BR112021010531A2 - Mistura de polpa - Google Patents
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Abstract
MISTURA DE POLPA. A presente invenção
se refere a uma mistura de polpa inclui um material lignocelulósico,
água, lignina, um sal inorgânico e um copolímero incluindo duas ou mais
unidades estruturais escolhidas a partir de unidades de óxido de
etileno, unidades de óxido de propileno, unidades de ácido (met)
acrílico, unidades de acrilato de etila e combinações dos mesmos. O
copolímero é isento de unidades estruturais contendo silicone e a
lignina está presente em uma quantidade superior a cerca de 150 ppm, com
base no peso total da mistura de polpa.
Description
[0001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade do Pedido U.S. Nº 16 /
205.798, depositado em 30 de novembro de 2018.
[0002] A presente invenção se refere, de modo abrangente, a uma mistura de polpa que tipicamente exibe drenagem melhorada durante a lavagem da polpa. Mais especificamente, a presente invenção se refere a uma mistura de polpa que inclui um copolímero particular que é isento de unidades estruturais contendo silicone.
[0003] Lavagem em vários pontos do processo de produção de celulose pode ser um gargalo. Aumentar a taxa de lavagem pode mitigar este gargalo. Alternativamente, as taxas de produção podem ser mantidas constantes enquanto a polpa pode ser lavada mais completamente. Este método alternativo conserva produtos químicos que são normalmente recuperados no efluente de lavagem e também pode resultar em economia de produtos químicos nas etapas seguintes com o tratamento de polpa mais limpa.
[0004] A eficiência da lavagem é especialmente importante antes e durante o branqueamento da polpa. Aumentar a eficiência da lavagem conserva os produtos químicos de branqueamento, que são um dos maiores custos em uma fábrica de celulose. Algum do efluente do tratamento da polpa, e. depois que a celulose tiver entrado em contato com produtos químicos contendo cloro, também deve ser tratada por uma estação de tratamento de águas residuais local antes do lançamento. Minimizar o uso de água e produtos químicos durante o branqueamento é uma necessidade importante da indústria.
[0005] Normalmente, o tratamento químico da polpa durante e entre os estágios de branqueamento é restrito quanto ao tipo de produtos que podem ser usados devido a questões de qualidade da polpa. Isto é especialmente importante para polpas especiais que são altamente regulamentadas ou requerem níveis de limpeza específicos. Exemplos de tais polpas especiais incluem polpa fofa, polpa para a fabricação de derivados de celulose e polpa para dissolução. No entanto, mesmo os grandes produtores de celulose de mercado limitam o tipo de produtos que podem ser usados. Por exemplo, muitos produtos restringem o uso de antiespumantes à base de silicone e compostos para melhorar a drenagem. [0005] Consequentemente, permanece uma oportunidade para desenvolver compostos que podem ser usados na produção de celulose que têm um desempenho semelhante ou melhor do que os produtos existentes à base de silicone. Além disso, outras características e características desejáveis da presente divulgação se tornarão aparentes a partir da descrição detalhada subsequente da divulgação e das reivindicações anexas, tomadas em conjunto com os desenhos anexos e este histórico da divulgação.
[0006] A presente invenção fornece uma mistura de polpa incluindo um material lignocelulósico, água, lignina, um sal inorgânico e um copolímero incluindo duas ou mais unidades estruturais escolhidas a partir de unidades de óxido de etileno, unidades de óxido de propileno, unidades de ácido (met) acrílico, unidades de acrilato de etila e combinações dos mesmos. O copolímero é isento de unidades estruturais contendo silicone e a lignina está presente em uma quantidade superior a cerca de 150 ppm, com base no peso total da mistura de polpa.
[0007] A presente invenção também fornece um método para melhorar a drenagem durante a lavagem da polpa. O método inclui fornecer a mistura de polpa mencionada acima, formar uma esteira de polpa a partir da mistura de polpa e drenar a água da esteira de polpa. Nesta modalidade, a mistura de polpa exibe um aumento de pelo menos cerca de 5% na taxa de drenagem da água da esteira de polpa na presença do copolímero em comparação com a taxa de drenagem de água de uma esteira de polpa na ausência do copolímero.
[0008] A presente invenção será descrita a seguir em conjunto com as seguintes figuras como desenho, em que
[0009] A FIG. 1 é um gráfico de barras do aumento da taxa de drenagem em função da escolha do copolímero, conforme descrito no Exemplo 1;
[0010] A FIG. 2 é um segundo gráfico de barras de aumento na taxa de drenagem em função da escolha do copolímero, como também descrito no Exemplo 1;
[0011] A FIG. 3 é um gráfico de barras do aumento da taxa de drenagem em função da escolha do copolímero, conforme descrito no Exemplo 2;
[0012] A FIG. 4 é uma tabela de volume de filtrado coletado por unidade de tempo e copolímero, conforme descrito no Exemplo 3;
[0013] A FIG. 5 é um gráfico linear do volume de filtrado coletado em função do tempo após o início da drenagem, conforme descrito no Exemplo 3;
[0014] A FIG. 6 é um gráfico de barras do aumento da taxa de drenagem em função da escolha do copolímero, conforme descrito no Exemplo 4;
[0015] A FIG. 7 é um segundo gráfico de barras de aumento na taxa de drenagem em função da escolha do copolímero, como também descrito no Exemplo 4;
[0016] A FIG. 8 é um gráfico de barras do aumento da taxa de drenagem em função da escolha do copolímero, conforme descrito no Exemplo 5;
[0017] A FIG. 9 é um gráfico de barras da porcentagem calculada de demanda de oxidante químico (COD) no filtrado removido da polpa e a porcentagem calculada de carbono orgânico total (TOC) no filtrado removido da polpa em função da escolha do copolímero, como também descrito no Exemplo 5;
[0018] A FIG. 10 é um gráfico de barras do aumento da taxa de drenagem em função da escolha do copolímero, conforme descrito no Exemplo 6; e
[0019] A FIG. 11 é um gráfico de barras do filtrado removido em função da escolha do copolímero, conforme descrito no Exemplo 7.
[0020] A descrição detalhada a seguir é meramente exemplificativa na natureza e não se destina a limitar a mistura de polpa ou método da presente invenção. Além disso, não há intenção de se limitar a qualquer teoria apresentada em documentos anteriores ou na descrição detalhada a seguir.
[0021] As modalidades da presente invenção são geralmente direcionadas a misturas de polpa e métodos para formar e utilizar as mesmas. Por uma questão de brevidade, as técnicas convencionais relacionadas com misturas de polpa podem não ser descritas em detalhes neste documento. Além disso, as várias tarefas e etapas do processo descritas neste documento podem ser incorporadas em um procedimento ou processo mais abrangente com etapas ou funcionalidades adicionais não descritas em detalhes neste documento. Em particular, várias etapas na formação de misturas de polpa são bem conhecidas e, portanto, no interesse da brevidade, muitas etapas convencionais serão apenas mencionadas brevemente neste documento ou serão omitidas inteiramente sem fornecer os detalhes do processo bem conhecidos.
[0022] A presente invenção fornece uma mistura de polpa. A mistura de polpa inclui um material lignocelulósico, água, lignina, um sal inorgânico e um copolímero incluindo duas ou mais unidades estruturais escolhidas a partir de unidades de óxido de etileno, unidades de óxido de propileno, unidades de ácido (met) acrílico, unidades de acrilato de etila e combinações dos mesmos. Em várias modalidades, a mistura de polpa consiste essencialmente no material lignocelulósico, água, lignina, um sal inorgânico e o copolímero. A mistura de polpa pode ser isenta de qualquer um ou mais polímeros adicionais, incluindo, mas não se limitando a, polímeros de silicone.
[0023] Em várias modalidades, a mistura de polpa exibe um aumento na taxa de drenagem da água na presença do copolímero em comparação com uma mistura de polpa que é drenada na ausência do copolímero. Por exemplo, a mistura de polpa pode exibir um aumento de pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, etc. na taxa de drenagem de água de uma esteira de polpa na presença do copolímero em comparação com a taxa de drenagem de água de um esteira de polpa na ausência do copolímero. Estas taxas podem flutuar, por exemplo, quando medidas em relação à drenagem de pasta marrom ou drenagem do estágio de extração de polpa branqueada.
[0024] Em outras modalidades, a mistura de polpa exibe um aumento de pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, etc. na taxa de desidratação, conforme definido como uma quantidade de água que passa através de uma esteira de polpa na presença do copolímero por unidade de tempo de lavagem em comparação com uma quantidade de água que passa através de uma esteira de polpa na ausência do copolímero por unidade de tempo de lavagem.
[0025] Em outras modalidades, a mistura de polpa que inclui o sal inorgânico exibe uma diminuição em uma quantidade do sal inorgânico de pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, etc. com base em cálculos de balanço de massa e conforme medido por sólidos dissolvidos totais (TDS) após a drenagem de água de uma esteira de polpa na presença do copolímero em comparação com a taxa de drenagem de água de uma esteira de polpa na ausência do copolímero. Mistura de polpa:
[0026] A mistura de polpa pode ser alternativamente descrita como uma pasta de polpa. A mistura de polpa inclui o material lignocelulósico. O material lignocelulósico pode ser qualquer um conhecido na técnica. O material lignocelulósico pode ser descrito como um material fibroso lignocelulósico preparado por separação química ou mecânica das fibras de celulose de uma fonte de fibra, como madeira, papel, etc. O material lignocelulósico pode ser, ou pode ser baseado em, polpa virgem, polpa destintada (DIP), polpa Kraft não branqueada (UBK), polpas mecânicas como polpa mecânica térmica (TMP), polpas mecânicas semi-químicas como sulfito neutro semi- químico ( NSSC), embalagens velhas de papelão ondulado (OCC), jornal recuperado, tecido recuperado ou outras fontes de fibra. Normalmente, o material lignocelulósico está presente na mistura de polpa em uma quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 20, cerca de 1 a cerca de 19, cerca de 2 a cerca de 18, cerca de 3 a cerca de 17, cerca de 4 a cerca de 16, cerca de 5 a cerca 15, ou cerca de 6 a cerca de 14, cerca de 7 a cerca de 13, cerca de 8 a cerca de 12, cerca de 9 a cerca de 11, ou cerca de 10 a cerca de 11, por cento em peso com base no peso total da mistura de polpa. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0027] A mistura de polpa pode ter qualquer consistência de fibra. Em várias modalidades, a consistência da fibra é de cerca de 0,5%, 1% ou 2% ou superior, por exemplo, de cerca de 2 a cerca de 3, cerca de 3 a cerca de 4, cerca de 2 a cerca de 4 ou cerca de 4%. Normalmente, a água está presente na mistura de polpa em uma quantidade de pelo menos cerca de 80, 85, 90, 95, etc. por cento em peso com base no peso total da mistura de polpa. Em outras modalidades, a água está presente em cerca de 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 ou quase 100 por cento em peso com base no peso total da mistura de polpa. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0028] A própria lignina está presente em uma quantidade superior a cerca de 150 ppm, com base no peso total da mistura de polpa. Em várias modalidades, a lignina está presente em uma quantidade de até cerca de 25.000, 50.000, 75.000 ou 100.000 ppm, com base em um peso total da mistura de polpa. Em outras modalidades, a lignina está presente em uma quantidade de cerca de 200 a cerca de 4000, cerca de 500 a cerca de 3500, cerca de 1000 a cerca de 3000, cerca de 1500 a cerca de 2500, ou cerca de 2000 a cerca de 2500 ppm, com base em um peso total da mistura de polpa. Em outras modalidades, a quantidade de lignina é de cerca de 200 a cerca de 1000, cerca de 300 a cerca de 900, cerca de 400 a cerca de 800, cerca de 500 a cerca de 700 ou cerca de 600 a cerca de 700 ppm, com base no peso total da polpa mistura. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0029] O sal inorgânico não é particularmente limitado e pode ser qualquer um conhecido na técnica. Por exemplo, o sal inorgânico pode ser NaOH, Na2S, Na2CO3, Na2SO3, Na2SO4, Na2S2O3 e semelhantes, conforme apreciado por aqueles versados na técnica, ou combinações dos mesmos. A concentração mais alta aproximada de sais inorgânicos é encontrada no licor negro. Em várias modalidades, as concentrações de vários sais inorgânicos são: NaOH em cerca de 5 a cerca de 10% em peso, Na2S em cerca de 15 a cerca de 25% em peso, Na2CO3 em cerca de 35 a cerca de 40% em peso, Na2SO3 em cerca de 5 a cerca de 10% , Na2SO4 em cerca de 10 a cerca de 15% e Na2S2O3 em cerca de 15 a cerca de 20% em peso, cada um com base no peso total da mistura de polpa. Em várias modalidades, um ou mais desses sais podem estar presentes em uma quantidade de cerca de 0,1, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, etc. até cerca de 40, em % em peso, com base no peso total da mistura de polpa. O resíduo total desses sais inorgânicos é normalmente inferior a 3% em peso. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0030] A mistura de polpa também pode incluir minerais inorgânicos e extrativos orgânicos, tais como ácidos graxos e resinosos, compostos orgânicos dissolvidos incluindo açúcares / oligômeros celulósicos e hemicelulósicos, sabões de ácido graxo e ácido resinoso e suas combinações. Estes compostos também não são particularmente limitados e podem ser conhecidos na técnica. Além disso, eles podem estar presentes em quaisquer quantidades típicas como é conhecido na técnica. Em várias modalidades, os extrativos orgânicos estão presentes em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 10 por cento em peso com base no peso total da mistura de polpa. Em várias modalidades, a presente invenção visa a remoção de ácidos graxos e seus sabões e ácidos resínicos.
[0031] A redução dos extrativos e dos sais inorgânicos que permanecem na mistura da polpa após a lavagem é uma indicação de limpeza aprimorada. Estes são considerados contaminantes em uma planta de branqueamento, resultando em aumento dos custos de branqueamento, menores taxas de produção ou até mesmo tempo de inatividade para limpeza. A sujeira nas folhas resulta em papel de baixa qualidade. Além disso, esses contaminantes podem causar sujeira no equipamento. A limpeza pode ser alcançada com maior desidratação e melhor lavagem.
[0032] A mistura de polpa também inclui o copolímero incluindo uma ou mais unidades estruturais escolhidas a partir de unidades de óxido de etileno, unidades de óxido de propileno, unidades de ácido (met) acrílico, unidades de acrilato de etila e combinações dos mesmos. As unidades de óxido de etileno (E / O) e óxido de propileno (P / O) são conhecidas na técnica.
[0033] A terminologia "unidades de ácido (met) acrílico" descreve ambas as unidades de ácido metacrílico, isto é, unidades de ácido acrílico que incluem o grupo metila, e também unidades de ácido acrílico que são livres do grupo metila. Em outras palavras, a terminologia "(met)" entre parênteses indica que o grupo metila é opcional e pode ou não ser incluído na definição das unidades de ácido acrílico.
[0034] Além disso, o copolímero é isento de unidades estruturais contendo silicone. Em outras palavras, o copolímero não é um copolímero de silicone e não inclui quaisquer átomos ou unidades de "Si". Além disso, a própria mistura de polpa pode estar isenta de quaisquer polímeros ou copolímeros de silicone adicionais independentes do copolímero acima mencionado. Alternativamente, a mistura de polpa pode ser substancialmente isenta de polímeros ou copolímeros de silicone, e. incluindo menos de 5, 4, 3, 2, 1, 0,5 ou 0,1 por cento em peso dos polímeros ou copolímeros de silicone, com base no peso total da mistura de polpa. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0035] Exemplos de polímeros ou copolímeros de silicone que são tipicamente excluídos incluem qualquer um ou mais daqueles estabelecidos nos Exemplos abaixo ou a série Momentive Silwet L7200, Wacker Pulpsil série 900S e / ou a série Dow Corning 5000. Os compostos típicos são mostrados abaixo. Além disso, em várias modalidades, a mistura de polpa é isento de Rake, Pendant e / ou copolímeros de silicone do tipo ABA.
Tensoativo SPE poliéter de silicone SPE tipo Rake
Tensoativo SPE poliéter de silicone SPE tipo ABA Tensoativo SPE poliéter de silicone SPE tipo trisiloxano
[0036] Com referência ao próprio copolímero da presente invenção, o copolímero pode incluir uma ou mais unidades estruturais escolhidas a partir de unidades de óxido de etileno, unidades de óxido de propileno e uma combinação das mesmas. Por exemplo, o copolímero pode ser um copolímero linear e incluir unidades de óxido de etileno e unidades de óxido de propileno. Em uma modalidade, o copolímero tem uma estrutura de acordo com a fórmula (I), (I).
[0037] Nesta fórmula (I), cada um de x e y, independentemente um do outro, tem um valor de cerca de 1 a cerca de 200. Em várias modalidades, x é independentemente de cerca de 5 a cerca de 40, cerca de 5 a cerca de 35, cerca de 5 a cerca de 30, cerca de 10 a cerca de 25, cerca de 15 a cerca de 20, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, etc. Em outras modalidades, y é independentemente de 5 a cerca de 40, cerca de 5 a cerca de 35, cerca de 5 a cerca de 30, cerca de 10 a cerca de 25, cerca de 15 a cerca de 20, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, etc. Em outras modalidades, a proporção de x: y é de cerca de 10: 1 a cerca de 1:10, por exemplo, cerca de 9: 1,
cerca de 8: 1, cerca de 7: 1, cerca de 6: 1, cerca de 5: 1, cerca de 4: 1, cerca de 3: 1, cerca de 2: 1, cerca de 1: 1, cerca de 1: 2, cerca de 1: 3, cerca de 1: 4, cerca de 1: 5, cerca de 1: 6, cerca de 1: 7, cerca de 1: 8 ou cerca de 1: 9, ou qualquer intervalo entre eles. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0038] Em outras modalidades, o copolímero é um copolímero ramificado e inclui unidades de óxido de etileno e unidades de óxido de propileno. Por exemplo, o copolímero pode ter um núcleo e duas ou mais cadeias que se estendem a partir do núcleo que forma a ramificação do copolímero ramificado. O próprio núcleo pode ser qualquer um conhecido na técnica. Por exemplo, o núcleo pode ser derivado de um composto contendo hidroxilo incluindo, mas não se limitando a, compostos contendo hidroxila escolhidos de sorbitano, glicerol, eritritol e combinações dos mesmos. Em várias modalidades, as duas ou mais cadeias incluem, independentemente, unidades de óxido de etileno e / ou unidades de óxido de propileno. Em uma modalidade, o copolímero tem uma estrutura de acordo com a fórmula (II), (II).
[0039] Nesta fórmula (II), cada um de a, b, c, d, w, x, y e z, independentemente um do outro, tem um valor de cerca de 1 a cerca de 200. Em várias modalidades, o valor de cada um de w, x, y e z é independentemente cerca de 5 a cerca de 50. Em outras modalidades, o valor de cada um de w, x, y e z é independentemente cerca de 10 a cerca de 30. Em outras modalidades, o valor de cada um de w, x, y e z é independentemente cerca de 12 a cerca de 24. Em ainda outras modalidades, o valor de cada um de a, b, c e d é de cerca de 7 a cerca de 70. Em outras modalidades, o valor de cada um de a, b, c e d é de cerca de 12 a cerca de 40. Em outras modalidades, o valor de cada um de a, b, c e d é de cerca de 14 a cerca de 28. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0040] Além disso, a proporção de w: a, a proporção de x: b, a proporção de y: c e a proporção de z: d, independentemente uma da outra, são cada uma de cerca de 10: 1 a cerca de 1: 10. Em várias modalidades, uma ou mais dessas razões é independentemente cerca de 9: 1, cerca de 8: 1, cerca de 7: 1, cerca de 6: 1, cerca de 5: 1, cerca de 4: 1, cerca de 3: 1, cerca de 2: 1, cerca de 1: 1, cerca de 1: 2, cerca de 1: 3, cerca de 1: 4, cerca de 1: 5, cerca de 1: 6, cerca de 1: 7, cerca de 1: 8, ou cerca de 1: 9, ou qualquer intervalo entre eles. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores incluindo e entre aqueles estabelecidos acima são expressamente contemplados para uso neste documento. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0041] Em ainda outras modalidades, o copolímero inclui uma ou mais unidades estruturais escolhidas a partir de unidades de ácido (met) acrílico, unidades de acrilato de etila e uma combinação das mesmas. Assim como acima, a terminologia "unidades de ácido (met) acrílico" descreve ambas as unidades de ácido metacrílico, isto é, unidades de ácido acrílico que incluem o grupo metila, e também unidades de ácido acrílico que estão livres do grupo metila. Em outras palavras, a terminologia “(met)” entre parênteses indica que o grupo metila é opcional. Em várias modalidades, o copolímero é um copolímero aleatório que inclui as unidades descritas imediatamente abaixo em relação aos subscritos "x" e "y". Alternativamente, o copolímero pode ser descrito como um tipo de copolímero em blocos, como seria apreciado por um versado na técnica.
[0042] Em várias modalidades, o copolímero tem uma estrutura de acordo com a fórmula (III),
[0043] Nesta fórmula (III), cada um de x e y, independentemente um do outro, tem um valor de cerca de 1 a cerca de 200. Em outras modalidades, o valor de cada um de x e y é independentemente qualquer número ou faixa de números incluindo e entre 1 e 200. Além disso, a proporção de x: y é de cerca de 10: 1 a cerca de 1: 10. Em várias modalidades, esta razão é de cerca de 9: 1, cerca de 8: 1, cerca de 7: 1, cerca de 6: 1, cerca de 5: 1, cerca de 4: 1, cerca de 3: 1, cerca de 2: 1, cerca de 1: 1, cerca de 1: 2, cerca de 1: 3, cerca de 1: 4, cerca de 1: 5, cerca de 1: 6, cerca de 1: 7, cerca de 1: 8 ou cerca de 1: 9, ou qualquer intervalo entre eles. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0044] O copolímero não é particularmente limitado com base na quantidade incluída na mistura de polpa. No entanto, em uma modalidade, o copolímero está presente em uma quantidade de cerca de 0,10 a cerca de 3,0 libras de ativos por tonelada americana de polpa seca no forno. Em outras modalidades, esta quantidade é de cerca de 0,1 a cerca de 1, cerca de 0,1 a cerca de 0,5, cerca de 0,5 a cerca de 1, ou cerca de 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 ou 1 libra de ativos por tonelada americana de celulose seca em estufa. Em várias modalidades, todos os valores e faixas de valores, incluindo e entre aqueles estabelecidos acima, são expressamente contemplados para uso neste documento.
[0045] Em uma modalidade, o material lignocelulósico está presente em uma quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 20 por cento em peso com base no peso total da mistura de polpa, a água está presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 75 por cento em peso com base em um peso total da mistura de polpa, o sal inorgânico está presente em uma quantidade inferior a cerca de 6 por cento em peso em licor preto puro em pasta marrom emergindo de um digestor com base no peso total da pasta de polpa, menos de cerca de 3 por cento em peso em pasta marrom lavada, menos do que cerca de 3 por cento em peso no estoque branqueado não lavado e menos de 2 por cento no estágio de extração não lavado do estoque branqueado por tonelada americana de celulose seca no forno. Método de melhoria da taxa de drenagem durante a lavagem da polpa:
[0046] A presente invenção também fornece um método para melhorar a taxa de drenagem durante a lavagem da polpa. O método inclui as etapas de fornecimento da mistura de polpa. A etapa de fornecimento não é particularmente limitada e pode ser alternativamente descrita como fornecimento ou, de outra forma, disponibilizando a mistura de polpa e o copolímero para uso no método.
[0047] O método inclui ainda as etapas de formar uma esteira de polpa a partir da mistura de polpa e drenar a água da esteira de polpa. Nesta etapa, a manta de polpa exibe um aumento na taxa de drenagem da água na presença do copolímero em comparação com uma manta de polpa que é drenada na ausência do copolímero, como primeiro introduzido acima. A etapa de drenagem também pode ser definida como qualquer etapa de drenagem conhecida na técnica. Em uma modalidade, a etapa de drenagem da água é realizada em um processo de lavagem de pasta marrom, um processo de fábrica de branqueamento, um processo de máquina de celulose de mercado ou combinações dos mesmos.
[0048] Em várias modalidades do método, a mistura de polpa exibe um aumento na taxa de drenagem da água na presença do copolímero em comparação com uma mistura de polpa que é drenada na ausência do copolímero. Por exemplo, a mistura de polpa pode exibir um aumento de pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, etc. na taxa de drenagem de água de uma esteira de polpa na presença do copolímero em comparação com a taxa de drenagem de água de um esteira de polpa na ausência do copolímero. Essas taxas podem flutuar, por exemplo, quando medidas em relação à drenagem de pasta marrom ou drenagem do estágio de extração de polpa branqueada. Método de melhoria da taxa de desidratação:
[0049] A presente invenção também fornece um método para melhorar a taxa de desidratação. O método inclui as etapas de fornecimento da mistura de polpa. A etapa de fornecimento não é particularmente limitada e pode ser alternativamente descrita como fornecimento ou, de outra forma, disponibilizando a mistura de polpa e o copolímero para uso no método.
[0050] O método inclui ainda as etapas de formação de uma esteira de polpa a partir da mistura de polpa e desidratação da esteira de polpa. Nesta etapa, a manta de celulose exibe um aumento na taxa de desidratação da manta de celulose na presença do copolímero em comparação com uma manta de celulose que é desidratada na ausência do copolímero, como primeiro introduzido acima. Em várias modalidades, a mistura de polpa exibe um aumento de pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, etc. na taxa de desidratação, conforme definido como uma quantidade de água que passa através de uma esteira de polpa na presença do copolímero por unidade de tempo de lavagem em comparação com uma quantidade de água que passa através de uma esteira de polpa na ausência do copolímero por unidade de tempo de lavagem. Método para melhorar a remoção de sais inorgânicos:
[0051] A presente invenção também fornece um método para melhorar a remoção de sais inorgânicos da mistura de polpa. O método inclui as etapas de fornecimento da mistura de polpa. A etapa de fornecimento não é particularmente limitada e pode ser alternativamente descrita como fornecimento ou, de outra forma, disponibilizando a mistura de polpa e o copolímero para uso no método.
[0052] O método inclui ainda as etapas de formar uma esteira de polpa a partir da mistura de polpa e drenar a água da esteira de polpa. A etapa de drenagem também pode ser definida como qualquer etapa de drenagem conhecida na técnica. Em uma modalidade, a etapa de drenagem da água é realizada em um processo de lavagem de pasta marrom, um processo de fábrica de branqueamento, um processo de máquina de celulose de mercado ou combinações dos mesmos. Neste método, a remoção dos sais inorgânicos é medida após a drenagem de água de uma esteira de polpa na presença do copolímero em comparação com a drenagem de água de uma esteira de polpa na ausência do copolímero. Em outras modalidades, a mistura de polpa que inclui o sal inorgânico exibe uma diminuição em uma quantidade do sal inorgânico de pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, etc. com base em cálculos de balanço de massa e medido pelo total de sólidos dissolvidos (TDS) após a drenagem de água de uma esteira de polpa na presença do copolímero em comparação com a drenagem de água de um esteira de polpa na ausência do copolímero.
[0053] Os exemplos apresentados abaixo investigam o desempenho de drenagem utilizando um aparelho de design personalizado que permite que pastas de polpa sujas sejam desidratadas sob condições de vácuo controladas em temperaturas de processo quentes. Um protocolo experimental é estabelecido abaixo, em que a saída é uma medição simples da massa do efluente coletada por meio de uma tela ao longo de intervalos de tempo medidos. Os dados de tempo vs massa de efluente coletados podem ser representados graficamente para exibir uma curva de drenagem, ou a massa coletada em um momento específico (por exemplo, 15 a 25 segundos) pode ser comparada diretamente para diferentes copolímeros ou exemplos comparativos. Exemplo 1:
[0054] Pasta marrom kraft de bordo não branqueado com 3% de sólidos juntamente com carvalho do sul não branqueado e mistura de choupo são drenados no aparelho de teste. 125 mL de efluente de licor negro são drenados após tratamento com 4 lb de ativos de vários copolímeros / tonelada de polpa US OD, conforme estabelecido abaixo. As polpas tratadas são comparadas a amostras não tratadas drenadas para remover a mesma quantidade de efluente.
[0055] Mais especificamente, os copolímeros 1-3 são avaliados e identificados como se segue: Cada um dos copolímeros 1-3 é um copolímero de bloco EO / PO possuindo a seguinte fórmula geral de acordo com a fórmula (II) abaixo: (II).
[0056] Em relação ao Copolímero 1, cada w, x, y, z é cerca de 6 e a, b, c, d é cerca de 36.
[0057] Em relação ao Copolímero 2, cada x é cerca de 20 e y é cerca de 24.
[0058] Em relação ao Copolímero 3, cada x é cerca de 10 e y é cerca de 12.
[0059] Os dados mostram que as amostras tratadas drenam mais rápido resultando em um menor tempo decorrido para chegar a 125 mL de licor negro efluente coletado. A economia de tempo é convertida em% de diferença para comparação. As taxas de drenagem melhoram significativamente com o tratamento pelos copolímeros. Estes resultados são apresentados nas Figuras 1 e 2, em que a Figura 1 inclui os dados relacionados ao pasta marrom kraft de bordo não branqueado com 3% de sólidos e a Figura 2 inclui os dados relacionados à mistura de carvalho sulista e choupo não branqueada. Exemplo 2:
[0060] É avaliada a pasta marrom kraft de bétula do norte da Europa não branqueada. Composições sem silicone contendo vários copolímeros são testadas contra um antiespumante à base de silicone contendo um auxiliar de drenagem de tensoativo poliéter de silicone (SPE) e um produto sem silicone que está comercialmente disponível na BIM Kemi AB. Estes compostos são utilizados em uma dosagem de 500 g / MT OD de polpa para uma pasta de polpa de 3% antes da drenagem.
[0061] Mais especificamente, (Co) Polímeros 4-8 são avaliados e são identificados da seguinte forma:
[0062] O polímero 4 é um antiespumante de emulsão de silício que inclui um auxiliar de drenagem de tensoativo de poliéter de silicone (SPE) que está comercialmente disponível na Solenis sob o nome comercial de Advantage BN3397.
[0063] O Copolímero 5 é uma solução de 2% de substâncias ativas do Copolímero 2 em água.
[0064] O Copolímero 6 é uma solução ativa de 10% do Copolímero 2 em água.
[0065] O Copolímero 7 é uma solução ativa de 10% do Copolímero 2 em água.
[0066] O polímero 8 é um antiespumante de emulsão de silicone que está comercialmente disponível na BIM Kemi AB sob o nome comercial de AF4442.
[0067] Os dados apresentados na Figura 3 mostram que as taxas de drenagem são significativamente melhoradas com o tratamento pelos copolímeros em comparação com o Copolímero 8. Exemplo 3:
[0068] A pasta marrom kraft de eucalipto não branqueada é avaliada com a celulose produzida imediatamente antes do teste. Uma pasta de polpa de 3% é drenada no aparelho de teste para 8-10% de sólidos para formar uma almofada. Posteriormente, a água quente limpa é deslocada através da almofada para simular a lavagem. Vários copolímeros são adicionados a 1 lb como ativos / tonelada de polpa OD e avaliados na temperatura do processo.
[0069] Mais especificamente, (Co) Polímeros 9-11 são avaliados e são identificados como segue:
[0070] O Polímero 9 é um tensoativo de poliéter de silicone que está comercialmente disponível na Momentive sob o nome comercial de Silwet DA-40.
[0071] O Polímero 10 é um tensoativo de poliéter de silicone que está comercialmente disponível na Momentive sob o nome comercial de Silwet DA-33.
[0072] O copolímero 11 tem a mesma identidade que o copolímero 2 acima.
[0073] Os dados da Tabela da Figura 4 e o gráfico de linha da Figura 5 mostram que o volume de filtrado coletado por unidade de tempo é significativamente maior para as polpas tratadas. Estes dados também mostram que os copolímeros em bloco
EO / PO sem silicone da presente invenção têm um desempenho semelhante aos melhores tensoativos de poliéter de silicone (SPEs) usados neste exemplo. Exemplo 4:
[0074] Matéria-prima kraft de mistura de pinho do norte / cicuta não branqueada junto com pasta-marrom kraft de mistura de pinho / abeto são drenados no aparelho de teste. 125 mL de efluente de licor negro são drenados após o tratamento com 4 libras de ativos de vários copolímeros / tonelada de polpa US OD. As polpas tratadas são comparadas a amostras não tratadas drenadas para remover a mesma quantidade de efluente.
[0075] Mais especificamente, os copolímeros 12-14 são avaliados e são identificados da seguinte forma:
[0076] O copolímero 12 tem a mesma identidade que o copolímero 1 acima.
[0077] O copolímero 13 tem a mesma identidade que o copolímero 2 acima.
[0078] O copolímero 14 tem a mesma identidade que o copolímero 3 acima.
[0079] Os dados mostram que as amostras tratadas drenaram mais rápido resultando em um menor tempo decorrido para atingir 125 mL de licor negro efluente coletado. A economia de tempo é convertida em% de diferença para comparação, conforme mostrado nas Figuras 6 e 7, em que a Figura 6 inclui os dados relacionados ao pasta marrom kraft da mistura de pinho do norte / cicuta não branqueada e a Figura 7 inclui os dados relacionados ao pasta marrom kraft da mistura de pinho / abeto. As taxas de drenagem são melhoradas com o tratamento pelos copolímeros da presente invenção. Exemplo 5:
[0080] A celulose kraft de madeira dura do Norte branqueada de uma lavagem de estágio de extração é simulada com a celulose e o efluente. Uma pasta de polpa de 3% é drenada por um intervalo de 25 segundos após o tratamento com vários copolímeros e comparada com a polpa não tratada.
[0081] Mais especificamente, os copolímeros 15-19 são avaliados e identificados como se segue: Copolímero 15 um copolímero em bloco EO / PO disponível comercialmente na Vantage Performance Materials sob o nome comercial de Lumulse
1061L.
[0082] O copolímero 16 é um copolímero de emulsão à base de acrilato com a seguinte fórmula geral de acordo com a fórmula (III): (III).
[0083] em que x é cerca de 1 e y é cerca de 1.
[0084] O copolímero 17 é um copolímero de bloco EO / PO possuindo a seguinte fórmula geral de acordo com a fórmula (I) acima:
[0085] em que, cada x é cerca de 25 e y é cerca de 8.
[0086] O copolímero 18 tem a mesma identidade que o copolímero 2 acima.
[0087] O copolímero 19 é um copolímero em bloco EO / PO tendo a seguinte fórmula geral de acordo com a fórmula (I) acima: (I)
[0088] em que cada x é cerca de 20 e y é cerca de 35.
[0089] Os dados mostram que a quantidade de efluente removido é significativamente maior para as amostras tratadas, conforme mostrado na Figura 8. O uso de um copolímero em bloco EO / PO da presente invenção melhora a taxa de drenagem de cerca de 30 a cerca de 40%, enquanto o uso de um copolímero de acrilato de etila de ácido metacrílico da presente invenção fornece uma melhoria de cerca de 40%. Isso é significativo porque introduz uma nova química funcional (isto é, um polímero de acrilato anionicamente carregado em um meio alcalino) que tem um bom desempenho nesta aplicação e tem uma liberação regulatória favorável (contato indireto com alimentos da FDA).
[0090] A polpa também é comparada quanto à limpeza após o intervalo de drenagem de 25 segundos. A polpa de drenagem mais rápida continha menos efluente sujo e mostrou significativa demanda de oxidante químico (COD calculado) e redução de carbono orgânico total (TOC calculado), conforme estabelecido na Figura
9. Exemplo 6:
[0091] A pasta marrom de celulose kraft de madeira dura do sul não branqueada é coletada antes do branqueamento com 1% de sólidos (antes de ser espessada para > 10%). Uma pasta de 3% é drenada durante 25 segundos após o tratamento com vários copolímeros a 3 lb de ativos de vários copolímeros / tonelada de polpa US, e comparada com a polpa não tratada. Mais especificamente, os copolímeros 15-19 são avaliados novamente. Os dados mostram que os copolímeros de bloco EO / PO melhoraram a taxa de drenagem em cerca de 70 a cerca de 75% nesta aplicação, como mostrado na Figura 10. Exemplo 7:
[0092] A polpa kraft de madeira dura do sul branqueada é coletada de um estágio de extração alcalina com filtrado. Uma pasta de polpa de 3% é drenada por um intervalo de 25 segundos após o tratamento com US 3 lb / ton de um copolímero em bloco EO / PO e comparado com a polpa não tratada. Mais especificamente, o copolímero 20 é avaliado. O copolímero 20 tem a mesma identidade que o copolímero
19. A massa do filtrado é removida e medida e a experiência é repetida 3 vezes cada com o branco e o tratamento para demonstrar a repetibilidade. Os dados mostram que uma maior quantidade de efluente é removida da polpa tratada, o que representa um aumento de cerca de 48% na drenagem, conforme mostrado na Figura 11. Conclusões sobre os dados:
[0093] Estes dados mostram que a mistura e o método da polpa melhoram a taxa de escoamento da polpa na operação de lavagem. Isto pode resultar em uma polpa mais limpa em um intervalo de tempo fixo ou em uma maior produção de polpa (taxa de produção aumentada). Um equilíbrio entre esses dois benefícios também pode ser obtido.
[0094] Embora pelo menos uma modalidade exemplar tenha sido apresentada na descrição detalhada anterior, deve ser entendido que existe um grande número de variações. Também deve ser entendido que a modalidade exemplar ou modalidades exemplares são apenas exemplos e não se destinam a limitar o escopo, aplicabilidade ou configuração de qualquer forma. Em vez disso, a descrição detalhada anterior fornecerá aos técnicos no assunto um roteiro conveniente para a implementação de uma modalidade exemplar. Deve ser entendido que várias mudanças podem ser feitas na função e disposição dos elementos descritos em uma modalidade exemplar, sem se afastar do escopo conforme estabelecido nas reivindicações a seguir.
Claims (10)
1. Mistura de polpa caracterizada pelo fato de que compreende: um material lignocelulósico; água; lignina; um sal inorgânico; e um copolímero que compreende duas ou mais unidades estruturais escolhidas a partir de unidades de óxido de etileno, unidades de óxido de propileno, unidades de ácido (met) acrílico, unidades de acrilato de etila e combinações dos mesmos; em que o referido copolímero é isento de unidades estruturais contendo silicone, e em que a referida lignina está presente em uma quantidade superior a cerca de 150 ppm, com base no peso total da referida mistura de polpa.
2. Mistura de polpa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido copolímero compreende unidades de óxido de etileno e unidades de óxido de propileno.
3. Mistura de polpa, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o referido copolímero é um copolímero linear.
4. Mistura de polpa, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o referido copolímero é um copolímero ramificado.
5. Mistura de polpa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido copolímero tem uma estrutura de acordo com a fórmula (I), (I) em que: x e y, independentemente um do outro, têm um valor de cerca de 1 a cerca de 200; e uma razão de x: y é de cerca de 10: 1 a cerca de 1: 10.
6. Mistura de polpa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido copolímero tem um núcleo e duas ou mais cadeias que se estendem a partir do referido núcleo, em que o referido núcleo é derivado de um composto contendo hidroxila, e cada uma das referidas duas ou mais cadeias compreende independentemente unidades de óxido de etileno e unidades de óxido de propileno.
7. Mistura de polpa, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o referido composto contendo hidroxila é escolhido de sorbitano, glicerol, eritritol e combinações dos mesmos.
8. Mistura de polpa, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o referido copolímero tem uma estrutura de acordo com a fórmula (II), (II) em que: a, b, c, d, w, x, y e z, independentemente um do outro, têm um valor de cerca de 1 a cerca de 200; e uma razão de w: a, uma razão de x: b, uma razão de y: c, e uma razão de z: d, independentemente uma da outra, são cada uma de cerca de 10: 1 a cerca de 1:10.
9. Mistura de polpa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido copolímero compreende unidades de ácido (met) acrílico e unidades de acrilato de etila.
10. Método para melhorar a drenagem durante a lavagem da polpa, o método caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma mistura de polpa compreendendo um material lignocelulósico, água, lignina, um sal inorgânico e um copolímero compreendendo duas ou mais unidades estruturais escolhidas a partir de unidades de óxido de etileno, unidades de óxido de propileno, unidades de ácido (met) acrílico, unidades de acrilato de etila e combinações dos mesmos, em que o copolímero é livre de unidades estruturais contendo silicone e a lignina está presente em uma quantidade superior a cerca de 150 ppm, com base em um peso total da mistura de polpa; formar uma esteira de polpa a partir da mistura de polpa; e drenar a água da esteira de polpa; em que a mistura de polpa exibe um aumento de pelo menos cerca de 5% na taxa de drenagem da água da esteira de polpa na presença do copolímero em comparação com a drenagem de água de uma esteira de polpa na ausência do copolímero.
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