PT99243B

PT99243B - Processo para a preservacao das caracteristicas de resistencia macanica das pastas de papel quimicas

Info

Publication number: PT99243B
Application number: PT99243A
Authority: PT
Inventors: Marc Hoyos; Marcel Robberechts; Paul Essemaeker
Original assignee: Interox Int Sa
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1999-04-30
Also published as: NO931419D0; PT99243A; NO300901B1; FI931664A0; FI931664A7; NO931419L; AU648115B2; ZA918219B; EP0553141A1; US5534115A; FI931664L; BE1004630A3; CA2094268A1; DE69104374D1; ATE112340T1; AU8637191A; BR9107000A; WO1992007139A1; EP0553141B1

Description

PROCESSO PARA A PRESERVAÇÃO DAS CARACTERISTICAS DE

RESiSTgNCIA MECANICA DAS PASTAS DE PAPEL QUÍMICAS¹'

Hi|!·

A presente invenção refere-se a um processo para a preservação das caracteristicas de resistência mecânica das pastas de papel químicas quando dos tratamentos destas pastas com vista à sua deslenhificação ou do seu branqueamento. Refere-se mais particularmente alim processo no qual o tratamento de deslenhificação ou de branqueamento destas pastas de papel comporta uma sequência de duas fases consecutivas com um reagente peroxigenado, sendo a is. fase realizadâ em meio ácido e a 2^ fase em meio alcalino

41.

E conhecido 0 modo de tratar as pastas de papel químicas brutas provenientes da cozedura de matérias lenhocelulósicas por meio tíe uma sequência de fases de tratamento de deslenhificaçâo ô/gu de branqueamento implicando a utilização de produtos químicos oxidfcntes Entre estes produtos c cloro e os oxidantes clorados, tais como 0 bioxido de cloro e 0 hipcclorito de sódio, têm sido e são ainda os mais frequentemente empregues Delas suas propriedades âe deslenhificação 5 branqueamento, tendo em vista a prooução de pàstas de brancura e de resistência mecânica elevadas, destinadas è febricação de papéis de alta qualidade.

As pesquisas no domínio ca protecção do ambiente efectuadas nestes últimos anos puzeram em destaque o papei poiuente dos «fluentes líouidos contendo resíduos organoclorados e, em particular, os das instalações de branqueamento das fábricas de pasta de papel Novjs legislações surgem constantemente num grande número de países para impor uma limitação, por vezes importante, da quantidade de resíduos organoclorados nos efluentes industriais. Resulta daoui uma actividade de pesquisa da parte da indústria do papel de seouências de tratamento da pasta menos poluentes, que conouzam à

III·' concretização de processos com reduzido consumo de reagentes clorados, ou mesmo a completa ausência destes.

II

Entre as possibilidades de substituição do cloro e dos reagentes clorados os produtos peroxigenados ocupam um lugar de relevo, tendo*em vista a sua inocuidade para o ambiente.

í São conhecidas sequências de deslenhificação de pastas químicas que utilizam duas fases sucessivas comportando reagentes peroxigenados. O trabalho TAPP1 Proceedings of the 1982 InternationalíPulp Sleaching Conference, pags. 145 a 151, D. Lachenal, C. de Choutienl L. Soria e P. Monzie Optimization of bleaching sequences using peroxiti at first stage divulga (pág. 146, quadro 3) uma sequência que recorre a duas fases com peróxido de hidrogénio, a 12. em meio áçido e a 22. em meio alcalino. Neste processo apenas se utilizam, em cada uma das fases, quantidades pouco importantes de peróxido de hidrogénio (0,5S em peso em relação à pasta seca). Quando se aumentam as quantidades de peróxido de hidrogénio utilizadas a fim de se Dbter urja desl enhi f i cação mais severa, análoga à que se obtém com as sequências de branqueamento/deslenhificação tradicionais utilizando reagentes clorados, verifica-se uma baixa rápida da selectividade*da deslenhificaçâo, como ê comprovado pela diminuição de viscosidade da pasta assim tratada.

; A invenção corrige este inconveniente dos processos conhecidos fornecendo um processo novo de deslenhificação *1' e/ou de branqueamento de pastas de papel químicas, o qual permite atingir taxas'de deslenhificação elevadas, mantendo no entanto a qualidade intrínseca da celulose e o rendimento ponderai de pasta produzida. · * Para este efeito a invenção refere-se a um processo para a preservação das características de resistência mecânica de uma «i¹ pasta de papal química durante um tratamento de deslenhificação e/ou de branquearrfento comportando duas fases de tratamento por meio de um reagente çeroxigenado, a 12. fase em meio ácido e a 29. em meio alcalino, segundo o qual se intercala entre as duas fases um tratamento por meio d| um composto reductor.

De harmonia com a invenção, por pasta de papel química enteqdem-se as pastas que sofreram um tratamento de desl enhi ficaçfão na presença de reagentes químicos, tais como sulfureto de sódio em meio alcalino (cozedura kraft ou com sulfato), o anidrido sulf iroso ou um sal metálico do ácido sulforoso em meio ácido (cozeduh com sulfito) um sal do ácido sulforoso em meio neutro (cozedura com sulfito neutro, também designada cozedura NSSC) * A invenção dirige-se particularmente às pastas que sofreramiima cozedura kraft e cujo teor de 1 enhi na residual depois

F· _f da cozedura se situa numa gama de índicesj< compreendida entre 15 e 35, consoando tipo da essência de madeira de onde provêm e da eficácia do processo de cozedura. Todos os tipos de madeira utilizados para a produção de pastas químicas convêm para a realização do processo da invenção e, em particular, as que sao utilizadas oara as pastas kraft, tiesignadamente as madeiras resinosas, como por exemplo as diversas espécies de pinheiro e de abeto e as árvores de folha, como por exemplo iíaia, o carvalho e o bordo.

^; Por reagentes peroxigenados entendem-se todos os reagentes inorgânicos ou orgânicos que comportam na sua molécula

-3,* a

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Í!' «(If átomos de oxigénio ligados um ao outro por uma ligaçao covalente. Os compostos peroxigenados podem ser escolhidos entre o peróxido de hidrogénio, o^ peróxidos metálicos e, em particular, os peróxidos de metais alcaliros ou alcalinoterrosos, tais como o peróxido de sódio, os

1^ persais inorgânicos tais como os perboratos, os percarbonatos e os persulfatos, qs perácidos inorgânicos tais como os ácidos monoperoxidosulfúrico (ácido de Caro) e diperoxisulfúrico, os perácidos orgânicos e em particular os que contêm 2 a 7 átomos de carbono, tais como os ácidos peroxiíbcético e peroxi propiónico, bem como os seus sais, e os hidroperóxidos e peróxidos orgânicos Foram obtidos bons resultados com o peróxido de hidrogénio, o ácido monoperoxisulfurico e os seus sais de sodio^o acido peroxiacetico e os peroxiacetatos de sedio. 0 reagente perojxigenado pode, indiferentemente, ser idêntico nas duas fases do processo ou nao ser o mesmo na fase ácida e na fase alcalina. Os melhores resultados foram obtidos com uma sequência ácido de Caro - peroxi po de hidrogénio alcalino (simbolizado adiante peia sigla C - P) bem como com uma sequência peróxido de hidrogénio ácido peróxido de hidrogénio alcalino (simbolizada adiante P_a - P).

íii' !» pH da orimeira fase com um composto peroxigenado de harmonia com a invenção e acido e e geraimente inferior a 5. De preferência este pH está compreendido entre os valores 0,5 e 3,5.

pH da segunda fase com um composto peroxigenado deve ser alcalino e frequentemente superior a 9. Está de preferência comprèendido entre 10,5 e 13,5.

, De acordo com a invenção o composto redutor da fase intercalar pode ser qualquer produto redutor utilizado na indústria de branqueamento das pastas de papel. São exemplos destes produtos redutores o ácido formamidinossulfínico <FAS> e os seus sais de amónio, de metal alcalino ou alcalinoterrcso, os borohidretos, hidrossulfitos, sulfitos ou bissulfitos de amónio, de metal alcalino ou alcalinoterroso. 0 FAS e o Porohidreto de sódio deram bons resultados.

E preferido o FAS em virtude da sua eficácia mais elevada.

A quantidade do redutor utilizada na fase intercalar situa-se geralmente entre 0,05 e 1,58 em peso em relação ê pasta seca. As quantidades preferidas estào compreendidas entre 0,03 e 1,08. Urna quantidade de 0,18 já dá bons resultados.

í Entre a primeira fase com o composto peroxigenado e a fase intertalar redutora pode-se realizar uma lavagem da pasta com água, seguida por uma reconcentração até um teor de matéria seca idêntico ao que prevalece na primeira fase. Uma variante interessante do processo de acordo com a invenção é não realizar qualquer lavagem da pasta entre a primeira fase com o composto peroxigenado e a fase intercalar com o composto redutor. Do mesmo modo, depois da fase intercalar retjulora há a possibilidade de realizar uma lavagem e uma reconcentração da pasta antes de a tratar com o composto peroxi genado alcalino. Uma variante interessante é também, no presente caso, não efectuar qualquer lavagem entre a fase intercalar redutora e a fase com o composto peroxigenado alcalino.

'líf

3 pH da fase intercalar redutora pode indistintamente ser ácido ou alcalino. Foram obtidos bons resultados com um pH * — alcalino compreendido entre 10,5 e 13,5.

A duração, a temperatura e a consistência da fase intercalar redutora não são críticas. Devem no entanto ser escolhidas cuidadosamerite em cada caso particular em função de diversos parâmetros, tais Como a natureza da madeira e do composto redutor, o nível do índice kapa, etc. A escolha destas condições sera determinada com auxílio de ensaios de laboratório exploratórios sistemáticos, eo alcance dos especialistas na técnica desejosos de optimizar os parâmetros da reácçào. Como regra geral a duração estará compreendida entre 10 e 120 minutos, a temperatura entre 40 e 90^0 e a consistência entre 5 e 308 em peso. Condições tais como 20 minutos, 602C e

158 ds consistêncls deram bons resultados no caso de uma pasta de madeira resinosa de índice kapa de 30 (pasta bruta não tratada proveniente φ cozedura kraft).

♦ ,IH.

• Uma variante interessante do processo de acordo com a invenção cqpsiste em fazer preceder as três fases do tratamento ·. composto perjhxigenado ácido - redutor - composto peroxigenado alcalino, poruma<ase ds pré-deslenhificaçáo. Nesta fase de prê-deslenhit ficaçao pode^se utilizar, de maneira indiferente, qualquer reagente de deslenhificação tal como o cloro, o dióxido de cloro ou a mistura destes dois reagentes, a composição soda cáustica e antraquinona, o oxigénio, a mistura oxigénio e peróxido de hidrogénio. E írequentemente desejável^ por razões ecológicas, que nesta fase de pré-deslenhificação não se utilize qualquer reagente clorado. E por esta razão que se prefere gelalmente utilizar o oxigénio ou a combinação oxigénio-peróxido de (idrogénio a título de reagente de deslenhificação.

Numa outra variante do processo de harmonia com a invenção pod4-se, se se pretender obter altos niveís de brancura, fazer seguir a seguÇda fase com um composto peroxigenado alcalino por uma sequência de fases de branqueamento tradicionais, implicando ou não

I t reagentes clorados. São exemplos destas fases as seguintes : bioxido de cloro, hipoclorito de sódio, extracções com soda cáustica na presença ou não de peróxido de hidrogénio.

orocesso de acordo com a invenção está bem adaptado à produção de pastas semiPrancas isentas de qualquer resíduo clorado orgânico. Nesta qualidade pode ser utilizado para a produção de pastas que injervêm na fabricação de papel de embalagem para a utilização alimentar.

* l3s exemplos que se seguem sâo dados para ilustrar a invenção sem no entanto limitarem o seu âmbito.

-5ί·

Exemplo IR (nao de acorda com a invenção) '{i«r

Uma amostra pe pasta química de pinho que nao sofreu cozedura kraft (brancura inicial 27,4 SISO medida de acordo com a norma iSO 2470, índice kapa 29,3 medido de acordo com a Norma SCAN Cl: 59) foi misturada coijp 18 em peso de H₂0₂ e 18 em peso de H₂ S0₄ em relação à pasta seca. Adicionou-se água desmineralizada na quantidade requerida para se atingir uma consistência de 158 e colocou-se a amostra contendo estos reagentes num saco de polietileno que se imergiu, depois de o ter malaxado cuidadosamente, num banho-maria termostatado a Õ02C Depois de 2 horas de reacção a pasta foi lavada num volume de ágya desmineralizada correspondente a 40 vezes o seu peso seco. Depois ¢8 filtração por um filtro Suchner, a pasta foi colocada de novo num outro saco de polietileno e tratada com 18 em peso de H₂0₂ e 2% em peso de NaOH em relação à pasta seca. Em seguida adicionou-se água desmineralizada para ajustar a consistência a 128 e a pasta foi malaxada pare se homogeneizarem os reagentes, depois deixou-se reagir durante 1 hora num banho-maria termostatado a 6Q2C.

Depois da reacção a pasta foi lavada num volume de água desmineralizada correspondente a 40 vezes o seu peso seco e filtroit-se por um filtro de Suchner. Em seguida procedeu-se â determinação da viscosidade da pasta tratada em conformidade com o modo operatório descrito na Norma TAPPI T 230.

D resultado da medição da viscosidade foi de

4n

13,2 mPa.s. Exemplo 2 (de acordo com a invenção)

Reproduziu-se o exemplo IR intercalando entre as duas fases com peróxido de hjdrogênio uma fase de tratamento redutora onde se utilizou 0,18 em peso de ácido formamidinossulfínico e 1,58 de NaQH a 158 de consistência durante 20 minutos a 502C. Depois da fase intercalar

-7Z

1?' £

redutora procedeu-se a uma lavagem da pasta nas mesmas condições que no exemplo IR, depois tratou-se a pasta com o peróxido de hidrogénio alcalino. A quantidade de NaDH na fase com peróxido de hidrogénio alpalino foi no entanto reduzida para 0,5$ de modo a utilizar-se a mesma quantidade total de NaDH que no exemplo IR.

resultado da medição da viscosidade da pasta tratada foi de 15,1 mPa.s.

Exemplos 3R (não de acordo com a invenção) e 4 (de acordo com a invenção)

Reproduziram-se os exemplos IR e 2 com uma outra pasta kraft de pinho de índice kapa de 23. No final do tratamento mediram-se os índices kapa (de acordo com a Norma SCAN Cl: 59) e de resistência ao rasgamento (de acordo com a Norma TAPRi T 414).

♦

Os resultados obtidos foram os seguintes:

Sequência de tratamento	Índice kapa	índice de rasgamento mN.mVo w
p_a-p :	15,4	4,5
P_a-FAS-P	16,5	5,9

Exemplos 5R (não de acordo com a invenção) e 6 (de acordo com a invenção)

Reproduziram-se os exemplos IR e 2 com a mesma pasta kraft de pinho de índice kap^ 29,3 mas substituindo a primeira fase com peróxido de hidrogénio ácida por uma fase com ácido de Caro na quantidade de 2$ em peso de ácido de Caro em relação à pasta seca.

Os resultados da medição do grau de polimerização foram · *

Sequência de tratamento Viscosidade da pasta (mPa.s)

L_aP* 18,4

C_a-F4S-P 20,6

Wli

Exemplos 7R (não de acordo com o invenção) B e 9 {de acordo is .

com a invenção)

Tratou-se uma pasta kraft de pinho de índice kapa de 23 por meio das sequências dá deslenhificação/Pranqueamento pobres em cloro cujas características sao as seguintes:

Exemplo 7R Exemplo 8 Exemplo 9

12. fase (D/P): Reagentes .

Temperatura' Consistência ψ·

Duraçao

i.

22. fase (C ):

- a

Reagentes Temperatura ♦ Consistência* Duraçao +f

32. fase (R): Reagentes <

Temperatura ‘

Consistência* _ . * Duraçao ♦ i· ilii:

0₂,	6 bars
h₂c₂,	1 %
NaDH,	2,5%
MgSCU,	0,1 %
90 SC
12%
60 min
H^D₅,	2,0%

a₂.	6 bars
^2¾ *	1 %
NaCH,	2,5%
MgS0₄, 90 2C 12% 60 min	0,1 %

o ₂,	6 bars
h₂0₂,	1 %
NaDH,	2,5%
MgSC₄,	0,1 %
90 SC
12%
60 min

2C 15% min nenhum

h₂s°₅, 50 SC 15% 60 min	2,0%
FAS,	0,1 %
NaOH,	1,5%
60 SC
12%

min

H₂SC_5; 2,0% 50 2C 15% min

NaBH₄, 0,1 % NaDH, 1,5% 60 °C 12% min .( ♦

4ϊ· ί:

t

Exemplo 7R

49. fase (P): Reagentes · Η ₂0₂ ,	1,0% 2,0%
Temperatura Consistência Duraçao	ί NaOH, : 60 9C ^; 12 % 60 min
59. fase (D₁)
Reagentes	« Cl D ₂,	2,5%
Temperatura	* ₇₀ d_C
Consistência	...... 12%
Duraçao	- 120 min
52. fase (ft.)	í
Reagentes	» C10₂,	0,5%
Temperatura	* 70 9C
Consistência	: 12%
Duraçao	120 min
è Mediram-se os resultados seguintes
	Exemplo 7R «M
Depois da 19.	i fase 0/P:
Índice kapa	: 14,2
Brancura, sis	Ò 39,3

Depois da 29, tase C_g . Índice kapa ; 11,7

Brancura, SIS0 41,5

Viscosidade, ínPa.s 11,8

Exemplo δ	Exemplo 9
H₂ 0 ₂, 1,0 %	H₂0₂, 1,0 %
NaOH, 0,5 %	NaOH, 0,5 %
60 90	60 2C
12%	12%
60 min	60 min
□0₂, 2,5%	C10₂, 2,5%
70 90	70 SC
12%	12%
120 mm	120 min
C10₂, 0,5%	C10₂, 0,5%
70 2C	70 2C
12%	12%
120 min	120 mm
Exemplo 8	Exemplo 9
14,2	14,2
39,3	39,3
12,1	12,1
41,4	41,4
11,8	11,8

- 10Exemplo 7R Exemplo 8 Exemplo 9

Depois da 42 jase P:
Índice kapa * Brancura, 2\|S0 =	8.1 56.1	7.9 55,5	9,4 53,6
* Depois da 52. fase Di	;
Índice kapa ·	2,5	3,4	2,6
Brancura, s\|SC	69,3	63,4	70,0
Depois da 52. fase D2
Brancura,S\|S0	78,2	72,8	78,0
Viscosidade, ínPa.s	7,85	13,2	9,0

Claims

REIVINDICAÇÕES

4·' * Processo pera e preservação das característices de resisiência mecânica de ume pasta de papel química durante um tratamento dê deslenhificaçáo e/ou de branqueamento comportando duas fases de tratamento por meio de um reagente peroxigenado, a orimeira em meio ácido e a segunda em meio alcalino, caracterizadG pelo facto de ise intercalar entre as duas fases um tratamento por meio de um composto redutor.

*

Processo de acordo com a reivindicação 1 caracteri zado pelo facto de o composto redutor ser escolhido entre o ácido f ormamidino^sulf ínico, os Porohidretcs, hidrossul f i tos, sulfitos, ou

11'»' _r oissulfitos de amonio, de metal alcalino du de metal alcalínoterroso.

Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2

4¹' caracterizada pelo facto de o composto redutorsero acido formamidinossulf inictj.

Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2 i(p.

caracterizadapelo facto de o composto redutor ser o borohidreto de sódio. *

4r íf llii!

- 12I «fc 'At

53Processo de acordo com es reivindicações 3 ou 4 caracterizadq pelo facto de o composto redutor ser utilizado em meio alcalino.

- 63. 'b

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5 caracterizado pelo facto de, na primeira fase, o composto peroxigenado ser o jcído peroximonossulfúrico (ácido de Caro).

*'

- 73. ; Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5 caracterizado pelo facto de, na primeira fase, o composto peroxik , , genado ser o peroxi do de hidrogénio.

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de, na segunda fase com peróxido, o / z composto percxigenado ser o percxido de hidrogénio.

- 93. ’ Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8 caracterijaoo pelo facto de se fazer preceder as três fases dG tratamento composto peroxigenado ácido - redutor - composto peroxigenado alcalifio, por uma fase de pre-deslenhificaçáo isenta de reaoentes clorados.

^w ilt

- 13103.Processo de acordo com a reivindicação 9 caracterizado peio facto de;a fase de pré-deslenhificaçáo ser uma fase com oxigénio ou uma fase dombinando o oxigénio e o peróxido de hidrogénio.

; Foram inventores MARC HOVOS, beiga, engenheiro industrial, residente em Rue Commandant Lemaire, 125, B-7033 Cuesmes, Bélgica; MARÊEL RDBBERECHTS, belga, técnico químico, residente em Dworpstraat,32, B-1650 Beersel, Bélgica; e PAUL EASEMAEKER, belga, técnico químico, residente em Rue Saint Alphonse, 12, B-1030 *

Bruxeiles, Bélgica.

_t A requerente declara que o primeiro pedido desta patente foi açresentado na Bélgica, em 17 de Outubro de 1990, soP o ns 09000985. ’