ES2388318T3 - Formación de pulpa de aditivos para una reducción de resina de pulpa kraft - Google Patents
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Abstract
Un metodo para reducir la resina de pulpa Kraft que comprende combinar astillas de madera, !icor de formaciónde pulpa Kraft y al menos un aceite de triglicerido o ester de alquilo de aceite de triglicerido, y uno o mascompuestos en la categoria a) o categoria b), o mezclas de los mismos;a) surfactante basado en poli(alquilenglicol)b) resina de trementina, jabain de resina de trementina, resina liquida, jabain de resina liquida, o derivadosde los mismos; ycocer la mezcla resultante en un proceso de formaci6n de pulpa Kraft.
Description
Formaci6n de pulpa de aditivos para una reducci6n de resina de pulpa kraft
5 Campo de la invencion
La invencion se relaciona con un metodo para reducci6n de triterpeno o resina triterpenoide en una corteza y astillas
de madera, durante coccion de Kraft.
Antecedentes de la invencion
La remoci6n de brea y resina es muy importante para proceso de formaci6n de pulpa. Si no se remueven
efectivamente la brea y resina se pueden crear problemas de ensuciamiento durante o despues de la formaci6n de
pulpa y lavado, ocasionar consumo aumentado de agente(s) blanqueadores, y/o formar dep6sitos posteriormente en
15 las superficies del equipo para fabricar papel.
La eliminacion de resina de madera de abedul en formaci6n de pulpa Kraft es especialmente dificil debido a que el
abedul contiene cantidades elevadas de componentes no saponificables, la betulina siendo un componente no
saponificable mayor. La betulina es un alcohol de triterpenilo pentaciclico que ocurre naturalmente encontrado en
madera de abedul y constituye hasta 35 % de la corteza de abedul. La betulina tiene un punto de fusi6n a 256 °C,
que es significativamente superior a aquellos de muchos otros componentes de brea. Es casi insoluble en agua y
quimicamente bastante no reactivo. No se disuelve completamente durante el proceso de digesti6n de Kraft y puede
crear problemas de deposici6n en el proceso de elaboracion de papel.
25 Una forma de aliviar el problema es remover la corteza completamente del abedul antes de la coccion Kraft. El
descortezado, sin embargo, conduce a perdida de madera y reduccion de rendimiento. Como tal, es mas deseable
usar un aditivo digestor para reducir la betulina en la pulpa durante la coccion de Kraft. Esto tiene el beneficio de
deposici6n de betulina disminuida y rendimiento de pulpa aumentado con relacion al proceso de descortezado
actual.
El problema de eliminacion de resina de abedul ha sido conocido durante muchos anos, y el Onico metodo
establecido al formar pulpa, principalmente empleado en molinos escandinavos, es la adicion de resina liquida o
jabon de resina de trementina a astillas antes del proceso de coccion. Black y col., Pitch Control, Wood Resin and
Deresination, TAPPI Press, Capitulo 8 (2000) y Dunlop-Jones y col., Journal of Wood Chemistry and Technology, 9
35 (3), 365-386 (1989) ensena que la resina liquida aumenta la cantidad de saponificables, incrementando de esta
manera la relacion de resina de madera saponificable a no saponificable, que a su vez ayuda a emulsionar los no
saponificables e impulsarlos hacia !icor negro.
La resina liquida o Jap6n de resina liquida se ha usado durante muchos anos para reducci6n de betulina en la
formacion de pulpa Kraft de abedul. Sin embargo, este metodo es moderadamente efectivo; removiendo solo
aproximadamente 50 % de betulina cuando se usa resina liquida a un nivel de 10-30 lb/tonelada de pulpa secada en
honor (OD). La adici6n de resina liquida se practica junto con descortezado efectivo que conduce a una perdida de
madera parcial.
45 El efecto de dispersantes sinteticos tambien se ha investigado. Por ejemplo, un surfactante de acid° dodecil-bencensulfonico a carga de 0,5 % tiene el mismo efecto de eliminacion de resina en madera de abedul que 3 % de resina
liquida de madera suave (E.L. Black y H. Allen "Pitch Control, Wood Resin and Deresination", TAPPI press, capitulo
8, 2000). Sin embargo, las restricciones de costo han impuesto limitaciones para aplicaciones comerciales.
El documento WO 2007/064606 Al se dirige a metodos de reduccion del contenido en cera de la materia prima de
pulpa mediante un tratamiento con un agente de aglomeracion de cera, seguido por la eliminacion de las particulas
de cera. El agente de aglomeracion de cera comprende un aceite mineral, un polibuteno, un hidrocarburo alifatico a
base de petroleo, un alcohol sintetico, un aceite vegetal, o un derivado de ester de un aceite vegetal.
El documento US 2716058 A da a conocer que el contenido en resina de las pulpas de madera puede reducirse en
gran medida mediante la adici6n de un agente de eliminacion de resina que consiste en los productos de
55 condensacion del 6xido de etileno con varias sustancias organicas.
El documento WO 2008/028960 Al se refiere a un proceso para la eliminacion de resina de la pulpa, asi como al
uso del di6xido de carbon° o de un compuesto de (bi)carbonato para la eliminacion de resina de la pulpa.
Hay ensenanzas respect° al aislamiento de betulina de la corteza para formulaciones medicas y cosmeticas. Este
interes se deriva del hecho de que la betulina y sus derivados demuestran propiedades antivirales, anti-cancer y
antiinflamatorias fuertes y se han estudiado extensamente para sus aplicaciones farmaceuticas. Por ejemplo, ver
P.A. Krasutsky, "Birth Bark Research and Development", Natural Product Reports, v. 23, 2006, pag. 919-942; R.U.
Pat n.° 2291684; Pat. de EE.UU. n.OS 6.890.533, 6.656.970 B2, 7.198.808 y 6.689.767; y Sol. de Pat. de EE.UU. n.°
2003/0109727 Al.
65
Se ha sabido previamente que aceites vegetales se pueden usar para remoci6n de brea y resina, v. gr., ver Patente
de Reino Unido n.° 1.466.502. Sin embargo, estos no mencionan los efectos de betulina y componentes de tipo
betulina.
Corn pendio de la invencion
5
La presente invencian se relaciona con composiciones y metodos para la remoci6n de triterpeno y resina
triterpenoide de astillas de madera procesadas en un proceso de formaci6n de pulpa Kraft. Los metodos
comprenden combinar astillas de madera, !icor de formacian de pulpa Kraft, un aceite de triglicerido, o derivados de
alquilo del mismo; y al menos uno de a) surfactantes a base de poli(alquilenglicol) o b) jab6n de resina de
10 trementina, resina liquida; o mezclas de los mismos, y cocer la mezcla resultante en un proceso de formacian de
pulpa Kraft.
En una realizacian preferida, la presente invencian se relaciona con un metodo para reducir triterpeno y resina
triterpenoide de pulpa Kraft que comprende combinar astillas de madera, !icor de formaci6n de pulpa Kraft, aceite de
15 triglicerido o sus derivados de alquilo, y uno o mas compuestos en la categoria a) o categoria b), o mezclas de los
mismos, en el que los compuestos de la categoria a) comprenden (surfactantes basados de poli(alquilenglicol), en el
que los compuestos de la categoria b) comprenden resina de trementina, jab6n de resina de trementina, reina
liquida, o jabain de resina liquida, o derivados de los ismos, y cocer la mezcla resultante en un proceso de formacian
de pulpa Kraft.
20
Descripcion detallada de la invencion
La presente invencian describe composiciones y metodos para la remoci6n de resina, tal como triterpeno y
triterpenoide, de astillas de madera procesadas en un proceso de formacian de pulpa Kraft. Mas especificamente, la
25 invencian describe metodos que comprenden combinar astillas de madera, !icor de formacian de pulpa Kraft, una
cantidad efectiva de un aceite de triglicerido, o derivados alqu8ilo del mismo, y al menos uno de a) surfactantes
basados en poli(alqu8ilenglicol) o b) jabain de resina de trementina, resina, liquida, o mezclas de los mismos, y cocer
la mezcla resultante en un proceso de formacian de pulpa Kraft.
30 Mediante "aceite de triglicerido", se define que significa aceites de fuentes de planta; ejemplos incluyen, pero no
estan limitados a aceite de frijol de soja, aceite de maiz, aceite de colza y mezclas de los mismos y lo semejante.
Los "derivados alquilo" de aceite de triglicerido se define que significa el derivado de ester que resulta de
transesterificaci6n del aceite de triglicerido con un alcohol; v. gr., esteres de acid° graso que resultan de la
35 transesterificaci6n de aceite de frijol de soja con metanol o etanol. Ejemplos de esteres de aceite de triglicerido
incluyen pero no estan limitados a ester de alquilo de aceite de frijol de soja, ester de alquilo de aceite de maiz, y
ester de aceite de colza.
Mediante "jabain de resina de trementina" se define que es un producto de neutralizacian de composici6n de acido
40 deresina que ocurre naturalmente que comprende una cadena de alquilo lineal, ramificada o ciclica, con al menos
un enlace insaturado, y funcionalidad de acid° carboxilico Unica.
Mediante "resina liquida", se define como un subconjunto de resina que comprende una mezcla de acidos grasos y
acidos de resina asi como algo de esterol, alcoholes grasos e hidrocarburos. Los acidos de resina son tipicamente
45 productos secundarios aislados del proceso de formaci6n de
pulpa Kraft.
Mediante "surfactantes basados en poli(alquilenglicol)" se pretende que defina composiciones que comprenden
unidades de alquilenglicol en los que una parte de la composici6n es hidrof6bica y una parte es hidrofilica. Ejemplos
50 de surfactante basado en poli(alquilenglicol) son ester de alquilo de poli(etilenglicol), eter de alquilo de
poli(etilenglicol), homo-y copolimeros de 6xido de etileno/6xido de propileno, o esteres o eteres de alquilo de
poli(6xido de etileno-co-6xido de propileno). Otros ejemplos incluyen derivados etoxilados de alcoholes primarios,
tales como dodecanol, alcoholes secundarios, 6xido de poli[propileno], derivados de los mismos, ester de fosfato
etoxilado de alcohol de tridecilo, y los semejantes.
55
De acuerdo con la presente invenci6n, un aditivo de reduccian de triterpeno y triterpenoide o una combinacian de
aditivos se combinan con las astillas junto con licos blanco o combinaci6n de !icor blanco y !icor negro. El orden
mediante el que las astillas, licos y aditivo(s) se ariaden no es importante, sin embargo es deseable mezclar los
aditivos con !icor blanco para mejor mezcla y distribuci6n. El uso de este metodo resulta en un aumento en el
60 rendimiento de pulpa y permite usar astillas de madera que no se han descortezado.
El peso acumulativo total de aditivos reductores de triterpeno y triterpenoide usados en la presente invencian es
tipicamente de alrededor de 2 lb/tonelada (1 g/kg) de pulpa seca a 20 lbs/tonelada 810 g/kg) de pulpa seca. La
cantidad preferible es de alrededor de 2,5 lb por tonelada (1,5 g/kg) a 10 lb/ton (5 g/kg). Preferible es menos de 10
65 lb/tonelada (5 g/kg) de aditivo usado.
El tiempo de cocciOn de proceso Kraft, presi6n y ternperatura pueden variar depend iendo de preferencias de ajuste
de molino de pulpa. Por ejemplo, las condiciones de cocciOn tipicas para un molino Kraft sedan 25-35 % de sulfidez,
160-170 °C para temperatura de cocciOn maxima, 15-20 % para % de alcali activo, y varias horas para un tiempo de
cocciOn. Es preferible que la temperatura en el Molino Kraft sea entre 140 °C a 170 °C. Es preferible que el tiempo
5 de cocciOn sea de alrededor de 1 a alrededor de 5 horas. El % de alcali activo se define como una relaciOn en masa
de sulfuro de sodio e hidr6xido de sodio (expresado sobre base de Na20) sobre masa de madera seca de horno
(OD). El % de sulfidez se define como una relaciOn de masa de sulfuro de sodio sobre la suma de sulfuro de sodio y
masas de hidrOxido de sodio, en el que todas las masas se expresan sobre la base de Na20.
De acuerdo con la presente invenciOn, se encontr6 que la aplicaciOn de aceite de triglicerido y/o sus derivados
alquilo, de preferencia aceite de frijol de soja y/o ester medico de aceite de frijol de soja, permita la extracci6n
efectiva de triterpeno o resina triterpenoide de astillas de madera en el proceso de formaci6n de pulpa Kraft. La
eliminaciOn parcial o completa de descortezado aumenta el rendimiento de pulpa. Tambien se ha encontrado
adernas que la reducci6n de triterpeno o triterpenoide se puede mejorar cuando el aceite de triglicerido y/o sus
15 derivados de alquilo, de preferencia el aceite de frijol de soja y/o ester metilico de aceite de frijol de soja, se combina
con el jab& de resina de trementina, resina liquida, surfactante, o combinaciones de los mismos.
En una realizaciOn de la invenciOn, el triterpeno o triterpenoide es betulina de corteza de abedul.
De acuerdo con la presente invenciOn, un n6rnero de aditivos disminuye el triterpeno o triterpenoide, tal como
betulina, en pulpa durante cocci& de Kraft. Mientras que no se esta limitado por la teoria, se cree que los aditivos
de la presente invenciOn funcionan ya sea mediante mejor penetraci6n de !icor blanco y aditivos hacia las astillas de
madera, estabilizaciOn de particulas de triterpeno o triterpenoide en !icor negro, o una combinaciOn de los mismos,
reduciendo de esta manera el contenido de triterpeno o triterpenoide en la pulpa.
25
La reducci6n de triterpeno o triterpenoide se mejora significativamente mezclando aceite de frijol de soja o ester
metilico de frijol de soja con un surfactante de peso molecular promedio superior o un polietilenglicol de cadena mas
larga tal como por ejemplo, surfactante MAPEG 600 DOT. Las explicaciones posibles incluyen, pero no se limitan a
mejora de la solubilidad de aceite en !icor negro, mejoramiento de penetraciOn de !icor y aditivos en astillas, o una
combinaciOn de ambos. La longitud de la cadena de polietilenglicol es un factor importante en la eliminaciOn de
resina, con PEG-600 siendo considerablemente mas efectivo que los PEGs de peso molecular bajo.
Es preferible cuando se usa un surfactante basado en poli(alquilenglicol) en la invenciOn que el surfactante mayor
que tiene un promedio de 9 unidades de etilenglicol, de preferencia mayor que un promedio de 10 unidades de
35 etilenglicol.
La presente invenciOn se puede usar para mejora en la eliminaciOn de resina de fuentes de madera tal como abedul,
eucalipto y madera dura tropical. Estos incluyen la eliminaciOn de resina de eucalipto para reducir niveles de psitosterol (por ejemplo, 140 °C), otro tipo de alcohol de triterpeno estructuralmente similar a la betulina.
La presente invenciOn se puede usar para la eliminaciOn de resina de maderas duras tropicales para reducci6n de
resina damara. La resina damara es una mezcla compleja de triterpenoides con esqueletos tetraciclico y pentaciclico
y sesquiterpenos. Algunos de estos triterpenos ocurren como derivados de acid°, otros como alcoholes, esteres o
cetoderivados. Una parte de resina damara aparece como polisesquiterpenos de peso molecular superior (de 1.000
45 a10.000), conocidos como p-reseba. Los puntos de fusion de los componentes damara, como en el caso de betulina
son bastante elevados; varian de 80 °C a tan alto como 320 °C.
La presente invenciOn se describira ahora con referencia a un n6rnero especifico de ejemplos que deben
considerarse como ilustrativos y no restrictivos del alcance de la presente invenciOn.
EJEMPLOS
Las composiciones de la presente invenciOn se evaluaron por su capacidad en extraer betulina de astillas de abedul
de la siguiente manera. Las astillas de abedul (19,8 g) se mezclan con corteza de abedul (0,2 g) se mezclaron con
un !icor blanco sinteticamente hecho (una soluciOn acuosa de hidr6xido de sodio y sulfuro de sodio, 75 g) y
55 opcionalmente una composiciOn de la presente invenciOn y se cocieron en una bomba Parr Modelo 4750 a 180 °C
durante 5 horas a una sulfidez de 25 % y carga de alcali activo de 20 %. Posteriormente, los contenidos de la bomba
Parr se enfriaron a 100 °C y luego se filtraron a traves de un filtro de pintura de malla media (con tamano de poros
de alrededor de 120 micrones) mientras que estan calientes.
Para determinar el contenido de betulina que permanece con la pulpa, la pulpa aislada se lavo dos veces con agua a
80 °C (1.500 ml) luego se sec6 en un horno a 60 °C y un flujo de nitr6geno de 15 CFHS hasta que el contenido de
humedad fue < 5 % en peso. Una muestra de la pulpa secada al horno (1 g) se extrajo luego con acetona a reflujo
(150 ml) durante 4 horas. Una alicuota del extract° de acetona (2 ml) luego se sec6 y analiz6 mediante
cromatografia de gas de acuerdo con el metodo de Bergelin y col., "Evaluation of methods for extraction and analysis
65 of Wood resin in birch kraft pulp" (EvaluaciOn de metodos para extracci6n y analisis de resina de madera en pulpa
kraft de abedul), Nordic Pulp and Paper Research Journal, Vol. 18, n.° 2, 2003, pag.129-133.
La eficacia de las composiciones de la presente invencion se determin6 comparando los resultados de conducir el
experimento con la composicion contra un experimento de modelo conducido ausente de cualesquiera
composiciones de la presente invencion. El Cuadro 1 resume estos experimentos, un tratamiento de marca de banco
de jabon de resina de trementina (Dresinate® X Japan de trementina, disponible de Hercules Incorporated,
5 Wilmington, DE, EE.UU.) se proporcion6 para comparacion. Los resultados se reportan como la reducci6n de nivel
de betulina en la pulpa en los que 0 % es igual al modelo. El dato presentado es un promedio de 4 cocciones por
ejemplo.
- CUADRO 1
- 10
- Ei em
- pl o Tratami ento l b/tonel ada Resul tado
- Com
- p. 1 Jabon de resi na de trementi na 1 0, 0 6, 3
- Com
- p. 2 Ester meti l i co basado en acei te de frij ol de soja 4, 5 0, 7
- Di ol etao PEG (400)
- 0, 5
- Com
- p. 3 Acei te de frijol de soja 5, 0 7, 1
- Com
- p. 4 Ester meti l i co basado en frij ol de soja 5, 0 8, 0
- 5
- Acei te de frijol de soja 2, 7 9, 4
- Di tal ato de PEG (600)
- 0, 3
- Jabon de resi na de trementi na
- 5, 0
- 6
- Ester meti l i co basado en acei te de frij ol de soja 2, 7 1 0, 8
- Dui tal ato de PEG (600)
- 0, 3
- Jabon de resi na de trementi na
- 5, 0
- 7
- Ester meti l i co basado en acei te de frijol de soja 4, 5 1 2, 2
- Di tal ato de PEG (600)
- 0, 5
- 8
- Acei te de frijol de soja 4, 5 1 4, 6
- Di tal ato de PEG (600)
- 0, 5
- 9
- Acei te de frijol de soja 3, 0 1 6, 9
- Jabon de resi na de trementi na
- 5, 0
Aceite de frijol de soja, disponible de ADM, Decatur, IL, EE.UU.
Ester metilico basado en frijol de soja (Soygold® 1000, disponible de Ag Processing Inc., Omaha, Nebraska, EE.UU.)
Dioleato de PEG (400) (MAPET® 400D0, disponible de BASF, Florham Park, NJ)
Ditalato de PEG (600) (MAPEG® 600DOT, disponible de BASF, Florham Park, NJ).
El dato indica que mayores cantidades de triterpeno o triterpenboide se remueven cuando se usa el metodo de la
invencion de lo que se habria esperado. Por ejemplo, cuando el ejemplo 9 muestra un regimen de remoci6n de 16,9
% con un total de 8 lb/tonelada cargada en comparacion con 10 lbs/tonelada de jab6n de resina de trementina con
15 unresultado de 6,3 % o 5 lbs/tonelada de aceite de frijol de soja con un resultado de 7,1 %. Combinando el jabon de
resina de trementina con aceite de frijol de soja a una carga de 8 lbs por tonelada se esperaria un resultado de no
mas de alrededor de 7 %. Combinando el aceite de frijol de soja con surfactantes basados en poli(alquilenglicol)
muestra resultados inesperados similares que el derivado de acid° graso de aceite de frijol de soja.
20 Mientras que la presente invencion se ha descrito con respect° a realizacion particular de la misma, es evidente que
numerosas otras formas y modificaciones seran evidentes a aquellos expertos en el ramo. La invencion descrita en
esta solicitud generalmente debe considerarse que cubre todas estas formas evidentes y modificaciones, que ester'
dentro del verdadero alcance de la presente invencion.
Claims (10)
- REIVINDICACIONES1. Un metodo para reducir la resina de pulpa Kraft que comprende combinar astillas de madera, !icor de formaci6nde pulpa Kraft y al menos un aceite de triglicerido o ester de alquilo de aceite de triglicerido, y uno o mas 5 compuestos en la categoria a) o categoria b), o mezclas de los mismos;a) surfactante basado en poli(alquilenglicol) b) resina de trementina, jabain de resina de trementina, resina liquida, jabain de resina liquida, o derivados de los mismos; y10 cocer la mezcla resultante en un proceso de formaci6n de pulpa Kraft.
- 2. El metodo de acuerdo con la reivindicacian 1, en el que el aceite de triglicerico o ester de alquilo de aceite detriglicerido comprende al menos uno de aceite de frijol de soja, un derivado de acid° graso de aceite de frijol de soja, 15 omezclas de los mismos.
- 3. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aceite de triglicerido es aceite de frijol de soja.20 4.El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ester de alquilo de aceite de triglicerido es ester de alquilo de aceite de frijol de soja.
- 5. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el surfactante basado en poli(alquilenglicol) comprende ester de alquilo de poli(etilenglicol), eter de alquilo de poli(etilenglicol), homo-y25 copolimeros de 6xido de etileno/6xido de propileno, o ester o eter de alquilo de poli(6xido de etileno-c-6xido de propileno).
- 6. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ester de alquilo depoli(etilenglicol) es ditalato de poli(etilenglicol), o dioletado de poli(etilenglicol). 30
- 7. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ester de alquilo de poli(etilenglicol) tiene al menos 9 unidades de etilenglicol.
- 8. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la astilla de madera se 35 selecciona del grupo que consiste en abedul, eucalipto, madera dura tropical y mezclas de los mismos.
- 9. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las astillas de madera comprenden astillas de madera de abedul.40 10. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el uno o mas compuestos en la categoria a) o en la categoria b) comprende al menos un surfactante a base de poli(alquilenglicol).
- 11. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el uno o mas compuestos enla categoria b) se selecciona del grupo que consiste en resina de trementina, jab6n de resina de trementina o 45 derivados de los mismos.
- 12. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el uno o mas compuestos en la categoria b) se selecciona del grupo que consiste en resina liquida, jab6n de resina liquida o derivados de los mismos.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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