WO2016000056A1 - Processo de branqueamento de celulose e de produção de derivados de celulose - Google Patents

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bleaching
pulp
stage
cellulose
mixed
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PCT/BR2015/050082
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Gustavo VENTORIM
Jaqueline SILVEIRA COMELATO FÁVARO
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Universidade Estadual Paulista "Júlio De Mesquita Filho" - Unesp
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    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/04—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with acid reacting compounds
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    • D21C9/16—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds

Definitions

  • the present invention describes a pulp bleaching process and production of cellulose derivatives. More specifically, it comprises a process with only three bleaching stages - a first acid hydrolysis stage, a second pulp bleaching stage using chlorine dioxide and a third bleaching stage using hydrogen peroxide, using fewer reagents than conventional processes, and reaching the brightness of 90% ISO.
  • ECF Electronic Chlorine Free
  • ECF pulp already accounts for over 70% of Brazilian production [Ventorim, G .; Colodette, J.L .; Eiras, K. M. The fate of chlorine species during chlorine dioxide bleaching at high temperatures. The Paper, v. 70, no. 8, p. 39-50, 2009].
  • Bleaching stages may vary in number and type as they depend on a number of factors relating to the quality of the bleached pulp, the whiteness required, the type of material used and the initial kappa number of the sequence.
  • each stage is performed in bleaching towers, where the pulp is mixed with chemical reagents and steam, and after the reaction of this mixture, the pulp is washed and proceeds to the next stage [Mieli, JCAssela Environmental Assessment in the Pulp and Paper Industry. 2007. 99f. Thesis (Doctorate in Forest Science) - Federal University of Vidicsa. Vidicsa-MG].
  • Dence and Reeve According to Dence and Reeve [Dence, CW; Reeve, DW Pulp bleaching: principles and practice.
  • the bleaching process seeks to achieve the usual parameters for measuring its efficiency, such as optical properties, which are related to the absorption or reflection of light (whiteness, brightness reversal, opacity and whiteness).
  • optical properties which are related to the absorption or reflection of light (whiteness, brightness reversal, opacity and whiteness).
  • chemical reagents have the function of chemically attacking residual lignin and other undesirable compounds in order to dissolve and eliminate them from the process by washing.
  • the final stages have the main function of promoting pulp bleaching to the desired whiteness levels.
  • Various compounds may be used during bleaching of cellulosic pulp, such as chlorine dioxide (IC0 2 ) and hydrogen peroxide.
  • Bleaching efficiency can be improved by removing the hexenuronic acids from the pulp by acid hydrolysis, resulting in a saving of bleaching reagents, which is especially applicable to ECF bleaches (Vuorinen, T .; Burchert, J. ; Teleman, A.; Tenkanen, M .; Fagerstrom, P. Selective hydrolysis of hexonic uronic acid group sand its application in ECF and TCF bleaching of Kraft pulps In: International Pulp Bleaching Conference, 1996, Washington, DC Proceeding. DC: Tappi, v. 1, 1996, pp. 43-51).
  • a final hydrogen peroxide (P) stage typical of the pulp bleaching industries is performed under the following conditions: 10% consistency, 120 minute retention time and 10.5 final pH.
  • the amount of peroxide used should be proportional to the desired final whiteness, but should be sufficient to ensure a small residual at the end of bleaching so that alkaline reversal of whiteness is avoided (Siqueira, J. L; Silva, LL Eucalyptus Kraft Pulp Bleaching - The Role of Hydrogen Peroxide In: International Eucalyptus Kraft Pulp Colloquium. Annais Viflectsa, CD-Rom, 2003).
  • Acid hydrolysis ( ⁇ ⁇ ⁇ ) is a stage used in the bleaching of cellulosic pulp to remove hexenuronic acids. Hexenuronic acids are generated in the kraft pulping of hardwoods, being responsible for consuming bleaching chemicals and causing whitening of the paper. It can cause viscosity and yield losses [Silva, MR Laboratory and industrial study of the acid hydrolysis stage in eucalyptus kraft pulp bleaching. 2001. 120f. Thesis (Doctorate in Forest Science) - Federal University of ViDCsa. Viversa- MG] and therefore should be very well optimized for each pulp. Vuorinenet et al.
  • This pH level can be reached maximum efficiency (30-50% reduction of hexenuronic acids) and selectivity (higher performance and lower loss of viscosity) under the following conditions of time and temperature: 1) 100 ° C and 70 minutes; 2) 95 ° C to 120 minutes; and 3) 90 ° C to 180 minutes (Henricson, K. M i_Stage -
  • the new bleaching stage is metal profile kappa reduction and control In: Emerging Technologies International Conference and Exhibition, 1997, Proceedings Orlando Orlando, p.... 9-13, 1997).
  • Using an acid hydrolysis stage prior to bleaching can reduce the kappa number by up to 50%, resulting in reduced demand for chemical bleaching reagents in both ECF and TCF (totally chlorine free) sequences ( Vuorinen, T .; Burchert, J .; Teleman, A.; Tenkanen, M .; Fagerstrom, P. Selective hydrolysis of hexenuronic acid groups and its application in ECF and TCF bleaching of Kraft pulps In: International Pulp Bleaching Conference, 1996 Washington, DC Proceedings, Washington, DC: Tappi, v. 1, 1996, pp. 43-51).
  • the acid stage has the potential to raise the ceiling and whiteness stability of the bleached pulp.
  • Document BR0408171 describes a method for bleaching pulp in a first step using chlorine dioxide to provide efficient destruction of unwanted organic acids while optimized viscosity / strength of the bleached final pulp can be obtained. whiteness of approximately 90% ISO.
  • US20021 17276 describes a cellulose bleaching method wherein the sodium hydroxide solution and a peroxidisulfate solution are converted by hydrolysis to an acid solution and used as a bleaching solution.
  • RU2413046 describes a method involving the treatment of cellulose with sulfuric acid in a first step after alkaline oxygen treatment.
  • peroxide bleaching is performed in alkaline medium in the presence of a stabilizer (magnesium sulfate).
  • the third stage involves the treatment of cellulose with chlorine dioxide and in the fourth stage the cellulose is treated with hydrogen peroxide in alkaline medium.
  • WO9535405 describes a process of delignifying cellulose pulp with alkaline peroxide or oxygen gas compressed in alkaline medium and optionally neutralized by washing using chlorine dioxide, wherein cellulose suspensions are treated. with a peroxide compound in an acid medium prior to the chlorine dioxide bleaching step.
  • GB751709 describes a process of chlorine dioxide bleaching of cellulose fibers under acidic conditions at a pH of 2.5 to 6 in an apparatus whose surface exposed to the bleaching solution is made of a synthetic resin based on a polymer or copolymer of a acrylic acid compound, in particular an acrylic acid or methacrylic acid ester.
  • the typical bleaching sequence of a pulp industry comprises D 0 (E + P) D 1 D 2 , where:
  • D 0 is the first chlorine dioxide bleaching stage, performed at 60 ° C and 30 minutes of reaction, at a pH of 2.5 to 3.5;
  • D 1 is the second chlorine dioxide stage of the sequence, carried out at 70 ° C and 180 minutes of reaction at pH 3,8;
  • an object of the present invention is a pulp bleaching process which reaches the brightness of ISO 90% using a smaller amount of bleaching reagent and having three bleaching stages, with increasing pH of the bleaching stage. chlorine dioxide should be performed after an acid stage or an ozone stage.
  • the invention provides an improvement in pulp bleaching process and production of cellulose derivatives with only three bleaching stages: a first stage of acid hydrolysis, a second stage of pulp bleaching using chlorine dioxide and a third stage bleaching using hydrogen peroxide.
  • the invention provides an improvement in cellulose bleaching process and production of cellulose derivatives which provides low consumption of chemical reagents.
  • the invention provides an improvement in pulp bleaching and cellulose derivative process where the chlorine dioxide bleaching step is performed at pH above 5.0 and with a time of 120 minutes, unlike the processes pH 2.5 and 30 minutes.
  • the pulp bleaching process provides for the introduction of new bleaching parameters, requiring only three bleaching stages and fewer reagents than the processes described in the prior art.
  • the process of cellulose pulp bleaching, object of the present invention comprises a sequence set forth as ⁇ ⁇ ⁇ SD where H T comprises the stage of acid hydrolysis, D comprises the bleaching stage using chlorine dioxide and P comprises the bleaching stage using hydrogen peroxide.
  • the pulp from the different pulping chemical processes is delignified with oxygen in a bleaching tower.
  • one part pulp is mixed with nine parts of a solution including 20 kg / t sodium hydroxide, 18 kg / t oxygen and water to complete the 10% consistency.
  • This mixture is kept for about one hour at a temperature of 98 ° C and a pressure of 600 kPa or 6 atm. After the reaction time is over, the pressure in the bleaching tower is relieved and the pulp is washed off.
  • one part of the cellulose pulp is mixed into nine parts of a solution containing chlorine dioxide and sodium hydroxide, kept at a temperature of 70 ° C for about 2 hours, with a pH between 5.0 and 5.5. After the reaction, the pulp is washed.
  • Table 1 Sequence A H TDP of pulp pulp bleaching at pH 2.1 in the bleaching stage (step D) and hydrogen peroxide charge of 6 and 9 kg / t.
  • Table 2 Sequence A H TDP for pulp pulp bleaching with pH 4.3 at bleaching stage (step D) and hydrogen peroxide loading of 6 and 9 kg / t.

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Abstract

É descrito um processo de branqueamento de celulose e de produção de derivados de celulose que compreende a sequência AHTDP, que inclui um primeiro estágio de branqueamento da polpa de celulose denominado hidrólise ácida (AHT), onde uma parte de polpa de celulose é misturada a nove partes de reagentes ácidos, por cerca de 2 horas, a uma temperatura de 98°C e pH de 3,0; um segundo estágio do processo de clareamento (D) onde uma parte da polpa de celulose é misturada em nove partes de uma solução contendo dióxido de cloro e hidróxido de sódio, mantidos a uma temperatura de 70°C, por cerca de 2 horas, com pH entre 5,0 a 5,5; e um terceiro estágio do processo de clareamento (P) onde uma parte de polpa de celulose é misturada com nove partes de uma solução contendo peróxido de hidrogênio e hidróxido de sódio, à temperatura de 98°C por cerca de 2 horas, sendo mantido o pH entre 10,5 a 11,0.

Description

PROCESSO DE BRANQUEAMENTO DE CELULOSE E DE PRODUÇÃO
DE DERIVADOS DE CELULOSE CAMPO DA INVENÇÃO
[001 ] A presente invenção descreve um processo de branqueamento de celulose e de produção de derivados de celulose. Mais especificamente compreende um processo com apenas três estágios de branqueamento - um primeiro estágio de hidrólise ácida, um segundo estágio de clareamento da polpa de celulose utilizando dióxido de cloro e um terceiro estágio de clareamento utilizando peróxido de hidrogénio, utilizando menor quantidade de reagentes que os processos convencionais, e atingindo a alvura de 90% ISO.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] O principal objetivo do branqueamento celulósico é remover quimicamente os grupos que dão cor à polpa. Durante o processo de branqueamento de fibra curta, são utilizados reagentes de branqueamento. O branqueamento ECF (livre de cloro elementar) de celuloses químicas é atualmente a tecnologia dominante no segmento de celulose comercial de alta alvura. Cerca de 75% da celulose química branqueada do mundo é produzida com essa tecnologia, com a expectativa de a proporção aumentar ainda mais, dada a tendência em relação à adesão ao processo ECF no Japão e no Brasil. A celulose ECF já responde por mais de 70% da produção brasileira [Ventorim, G.; Colodette, J. L.; Eiras, K. M. O destino de espécies de cloro durante o branqueamento com dióxido de cloro a altas temperaturas. O Papel, v. 70, n. 8, p. 39-50, 2009].
[003] Segundo Navarro [Navarro, R. M. S. Estudo dos diferentes tipos de processos de branqueamento de celulose objetivando a comparação entre seus métodos e a geração do potencial de poluentes em seus respectivos efluentes. 2004. 1 1 1f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Campinas. Campinas- SP], a introdução de estágios isentos de cloro elementar deu-se devido a diversos fatores ambientais, mas também teve o propósito inicial de reduzir as perdas de resistência da polpa causada pelo cloro, bem como proporcionar aumento da seletividade do processo de branqueamento. Outra vantagem desta modificação é vista pela diminuição de compostos organoclorados no efluente de branqueamento. Apesar dos riscos ambientais advindos dos compostos organoclorados gerados pela utilização de dióxido de cloro em sequências ECF serem significativamente menores, trata-se de uma tecnologia que já é bem estabelecida no mercado [Malinen, R.; Rantanen, T.; Rautonen, R.; Toikkanen, L. TCF bleaching to high brightness - bleaching sequences and pulp properties. In: International Bleaching Conference, 1994, Vancouver. Proceedings. Vancouver: TAPPI, p. 187-194, 1994; Mieli, J. C. A. Sistema de Avaliação Ambiental na Indústria de Celulose e Papel. 2007. 99f. Tese (Doutorado em Ciência Florestal) - Universidade Federal de Viçosa. Viçosa-MG; Tran, H.; Villarroel, R. Challenges in black liquor recovery in modern kraft pulp mills. In: Internacional Coloquium On Eucalyptus Pulp, 5, 201 1 . Porto Seguro. Proceedings. Viçosa: UFV. 201 1. CD-Rom].
[004] O branqueamento nas indústrias é efetuado em torres, em sequências de quatro a seis estágios para atingir uma alvura de 90% ISO. Cada estágio consiste na mistura da polpa com reagentes químicos e vapor, na reação dessa mistura e na lavagem da polpa após a reação.
[005] Os estágios de branqueamento podem variar em número e tipo, pois dependem de diversos fatores relativos à qualidade da polpa branqueada, alvura requerida, tipo de material utilizado e do número kappa inicial da sequência. Nas indústrias de celulose, cada um dos estágios é realizado em torres de branqueamento, nas quais a polpa é misturada com reagentes químicos e vapor, e após a reação desta mistura, a polpa é lavada e segue para o próximo estágio [Mieli, J. C. A. Sistema de Avaliação Ambiental na Indústria de Celulose e Papel. 2007. 99f. Tese (Doutorado em Ciência Florestal) - Universidade Federal de Viçosa. Viçosa-MG]. [006] De acordo com Dence e Reeve [Dence, C. W.; Reeve, D. W. Pulp bleaching: principies and practice. Atlanta: Tappi Press. 1996. 800p.], o processo de branqueamento busca atingir os parâmetros usuais de medida de sua eficiência, como as propriedades ópticas, que estão relacionadas com a absorção ou reflexão de luz (alvura, reversão de alvura, opacidade e brancura). Nos primeiros estágios das sequências de branqueamento, os reagentes químicos têm a função de atacar quimicamente a lignina residual e outros compostos indesejáveis a fim de dissolvê-los e eliminá-los do processo através da lavagem. Entretanto, os estágios finais têm a principal função de promover o alvejamento da polpa até os desejados níveis de alvura.
[007] Durante os estágios de clareamento, produtos químicos são aplicados às polpas celulósicas com o objetivo de aumentar sua alvura. Vários compostos podem ser utilizados durante o branqueamento da polpa celulósica, tal como o dióxido de cloro (CI02) e o peróxido de hidrogénio
[008] A eficiência do branqueamento pode ser melhorada removendo-se os ácidos hexenurônicos da polpa através de uma hidrólise ácida, resultando numa economia de reagentes de branqueamento, o qual tem aplicação especialmente em branqueamentos ECF (Vuorinen, T.; Burchert, J.; Teleman, A.; Tenkanen, M.; Fagerstrom, P. Selective hydrolysis of hexen uronic acid group sand its application in ECF and TCF bleaching of Kraft pulps. In: International Pulp Bleaching Conference, 1996, Washington, D.C. Proceeding. Washington, D.C.: Tappi, v. 1 , 1996, p. 43- 51 ).
[009] Um estágio de peróxido de hidrogénio (P) final típico das indústrias de branqueamento de celulose é realizado nas seguintes condições: consistência de 10%, tempo de retenção de 120 minutos e pH final de 10,5. A quantidade de peróxido utilizada deve ser proporcional à alvura final desejada, porém deve ser o suficiente para que garanta um pequeno residual ao final do branqueamento, para que a reversão alcalina da alvura seja evitada (Siqueira, J. L; Silva, L. L. Branqueamento de polpa Kraft de eucalipto - O papel do peróxido de hidrogénio. In: Colóquio Internacional Sobre Celulose Kraft de Eucalipto. Anais. Viçosa, CD-Rom, 2003).
[010] Apesar do peróxido de hidrogénio possuir uma facilidade em sua aplicação, sua relação custo/benefício limita sua aplicação a cargas da ordem de 3 a 5 kg/t em estágios de extração e resulta em pequenos incrementos de alvura (Robles, Y. A. M.; Souza, L. C; Filho, C. L. Avaliação de diferentes tecnologias de branqueamento para obtenção de polpa kraft de eucalipto. O Papel, v.67, n. 7, p. 62-78, 2006).
[01 1 ] O peróxido de hidrogénio é tradicionalmente usado a temperaturas menores que 90 °C, ou em longos tempos de reação, para que o consumo seja efetivo. No entanto, demanda por polpas ECF, ECF Light (com pouco dióxido de cloro) e mesmo TCF (Totalmente Livre de Cloro) tem exigido maior efetividade do peróxido, a fim de diminuir seu custo operacional de aplicação no branqueamento [Robles, Y. A. M.; Souza L. C; Filho, C. L. Avaliação de diferentes tecnologias de branqueamento para obtenção de polpa kraft de eucalipto. O Papel, v.67, n. 7, p. 62-78, 2006].
[012] A hidrólise ácida (ΑΗτ) é um estágio utilizado no branqueamento de polpa celulósica para remoção dos ácidos hexenurônicos. Os ácidos hexenurônicos são gerados na polpação kraft de madeiras de folhosas, sendo responsáveis por consumir reagentes químicos de branqueamento e causar reversão de alvura no papel. Ela pode causar perdas de viscosidade e rendimento [Silva, M. R. Estudo laboratorial e industrial do estágio de hidrólise ácida no branqueamento de polpa kraft de eucalipto. 2001. 120f. Tese (Doutorado em Ciência Florestal) - Universidade Federal de Viçosa. Viçosa- MG] e, por isso, deve ser muito bem otimizada para cada polpa. Vuorinenet et al. (Vuorinen, T.; Burchert, J.; Teleman, A.; Tenkanen, M.; Fagerstrom, P. Selective hydrolysis of hexenuronic acid groups and its application in ECF and TCF bleaching of kraft pulps. In: International Pulp Bleaching Conference, 1996, Washington, D.C. Proceedings. Washington, D.C.: Tappi, v. 1 , 1996, p. 43-51 ) relatam que a remoção dos ácidos hexenurônicos aumenta com a redução do pH, atingindo um nível máximo em pH 3,0 (considerado a melhor eficiência). Neste nível de pH podem ser atingidas máxima eficiência (30-50% de redução dos ácidos hexenurônicos) e seletividade (maior rendimento e menor perda de viscosidade) nas seguintes condições de tempo e temperatura: 1o) 100 °C e 70 minutos; 2o) 95 °C e 120 minutos; e 3o) 90 °C e 180 minutos (Henricson, K. AHi_Stage - A new bleaching stage for kappa reduction and metal profile control. In: International Emerging Technologies Conference And Exhibition, 1997, Orlando. Proceedings. Orlando, p. 9-13, 1997).
[013] Silva [Silva, M. R. Estudo laboratorial e industrial do estágio de hidrólise ácida no branqueamento de polpa kraft de eucalipto. 2001. 120f. Tese (Doutorado em Ciência Florestal) - Universidade Federal de Viçosa. Viçosa- MG] otimizou o estágio ácido para polpa kraft de eucalipto e concluiu que as condições ideais para operar esse estágio são temperatura de 95 °C, pH 3,0 e tempo de reação de 120 minutos.
[014] O uso de um estágio de hidrólise ácida antes do branqueamento pode reduzir o número kappa em até 50%, resultando em redução da demanda de reagentes químicos utilizados no branqueamento, tanto em sequências ECF, como TCF (totalmente livre de cloro) (Vuorinen, T.; Burchert, J.; Teleman, A.; Tenkanen, M.; Fagerstrom, P. Selective hydrolysis of hexenuronic acid groups and its application in ECF and TCF bleaching of Kraft pulps. In: International Pulp Bleaching Conference, 1996, Washington, D.C. Proceedings. Washington, D.C.: Tappi, v. 1 , 1996, p. 43- 51 ). Além disso, o estágio ácido tem potencial para elevar o teto e a estabilidade de alvura da polpa branqueada. A economia de reagentes químicos pode ser significativa, como em estudos conduzidos por Frossard [Frossard, V. A. Fechamento de circuito dos efluentes na planta de branqueamento. 2003. 64f. Monografia (Especialização Latu Sensu em Tecnologia de Celulose e Papel) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa- MG], o qual confirma que a remoção de ácido hexenurônico da polpa antes do branqueamento ECF de polpas de fibra curta tem impacto significativo no consumo de dióxido de cloro, além de facilitar a remoção, em certa extensão, de metais de transição (Mn, Cu, Fe, Co, entre outros) que estão ligados aos ácidos hexenurônicos. Esta é a principal vantagem de incluir um estágio ácido no branqueamento, particularmente em unidades industriais com limitações na capacidade geradora de dióxido de cloro.
[015] O estado da técnica descreve métodos de clareamento da polpa de celulose, tal como o documento BR0600771 que descreve métodos de tratamento químico de polpa de celulose com um único estágio de branqueamento da polpa através de um tratamento ácido, um tratamento de neutralização e um tratamento com dióxido de cloro.
[016] O documento BR0408171 descreve um método para branqueamento de polpa de celulose em uma primeira etapa utilizando dióxido de cloro de forma a prover a destruição eficiente de ácidos orgânicos indesejados enquanto que pode ser obtida uma viscosidade/resistência otimizada da polpa final branqueada com uma brancura de aproximadamente de 90% ISO.
[017] O documento US20021 17276 descreve um método de branqueamento de celulose em que a solução de hidróxido de sódio e uma solução de peroxidisulfato são convertidas por hidrólise numa solução de ácido e utilizada como solução de branqueamento.
[018] O documento RU2413046 descreve um método que envolve o tratamento da celulose com ácido sulfúrico, em uma primeira etapa, após tratamento alcalino com oxigénio. No segundo passo, o branqueamento com peróxido é realizado em meio alcalino, na presença de um estabilizador (sulfato demagnésio). A terceira etapa envolve o tratamento de celulose com dióxido de cloro e na quarta etapa a celulose é tratada com peróxido de hidrogénio em meio alcalino.
[019] O documento WO9535405 descreve um processo de deslignificação de polpa de celulose com peróxido em meio alcalino ou com oxigénio gasoso comprimido em meio alcalino e, eventualmente, neutralizada por lavagem, utilizando o dióxido de cloro, em que as suspensões de celulose são tratadas com um composto de peróxido em meio ácido antes da etapa de clareamento com dióxido de cloro.
[020] O documento GB751709 descreve um processo de clareamento de fibras de celulose com dióxido de cloro, em condições ácidas, com pH de 2,5 a 6, num aparelho cuja superfície exposta à solução de branqueamento é constituído por uma resina sintética baseada em um polímero ou copolímero de um composto de ácidoa crílico, em especial um éster de ácido acrílico ou ácido metacrílico.
[021 ] Portanto, a sequência típica de branqueamento de uma indústria de celulose compreende D0 (E+P) D1 D2, onde:
[022] D0 é o primeiro estágio de branqueamento com dióxido de cloro, feito a 60 °C e 30 minutos de reação, em pH de 2,5 a 3,5;
[023] (E+P) é a extração alcalina com peróxido de hidrogénio, realizado a 70 °C, com tempo de reação de 60 minutos em pH 10,5;
[024] D1 é o segundo estágio de dióxido de cloro da sequência, realizado a 70 °C e 180 minutos de reação, com pH 3,8;
[025] D2 é o estágio final de branqueamento com dióxido de cloro, realizado a 70 °C e pH de 4,5 a 5,5.
[026] Com base na literatura técnica, o estágio de hidrólise ácida não resulta em ganho de alvura, mas reduz o número kappa da polpa de celulose, de forma que o processo de clareamento de celulose necessariamente deve contar com um estágio que aumente substancialmente a alvura da polpa. [027] Dessa forma, é objeto da presente invenção um processo de branqueamento de celulose que atinge a alvura de 90% ISO utilizando uma quantidade menor de reagente de branqueamento e contando com três estágios de branqueamento, com o aumento do pH do estágio de branqueamento com dióxido de cloro devendo ser realizado após um estágio ácido ou um estágio com ozônio.
SUMÁRIO
[028] A invenção provê um aperfeiçoamento em processo de branqueamento de celulose e de produção de derivados de celulose com apenas três estágios de branqueamento: um primeiro estágio de hidrólise ácida, um segundo estágio de clareamento da polpa de celulose utilizando dióxido de cloro e um terceiro estágio de clareamento utilizando peróxido de hidrogénio.
[029] A invenção provê um aperfeiçoamento em processo de branqueamento de celulose e de produção de derivados de celulose que provê pequeno consumo de reagentes químicos.
[030] A invenção provê um aperfeiçoamento em processo de branqueamento de celulose e de produção de derivados de celulose que diminui o consumo de dióxido de cloro e de peróxido de hidrogénio para branquear celulose de eucalipto até 90% ISO de alvura.
[031 ] A invenção provê um aperfeiçoamento em processo de branqueamento de celulose e de produção de derivados de celulose onde a etapa de branqueamento com dióxido de cloro é realizada em pH acima de 5,0 e com tempo de 120 minutos, ao contrário dos processos convencionais com pH de 2,5 e tempo de 30 minutos.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[032] O processo de branqueamento de celulose prevê a introdução de novos parâmetros de branqueamento, necessitando de apenas três estágios de branqueamento e menor quantidade de reagentes que os processos descritos no estado da técnica. [033] O processo de branqueamento de polpa de celulose, objeto da presente invenção, compreende uma sequência definida como ΑΗτ D P, onde AHT compreende o estágio de hidrólise ácida, D compreende o estágio de clareamento utilizando dióxido de cloro e P compreende o estágio de clareamento utilizando peróxido de hidrogénio.
[034] Previamente ao processo de clareamento, a polpa proveniente dos diferentes processos químicos de polpação é deslignificada com oxigénio em uma torre de branqueamento. Nesta etapa, uma parte de polpa de celulose é misturada a nove partes de uma solução que inclui 20 kg/t de hidróxido de sódio, 18 kg/t de oxigénio e água para completar a consistência de 10%.
[035] Esta mistura é mantida por cerca de uma hora, na temperatura de 98 °C e pressão de 600 kPa ou 6 atm. Findo o tempo de reação, a pressão na torre de branqueamento é aliviada e a polpa de celulose é lavada.
[036] No primeiro estágio de branqueamento da polpa de celulose - estágio de hidrólise ácida (ΑΗτ), uma parte de polpa de celulose é misturada a nove partes de reagentes ácidos, por cerca de 2 horas, a uma temperatura de 98 °C e pH de 3,0.
[037] No segundo estágio do processo de clareamento (D), uma parte da polpa de celulose é misturada em nove partes de uma solução contendo dióxido de cloro e hidróxido de sódio, mantidos a uma temperatura de 70 °C, por cerca de 2 horas, com pH entre 5,0 a 5,5. Finda a reação, a polpa de celulose é lavada.
[038] No terceiro estágio do processo de clareamento (P), uma parte de polpa de celulose é misturada com nove partes de uma solução contendo peróxido de hidrogénio e hidróxido de sódio, à temperatura de 98 °C por cerca de 2 horas, sendo mantido o pH entre 10,5 a 1 1 ,0, com o ajuste de pH feito com hidróxido de sódio. Após, completado o tempo de reação, a polpa de celulose é lavada. [039] Os resultados de alvura após os estágios de dioxidaçao com o pH final de 2,1 (Tabela 1 ) e de pH final 4,3 (Tabela 2) são, respectivamente, de 80,1 e 84,7% ISO. Esta diferença, alcançada apenas com aumento do pH final no estágio de dioxidaçao, refletiu na alvura final da sequência AHTDP, atingindo alvuras de 89,9 e 90,1 % ISO no estágio de peroxidação, com cargas de 6 e 9 kg/t, respectivamente, conforme apresentado na Tabela 2.
[040] No estágio de peroxidação, após a alvura de 80,1 ser atingida no estágio de dioxidação com o pH de 2,1 , as sequências de branqueamento não alcançaram a alvura final de 90% ISO, conforme apresentado na Tabela 1.
Tabela 1 : Sequência AHTDP de branqueamento da polpa de celulose com pH de 2,1 no estágio de clareamento (etapa D) e carga de peróxido de hidrogénio de 6 e 9 kg/t.
Figure imgf000011_0001
Tabela 2: Sequência AHTDP de branqueamento da polpa de celulose com pH de 4,3 no estágio de clareamento (etapa D) e carga de peróxido de hidrogénio de 6 e 9 kg/t.
Figure imgf000012_0001

Claims

REIVINDICAÇÕES:
1. PROCESSO DE BRANQUEAMENTO DE CELULOSE E DE PRODUÇÃO DE DERIVADOS DE CELULOSE caracterizado por compreender a sequência AHTDP que inclui:
a) um primeiro estágio de branqueamento da polpa de celulose denominado hidrólise ácida (ΑΗτ), onde uma parte de polpa de celulose é misturada a nove partes de reagentes ácidos, por cerca de 2 horas, a uma temperatura de 98 °C e pH de 3,0;
b) um segundo estágio do processo de clareamento (D) onde uma parte da polpa de celulose é misturada em nove partes de uma solução contendo dióxido de cloro e hidróxido de sódio, mantidos a uma temperatura de 70 °C, por cerca de 2 horas, com pH entre 5,0 a 5,5;
c) um terceiro estágio do processo de clareamento (P) onde uma parte de polpa de celulose é misturada com nove partes de uma solução contendo peróxido de hidrogénio e hidróxido de sódio, à temperatura de 98 °C por cerca de 2 horas, sendo mantido o pH entre 10,5 a 1 1 ,0.
2. PROCESSO DE BRANQUEAMENTO DE CELULOSE E DE PRODUÇÃO DE DERIVADOS DE CELULOSE, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de previamente ao processo de clareamento, a polpa de celulose ser deslignificada com oxigénio em uma torre de branqueamento.
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