PT810321E

PT810321E - Processo de cargas descontinuas para a preparacao de pasta kraft aperfeicoada

Info

Publication number: PT810321E
Application number: PT97660041T
Authority: PT
Inventors: Panu Tikka; Mikael Svedman
Original assignee: Metso Chemical Pulping Oy
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2001-10-31
Also published as: NO972456D0; AU2016297A; ZA973887B; FI962260L; BR9703156A; AU721440B2; RU2128259C1; CA2203096A1; CN1170795A; ATE202167T1; ID18445A; DE69705160T2; NZ314898A; FI105929B; DE69705160D1; ES2159385T3; EP0810321A1; JPH1053989A; EP0810321B1; CN1109160C

Description

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Descrição “Processo de cargas descontínuas para a preparação de pasta kraft aperfeiçoada”

CAMPO DA ÍNVENÇÃO A presente invenção refere-se a um processo para a preparação de pasta kraft em que material celulósico é tratado com líquidos do processo de preparação de pasta reciclados, lixívia de cozimento não caustificada e lixívia branca caustifícada para neles dissolver a lignina. Mais particularmente, a presente invenção refere-se à utilização de lixívia verde ou lixívia mãe proveniente da cristalização de carbonato de lixívia verde nas fases iniciais do moderno cozimento em cargas descontinuas kraft de deslocamento e as suas vantagens em termos de qualidade de pasta kraft aperfeiçoada.

ENQUADRAMENTO GERAL DA INVENÇÃO

Nos vários processos de preparação de pasta kraft de material celulósico, aparas de madeira são geralmente tratadas a elevada temperatura com lixívia de cozimento alcalina contendo hidróxido de sódio e hidrogenos sulfureto de sódio, chamada lixívia branca. Nestes processos, a lixívia de cozimento que resulta quando a massa fundida inorgânica proveniente do fomo de recuperação é dissolvida em água antes de caustificar o carbonato com a obtenção de hidróxido é geralmente designada como lixívia verde, a lixívia verde caustifícada é geralmente designada como lixívia branca e a lixívia de cozimento exausta é geralmente designada como lixívia negra.

No Quadro 1 referem-se composições típicas das lixívias verde e branca. 'a '

Quadro 1. Composições típicas das chamadas lixívia verde e lixívia branca /1/. Lixívia verde Lixívia branca Componente Cone. Cone. g/i g/i como Na20 como Na20 NaOH 15 95 Na2S 37 38 Na2C03 107 26 1. Clayton, D., et al., Chemistry of alkaline pulping, in Pulp and Paper Manufacture, 3a Edição, Vol. 5, Alkaline Pulping, Grace, T.M., Malcom, E.W., ed., TAPPI, CPPA, 1989. p. 17, 15.

Para a lixívia verde é digno de nota o elevado nível de carbonato e a baixa concentração de hidróxido. E particularmente importante notar que todo o enxofre reduzido já se encontra na forma final e usual de hidrossulfureto, iões HS' (Na2S dissolvido em água). A combinação carbonato/hidróxido na lixívia verde não proporciona o elevado pH necessário para os processos kraft convencionais e deve ser transformada na assim chamada lixívia “branca” por um processo de caustificação, mas representa uma fonte excelente de hidrossulfureto rica em carbonato que tamponiza a alcalinidade.

Previamente, o cozimento com lixívia verde tem sido apenas utilizado para a preparação de polpa semiquímica de elevado rendimento, em que a deslignificação é deliberadamente fraca, a pasta contém ainda a maior parte da lignina e as fibras têm de ser libertadas por refinação mecânica depois do cozimento com lixívia verde (Vardheim, S., The use of green liquor as cooking liquor in the production of semi--chemical hardwood pulps for fluting, Paperi ja Puu (1967)). Estes tipos de pasta não são apropriados para as assim chamadas pastas de papel químicas, não podem ser branqueados e encontram a sua utilização na fabncação de papelão.

Do ponto de vista de produtos químicos de cozimento, o processo de fabricação de pasta kraft industrial manteve-se bastante inalterado e não desenvolvido até recentemente. Embora seja verdade que muitos produtos químicos diferentes foram propostos para melhorar factores tais como rendimento da pasta, qualidade e selectividade da deslignificação, nenhuma destas propostas originou soluções práticas aceitáveis a estes objectivos porque cada um deles envolvia equipamento extra complicado, fases de processo adicionais, maior capacidade do digestor ou a utilização de produtos químicos dispendiosos externos à instalação de fabricação de pasta que não podem ser recuperados e regenerados. Começando nos anos 70, apareceu uma nova tendência para exercer pressão ambiental crescente sobre a indústria de pasta kraft para diminuir radicalmente as quantidades de efluentes que poluem o ambiente. Para diminuir os efluentes orgânicos provenientes do branqueamento da pasta, isso toma necessário prolongar o cozimento das pasta kraft para obter uma mais baixa concentração de lignina residual da polpa do que anteriormente. Devido ao facto de a qualidade da pasta resultante ser inferior quando se usam processos de cozimento convencionais para obter baixa concentração de lignina residual foi necessário desenvolver processos de cozimento kraft modificados. Entre outras coisas, este trabalho de desenvolvimento descobriu o papel dos iões hidrossulfiireto: A concentração de ião hidrossulfureto deve ser alta nas fases iniciais de cozimento - perto do fim do cozimento, o hidrossulfureto deixa de ser efectivo. O papel pretendido do ião hidroxilo descobnu-se ser exactamente o oposto (Sjõblom, K., et al., “Extended delignification in kraft cooking through improved selectivity”, Papen ja puu 65:4,227 (1983); Nordén, S. and Teder, A., “Modified kraft processes for softwood bleachedgrade pulp”, TAPPI Journal 62:7, 49 (1979)). Com o fim de obter perfis de concentração de iões hidrossulfureto e hidróxido óptimos, foi sugerido preparar lixívias brancas com diferente teor de sulíureto (Jiang et al., “Improved kraft pulping by controlled sulfide additions”, Proceedings of the 7th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry, Beijmg, P.R. Chin, Maio 25-28, 1993; Teder, A. and Olm, L, “Extended delignification by combination of modified kraft pulping and oxygen bleachmg”, Paperi ja Puu 63:4a, 315 (1981)). Num outro estudo (Andrews, E.K., Extended delignification of southem pine using novel conceptual approaches within the framework of conventional kraft and oxygen technologies”, Tese de Doutoramento, Department of wood and paper Science, North Carolina State University, 1982), lixívias contendo sulíureto foram experimentadas como uma fase de pré-tratamento antes do cozimento kraft convencional com lixívia branca. Encontrou-se melhor viscosidade da pasta, como a teoria prevê. Como estes tipos de pré-tratamento necessitam uma fase separada de cozimento a uma temperatura relativamente alta (carga alcalina efectiva até 7% em relação à madeira e 135°C), eles cortam um período significativo de tempo de produção por digestor e necessitam modificações do processo. A previsível perda de produção e as modestas vantagens tomaram este tipo de tecnologia não praticável.

De acordo com outra invenção (Tikka, US Pat 5 183 535), a espécie química sulfurada presente na lixívia negra esgotada pode ser impregnada e feita reagir com as aparas da madeira antes de finalizar a cozedura com a lixívia branca.

Outra tendência no desenvolvimento do processo de preparação de pasta kraft foi o esforço para a eficiência da energia. Portanto, a partir dos princípios dos anos 60, o equipamento de cozimento contínuo começou a dominar o campo. No 5 entanto, a partir dos inícios dos anos 80, começaram de novo a ganhar terreno novos processos de preparação de pasta kraft descontínuos emergentes e que rivalizavam na eficiência da energia utilizando várias espécies de tecnologia de deslocamento. Característica dos processos de cargas descontínuas kraft por deslocamento é a recuperação da lixívia negra quente no fim do cozimento e a re-utilização da sua energia das cargas subsequentes. Bons exemplos deste desenvolvimento são os processos descritos em, por exemplo Fagerlund, U.S. Pat. 4 578 149 e Õstman, U.S. Pat. 4 764 251. Estas invenções recuperam o calor do cozimento de maneira eficaz mas a utilização dos produtos químicos de cozimento está longe de ser optimizada.

Outro desenvolvimento do cozimento por cargas descontínuas kraft de deslocamento envolveu a combinação da eficiência de energia e da utilização eficiente dos produtos químicos residuais e frescos de cozimento para conseguir a deslignifícação facilitada e elevada concentração da pasta. Isto pode realizar--se efectuando o deslocamento no fim da cozedura para primeiramente recuperar a lixívia “mãe” negra, quente e rica em enxofre residual num acumulador e em seguida recuperar a parte da lixívia negra contaminada por filtrado de lavagem e fazer baixar os teores de sólidos e temperatura noutro acumulador. As lixívias negras acumuladas são então re-utilizadas por ordem inversa para impregnar e reagir com, respectivamente, a próxima carga de aparas de madeira antes da finalização do cozimento com lixívia branca quente (Hiljanen, Tikka, EP-B 520 452). Desta forma, tomou~se possível começar um cozimento kraft com uma elevada carga de hidrossulfureto e uma baixa concentração de ião hidroxilo e assim realizar reaccções de enxofre-lignina na fase de pré-tratamento com lixívia negra quente. A lixívia de cozimento caustificada com elevada teor de ião hidroxilo necessária, lixívia branca, 6 não é carregada até à fase de finalização do cozimento, em que os iões hidroxilo são consumidos, deixando o hidrossulfiireto da lixívia branca no resíduo da lixívia negra exausta assim re-utilizada na carga seguinte. Por consequência, tanto o calor como os produtos químicos de banho de cozimento em cargas podem ser re-utilizados muito eficazmente utilizando a tecnologia de deslocamento por cozimento em cargas.

Pelo que diz respeito ao balanço total de produtos químicos de uma moderna instalação de pasta kraft, está a emergente um novo conceito: Em vez de comprar soda cáustica do exterior, ela deve ser produzida dentro do sistema químico da fábrica. Isto está a tomar-se cada vez mais importante, o desenvolvimento de processos de branqueamento utiliza menos cloro e muito mais soda cáustica do que anteriormente. A declinação da indústria de cloro/soda cáustica, o aumento do custo da soda cáustica e os problemas das fábricas para manter o equilíbrio dos produtos químicos, que necessitam um aumento significativo da entrada de sódio do exterior, tomarão a produção integrada de soda cáustica como uma necessidade imperiosa para algumas instalações de fabricação de pasta. A solução para este problema consiste em produzir soda cáustica pura, NaOH, para satisfazer as necessidades da instalação de fabricação de pasta desviando uma parte da lixívia verde para um processo de cristalização do carbonato e preparação de soda cáustica pura por caustificação dos cristais de carbonato separados. A restante lixívia mãe contém carbonato residual mas também todo o sulfureto originalmente presente na lixívia verde. Esta lixívia mãe encontrou agora a sua nova utilização directamente como tal, no aperfeiçoamento do cozimento por cargas descontinuas kraft de deslocamento por introdução na extremidade da frente 7 do cozimento. Antenormente, foi sugerido caustificar esta lixívia mãe separadamente para preparar lixívia branca, com elevado teor de sulfiireto mas isso teria complicado mais o processo da instalação de fabricação de pasta. Uma situação típica numa instalação modema que produz pasta kraft branqueada necessita que a quantidade de lixívia verde para cristalização fosse regulada para 20% da produção total de lixívia verde depois da caldeira de recuperação (os restantes 80% deveriam ser caustifícados convencionalmente com a obtenção de lixívia branca para cozimento). Isto originaria soda cáustica pura para branqueamento, correspondendo a 25 kg de NaOH por tonelada de madeira seca em estufa, isto é, aproximadamente 60 kg de NaOH por tonelada métrica de pasta seca ao ar, cobrindo tipicamente o consumo de soda cáustica das fases de branqueamento com oxigénio e de extracção alcalina. O volume da lixívia mãe de cristalização resultante para utilização no cozimento sena 0,11 unidades de líquido para madeira tendo 16 kg de EA (NaOH)/kg de madeira e 0,23 mol de HS/kg de madeira. Naturalmente, a lixívia verde separada e a quantidade de produção de soda cáustica pura pode variar de caso para caso.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Agora foi descoberto que, adicionando uma pequena quantidade de lixívia de cozimento não caustificada (lixívia verde, ou um seu derivado tal como lixívia mãe de cristalização de carbonato de lixívia verde) na extremidade da frente do processo descontínuo kraft de deslocamento na recirculação de lixívia negra (isto é, nas fases de impregnação e/ou pré-tratamento com lixívia negra quente), o procedimento de formação de polpa pode ser aperfeiçoado em termos de uma fase de cozimento facilitada usando menos lixívia branca do que seria necessário caso contrário, com a 8 concentração da pasta e branqueabilidade melhoradas. A utilização de lixívia verde é muito prática, porque esta está sempre disponível numa fábrica de pasta. A utilização de lixívia mãe proveniente da cristalização de carbonato de lixívia verde é muito prática nos casos em que se faz soda cáustica pura para deslignifícação com o oxigénio e as operações de branqueamento alcalino a partir de carbonato que é originado a partir de lixívia verde.

De acordo com a presente invenção, proporciona-se um processo de cargas descontínuas para a preparação de pasta kraft a partir de material celulósico que contém lignina, compreendendo o referido processo as operações que consistem em. a) encher um vaso que contém material celulósico com lixívia de cozimento exausta; b) impregnar o material celulósico com a mencionada lixívia de cozimento exausta; c) deslocar a citada lixívia de cozimento exausta usada para a impreganação com outro volume de lixívia de cozimento exausta e pré-tratar o material celulósico; d) deslocar a lixívia de cozimento exausta usada para pré-tratamento com lixívia de cozimento caustificada e cozer até um grau de deslignifícação pretendida, e) deslocar a lixívia utilizada para cozimento com filtrado de lavagem, por meio do que se adiciona uma quantidade de lixívia não caustificada numa fase antes da fase d. Preferivelmente, estas adições têm lugar antes da fase a), na fase a) ou na fase c).

DESCRIÇÃO DA FIGURA A figura 1 representa um diagrama de blocos de um sistema de cozimento em cargas descontínuas kraft por deslocamento. A figura define os tanques necessários. 9

as correntes e as sequências da operação de cozimento. Para clarificar a tecnologia do cozimento em cargas descontínuas por deslocamento da técnica anterior, proporciona-se a seguinte explicação: O cozimento kraft em cargas descontínuas é iniciado carregando o digestor com aparas de madeira e enchendo o digestor com lixívia negra AA proveniente do tanque de lixívia negra de impregnação 5, embebendo as aparas. Uma corrente transbordada, A2, para o tanque de lixívia negra 4, ponto AB, é preferida a fim de remover ar e a primeira frente diluída de lixívia. Depois de interromper o caudal da corrente A2, o digestor é submetido a pressão e completa-se a impregnação. O processo de cozimento é em seguida continuado bombeando lixívia negra quente B do tanque de lixívia negra quente 1. A lixívia negra quente de arrefecimento A3 deslocada pela lixívia negra quente é conduzida para o tanque de lixívia negra 4, ponto AB, descarregando para uma instalação de evaporação para recuperar os produtos químicos de cozimento. A sequência de cozimento é continuada bombeando lixívia branca quente C do tanque 3 para o digestor. A lixívia D2, deslocada pelas lixívias quentes mencionadas antes aproximadamente ao ponto de ebulição à pressão atmosférico, é conduzida para tanque de lixívia negra quente 2. Depois do procedimento de enchimento antes descrito, a temperatura de digestor está próxima da temperatura de cozimento. O aquecimento final é realizado utilizando aquecimento com vapor directo ou indirecto e a recirculação do digestor. Depois do tempo de cozimento pretendido, quando a deslignificação tenha prosseguido até um grau de reacção pretendido, a lixívia exausta está pronta para ser deslocada com o filtrado de lavagem E. No deslocamento final, a primeira porção BI da lixívia negra quente deslocada corresponde ao total dos volumes B necessários para as fases de enchimento. A 10 segunda porção Dl de lixívia negra deslocada, que é diluída pelo filtrado de lavagem E mas está ainda acima da temperatura de ebulição à pressão atmosférica, é conduzida para o tanque da lixívia quente 2, ponto D. Depois de completado o deslocamento final, os conteúdos do digestor são descarregados para posterior processamento da lixívia. Pode então repetir-se a sequência de cozimento descrita antes. O tanque de lixívia negra quente 2 fornece lixívia negra de impregnação arrefecida ao tanque 5, transferindo o seu calor para a lixívia branca e água por meio de permuta de calor. O tanque 6 é proporcionado para a armazenagem de lixívia verde ou um seu derivado, fornecida a partir de uma instalação de recuperação de produtos químicos de cozimento. De acordo com a presente invenção, pelo menos uma das porções XI - X3 da lixívia verde ou o seu derivado é introduzida nos andares de impregnação e/ou pré-tratamento.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, proporcionaram-se agora aperfeiçoamentos no processo de formação de pasta kraft por meio de um processo kraft de cargas descontínuas, que compreende a adição de lixívia de cozimento não caustificada (lixívia verde) ou um seu derivado na parte da “extremidade da frente” de impregnação e pré-tratamento do processo de cozimento de cargas descontinuas kraft de deslocamento e uma fase de deslignificação de finalização com adição de lixívia branca, quer facilitada em termos de condições de cozimento mais suaves que resultam numa melhor qualidade da pasta.

Em seguida, faz-se referência à figura descrita no parágrafo anterior.

De acordo com uma forma de realização do processo da presente invenção, adiciona-se um volume XI de 0,2 - 1,0 litro de lixívia verde/kg de madeira seca em estufa, correspondendo a 0,15 - 0,7 mol de HSTkg de madeira seca em estufa proveniente do tanque 6 para a lixívia negra quente de impregnação AA proveniente do tanque 5, antes de realizar a impregnação utilizando uma temperatura compreendida entre cerca de 90 e 110°C e durante um tempo compreendido entre cerca de 30 - 60 min.

De acordo com uma segunda forma de realização do processo da presente invenção, adiciona-se primeiramente um volume X2 de 0,2 - 1,0 litro de lixívia verde/kg de madeira seca, que correspondem a 0,15 - 0,7 mol de HSVkg de madeira seca, proveniente do tanque 6 como tal para dentro do digestor, seguido pela lixívia negra AA morna para impregnação e a impregnação realiza-se utilizando uma temperatura entre cerca de 80 e 100°C e durante um intervalo de tempo entre cerca de 30 - 60 mm.

De acordo com uma terceira forma de realização do processo da presente invenção, a impregnação com lixívia negra morna é realizada como se descreveu na técnica anterior e então adiciona-se um volume X3 de 0,2 - 1,0 litro de lixívia verde/kg de madeira seca em estufa, correspondente a 0,15 - 0,7 mol de HS'(kg de maneira de seca em estufa proveniente do tanque 6 para a lixívia negra quente B, e o tratamento com lixívia negra quente efectua-se usando uma temperatura compreendida entre 145 e 165°C e um tempo compreendido entre cerca de 15 e 30 min.

De acordo com uma quarta forma de realização do processo da presente invenção, um volume XI de lixívia mãe da cristalização de lixívia verde, na proporção de 0,06 - 0,4 litro/kg de madeira seca em estufa, que correspondem a 0,15 - 0,7 mol de HSVkg de madeira seca em estufa, é adicionado a partir do tanque 6 para a lixívia negra morna de impregnação AA e realiza-se a impregnação usando uma temperatura compreendida entre cerca de 90 e 110°C e um tempo compreendido entre cerca de 30 - 60 min.

De acordo com uma quinta forma de realização do processo da presente invenção, um volume X2 de lixívia mãe da cristalização de lixívia verde, 0,06 - 0,4 litro/kg de madeira seca em estufa, que corresponde a 0,15 - 0,7 mol de HSVkg de madeira seca em estufa, é primeiramente adicionada a partir do tanque 6 como tal para o digestor, seguida por lixívia negra moma AA para impregnação e a impregnação realiza-se usando uma temperatura entre cerca de 80 e 100°C e durante um tempo compreendido entre cerca de 30 - 60 min.

De acordo com uma sexta forma de realização do processo da presente invenção, a impregnação com lixívia negra moma realiza-se como se descreveu na técnica anterior e então adiciona-se um volume X3 de lixívia mãe da cristalização de lixívia verde, 0,06 - 0,4 litro/kg de madeira seca em estufa, que corresponde a 0,15 - 0,7 mol de HSVkg de madeira seca em estufa proveniente do tanque 6 para a lixívia negra quente e realiza-se o tratamento com lixívia negra quente usando uma temperatura compreendida entre 145 e 165°C e um tempo entre cerca de 15 e 30 min.

Se a lixívia de cozimento não caustificada for adicionada na fase de impregnação do processo, tem de se usar uma temperatura mais alta do que na 13 técnica anterior para usar os produtos químicos efectivamente e evitar a concentração residual alcalina demasiadamente elevada na alimentação para a instalação de evaporação. A temperatura de impregnação mais alta requerida é conseguida usando ou a recirculação do digestor e aquecimento directo ou mdirecto com vapor, ou co-adicionando uma pequena quantidade de lixívia negra quente B proveniente do tanque 1 para a lixívia negra de impregnação AA.

Se a lixívia de cozimento não caustificada for adicionada na lixívia negra quente, a temperatura desta lixívia é sufícientemente alta para proporcionar a temperatura de reacção pretendida. A principal vantagem do processo da presente invenção é o facto de que a “extremidade da frente” do cozimento kraft em cargas descontínuas por deslocamento é tomado mais efectivo. Isso melhora a qualidade da pasta porque a digestão com lixívia branca na “extremidade posterior” do cozimento descontínuo por deslocamento é muito facilitada, necessitando condições de cozimento na extremidade posterior mais suaves e tendo como resultado uma quantidade aperfeiçoada da pasta em termos de concentração da pasta e de mais fácil branqueamento da pasta.

Além disso, a implementação do processo de acordo com a presente invenção é vantajosa por pelo menos as seguintes razões: - Ao contrário da técnica anterior, não são necessárias fases de cozimento extra na sequência do cozimento. A implementação da presente invenção não necessita uma interrupção na produção, visto que as fases de cozimento existentes são apenas modificadas e não é necessária reconstrução significativa do equipamento. Devido à fase de cozimento aperfeiçoado, o consumo de lixívia branca 14 diminui e o tempo de cozimento encurtado tem como resultado o aumento da produção. A quantidade necessária de lixívia não caustificada sob a forma de lixívia verde é suficientemente pequena para ser tratada por um sistema de evaporação convencionalmente dimensionado. A carga total do sistema de recuperação não aumenta correspondendo ao uso aumentado da lixívia verde, enquanto a utilização de lixívia de cozimento caustifícada diminui. - O uso de lixívia mãe da cristalização de carbonato de lixívia verde é muito vantajoso tendo em vista o equilíbrio químico de uma instalação moderna de pasta kraft. A caustificação do carbonato separado “in situ” produz soda cáustica pura que é necessária no moderno branqueamento da pasta kraft. A quantidade de soda cáustica comprada do exterior diminui significativamente e mantém-se o equilíbrio químico.

Os seguintes exemplos são ilustrativos da invenção e evidenciam as vantagens em relação ao cozimento kraft de deslocamento por cargas descontínuas da técnica anterior com a extremidade da frente de lixívia negra.

Nos exemplos usam-se as seguintes abreviaturas

EA

AA

WBL OWBL WBL transbordado D WB L WBL deslocado (para fora)

HBL

RHBL HBL deslocado (para fora) WL

DL

Alcalinindade efectiva = NaOH + 1/2 Na2S, expressa como equivalentes de NaOH Alcalinidade activa = NaOH + Na2S, expressa como equivalentes de Na20 Lixívia negra de impregnação morna

Lixívia negra quente

Lixívia branca, lixívia de cozimento caustifícada

Lixívia de deslocamento terminal 15 GL Lixívia de cozimento não caustificada, “lixívia verde” XGL Lixívia mãe da cristalização de carbonato

de GL O Fase de deslignificação com oxigénio D Fase de branqueamento com dióxido de cloro E Fase de extracção alcalina

Os resultados e as vantagens da presente invenção são resumidas no seguinte quadro.

Quadro 2. Resumo dos resultados dos exemplos. Todas as experiências foram cozidas até um número kapa constante igual a 20 e ponto residual final de cozimento EA de 20 gEA/1.

Parâmetro Exemplo de Processo do Processo do Processo do Processo do Referência 1 Exemplo 2 Exemplo 3 Exemplo 4 Exemplo 5 Lixívia adicional Não GL GL GL GL Carga (unidades líquido para madeira) Não 0.5 0,5 0.5 0.11 Carga de lixívia branca (% de EA em relação a madeira seca em estufa) 20.7 16.3 17.1 16.5 17.3 Consumo de factor H 1006 980 1008 1017 978 Rendimento peneirado (%) 43.6 43,4 43.4 43.9 43.2 Viscosidade (ml/g) 1052 1041 1081 1088 1035 Resistência mecânica da pasta não branqueada, índice de rasgamento à traeção de 90 mN/g (mNnr/g) 14.7 16.2 16.2 15.8 16.4 Consumo de cloro activo múltiplo a 89% (ISO) (kg de Cl act./tonelada seca em estufa x kapa) 4.2 4.2 3.7 3.8 3.7 16 Tecto de brilho (% ISO) 90.1 90.1 90.5 90.3 90.9

Resistência mecânica da pasta branqueada. índice de rasgamento à tracção 90 mN/g (mNm:/g)_ 14.0 15.0 16.4 15.3 16.4

Com base nos resultados do quadro X, a presente invenção oferece os seguintes benefícios surpreendentes em relação a um processo de cozimento semelhante da técnica conhecida:

Usando um pequeno volume de lixívia de cozimento não caustificada na extremidade da frente do cozimento kraft em banho descontínuo de deslocamento de acordo com os processos apresentados nos exemplos 2 a 5, a carga de lixívia de cozimento caustificada fortemente alcalina, isto é lixívia branca, pode ser diminuída em 20% enquanto se mantém inalterado o rendimento de pasta, viscosidade e consumo de factor H, isto é, tempo de cozimento, a resistência mecânica da pasta não branqueada aumenta 10%, o consumo dos produtos químicos de branqueamento diminui 10%, o tecto de brilho, isto é, o brilho máximo atingível, aumenta, e a vantagem da resistência da pasta conserva-se ao longo do branqueamento da pasta. EXEMPLO 1.

Produção de uma pasta kraft de pinheiro de “referência” normal usando a técnica descontínua kraft de deslocamento 3,5 kg de aparas de pinho (Pmus sylvestris) (à base seca em estufa) foram medidos para um cesto de aparas posicionado no digestor de cargas descontínuas de deslocamento de 20 litros dotado de camisa com circulação forçada. A tampa do

digestor foi fechada e as aparas foram submetidas à acção de vapor de água durante 10 minutos a 100°C sob a pressão atmosférica. A lixívia negra de impregnação (WBL, 80-90 °C, 8 g de EA/1) foi bombeada durante 20 minutos com algum trasvasamento (OWBL) seguido por impregnação a 80°C sob a pressão de 5 bar durante 20 minutos. Depois da impregnação, efectuou-se uma fase de pré-tratamento com lixívia negra quente seguida por introdução de lixívia negra quente (HBL, 165°C, 20 de gEA/1) no fundo do digestor deslocando a lixívia negra de impregnação exausta para fora a partir do topo do digestor (DWBL). Depois de 20 minutos na fase de tratamento com lixívia negra quente, a carga de lixívia branca quente (105 g de EA (NaOH)/l; teor de sulfureto 40%) foi introduzida no fundo do digestor deslocando o correspondente volume de lixívia negra quente para fora do topo do digestor (RHBL). Um aquecimento durante 25 minutos com circulação fez subir a temperatura de 155°C para a temperatura de cozimento de 170°C. Depois de o tempo de cozimento pretendido ter atingido o factor H pretendido, iniciou-se o deslocamento terminal introduzindo solução tampão de lavagem DL (0,02 mol de Na2C03/l + 0,05 mol de Na2S/l) pelo fundo do digestor deslocando a lixívia negra exausta quente para fora do topo de digestor. A primeira porção da lixívia negra quente (HBL 1) deslocada cobria o volume de 17 litros necessário para a carga seguinte de lixívia negra quente de cozimento. A segunda porção de lixívia deslocada (BL 2) cobria o volume de 13 litros necessário para descer a temperatura e para a lixívia de impregnação de cozimento seguinte. Depois do deslocamento terminal, a pasta foi desintegrada, lavada com água desionizada, peneirada e analisada. Repetiu-se este procedimento de cozimento três vezes guardando as ·*% ·*%

lixívias deslocadas para o cozimento seguinte. Por estes meios, obteve-se um equilíbrio no processo de cozimento e os cozimentos começaram a repetir-se correspondentemente ao sistema industrial de cozimento em cargas. Em todas as experiências de cozimento, as condições de cozimento foram ajustadas de modo que o número kapa resultante fosse igual a 20 e o EA residual no fim da fase de cozimento fosse 20 g de EA/1. O quadro ELI. abaixo apresenta uma lista das entradas e saídas de lixívia (volumes em litros) e as condições nas correspondentes fases de cozimento. A pasta não branqueada foi analisada em termos de rendimento total, rendimento peneirado, número kapa, viscosidade, brilho e resistência mecânica da pasta por aquecimento e ensaio. Além disso, a pasta não branqueada foi branqueada com a sequência de branqueamento O-D-Eop-D-E-D. Foi determinado o consumo de produtos químicos de branqueamento para a obtenção de um determinado brilho da pasta e a resistência mecânica da pasta foi medida por batimento e ensaio. As condições do processo de branqueamento são referidas no EI .2. As características e resultados do cozimento são referidos no quadro EI .3. Quadro ELI. Entradas e saídas de lixívia e correspondentes condições da fase de cozimento no Exemplo 1. Volumes em litros.

Entrada de lixívia Saída de lixívia Fase do Drocesso WBL 30,7 OWBL 12 Impregnação com lixívia negra morna 80°C, 40 min HBL 13,3 D WBL 13,5 Pré-tratamento com lixívia negra quente a 155°C, 20 mm HWL, De acordo com a Encher com lixívia branca quente carga apr. 7 + 3,5 HBL RHBL apr. 10 DL 30 HBL 17 BL 2 13 Deslocamento terminal 19

Quadro E1.2. Condições do processo de branqueamento em todos os exemplos.

Fase O D0 Eop Dl E D2 Tempo (min) 90 30 120 180 90 240 Temperatura (°C) 105 60 70 75 60 75 Consistência (%) 10 10 12 12 12 12 Pressão (bar) 6(0;) atm 2(0;) atm atm atm NaOH(%) 1,1-1.2 - O.óxDO Act.Cl - 0.5 - MgS04(%) 0.5 - - - - - cia. ci Act. (%) - 0.2 - variada - variada H;0;(%) pH Finas Redução de Kapa (%) 11 40-45 2 0.3 3.5-4 3.5-4

Quadro EI .3. Resultados do Exemplo 1.

Cozimento

Carga de lixívia de cozimento não caustifícada, como (unidades de lixívia para madeira) 0 como (% de TA, alcalinidade total (NaOH) 0

Carga de lixívia branca (EA, %(NaOH) 20,7

FactorH 1006 Número Kapa 20

Cozimento residual (g de EA (NaOH)/l) 20

Rendimento peneirado (%) 43,6

Viscosidade SC AN (ml/g) 1052

Brilho ISO (%) 34,0 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 18,3

Branqueamento

Consumo de cloro act. Múltiplo para 89% de brilho (ISO), (kg de Cl activo/(ton. OD x kapa) 4,2

Tecto de brilho (% ISO) 90,1

Viscosidade SCAN a brilho 89% ISO (ml/g) 765 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 14 EXEMPLO 2.

Realizou-se a experiência como se descreveu antes no Exemplo 1, mas utilizou-se 0,5 unidade de líquido para madeira de lixívia de cozimento não caustifícada como se descreve em seguida:

Depois de submeter as aparas à acção do vapor de água, introduziu-se uma nova sequência de lixívia para a impregnação: Primeiramente, adicionaram-se 18,7 litros de WBL (90°C) e então 0,5 unidades de líquido para madeira (1,75 l) de lixívia de cozimento não caustificada GL (90°C) juntamente com 3,5 1 de HBL (168°C). Neste caso utilizou-se lixívia negra quente a fim de aumentar a temperatura de impregnação para 100°C. O Quadro E2.1. reúne uma lista dos volumes de lixívia e das condições. O enchimento com os líquidos demorou 20 minutos, seguindo-se a impregnação a 100°C e a 5 bar durante 40 minutos com a circulação de digestor em funcionamento. Por causa da reduzida quantidade de WBL, 18,7 1, a WBL compreendia apenas RHBL e a BL 2, segunda porção da lixívia deslocada terminal. No Quadro E2.2. indicam-se os resultados melhorados em relação ao exemplo de referência 1.

Quadro E2.1. Entradas e saídas de lixívia e correspondentes condições da fase de cozimento no Exemplo 2. Volumes em litros.

Entrada de lixívia Saída de lixívia Fase do processo WBL 18,7 Impregnação com lixívia negra moma GL 1,75 HBL 3,5 OWBL 5,25 90/100°C, 60 min HBL 13,3 D WBL 13,5 Pré-tratamento com lixívia negra quente 155°C, 20 min HWL, de acordo com a carga aprox. 7 + 3,5 HBL RHBL aprox. 10 Encher lixívia branca quente DL 30 HBL 1 17 BL 2 13 Deslocamento terminal 21

Quadro E2.2. Resultados do Exemplo 2.

Cozimento

Carga de lixívia de cozimento não caustificada, como (unidades de lixívia para madeira) 0,5 como (% de TA, alcalinidade total (NaOH) 9

Carga de lixívia branca (EA, %(NaOH) 16,3

Factor H 980 Número Kapa 20

Cozimento residual (g de EA (NaOH)/l) 20

Rendimento peneirado (%) 43,4

Viscosidade SCAN (ml/g) 1041

Brilho ISO (%) 33,9 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 16,2

Branqueamento

Consumo de cloro activo múltiplo para 89% de brilho (ISO), (kg de Cl activo/(ton. OD x kapa) 4,2

Tecto de brilho (% ISO) 90,1

Viscosidade SCAN a brilho 89% ISO (ml/g) 763 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 15 EXEMPLO 3.

Realizou-se a experiência como se divulgou no Exemplo 1, mas utilizou-se 0,5 unidade de líquido para madeira de lixívia de cozimento não caustificada como se descreve seguidamente:

Depois de se submeter as aparas à acção do vapor de água, introduziu-se uma nova sequência de lixívia para impregnação: Antes de introduzir qualquer WBL, mtroduziu-se a porção de 0,5 unidade de líquido para madeira (1,75 1) de lixívia de cozimento não caustificada GL (90°C) no fundo do digestor durante 10 minutos, seguids pela introdução de 23 1 de WBL em 20 minutos; segue-se a impregnação a 90°C e 5 bar durante 30 minutos com o funcionamento da circulação do digestor. O Quadro E3.1. reúne a lista dos volumes de lixívia e condições. Em vez de uma mistura de WBL+GL, a GL tem o primeiro contacto com as aparas tratadas por 22 vapor e pode ser impregnada num ambiente menos diluído. Resultados aperfeiçoados em relação ao exemplo 1 são referidos no Quadro E3.2.

Quadro E3.1. Entradas e saídas de lixívia e correspondentes condições da fase de cozimento no Exemplo 3. Volumes em litros.

Entrada de lixívia Saída de lixívia Fase do processo GL 1,75 WBL 23 OWBL6 Impregnação com lixívia negra moma 90°C, 60 min HBL 13,5 D WBL 13,5 Pré-tratamento com lixívia negra quente 155°C, 20 min HWL, de acordo com a Encher lixívia branca quente carga aprox. HBL 7 + 3,5 RHBL aprox. 10 DL 30 HBL 1 17 BL 2 13 Deslocamento terminal

Quadro E3.2. Resultados do Exemplo 3.

Cozimento

Carga de lixívia branca (EA, %(NaOH) 17,1

FactorH 1008 Número Kapa 20

Cozimento residual (g de EA (NaOH)/l) 20

Rendimento peneirado (%) 43,4

Viscosidade SC AN (ml/g) 1081

Brilho ISO (%) 34,0 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 16,2

Branqueamento

Consumo de cloro activo múltiplo, para 89% de brilho (ISO), (kg de Cl activo/(ton. DeODx kapa) 3,7

Tecto de brilho (% ISO) 90,5

Viscosidade SCAN a brilho 89% ISO (ml/g) 813 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 16,4 23 EXEMPLO 4.

Realizou-se a experiência como se descreveu no Exemplo 1, mas utilizou-se 0,5 unidades de líquido para madeira de lixívia de cozimento não caustificada como se descreve seguidamente: A parte de impregnação do processo realizou-se como se descreve no Exemplo 1, mas o volume WBL foi 24 1. As unidades de 0,5 líquido para madeira (1,75 1) de GL, lixívia de cozimento não caustificada, foram introduzidas no pré--tratamento com lixívia negra quente, em conjunto com a lixívia negra quente. Em todos os outros aspectos, o processo foi como no Exemplo 1. O Quadro E4.1. apresenta as listas dos volumes de lixívia e das condições. No Quadro E3.2. referem--se os resultados melhorados em relação ao exemplo de referência 1.

Quadro E4.1. Entradas e saídas de lixívia e correspondentes condições da fase de cozimento no Exemplo 4. Volumes em litros.

Entrada de lixívia Saída de lixívia Fase do processo WBL 24 OWBL5 HBL 13,3 D WBL 13,5 HWL, de acordo com a carga aprox. 7 + 3,5 HBL RHBL aprox. 10 HBL 1 17 BL 2 13 DL 30

Impregnação com lixívia negra moma 80°C, 40 min Pré-tratamento com lixívia negra quente 155°C, 20 min Encher lixívia branca quente

Deslocamento terminal -4¾ 24

Quadro E4.2. Resultados do Exemplo 4.

Cozimento

Carga de lixívia de cozimento não caustifícada, como (unidades de lixívia para madeira) 0,5 como (% de TA, alcalinidade total (NaOH)) 9

Carga de lixívia branca (EA, %(NaOH) 16,5

FactorH 1017 Número Kapa 20

Cozimento residual (g de EA (NaOH)/l) 20

Rendimento peneirado (%) 43,9

Viscosidade SC AN (ml/g) 10881

Brilho ISO (%) 33,5 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNmVg) 15,8

Branqueamento

Consumo de cloro activo múltiplo para 89% de brilho (ISO), (kg de Cl activo/(ton. de OD x kapa)) 3,8

Tecto de brilho (% ISO) 90,3

Viscosidade SCAN a brilho 89% ISO (ml/g) 786 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 15,3 EXEMPLO 5 A experiência realizou-se como se descreveu no Exemplo 1, mas utilizou-se lixívia mãe não caustifícada proveniente da cristalização de carbonato da GL como se descreve seguidamente:

Depois de se aquecer as aparas com vapor de água, introduziu-se uma nova sequência de lixívia para a impregnação: Antes de introduzir qualquer WBL, a porção de 0,11 unidade de líquido para madeira de lixívia não caustifícada xGL (0,39 1, 90°C) foi introduzida no fundo do digestor em 10 minutos, seguindo-se introdução de 23 1 de WBL em 20 minutos; seguiu-se a impregnação a 90°C e 5 bar durante 30 minutos com o funcionamento da circulação do digestor. O Quadro E5.1. contém a lista das lixívias e condições. No Quadro E5.2. são apresentados resultados melhorados em relação ao exemplo de referência 1.

Jr 25

Quadro E5.1. Entradas e saídas de lixívia e correspondentes condições da fase de cozimento no Exemplo 5. Volumes em litros. Entrada de lixívia Saída de lixívia Fase do Drocesso xGL 0,39 WBL 3,5 OWBL5 Impregnação com lixívia negra moma 90°C, 60 min HBL 13,5 D WBL 13,5 Pré-tratamento com lixívia negra quente 155°C, 20 min HWL, de acordo com a carga aprox. 7 + 3,5 HBL RHBL aprox. 10 Encher lixívia branca quente DL 30 HBL 1 17 BL 2 13 Deslocamento terminai

Quadro E5.2. Resultados do Exemplo 5.

Cozimento

Carga de lixívia de cozimento não caustificada, como (unidades de lixívia para madeira) 0,11 como (% de TA, alcalinidade total (NaOH)) 2,9

Carga de lixívia branca (EA, %(NaOH) 17,3

Factor H 978 Número Kapa 20

Cozimento residual (g de EA (NaOH)/l) 20

Rendimento peneirado (%) 43,2

Viscosidade SC AN (ml/g) 1035

Brilho ISO (%) 31,4 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 16,6

Branqueamento

Consumo de cloro activo múltiplo para 89% de brilho (ISO), (kg de Cl activo/(ton. De OD x kapa) 3,7

Tecto de brilho (% ISO) 90,9

Viscosidade SCAN a brilho 89% ISO (ml/g) 773 índice de rasgamento ao índice de tracção de 90 Nm/g (mNm2/g) 16,4

JOSÉ DE SAMPAIO A.O.P.l.

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

Claims

1 Reivindicações 1. Processo descontínuo em cargas para a preparação de pasta kraft a partir de material celulósico que contém lignina, compreendendo as fases de: a) encher um vaso que contém material celulósico com lixívia de cozimento exausta; b) impregnar o material celulósico com a mencionada lixívia de cozimento exausta; c) deslocar a citada lixívia de cozimento exausta usada para a impreganação com outro volume de lixívia de cozimento exausta e pré-tratar o material celulósico; d) deslocar a lixívia de cozimento exausta usada para o pré-tratamento com lixívia de cozimento caustificada e cozer até um grau de deslignifícação pretendida; e) deslocar a lixívia utilizada para cozimento com filtrado de lavagem, caracterizado pelo facto de compreender ainda, a adição duma quantidade de lixívia não caustificada antes da fase operatória d).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se adicionar uma quantidade de lixívia não caustificada antes da fase operatória a).

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de se adicionar uma quantidade de lixívia não caustificada em conjunto com a lixívia de cozimento exausta introduzida na fase operatória a).

4. Processo de acordo com qualquer reivindicação 1 a 3, caracterizado pelo facto de se adicionar uma quantidade de lixívia não caustificada em conjunto com a lixívia de cozimento exausta introduzida na fase operatória c).

5. Processo de acordo com qualquer reivindicação 1 a 4, caracterizado pelo facto de a quantidade de lixívia não caustificada de cozimento corresponder a 2 2 r» 0,2 até 1,0 1/kg de madeira seca em estufa.

6. Processo de acordo com qualquer reivindicação 1 a 4, caractenzado pelo facto de a lixívia não caustifícada utilizada ser lixívia mãe proveniente da cristalização de carbonato de lixívia verde e a quantidade adicionada corresponder a 0,06 até 0,4 1/kg de madeira seca em estufa. Lisboa, 26 de Julho de 2001 í-ll O Agente Oficial da Propriedade industrial

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