BR102014027199B1 - Método para aprimorar a fabricação de polpa de soda ou kraft - Google Patents

Abstract

MÉTODO E COMPOSIÇÕES QUÍMICAS PARA APRIMORAR A EFICIÊNCIA DE FABRICAÇÃO DE POLPA QUÍMICA. A presente invenção proporciona métodos e composições para aumentar a digestão de polpa em um processo de fabricação de polpa química. O método usa dosagens ultra baixas, economicamente possíveis de BH aplicada logo antes do processo de fabricação de polpa se iniciar, em uma solução alcalina estável alimentada na linha de licor branco, para aprimorar o processo ao se economizar nos produtos químicos para a fabricação de polpa, aumentando o brilho e rendimento da polpa e reduzindo o número de kappa.

Description

Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados

[001]O presente pedido é uma continuação em parte do pedido de Patente US co-pendente 13/839,091 depositado em 15 de Março de 2013.

[002]O presente pedido também é uma continuação em parte do pedido de Patente US co-pendente 12/400,326 depositado em 9 de Março de 2009.

[003]Declaração sobre a Pesquisa e Desenvolvimento Patrocinado pelo Governo Federal

Não Aplicável. Antecedentes da Invenção

[004]A presente invenção se refere a composições, métodos, e aparelhos para aprimorar a eficiência de fabricação de polpa química. A fabricação de polpa química com (processo kraft) e sem (processo alcalino ou de soda) sódio sulfeto pode ser aumentado por determinados aditivos tal como 9,10-antraquinona (AQ) ou polissulfeto de sódio. Os referidos aditivos proporcionam energia e economia de produtos químicos durante o processo de fabricação de polpa e economia de produtos químicos em estágios de alvejamento subsequentes. Isso é alcançado, em particular, por enviar números kappa inferiores e rendimentos superiores que permitem a fabricação de polpa em temperaturas mais baixas/tempos mais curtos e alvejamento com menos produtos químicos. Entretanto, os aditivos existentes têm uma série de inconvenientes que garantem o desenvolvimento adicional na referida área. Assim, polissulfeto não é relativamente eficiente e aplicado em grandes quantidades; AQ é atualmente restrito se não completamente eliminado em virtude das regulamentações ambientais e de saúde. Como um resultado há uma clara utilidade de um novo aditivo que possa substituir em parte ou totalmente AQ na fabricação de polpa química (soda e kraft).

[005]A técnica descrita na presente seção não é pretendida de modo a constituir uma admissão de que qualquer patente, publicação ou outra informação referida aqui é "técnica anterior" com relação à presente invenção, a não ser que especificamente designado como tal. Em adição, a presente seção não deve ser construída no sentido de significar que uma pesquisa tenha sido feita ou que nenhuma outra informação pertinente como definida em 37 CFR § 1,56(a) exista.

Breve sumário da presente invenção

[006]Para satisfazer as necessidades a muito sentidas mas não resolvidas identificadas acima, pelo menos uma modalidade da presente invenção é orientada em direção de um processo para a digestão de polpa. O método que compreende a adição da composição para polpa que sofre um processo de deslignificação, a composição que compreende uma pequena dosagem de boroidreto (BH) (boroidreto de sódio preferido) com relação à massa seca por forno da polpa. A composição pode ser adicionada ao licor branco e alimentada ao dispositivo de digestão com o licor antes que a elevação da temperatura se inicie. O BH pode ser na forma de uma solução alcalina em água. A quantidade de BH com relação a polpa seca em forno pode ser menos do que 0,1% na base ativa. A solução de BH que é o produto adicionado ao licor triturado pode ser suficientemente alcalina de modo que a mesma é estável sob condições normais e não libera hidrogênio. A dosagem de BH pode ser em uma quantidade insuficiente para ser eficaz no alvejamento da polpa.

[007]Pelo menos uma modalidade da presente invenção é orientada em direção de um método para a digestão de madeira lascas. O método compreende a adição de uma composição para um substrato que suporta lignina em um processo de fabricação de polpa e então aplicar ao substrato uma etapa de alvejamento subsequente. A composição compreende uma pequena dosagem de BH com relação à massa seca por forno de substrato. O BH é dosado a um ponto no processo de fabricação de polpa onde não houve licor negro em contato com o substrato, e onde não mais do que pelo menos 0,001% - 10% ou mais ou menos de hemicelulose originalmente presente na forma de lascas de madeira do substrato foram separadas a partir do substrato. A dose é em uma quantidade suficientemente alta para reduzir de modo seletivo pelo menos 0,001% - 10% ou mais ou menos dos grupos de lignina alfa-carbonila em substrato desse modo os tornando mais susceptíveis a subsequente fácil divisão da ligação O-4 beta metida quinona durante o processo de fabricação de polpa, mas não tão alto quanto desativaria substancialmente pelo menos 0,001% - 10% ou mais ou menos dos cromóforos na lignina por si só. A etapa de alvejamento envolve adicionar a dosagem de alvejante não maior do que uma quantidade insuficiente para fazer com que o estoque de papel resultante tenha sido substancialmente alvejado na ausência de AQ mas para a presença de uma baixa dose de BH, e em que o estoque de papel resultante é alvejado.

[008]Pelo menos uma modalidade da presente invenção pode aprimorar fabricação de polpa de soda ou kraft. O método pode compreender a etapa de adicionar a composição ao licor da polpa que compreende boroidreto de sódio em alcalino antes de fabricação de polpa; o método proporciona economia de licor branco fresco, reduzido número kappa, maior brilho, menor nível de rejeitos e maior rendimento de polpa. A composição pode compreender 10- 40% de alcalino e 5-25% de boroidreto. O método pode adicionalmente compreender adicionar um tensoativo à polpa. O método pode adicionalmente compreender adicionar a polissulfeto à polpa.

[009]A baixa dosagem pode ser caracterizada por fazer com que o BH ataque de modo seletivo os grupos funcionais em lignina em subestruturas criticamente importantes para acelerar adicionalmente a deslignificação no processo de fabricação de polpa e passivizar as hemiceluloses em direção da degradação química no mesmo processo. O método pode excluir o uso de BH em uma dosagem suficiente para alvejar a polpa.

[010]Características e vantagens adicionais são descritas aqui, e serão aparentes a partir da descrição detalhada a seguir.

Breve Descrição dos Desenhos

[011]Uma descrição detalhada da presente invenção é daqui em diante descrita com referência específica sendo produzida aos desenhos nos quais:

[012]A figura 1 é um gráfico de dados brutos da proporção de licor branco / licor total; um teste de 3 dias por um período de 9 dias.

[013]A figura 2 é um gráfico de % economia de alcalinos em um teste com 1,5 libras/t de produto (0,07% como o produto, 0,008% como os ativos) no decorrer de um dia.

[014]Para os objetivos da presente descrição, números de referência similares nas figuras devem se referir a características similares a não ser que de outro modo indicado. Os desenhos são apenas um exemplo dos princípios da presente invenção e não são pretendidos para limitar a presente invenção ás modalidades particulares ilustradas.

Descrição detalhada da presente invenção

[015]As definições a seguir são proporcionadas para determinar como os termos usados na presente especificação, e em particular como as reivindicações, devem ser construídas. A organização das definições é apenas por conveniência e não é pretendido se limitar qualquer uma das definições a qualquer categoria particular. “AQ” quer dizer 9,10-antraquinona. “BH” quer dizer boroidreto, o mesmo inclui mas não é limitado a íons de BH anexados a qualquer ânion tal como mas não limitado a metais alcalinos e metais alcalinos terrosos, o mesmo pode ser na forma de um sólido e/ou uma solução.

[016]“Estágio de deslignificação de volume” quer dizer a fase da cocção do kraft na qual a maior porção da deslignificação ocorre como uma reação de primeira ordem e com uma seletividade que é alta comparada à deslignificação inicial, o mesmo é adicionalmente descrito no livro de texto Handbook of Pulp & Paper Terminology, por G.A. Smook, Angus Wilde, Vancouver, BC, (1990), em geral e em particular pp. 75-85.

[017]“Deslignificação” quer dizer um ou mais processos de remover lignina a partir de madeira em qualquer ponto no processo de fabricação de papel.

[018]“Alvejamento” quer dizer um ou mais processos de remover cor a partir de polpa ou papel por meio de remoção e/ou alteração química de grupos de cromóforo a partir de polpa ou papel, alvejamento pode incluir mas não é limitado à remoção ou alteração de pelo menos alguma da lignina originalmente presente na polpa ou no papel, alvejamento pode envolver mas não é limitado à adição de fortes agentes de oxidação e/ou de redução tal como dióxido de cloro.

[019]“Branqueamento” quer dizer o processo de remover a maior parte da cor em papel ou polpa, métodos representativos de medir brancura incluem mas não são limitados a ASTM E313 e a descrição em Measurement and Controle of the Optical properties of Paper, por Technidyne Corporation, New Albany, Indiana, (1996), em geral e em particular pp. 16-18.

[020]“Pequena dose” ou “Baixa dose” quer dizer em uma quantidade de menos do que 0,25% de ativos com relação à massa seca por forno de um material de polpa, o mesmo inclui mas não é limitado à dosagem de tão baixo quanto (ou mais baixo do que) 0,05 - 0,5% de produto (que pode ser 0,005 -0,06% de ativos em uma típica 10-12% de solução alcalina) com relação a polpa seca em forno.

[021]“Passivar” quer dizer tornar um primeiro material substancialmente, mais, e/ou essencialmente passivo ou não reativo em relação a um segundo material antes de contato entre os dois materiais, onde apenas para passivação os primeiro e segundo materiais seriam reativos quando em contato.

[022]"Consistindo Essencialmente de" quer dizer que os métodos e composições podem incluir etapas adicionais, componentes, ingredientes ou semelhante, mas apenas se as etapas adicionais, componentes e/ou ingredientes não materialmente alteram as características básicas e novas dos métodos e composições reivindicados.

[023]"Estoque de papel" quer dizer um substrato que tenha completado o processo de fabricação de polpa e está ou estará pronto para ser alimentado em uma máquina de papel, é descrito em mais detalhes em Handbook for Pulp and Paper Technologists, 3rd Edition, por Gary A. Smook, Angus Wilde Publications Inc., (2002) em general e em particular pp. 190-204.

[024]"Produto de papel" quer dizer o produto final de um processo de fabricação de papel. O mesmo inclui mas não é limitado um papel de escrever e/ou gráfico, papel de impressão, tecido de papel, papelão, papel cartão, e papel de embalagem.

[025]"Processo de fabricação de papel" quer dizer qualquer porção de um método de produção de produtos de papel a partir de polpa de madeira que compreende formar um fornecimento de material de produção de papel celulósisco aquoso, drenar o fornecimento para formar a folha e secar a folha. As etapas de formar o suprimento de produto de fabricação de papel, as etapas de drenar e de secar podem ser realizadas em qualquer modo convencional em geral conhecidas daqueles versados na técnica. O processo de fabricação de papel pode também incluir um estágio de fabricação de polpa, isto é, produzir a polpa a partir de um material bruto de lignocelulose e estágio de alvejamento, isto é, tratamento químico da polpa para o aprimoramento do brilho, a fabricação de papel é adicionalmente descrita na referência Handbook for Pulp and Paper Technologists, 3rd Edition, por Gary A. Smook, Angus Wilde Publications Inc., (2002) e The Nalco Water Handbook (3rd Edition), por Daniel Flynn, McGraw Hill (2009) em general e em particular pp. 32.1-32.44.

[026]"Substrato" quer dizer a massa contendo papel/fibras de celulose que está passando ou tendo passado em qualquer ponto em um processo de fabricação de papel, substratos incluem madeira, lascas de madeira, polpa, estoque de papel, manta úmida, esteira de papel, pasta, folha de papel, e produtos de papel.

[027]“Tensoativo” é um termo amplo que inclui tensoativos aniônico, não iônico, catiônico, e zwitteriônico. Descrições possíveis de tensoativos são determinadas em Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Terceira Edição, volume 8, páginas 900-912, e em McCutcheon's Emulsifiers and Detergents, ambos os quais estão incorporados aqui por referência.

[028]"Solúvel em água" quer dizer materiais que são solúveis em água a pelo menos 3%, em peso, a 25 graus C.

[029]No caso em que as definições acima ou a descrição determinada em algum ponto na presente especificação seja inconsistente com um significado (explícito ou implícito) que é comumente usada, em um dicionário, ou determinada em uma fonte incorporada por referência no presente pedido, na especificação e nas reivindicações os termos em particular são entendidos por serem construídos de acordo com a definição ou a descrição na presente especificação, e não de acordo com a definição comum, definição de dicionário, ou a definição que foi incorporada por referência. Na luz do que foi dito acima, no caso em que um termo possa ser apenas entendido se for construído por um dicionário, se o termo é explicado ou definido em qualquer de: Measurement and Controle of the Optical properties of Paper, por Technidyne Corporation, New Albany, Indiana, (1996), Handbook for Pulp & Paper Technologists (3rd Edition), por Gary A. Smook, Angus Wilde Publications Inc., (2002), e the Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, (2005), (Published por Wiley, John & Sons, Inc.) a referida definição (cuja precedência é em ordem de suas respectivas sequências) deve controlar como o termo tem que ser definido nas reivindicações.

[030]Em pelo menos uma modalidade a composição que compreende uma pequena quantidade de produto de redução é adicionada ao substrato de um processo de fabricação de polpa para economizar licor branco fresco, reduzir o número kappa e aumentar o brilho e o rendimento de polpa. A composição pode ser adicionada antes do processo alcalino de fabricação de polpa, incluindo processo kraft de fabricação de polpa. A adição pode resultar em substancial economia de produtos químicos. A composição pode compreender uma composição de boroidreto. A composição de boroidreto pode conter boroidreto em uma forma estabilizada (isto é, que está em uma forma que permite que menos do que 10% de perda de atividade após não menos do que 3 meses sob condições normais). A composição de boroidreto pode conter boroidreto de sódio. Um exemplo representativo da composição de boroidreto é o produto comercialmente oferecido Borol vendido pela Dow.

[031]A composição pode ser alimentada em um substrato por meio do licor branco em um estágio bastante precoce do processo de fabricação de polpa. O efeito é alcançado através da ativação precoce da lignina e da estabilização da hemicelulose no estágio de elevação da temperatura. Boroidreto (BH) é um forte agente de redução que reage com grupos carbonila em lignina e hemiceluloses antes o estágio de volume de fabricação de polpa proporcionando vias adicionais para a despolimerização da lignina nos estágios tardios da fabricação de polpa. Parece que ao contrário de como ele desempenha em altas dosagens, em baixas dosagens BH ataca de modo seletivo os grupos funcionais na polpa, assim ativando a lignina e passivizando as hemiceluloses com relação às reações subsequentes antes e através do estágio de volume. Isso é porque ele inesperadamente ativa em doses muito pequenas.

[032]Embora o BH tenha sido conhecido por ser eficaz na indústria de polpa e papel, o seu uso atual tem sido limitado ao alvejamento da polpa mecânica, onde o seu papel normalmente foi apenas de reduzir o efeito negativo da oxidação de outro componente da composição de alvejamento, hidrossulfito de sódio sensível a ar. Por exemplo, o artigo da técnica anterior: Brightness: "Premix": A novel process for aprimorado bleaching of mechanical pulps using a mixture of reductive agents, por Wasshausen et al., Pulp and Paper Canada 107, 3; pp. 44-47 (2006) e Documento de Patente Européia EP 1418269 A1 descreve como BH tem sido usado no alvejamento de hidrossulfito sob condições neutras para relativamente acídicas. Nas referidas aplicações da técnica anterior o papel do BH é diferente daquele da presente invenção. Na técnica anterior o BH é usado na redução das formas oxidadas de enxofre tal como bissulfito em hidrossulfito; não tem reação com componentes de madeira assim proporcionando nenhuma dica ou sugestão de seu benefício para a fabricação de polpa.

[033]Como descrito no artigo: "DBI" bleaching of recycled fibers for the production of towel and napkin grades, por Rangamannar et al., TAPPI Engineering, Pulping and Environmental Conference, Philadelphia, PA, United States, Aug. 28-31, 2005 (2005), BH tem também sido adicionado como um agente de alvejamento à polpa e como um agente de ativação na deslignificação por oxigênio (um processo oxidativo). Todas as referidas aplicações, entretanto, requerem doses relativamente grandes de BH para alcançar qualquer efeito de alvejamento mensurável. Em virtude da estequiometria termodinâmica do BH ser diferente em baixas dosagens (na fabricação de polpa, a ativação de grupos selecionados em direção das reações a seguir) do que é nas referidas dosagens maiores (mudança direta na cor dos materiais através da remoção da lignina e da redução do máximo possível dos grupos de cromóforo como um único agente, independente de quaisquer processos a seguir) o mesmo preferivelmente reage com diferentes materiais em baixas dosagens do que é conhecido reagir nas referidas referências da técnica anterior.

[034]A capacidade do BH de substituir em alguma extensão, a funcionalidade de AQ na fabricação de polpa de kraft e de soda é relativamente inesperada. O BH, diferente do AQ, não é um catalisador envolvido no ciclo perpétuo mas um agente de ativação de polpa consumido imediatamente. Isso levou a suposição universal mas incorreta de que uma alta dose de BH é sempre necessária para se alcançar um efeito mensurável. Considerando o custo do tratamento, isso tornou a tecnologia economicamente não realística. Isso é porque nenhuma tentativa de usar o BH na indústria foi realizada na metade desse século uma vez que o seu efeito positivo como um alvejante foi descoberto em laboratório. Ademais, nenhum produto conveniente, e estável nenhum método de alimentação eficiente e seguro foi proposto; sem os mesmos a tecnologia não seria possível (BH em pó é difícil de alimentar, é também inseguro na trituradora considerando que o produto químico reage com a água sob hidrogênio de liberação em pH neutro).

[035]Diferente da técnica anterior, a presente invenção pode ser realizada usando uma solução em vez de um sólido. As aplicações da técnica anterior usaram sólidos pelo fato de que os mesmos são mais estáveis e menos perigosos. Entretanto, o BH é estabilizado em solução alcalina e então pode ser usado com segurança na indústria.

[036]Pelo fato do BH ser altamente reativo, o mesmo pode reagir com componentes redutíveis dissolvidos do licor em vez da polpa em altas temperaturas. Baixa temperatura, baixas dosagens e mínimos componentes de madeira dissolvidos na solução inicial (alimentação de licor branco sem mistura de licor negro; em um estágio precoce isto é, antes de alguns componentes de madeira orgânica se moverem para a solução de fabricação de polpa) focaliza no BH em um material de polpa em vez. Como um resultado a presente invenção utiliza uma metodologia oposta àquela da Patente US No. 3,617,431. Em pelo menos uma modalidade o método exclui o uso de material em licor negro e em altas temperaturas no estágio de alimentação (acima de 60° F).

[037]Em pelo menos uma modalidade, a soda ou processo kraft de fabricação de polpa é aprimorado pela alimentação da composição que compreende BH em alcalino (incluindo mas não limitado a Borol, Venpure ou qualquer outro líquido comercial ou ad hoc contendo 10-25% (ou mais ou menos) de NaBH4 em 2040% (ou mais ou menos) de NaOH como uma faixa potencial para as composições) no licor branco antes da fabricação de polpa que eventualmente proporciona número reduzido de kappa, maior brilho, menor nível de rejeitos e maior rendimento de polpa, também economizando produtos químicos do processo (licor branco) em comparação à tecnologia convencional. A alimentação da composição em uma foram liquida proporciona conveniência de envio, segurança, e, o mais importante, rápida homogeneização em licor branco garantindo assim o envio uniforme e eficiente para madeira lascas e a reação rápida se não imediata que é necessária para a eficiência do processo.

[038]Em pelo menos uma modalidade a composição é aplicada em um modo de minimizar a interação do produto químico com componentes orgânicos solúveis em água do licor objetivando diretamente lascas de madeira sólida (por exemplo, antes do aumento da temperatura, no licor branco mas não no licor negro). Isso inclui mas não é limitado a alimentação da composição no licor branco imediatamente enviada ao dispositivo de digestão. A exposição mínima do reagente ao licor negro é recomendada.

[039]Em pelo menos uma modalidade a composição é uma solução fortemente alcalina contendo boroidreto de sódio, que é uma forma de BH estável, segura e conveniente para transporte, armazenamento e dosagem ao processo alvo. A composição pode conter a partir de aproximadamente 10 a aproximadamente 40% de alcalino (incluindo mas não limitado a hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio preferido) e a partir de aproximadamente 5 a aproximadamente 25% de boroidreto (incluindo mas não limitado a boroidreto de sódio).

[040]Em pelo menos uma modalidade a composição é aplicada em uma dosagem de tão baixo quanto, igual a, ou mais baixa do que 0,05 - 0,5% de produto (0,005 - 0,06% de ativos de BH em uma solução alcalina de 10 - 12%) com relação a polpa seca em forno.

[041]Em pelo menos uma modalidade o método inclui também adicionar um ou mais tensoativos à polpa. O(s) tensoativo(s) pode ser misturado em (sendo entro) da composição e/ou pode ser alimentado separadamente à polpa. O último método é preferido em virtude do efeito de salinização do alcalino relativamente concentrado na formulação líquida do BH. O tensoativo pode ser iônico, não iônico, polivalente, anfotérico, catiônico, aniônico, e qualquer combinação dos mesmos. Foi observado em um teste de estabilidade separado (mantendo a solução dos dois componentes em temperatura elevada e medir o BH residual ativo por meio da acidificação e comparação do volume do hidrogênio evoluído com aquele na amostra de controle) que ambos os componentes são compatíveis.

[042]Em pelo menos uma modalidade o BH é combinado com um polissulfeto (incluindo mas não limitado a polissulfeto de sódio). O polissulfeto pode ser misturado na composição e/ou alimentado separadamente. Foi observado em um teste de estabilidade separado (mantendo a solução dos dois componentes em temperatura elevada e medir o BH residual ativo por meio de acidificação e comparação do volume do hidrogênio evoluído com aquele em uma amostra de controle) que ambos os componentes são compatíveis.

[043]Sem ser limitado por uma teoria particular ou desenho da presente invenção ou do âmbito proporcionado na construção das reivindicações, acredita-se que a presente invenção opere por aplicar uma forte redução de produto químico ou combinação de produtos químicos no licor branco em um estágio precoce do processo de fabricação de polpa. Isso afeta o processo alcalino de fabricação de polpa, incluindo um processo kraft de fabricação de polpa através da ativação da lignina e da estabilização do carboidrato; como um resultado, menos produtos químicos de licor branco são necessários.

[044]Ademais, um importante achado que ilustra a diferença entre a presente invenção e a técnica anterior é que a aplicação atual de baixas doses de BH resulta em uma economia bem documentada de produtos químicos em comparação àquela alcançada com AQ, e em um custo comercialmente viável (comparável). Isso não foi nem descoberto nem de qualquer modo antecipado na técnica anterior por uma razão simples de que a tecnologia nunca foi aplicada em uma trituradora. O referido efeito foi demonstrado nas aplicações da vida real e foi confirmado em diversas rodadas. A presente invenção usa uma quantidade muito pequena, e econômica do produto. O efeito é alcançado em um estágio muito precoce do processo de fabricação de polpa. BH é um forte agente de redução que imediatamente reage com grupos funcionais em lignina e hemiceluloses proporcionando vias adicionais para a despolimerização da lignina em estágios adicionais do processo de fabricação de polpa e reduzindo a degradação do carboidrato e assim aumentando o rendimento e reduzindo a quantidade de alcalino necessária para neutralizar os produtos de degradação.

[045]A presente invenção leva a um número de resultados inesperados. A mesma proporciona segurança e eficiência que nunca foi alcançado antes pelo fato de que o mecanismo para a operação de BH em polpa não foi adequadamente entendido na técnica anterior. O mesmo foi um desentendimento comum em relação ao mecanismo e a aplicação do BH que resultou em todos os estudos limitados por altas doses de boroidreto (> 0,5% de ativos para polpa seca em forno). Por exemplo, na Patente US de No. 3,042,575 no Exemplo 3, ela mostra que para o BH sólido, não há diferença entre o uso de 0% de BH e 0,2% e apenas quando até e em um excesso de 0,4% qualquer efeito é medido. Entretanto, ao se usar uma solução de BH como proposto na presente invenção dosagens ainda muito menores são eficazes.

[046]Em adição, as pequenas dosagens de BH proporcionam um efeito positivo pronunciado no processo de fabricação atual de polpa em doses que, inesperadamente, diferem a partir das sugeridas na técnica anterior com base em experimentos de laboratório, por ordem de magnitude. Isso faz diferença que permite a aplicação comercial da tecnologia. Como um benefício adicional, a tecnologia proposta garante a segurança e a conveniência da operação. Ademais, a baixa dose de BH resulta na baixa presença de boro no sistema o que elimina o potencial de itens regulatórios e de recuperação (o teor de boro como elemento em 17,3% de polpa após o estágio de deslignificação por oxigênio (Eo) em um teste com o aditivo de polpa após um teste na trituradora a 1,7 lb/t o.d. como descrito abaixo foi observado a 457 ppb ).

[047]Pelo menos uma modalidade da presente invenção proporciona um benefício que se torna aparente após a cocção. Tipicamente, a maior parte da lignina é removida durante a cocção e a lignina residual é removida/alterada por uma ou mais etapas de alvejamento. Em pelo menos uma modalidade a baixa dose de BH seletivamente modifica a lignina que a dosagem de agente de alvejamento que teria de outro modo que ser muito baixa para eficazmente alvejar a polpa de fato alveja a polpa quando a polpa foi tratada por uma baixa dose BH.

[048]Em pelo menos uma modalidade a baixa dose de BH reduz de modo seletivo uns poucos alfa-grupos de carbonila em lignina nativa o que os torna susceptíveis a fácil subsequente divisão da ligação O-4 beta metida quinona. Mas para essa seletiva redução as referidas estruturas permaneceriam intactas e deteriam a despolimerização da lignina. Mas para essa reação seletiva com baixa dose BH, os grupos carbonila que se tornariam mais quimicamente estáveis contribuiriam de modo mais significativo para a presença de lignina residual em polpa.

[049]Em pelo menos uma modalidade particular deve-se tomar cuidado no procedimento de adição do BH para efetuar resultados superiores. O artigo cientifico Kraft Pulping with Addition of Sodium Borohydride, por Gugnin et al., Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Lesnoi Zhurnal, 7 (5), 160-6 (1964) nos ensina que sob condições de cocção o BH “reage com madeira a 110° e que quando a temperatura alcança 135°, uma grande fração do aditivo já foi consumido,” “na ausência de madeira, NaBH4 foi completamente decomposto por aquecimento com licor branco a 135°.” De fato, a reação é esperada e como pode ser visto na seção de Exemplos da especificação, é improvável que haja qualquer boroidreto deixado no início do estágio de volume. O que ficou faltando pela técnica anterior entretanto é que há o maior coeficiente de redução dos componentes de madeira dissolvidos em comparação a fração sólida e portanto uma necessidade de esforço consistente de enviar BH a madeira na temperatura mais baixa possível e com a menor quantidade possível de orgânicos dissolvidos no licor. Por último, quer dizer a alimentação BH com licor branco nas lascas na temperatura mais baixa disponível. De modo similar ao artigo Sulfate Cooking with the Addition of Reduzindo Agents. III. The Effect of Added Sodium Borohydride, por Aurell et al., Tappi Journal, 46, 209-15 (1963) ensina que para a cocção a 1% ou condições ótimas de maior dosagem é a 80° e 30-min. De tempo de tratamento. Isso é diferente das baixas dosagens altamente eficazes usadas na presente invenção.

EXEMPLOS

[050]O dito acima pode ser melhor entendido por referência aos exemplos a seguir, que são apresentados com objetivo de ilustração e não são pretendidos para limitar o âmbito da presente invenção. Em particular, os exemplos demonstram exemplos que representam os princípios inatos da presente invenção e os referidos princípios não são estritamente limitados à condição específica recitada nos referidos exemplos. Como um resultado deve ser entendido que a presente invenção engloba as várias mudanças e modificações dos exemplos descritos aqui e as referidas mudanças e modificações podem ser produzidas sem se desviar a partir do espírito e âmbito da presente invenção e sem diminuir as suas vantagens pretendidas. É portanto pretendido que as referidas mudanças e modificações sejam cobertas pelas reivindicações em anexo.

[051]Os testes de laboratório foram conduzidos com a leitura do dispositivo de digestão de fabricação de polpa aditivos.

[052]Material: lascas de Hardwood (classificadas, a partir de uma trituradora em Wisconsin), acondicionadas em uma temperatura e umidade constantes (CTH) do ambiente por > 4 dias, consistência de 92%.

[053]Licor/madeira: proporção de 8:1, com 16% de alcalino e 33% de carga de sulfidez.

[054]As doses foram com base nos ativos a não ser que determinado de outro modo.

[055]Protocolo de Cocção: girar 250 mL de dispositivos de digestão de aço inoxidável, 85°C por 20 min., e então elevar a 170°C em 50 min. e manter as amostras a 170°C por mais 20 min adicionais (as variações no protocolo são indicadas nas Tabelas). Após a cocção, os dispositivos de digestão foram resfriados com água corrente, a polpa desintegrada em um misturador e lavada. As amostras de polpa foram equilibradas em CTH ambiente e os números de kappa medidos de acordo com o método de teste de TAPPI T 236. Toalhas de papel foram produzidas, e o brilho medido em folhas secas a ar usando o instrumento Technodyne.

[056]BH foi adicionado ao licor branco como Borol (Rohm&Haas, 12% de boroidreto de sódio: 40% hidróxido de sódio) com ajuste de pH.

[057]As tendências positivas foram observadas em uma série de testes nas lascas (Tabelas 1-3).

[058]Os experimentos revelaram que a presença de grandes quantidades de licor negro em um modelo de sistema de fabricação de polpa a partir do início diminui o efeito observado de modo consistente nos experimentos com licor branco isoladamente (Tabela 4); esse é o motivo da alimentação do produto dentro do branco ser preferido. O referido método foi atualmente implementado durante um teste de trituradora. TABELAS

Tabela 4. Efeito do licor negro (BL) adicionado no desempenho (Borol adicionado ao licor branco; água de BL adicionado; alcalinidade 32%, sulfidez 33%, elevação a 50-170°C por 1 hr., 170°C por 1 hr).

[059]Os testes em trituradora conduzidos em uma polpa não alvejada triturada em dispositivo de digestão kraft acarretou em resultados positivos em termos de número kappa e economia de produtos químicos de fabricação de polpa (a economia de licor branco foi de até 70% dos alcançado com AQ) a uma dose de 1,5-2 lb/t por produto de teste per t o.d. polpa (12% solução de boroidreto de sódio ativo que corresponde a 0,008-0,011% de ativos na polpa).

[060]Cada teste durou diversos dias para se observar os benefícios da demanda mais baixa de licor branco em dispositivos de digestão de madeira de lei na trituradora e possível carga de recuperação reduzida. A concentração alcalina do teste foi monitorada usando o fator multiplicador para a relação de dispositivo de digestão de produto químico para madeira (C/W), a relação de C/W atual para cada dispositivo de digestão, e lb. de alcalino por carga.

[061]No primeiro teste, durante o período de teste inicial, a redução de 4,14% foi monitorada em uma relação de C/W ao se observar o Metso Kappa Analyzer Multiplier. A redução através de todos os dispositivos de digestão foi razoavelmente uniforme. A redução seria em média para uma redução de 340 lb. de alcalino por dispositivo de digestão. Durante o próximo período de teste dados foram coletados para cada dia no teste e comparados ao ponto de partida do teste. Inicialmente, a redução de 2,76% foi observada em uma relação de C/W e -0,33 por cento de redução em HW Kappa a 16,98. Posteriormente, a redução de 4,01% foi observada em uma relação de C/W e o kappa foi maior para 17,56 permitindo assim possivelmente mais redução. A redução seria em média para uma redução de 267 lb. De alcalino por dispositivo de digestão. Em geral, na introdução do produto durante ambos os períodos de teste os resultados foram aptos a repetição, reduzindo o alcalino em cerca de 4% e diversas centenas de libras por carga do dispositivo de digestão. Não foram reportados problemas à jusante. Os resultados foram confirmados no segundo (Figura 1) e terceiro (Figura 2, Tabela 5) testes. No terceiro teste, o fator de compensação médio para o dia anterior foi reduzido por 5,64% ou, se os dados a partir do dispositivo de digestão 4, 8 e 11 forem desconsiderados, 5,98%. A eliminação dos dados a partir dos dispositivos de digestão 4, 8 e 11 é realística uma vez que os referidos três dispositivos de digestão cozinham de modo diferente uns em relação aos outros. Na realidade, tudo se resume ao peso de alcalinos que leva para cozinhar as lascas de madeira de lei ao número de kappa alvo. Para comparação, a típica redução de alcalino a partir de AQ é 800 galões ou 568 #EA por cocção a 7% de redução em um fator de compensação. Se forem incluídos todos os dispositivos de digestão de madeira de lei, 5,64% de redução se iguala a 458 #EA de redução por cocção ou 654 galões por cocção. Se forem excluídos os dados a partir dos 3 dispositivos de digestão questionáveis, 5,98% de redução se iguala a 692 #EA por cocção ou 733 galões. Tabela 5. Fator de compensação para a adição de aditivo; relação de alcalino/madeira (A/W).

[062]Embora a presente invenção possa ser incorporada em muitas diferentes formas, são descritas em detalhes aqui as modalidades preferidas específicas da presente invenção. A presente descrição é um exemplo dos princípios da presente invenção e não se pretende limitar a presente invenção às modalidades particulares ilustradas. Todas as patentes, pedidos de patentes, artigos científicos e outros materiais aqui referenciados mencionados são incorporados por referência na sua totalidade. Além disso, a invenção abrange quaisquer possíveis combinações de algumas ou de todas as várias modalidades aqui mencionadas, aqui descritas e / ou aqui incorporadas. Além disso, a invenção abrange qualquer combinação possível que também exclui especificamente qualquer uma ou algumas das várias modalidades aqui referidas, é aqui descrita e / ou aqui incorporada.

[063]A descrição anterior pretende ser ilustrativa e não exaustiva. Esta descrição irá sugerir muitas variações e alternativas para aqueles versados na técnica. Todas estas alternativas e variações se destinam a estar incluídas dentro do âmbito das reivindicações, onde o termo "compreendendo" significa "incluindo, mas não limitado a". Aqueles que estão familiarizados com a técnica podem reconhecer outras equivalentes para as modalidades específicas aqui descritas cujas equivalentes também se pretende que sejam englobadas pelas reivindicações.

[064]Todas as faixas e os parâmetros aqui apresentados são entendidos de modo a incluir quaisquer e todas as sub faixas ai incluídas, e cada número entre os pontos finais. Por exemplo, uma faixa estabelecida de "1 a 10" deve estar considerada como incluindo quaisquer e todas as sub faixas entre (e incluindo) o valor mínimo de 1 e o valor máximo de 10; isto é, todas as sub faixas que começam com um valor mínimo de 1 ou mais, (por exemplo, 1 ponto 6.1), e terminando com um valor máximo de 10 ou menos, (por exemplo, 2,3 a 9,4, de 3 a 8, de 4 a 7), e finalmente para cada um número 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 e contido dentro da faixa, Todas as percentagens, razões e proporções aqui apresentadas são em peso, a não ser que especificado o contrário.

[065]I sto conclui a descrição das modalidades preferidas e alternativas da presente invenção. Aqueles versados na técnica podem reconhecer outras equivalentes à modalidade específica aqui descrita, que são equivalentes pretendem estar englobados pelas reivindicações em anexo aqui.

Claims (3)

1. Método para aprimorar a fabricação de polpa de soda ou kraft, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende a etapa de adicionar uma composição ao licor da polpa compreendendo boroidreto de sódio em álcali antes da fabricação de polpa, em que o boroidreto é adicionado em uma solução alcalina de 10 a 12% em uma dosagem de 0,005 a 0,06% em relação a polpa seca em forno.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda adicionar um tensoativo à polpa.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda adicionar um polissulfeto à polpa.

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