PT
Inventors: Panu Tikka; Kari Kovasin
Original assignee: Metso Chemical Pulping Oy
Priority date: 1994-01-24
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 2001-10-30
Also published as: JP2984798B2; EP0796367B1; FI940332A0; CN1139464A; JPH09507697A; FI103898B1; AU688447B2; PH31329A; DE69521336T2; EP0796367A1; FI103898B; AU1419495A; NZ278098A; BR9402395A; MY114661A; US5589033A; WO1995020065A1; CA2179914C; NO963072L; ZA95388B

Description

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Descrição “Produção de pasta pré-hidrolisada”

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um processo para a produção de pasta especial a partir de material que contém lignocelulose. No processo, hemiceluloses são hidrolisadas com a obtenção de hidrolisados, e a lignma é dissolvida por um processo de cozimento kraft para libertar fibras de celulose. A pasta produzida tem um elevado teor de alfa celulose e pode ser utilizado por exemplo como pasta que dissolve.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Tradicionalmente, existem dois processos para a produção de pastas especiais contendo elevado teor de alfa celulose: o cozimento com bissulfito acidico largamente difundido e o cozimento (kraft) com sulfato de pré-hidrólise. O primeiro desenvolveu-se no início do século XX e o último em cerca de 1930, vide por exemplo Rydholm, S.E., Pulping Processes, p. 649 a 672, Interscience Publischers, Nova Iorque, 1968. A ideia básica em ambos os processos é remover hemicelulose o mais possível de fibras de celulose em conexão com a deslignificação de modo a obter um elevado teor de alfa celulose. Isto é essencial porque as várias utilizações finais dessas pastas, pasta que se dissolve por exemplo, não toleram moléculas de hemicelulose de cadeia curta com estrutura molecular enxertada aleatoriamente.

No processo tradicional do sulfito, a remoção de hemicelulose tem lugar durante o cozimento simultaneamente com a dissolução da lignma. As condições do cozimento são muito acídicas, e a temperatura varia entre 140°C e 150°C, de modo que a hidrólise é reforçada. O resultado, no entanto, é sempre um compromisso com ?

a deslignifícação. Não se obtém maior teor de alfa celulose. Outro inconveniente é a diminuição do grau de polimerização da celulose e perdas de rendimento que também limitam o potencial para a hidrólise. Foram sugeridos vános aperfeiçoamentos tais como modificação das condições de cozimento, e mesmo uma fase de pré-hidrólise seguida por uma operação de cozimento com sulfito alcalino. Não obstante os desenvolvimentos em ligação com processos de pasta especial de sulfito, o número de instalações de pasta de sulfito em operação diminui e não se adoptaram novos desenvolvimentos. O principal obstáculo em ligação com os processos de formação de pasta de sulfito é constituído pelos complicados e dispendiosos processos de recuperação dos produtos químicos de cozimento, particularmente do sulfito propriamente dito.

Uma operação de pré-hidrólise separada permite o ajustamento desejado da hidrólise de hemiceluloses variando as condições de hidrólise. No processo de cozimento kraft com pré-hidrólise, a deslignifícação necessária não se realiza até uma segunda fase de cozimento separada. A pré-hidrólise realiza-se ou como uma pré-hidrólise com água ou com fase de vapor de água ou na presença de um catalisador. Nos primeiros processos, os ácidos orgânicos libertados a partir da madeira no processo realizam a maior parte da hidrólise, enquanto nos últimos se adicionam pequenas quantidades de ácido mineral ou dióxido de enxofre para “ajudar” a pré-hidrólise. A fase de deslignifícação tem sido um processo de cozimento kraft convencional, em que se adicionou lixívia branca ao digestor e se realizou o cozimento como uma única operação depois da remoção de algum ou nenhum pré-hidrolisado. Um dos inconvenientes deste processo é por exemplo o facto de que o hidrolisado neutralizado (hidrolisado livre deixado no digestor, assim como hidrolisado imobilizado no interior das aparas) provoca o consumo de produtos químicos do cozimento e o carregamento do digestor. US-A 4 436 586 revela uma operação de pré-hidrólise em meio ácido suave seguida por uma fase de pré-extracção com solução cáustica suave antes do cozimento kraft no vaso separado de um processo de cozimento contínuo. São necessárias operações de arrefecimento e equipamento específico por causa das temperaturas relativamente baixas na zona de pré-extracção. No fundo do vaso de pré-hidrólise separada e de pré-extracção, introduz-se lixívia branca para aumentar a temperatura do material próxima da temperatura de cozimento para introdução no digestor. US-A 4 436 586 requer uma operação de pré-extracção a baixa temperatura e baixa concentração alcalina realizada a uma temperatura de cerca de 60-90°C. O processamento químico das aparas é assim essencialmente interrompido. Subsequentemente, o material pré-hidrolisado é transferido para outro reactor para a desligmficação. Como o processo é contínuo, as possibilidades de optimizar tempos de processamento para as operações separadas são muito limitadas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O objectivo da presente invenção é proporcionar um processo kraft de pré--hidrólise aperfeiçoado para a preparação de pasta com um teor elevado de alfa celulose. Isto consegue-se pelo meios definidos nas reivindicações independentes. Algumas formas de realização preferidas da invenção são definidas nas reivindicações dependentes. O processo compreende pré-hidrolisar o material celulósico, neutralizar o material hidrolisado com lixívia alcalina como se define na presente reivindicação 1, remover o hidrolisado neutralizado do digestor e deslignificar o material pré--hidrolisado e neutralizado com lixívia de cozimento alcalina que contém hidróxido de sódio e sulfiireto de sódio.

Quando comparado com o processo kraft de pré-hidrólise tradicional, a presente invenção oferece por exemplo as seguintes vantagens: - O consumo dos produtos químicos de cozimento é menor. - O teor dos assim chamados iões de metais de transição pesados, tais como Mn, Cu, Fe, etc., na pasta cozida é diminuído. Isto realiza-se porque a pré--hidrólise acídica dissolve a maior parte dos iões metálicos e os iões metálicos são retirados antes da operação de cozimento. No processo tradicional, os metais precipitam entrando para as fibras de celulose na fase do cozimento alcalino. O elevado teor de metais de transição é um parâmetro típico quando se aplicam produtos químicos de branqueamento não clorados tais como peróxido e ozono que são rapidamente destruídos por estes iões metálicos. - Pode realizar-se uma neutralização mdependentemente e é possível optimizar a carga de alcalis entre as operações de neutralização e cozimento.

Material a ser usado no processo é apropriadamente madeira macia ou madeira dura, preferivelmente madeira dura como por exemplo, espécies de eucalipto, faia ou bétula.

Os agentes de neutralização apropriados contêm soda cáustica. O agente preferido é lixívia de cozimento kraft alcalina, isto é, lixívia branca. O tempo de neutralização apropriado é 10 - 40 min, preferivelmente 20 - 30 min, que é suficiente para conseguir ter o conteúdo do digestor misturado. A temperatura de neutralização é 140 - 160°C. A carga alcalina de neutralização é 5 - 20 % de alcali Μ activo calculado como equivalente de Na20 em relação a madeira seca. Isto resulta numa concentração de alcali de neutralização residual de 1 - 20 g de NaOH/litro eficaz, dependendo da espécie de madeira e da carga. A remoção do hidrolisado neutralizado realiza-se apropriadamente deslocando com lixívia negra quente proveniente de uma operação de cozedura anterior. A lixívia negra quente deslocada tem preferivelmente uma concentração alcalina residual de 10 - 25 g de NaOH efectiva/litro, pH de 12,5 - 13,5 e uma temperatura compreendida entre 150 - 180°C. A lixívia negra quente reage com o material de madeira de modo que a concentração residual de alcali da lixívia negra quente é consumida e o pH é diminuído. O deslocamento com lixívia negra quente deslocada apropriadamente proporciona um tempo de reacção de 10-30 minutos. A reacção facilita a deslignificação com lixívia de cozimento alcalina fresca na fase de cozimento. O deslocamento é continuado com lixívia de cozimento alcalina fresca (lixívia branca) introduzindo a carga alcalina de cozimento, que preferivelmente é 5 - 15 % de equivalentes de alcali activo calculado como Na20 em relação à madeira seca. A porção de sulfureto de sódio da lixívia branca alcalina activa (o teor de sulfureto) é apropriadamente 15-45 % calculados como equivalentes de Na20. A temperatura preferível da lixívia de cozimento alcalina é 150 - 180°C. A fase de cozimento realiza-se apropnadamente circulando a lixívia de cozimento durante 10 - 120 minutos e ajustando a temperatura de cozimento pretendida por meio de vapor sob alta pressão, preferivelmente por injecção directa de vapor na lixívia de cozimento em circulação. Uma temperatura de cozimento apropriada é 150 - 180°C, preferivelmente 150 - 165°C para madeiras duras e 155- 170°C para madeiras macias. A fase de cozimento é preferivelmente terminada deslocando a lixívia negra quente por meio de utilização de lixívia mais fria, preferivelmente um filtrado de lavagem que tem por exemplo uma temperatura de 60-90°C. A lixívia negra deslocada quente que é rica em sólidos dissolvidos e em compostos de enxofre, é preferivelmente recuperada para reutilização e o calor do resto da lixívia quente deslocada é recuperada por permuta de calor. A pasta é apropriadamente descarregada do digestor por bombagem.

Os deslocamentos são preferivelmente realizados a partir do fundo até ao topo do reactor.

De acordo com a presente invenção, pasta kraft de pré-hidrólise pode ser deslignificada para obtenção de menores concentrações de lignina residual enquanto se mantém uma excelente qualidade da pasta em termos de viscosidade da pasta e pureza de alfa celulose para utilizações finais tais como dissolução ou outras pastas especiais. Simultaneamente, a economia de energia do processo pode ser melhorada. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma representação esquemática dos tanques e sequências de transferência de lixívia de acordo com um processo de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DE FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS

Na Figura 1, são representadas as operações de cozimento, sequências de transferência da lixívia e os tanques para lixívias.

Pnmeiramente realiza-se uma operação de pré-hidrólise. Os agentes de pré- Μ -hidrólise apropriados incluem por exemplo água, como líquido em circulação ou na fase de vapor soluções aquosas de ácidos minerais tais como ácido sulfurico ou clorídrico, dióxido de enxofre e lixívia de cozimento de bissulfito ácido. Os agentes de pré-hidrólise preferíveis para as madeiras macias incluem água e para as madeiras duras água, ácido sulfurico ou dióxido de enxofre. Uma temperatura de pré--hidrólise apropriada é 100 - 160°C para madeiras macias e 120 - 180°C para madeiras duras. Um tempo de hidrólise apropriado é 10 a 200 minutos, preferivelmente 20 - 120 minutos.

Caso se pretenda, parte do hidrolisado pode ser recuperada antes da operação de neutralização e pode ser utilizada, por exemplo, para produzir etanol.

Depois da operação de pré-hidrólise, o presente processo desvia-se dos processos kraft de pré-hidrólise da técnica anterior. A pré-hidrólise é seguida por uma nova operação individual, a operação de neutralização. A finalidade principal desta operação é neutralizar o hidrolisado obtido no digestor. Há hidrolisado tanto na fase líquida livre fora das aparas como também encerrada e imobilizada no interior das aparas. A fim de realizar a neutralização, bombeia-se lixívia branca quente fresca AI a partir do tanque A para o digestor de modo a deslocar o hidrolisado da parte de fora das aparas. A neutralização é completada circulando a lixívia no digestor e assim misturando o conteúdo.

Na operação de neutralização, o conteúdo do digestor é preparado para a deslignificação posterior a ser realizada por cozimento kraft alcalino. A neutralização realiza-se escolhendo uma carga alcalina de neutralização apropriada que tem como resultado um ponto fmal de neutralização claramente alcalino. A concentração alcalina residual é preferivelmente 5 - 15 g de NaOH efectiva/litro. Isto nivela flutuações em termos de carga alcalina imprópria e qualidade da pasta devido ao consumo flutuante da carga alcalina única pela neutralização.

Em adição à função de neutralização primária, a fase de neutralização serve também como uma fase de dissolução alcalina de hemicelulose. A forte alcalinidade e a elevada temperatura dissolvem directamente e, por outro lado, degradam hemiceluloses pela assim chamada reacção de depilação de ponta a ponta. A pasta é assim posteriormente purificada o que origina maior viscosidade da pasta e maior teor de alfa celulose. Por outras palavras, a fase de neutralização toma-se também, em parte, uma operação de extracção alcalina antes da fase de cozedura. Portanto, a proporção lixívia para madeira nesta fase é preferivelmente relativamente pequena, entre cerca de 2,5 - 3,5.

Depois de a fase de neutralização ser completada, lixívia negra quente deslocada B1 proveniente de cozeduras anteriores é bombeada a partir do tanque B para o digestor. A lixívia negra B1 começa a deslocar o hidrolisado neutralizado C1 para fora do digestor. O hidrolisado Cl é transportado para o tanque de lixívia deslocada quente C. A remoção do hidrolisado neutralizado é vantajosa porque remove as hemiceluloses dissolvidas e os seus produtos da degradação antes da fase de cozimento, em que a presença destas substâncias necessitaria mais produtos alcalinos e a desligmficação selectivamente seria comprometida. E também de notar que os iões de metais pesados, tais como por exemplo, Mn, Fe, Cu e Co, dissolvidos na fase de pré-hidrólise acídica, são removidos do digestor e assim é baixado o teor desvantajoso de iões metálicos da pasta cozida Isto facilita o branqueamento oxidante da pasta com oxigénio, peróxido e ozono. & A corrente de lixívia negra quente para o digestor é continuada pela corrente B2 proveniente do tanque B, fazendo com que o conteúdo completo do digestor seja submergido na lixívia negra quente e a temperatura do conteúdo do digestor fica próxima da temperatura da lixívia negra quente, por sua vez, é próxima da temperatura de cozimento. A lixívia deslocada C2 escorre para o tanque de lixívia deslocada quente C. A lixívia negra quente nca em sulfúreto reage com o material de madeira e facilita grandemente a deslignificação com a lixívia de cozimento alcalina fresca na operação de cozimento. A operação de reacção com lixívia negra quente realiza-se durante um intervalo de tempo de 10-30 minutos, devido ao que a concentração alcalina residual da lixívia negra quente que é preferivelmente igual a 10 - 25 g de NaOH efectiva/litro, é consumida até preferivelmente 1 - 10 g de NaOH efectiva/litro. No ponto fmal da operação de reacção com lixívia negra quente, o pH da lixívia negra quente, preferivelmente 12,5 - 13,5, é diminuído para entre cerca de 9,5 - 11,5 na lixívia do interior das aparas e entre 11,5 - 12,5 na lixívia livre fora das aparas. Por este método, as condições de realização do processo são tomadas muito vantajosas para a deslignificação fmal seguinte.

Depois da operação de tratamento com lixívia negra quente, bombeia-se lixívia branca quente A2 a partir do tanque A2 para o digestor deslocando um correspondente volume C3 da lixívia negra quente baseada na lixívia de cozimento para o tanque de lixívia deslocada quente C. Desta maneira, toda a lixívia deslocada quente proveniente do digestor foi introduzida no tanque de lixívia deslocada quente C. A lixívia quente proveniente deste tanque é conduzida através dos permutadores de calor para um tanque de lixívia de evaporação atmosférica E que serve como um tanque volante que descarrega a lixívia para a instalação de evaporação e recuperação dos produtos químicos de cozimento. Deve notar-se que todas as lixívias que saem das sequências iniciais de lixívia são colectadas num tanque e um sistema de recuperação de calor da lixívia assim separa todas as substâncias dissolvidas pré-hidrolisadas do processo antes da deslignifícação final na operação de cozimento. A lixívia quente proveniente do tanque C é utilizada para aquecer a lixívia branca a ser bombeada para o tanque A e para preparar água quente. A adição de lixívia branca quente A2 micia a fase de cozimento kraft, isto é, a deslignifícação final. Devido à elevada temperatura da lixívia negra quente, a temperatura inicial depois da adição da lixívia branca A2 é elevada, próxima da temperatura de cozimento pretendida. Portanto, a operação de aquecimento é de facto uma fase de ajustamento de temperatura, em que a necessidade de aquecimento é preferivelmente apenas de 1 - 10°C. Isto pode conseguir-se por simples introdução de uma corrente directa de vapor sob alta pressão na tubagem de circulação, evitando assim permutadores de calor caros.

Devido ao tratamento preparatório da lixívia negra quente, a fase de cozimento é muito curta. O grau da reacção nas condições de digestão que são necessárias (isto é, temperatura e tempo de reacção) é geralmente determinado pelo assim chamado factor Η. O cozimento kraft de pré-hidrólise da técnica anterior com madeira dura necessita 800 - 1200 unidades de factor H para completar a deslignifícação, enquanto que o processo de cozimento kraft de deslocamento de pré-hidrólise de acordo com a presente invenção necessita apenas de 400 unidades de factor H para atingir o mesmo grau de deslignifícação ou maior. Se se utilizasse a

mesma temperatura de cozimento, isso significa cortar o tempo de cozimento para 35 - 50 % do tempo de cozimento kraft de pré-hidrólise convencional da técnica anterior. A consequência da necessidade fortemente reduzida do tempo de cozimento é que a operação de cozimento pode realizar-se de maneira muito suave proporcionando qualidade da pasta aperfeiçoada. Por exemplo, se a vantagem do cozimento do factor H 400, em vez da necessidade de factor H convencional igual a 1000, for transformada em menor temperatura de cozimento, é possível usar a temperatura de cozimento de 159°C em vez da temperatura convencional de 170°C. Isto significa uma diminuição dramática na velocidade da hidrólise alcalina aleatória da molécula de celulose e um muito maior viscosidade aperfeiçoada da pasta com o mesmo grau de deslignifícação, isto é com o mesmo nível do número kapa. Na tecnologia actual de fabricação de pasta, a elevada viscosidade intrínseca da pasta não branqueada é muito valiosa, visto que as novas sequência de branqueamento oxidante cada vez mais compulsoriamente isentas de cloro comprometem a viscosidade muito mais severamente do que o branqueamento convencional baseado em produtos químicos mais selectivos que o cloro. Desta forma, a presente invenção permite a produção de pasta kraft de pré-hidrólise de elevada qualidade usando sequência de branqueamento totalmente isentas de cloro. A operação de cozimento é terminada pelo deslocamento da lixívia de cozimento com lixívia de deslocamento fria, preferivelmente a 60 - 90°C, proveniente do tanque D. Esta lixívia é preferivelmente filtrado proveniente da instalação de lavagem de pasta. A primeira porção B da lixívia negra deslocada consiste em lixívia negra pura e cobre a porção rica em sólidos secos da lixívia deslocada. O volume desta porção deslocada varia dependendo da densidade da

madeira e do grau de enchimento do digestor, mas de preferência é usualmente próximo do volume de lixívia livre do digestor, tipicamente compreendida entre cerca de 60 - 70 % do volume total do digestor. Quando os conteúdos de sólidos secos da lixívia quente deslocada que sai do digestor começa a diminuir, o caudal é separado como um segundo caudal C e descarregado para o tanque de lixívia deslocada quente C. A separação faz-se de acordo com o volume pré-calculado ou controlando da concentração de sólidos dissolvidos do líquido deslocado. Desta maneira, a lixívia deslocada que está ainda quente mas foi diluída pela lixívia de deslocamento, é recuperada para o tanque C de lixívia deslocada quente que envia o seu conteúdo através do permutador de calor apenas para o tanque de lixívia de evaporação E e para fora do processo de cozimento. O resultado é que apenas a lixívia negra B rica em sólidos dissolvidos e produtos químicos derivados de enxofre é reutilizada no deslocamento do hidrolisado neutralizado e no tratamento subsequente da lixívia negra quente. O digestor é descarregado depois do deslocamento terminal bombeando o seu conteúdo para fora.

Os seguintes exemplos ilustram melhor a invenção em comparação com processos convencionais.

Exemplo 1 (Exemplos Comparativos). Produção de pasta kraft de pré-hidrólise por meio de um processo descontínuo kraft de pré-hidrólise convencional a partir de aparas de Eucalyptus grandis

Mediu-se o volume de aparas para dentro de um cesto para aparas posicionado num digestor de circulação forçada de 35 litros. Fechou-se a tampa do digestor e efectuou-se a pré-hidrólise de acordo com o programa de temperaturas

introduzindo vapor sob alta pressão directo para dentro do digestor. Depois de o tempo de hidrólise ter passado, a carga de lixívia de cozimento foi bombeada para o digestor e a circulação do digestor iniciada. O cozimento realizou-se de acordo com o programa de temperatura de cozimento aquecendo a circulação do digestor por meio de vapor. No fim do cozimento, a lixívia de cozimento foi rapidamente arrefecida e a lixívia exausta descarregada. Lavou-se a pasta no digestor e depois descarregou-se no cesto de cozimento para desintegração durante 3 minutos. Depois da desintegração, a pasta foi desidratada e o rendimento total determinado. Em seguida, a pasta foi peneirada numa peneira com ranhuras de 0,25 mm. Mediram-se os fragmentos e a fracção aceita foi desidratada e analisada. As condições foram:

Fase de pré-hidrólise

Quantidade de madeira, g de apara absolutamente secas 2000 Agente de pré-hidrólise vapor directo

Subida de temperatura, min 60

Temperatura de pré-hidrólise, °C 170

Tempo de pré-hidrólise, min 25

Fase de cozimento kraít

Carga alcalina activa, % em relação à madeira, como

Na20 18

Teor de sulfureto da lixívia branca, % 36

Tempo de subida de temperatura, min 60

Temperatura, °C 170

Tempo de cozimento, min 60

Factor H de cozimento 1100

Rendimento, % em relação à madeira 38,4

Teor de fragmentos, % em relação à madeira 0,1 N úmero kapa 10,0

Viscosidade SCAN, dm3/kg 905

Solubilidade alcalina S5, % 2,4

Brilho, % ISO 34,0

Exemplo 2 (Exemplos Comparativos). Produção de pasta kraft de pré-hidrólise por meio de um processo descontinuo kraft de pré-hidrólise convencional a partir de aparas de Eucalyptus grandis A experiência realizou-se como se referiu no Exemplo 1, mas sob as seguintes condições:

Fase de pré-hidrólise

Quantidade de madeira, g de apara absolutamente secas 3000 Agente de pré-hidrólise vapor directo

Subida de temperatura, min 60

Temperatura de pré-hidrólise, °C 170

Tempo de pré-hidrólise, min 25

Fase de cozimento kraft

Carga alcalina activa, % em relação a madeira, como Na20 19,5

Teor de sulfureto da lixívia branca, % 36

Tempo de subida de temperatura, min 30

Temperatura, °C 165

Tempo de cozimento, min 60

Factor H de cozimento 800

Rendimento, % em relação à madeira 40,2

Teor de fragmentos, % em relação à madeira 0,6 Número kapa 14,1

Viscosidade SC AN, dm3/kg 1220

Solubilidade alcalina S5, % 2,7

Brilho, % ISO 32,3

Exemplo 3. Produção de pasta kraft de pré-hidrólise por meio de um processo descontínuo de acordo com a invenção a partir de aparas de Eucalyptus grandis.

Mediram-se aparas para dentro de um cesto de aparas colocado num digestor de circulação forçada de 35 litros. Fechou-se a tampa do digestor e realizou-se a pré--hidrólise de acordo com o programa de temperaturas introduzindo directamente vapor sob alta pressão dentro do digestor. Depois de ter passado o tempo de hidrólise, bombeou-se lixívia branca de neutralização para dentro do digestor e iniciou-se a circulação. Depois de ter passado o tempo de neutralização, interrompeu-se a circulação e bombeou-se lixívia negra quente para dentro do fundo do digestor. O bombeamento pnmeiramente encheu o digestor e em seguida continuou como deslocamento do líquido de descarga a partir do topo do digestor. A bombagem da lixívia negra quente foi interrompida depois de se ter bombeado o volume pretendido. Iniciou-se novamente a circulação do digestor e atingiu-se a 16 temperatura pretendida. Depois de ter passado o tempo de tratamento com a lixívia negra quente, bombeou-se a carga de lixívia branca de cozimento para o fundo do digestor deslocando a lixívia negra quente a partir do topo do digestor. Depois de ter entrado a carga alcalina pretendida, iniciou-se a circulação através do digestor e aqueceu-se o digestor até à temperatura de cozimento pretendida. Depois de ter passado o tempo de cozimento pretendido, o cozimento foi terminado como se descreveu no exemplo 1.

Fase de pré-hidrólise

Quantidade de madeira, g de aparas absolutamente secas 3000 Agente de pré-hidrólise vapor directo

Subida de temperatura, min 60

Temperatura de pré-hidrólise, °C 170

Tempo de pré-hidrólise, min 25

Fase de neutralização

Carga alcalina de neutralização, % em relação à madeira, comoNajO 11,5

Temperatura de neutralização, °C 155

Tempo de neutralização, min 15

Deslocamento da lixívia negra quente e fase de tratamento Alcalinidade efectiva residual da lixívia negra quente como g de NaOH/1 20,4

Volume de lixívia negra quente como % do volume do 60 digestor

Tratamento com lixívia negra quente, temperatura, °C 148

Tempo de tratamento com lixívia negra quente, min 20

Fase de cozimento

Carga alcalina activa, % em relação à madeira, como

Na20 7 Teor de sulfureto da lixívia branca, % 36 Ajustamento de temperatura, °C +7 Tempo de ajustamento da temperatura, min 10 Temperatura de cozimento, °C 160 Tempo de cozimento, min 54 Factor H de cozimento 400 Rendimento, % em relação à madeira 39,7 Teor de fragmentos, % em relação à madeira 0,17 Número kapa 9,1 Viscosidade SCAN, dm3/kg 1220 Solubilidade alcalina S5, % 2,8 Brilho, % ISO 40,0

As determinações de protecção do meio ambiente rigorosas actuais praticamente ílegalizam a utilização de compostos de cloro no branqueamento de pasta krafl:. Isto será ainda mais verídico no futuro para pastas especiais com elevado 18 teor de alfa celulose que por exemplo são utilizadas em produtos higiénicos como algodão em rama. Portanto, o branqueamento tem de realizar-se utilizando agentes de branqueamento oxidantes tais como oxigénio, peróxido de hidrogénio e ozono. Como estes métodos de branqueamento são sigmficativamente menos selectivos e assim comprometem signifícativamente a qualidade da pasta mais do branqueamento, a qualidade da pasta não branqueada deve ser maior do que anteriormente. Por exemplo, foram especificadas as seguintes exigências para uma pasta de eucalipto não branqueada relativamente ao branqueamento isento de cloro total: Número kapa < 10

Viscosidade SCAN, dm3/kg > 1200

Solubilidade S5, % 2-3,5

Antes destas novas exigências, a viscosidade pretendida era 1050 - 1100 dm3/kg e podia ser atingida deslignificando menos, por outras palavras cozendo a um número kapa maior, tipicamente 11 - 13, no caso de Eucalyptus grandis. Este tipo de cozimento com pré-hidrólise de eucalipto convencional tinha como resultado cerca de 40 % de rendimento. O Exemplo 1 demonstra resultados de um cozimento descontínuo kraft de pré-hidrólise convencional, em que a deslignificação tinha sido prolongada até ao número kapa 10. Como se pode ver, a viscosidade da pasta é demasiadamente pequena. Além disso, o rendimento em pasta é muito pequeno aumentando os custos da fabricação. O Exemplo 2 mostra o resultado quando o cozimento da carga kraft de pré--hidrólise convencional foi alterado para produzir a viscosidade da pasta pretendida 19 de 1200 dm3/kg adicionando carga alcalina e reduzindo o tempo de cozedura e temperatura. Como resultado, o número kapa fica muito alto demais para satisfazer os requisitos mencionados antes. O Exemplo 3 demonstra o resultado que se obtém quando o processo se realiza de acordo com a presente invenção. Atingiu-se a viscosidade igual a 1200 dm3/kg pretendida quando se atinge a deslignificação até ao número kapa 9,1 e o rendimento de pasta é próximo do valor 40% convencional, que foi o caso a cerca de 50% maior do nível do número de 14. A percentagem de solubilidade foi aceitável e aproximadamente constante em todos os exemplos.

Outra prova para a melhor capacidade de branqueamento da pasta produzida de acordo com a presente invenção é o brilho da pasta não branqueada. A pasta com pré-hidrólise convencional dos exemplos 1 e 2 mostra o brilho 32 -34 % ISO, enquanto a pasta no exemplo 3 tem o brilho 40 % ISO; isto é, um aperfeiçoamento significativo de 20 % no brilho e na possibilidade de branqueamento.

Lisboa, 19 de Julho de 2001 o Anente Oficial da Propriedade industrial____

JOSÉ DE SAMPAIO A.O.P.l.

Rua do Salitre, 195, r/c-Drt. 1269-063 LISBOA

Claims

Reivindicações 1. Processo para a preparação em cargas descontínuas de pasta kraft de pré-hidrólise a partir de material celulósico contendo lignina, compreendendo as operações de: (a) pré-hidrolisar o referido material num digestor de cargas descontínuas de modo a produzir matenal celulósico pré-hidrolisado e hidrolisado; (b) neutralizar o mencionado hidrolisado e o citado material celulósico pré--hidrolisado no referido digestor a uma temperatura de 140-160°C com lixívia alcalina de neutralização que contém hidróxido de sódio e sulfureto de sódio, para o que a carga alcalina da mencionada lixívia de neutralização é 5-25% de alcali activo calculado como equivalentes de Na20 em relação à madeira seca de modo a produzir hidrolisado neutralizado e material celulósico pré-hidrolisado neutralizado e um teor residual de alcali de 1-20 g de NaOH efectivo/1; (c) retirar o citado hidrolisado neutralizado do referido digestor; e (d) deslignifícar o mencionado material celulósico pré-hidrolisado neutralizado com lixívia alcalina de cozimento contendo sulfureto de sódio e hidróxido de sódio.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que a citada neutralização se realiza em 10-40 min, preferivelmente em 20 - 30 min.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o hidrolisado é retirado do mencionado digestor deslocando com lixívia de cozimento exausta.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, em que a citada lixívia de cozimento esgotada tem uma concentração alcalina residual de 10-20 g de NaOH efectiva/1 e preferivelmente a uma temperatura entre 150-180°C. ít 2
5. Processo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, em que o referido material neutralizado é submetido, antes da mencionada deslignificação, a uma reacção de pré-tratamento em que a citada lixívia de cozimento exausta reage com o referido material neutralizado em condições alcalinas superiores a pH 9, preferivelmente a 150-180°C e preferivelmente durante 10-30 min.
6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 - 5 que inclui retirar uma porção do mencionado hidrolisado do citado digestor antes da referida operação de neutralização. Lisboa, 19 de Julho de 2001 O Agente Oficial da Propriedade industrial

JOSÉ DE SAMPAIO A.O.P.I. Rua do Salitre, 195, r/c-Drt. 1269-063 LISBOA