MX2007015548A - Metodo para monitorear depositos organicos en la fabricacion de papel. - Google Patents

Metodo para monitorear depositos organicos en la fabricacion de papel.

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Abstract

Se describe un metodo para monitorear la deposicion de depositos organicos provenientes de un liquido o mezcla en un proceso de fabricacion de papel. El metodo incluye medir la tasa de deposicion de depositos organicos provenientes del liquido o mezcla de un proceso de fabricacion de papel sobre una microbalanza de cristal de cuarzo que tiene un lado superior en contacto con el liquido o mezcla y un segundo, lado inferior aislado del liquido o mezcla. Tambien se describe un metodo para medir la efectividad de los inhibidores que disminuyen la deposicion de depositos organicos en un proceso de fabricacion de papel. El metodo incluye monitorear la deposicion de depositos organicos de un liquido o mezcla provenientes de un proceso de fabricacion de papel o de un liquido o mezcla que simula un liquido o mezcla encontrado en un proceso de fabricacion de papel. Cualquier metodo comprende medir la tasa de deposicion de depositos organicos provenientes del liquido o mezcla sobre una microbalanza de cristal de cuarzo que tiene un lado superior en contacto con el liquido o mezcla y un segundo lado inferior aislado del liquido o mezcla; agregando un inhibidor que disminuye la deposicion de los depositos organicos al liquido o mezcla; y volviendo a medir la tasa de deposicion de los depositos organicos provenientes del liquido o mezcla sobre la microbalanza de cristal de cuarzo.

Description

IMÉTODO PARA MONITOREAR DEPÓSITOS ORGÁNICOS EN LA FABRICACIÓN I DE PAPEL CAMPO DE LA INVENCIÓN ! Esta invención se encuentra en el campo de la fabricación de papel. Específicamente, esta invención se encuentra en el campo de monitorear la formación de depósitos orgánicos en el proceso de fabricación de papel. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La formación de depósitos de sustancias resinosas orgánicas (extractos de madera y materiales naturales i relacionados en materia prima virgen, adhesivos y componentes similares hechos por el hombre en materiales reciclados) es I¡ un problema común en la fabricación de papel. Para grados de papel, estos extractos, cuando son liberados durante el procesamiento de madera o productos de papel reciclado, pueden convertirse tanto en componentes indeseables de la pastas papeleras para elaborar papel como en depósitos problemáticos en todo el equipo de la fábrica. La naturaleza de los depósitos orgánicos difiere de Un método expreso para el monitoreo de depósitos orgánicos y predicción de las actividades de los programas de control de c.epósito es de gran valor para la industria. Actualmente, no existe tal método en el mercado. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un método para monitorear la deposición de depósitos orgánicos provenientes de un líquido o mezcla en un proceso de fabricación de papel que comprende la medición de la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o mezcla sobre una microbalanza de cristal de cuarzo que tiene un lado superior en contacto con el líquido o mezcla y un segundo lado inferior aislado del líquido o mezcla. La presente invención proporciona también un método para medir la efectividad de inhibidores que disminuyen la deposición de depósitos orgánicos en un proceso de fabricación de papel que comprende el monitoreo de la deposición dei depósitos orgánicos provenientes de un líquido o mezcla en un proceso de fabricación de papel que comprende la medición ce la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o mezcla sobre una microbalanza de I cristal de cuarzo que tiene un lado superior en contacto con el líquido o ¡mezcla y un segundo lado inferior aislado del líquido o mezcla; agregar un inhibidor que disminuye la deposición de' depósitos orgánicos al líquido o mezcla; y volver a medir la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes ¡del líquido o mezcla sobre la microbalanza de cristal de cuarzo. La presente invención proporciona también un método para medir la efectividad de inhibidores que disminuyen la deposición de depósitos orgánicos en un proceso de fabricación de papel que comprende: monitorear la deposición de depósitos i orgánicos provenientes de un líquido o mezcla que simule un líquido o mezcla que se encuentra en un proceso de fabricación de papel que comprende la medición de la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o mezcla sobre una microbalanza de cristal de cuarzo que tiene un ladoj superior en contacto con el líquido o mezcla y un segundo l Iado inferior aislado del líquido o mezcla; agregar un inhibidor que disminuya la deposición de depósitos orgánicos al líquido o mezcla; y volver a medir la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o mezcla sobre ía microbalanza de cristal de cuarzo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS i formación de depósitos orgánicos la materia prima impura post- . formación de depósitos orgánicos en la línea de lavado de ' la materia prima impura post-oxígeno: voltaje de atenuación.
La Figura 3 es la deposición de resinas de madera y I finos pegados en la máquina para fabricar papel (línea de aguas de vertido) . La Figura 4 es la deposición de resinas de madera y finos pegados en la máquina para fabricar papel (línea de aguas de vertido): acumulación de masa. La Figura 5 es la deposición de resinas de madera y finos pegados en la máquina para fabricar papel (línea de aguas de vertido): voltaje de atenuación. La Figura 6 es el monitoreo de adhesivos en la pasta papelera de caja de alimentación repulpada a 60C (experimento de prueba de laboratorio): acumulación de masa. La Figura 7 es el monitoreo de adhesivos en la pasta papelera de caja de alimentación repulpada a 60C (experimento de prueba de laboratorio) : voltaje de atenuación. La Figura 8 es el monitoreo de adhesivos en la pasta papelera de caja de alimentación repulpada a 60C (experimento de prueba de laboratorio): temperatura. La Figura 9 es la deposición mezclada orgánica/ inorgánica en1 líneas de descarga de filtrado D100 de una planta de blanqueado. La ¡Figura 10 es la deposición mezclada orgánica/ inorgánica en líneas de descarga de filtrado DI de una planta de blanqueado La ^Figura 11 es la sal mezclada de aluminio-calcio i de un ácido polimérico orgánico (una sobredosis de inhibidor de incrustación, diagnósticos en aplicaciones del programa de control de depósitos) en una línea de aguas de vertido en el repulpador de papel averiado: acumulación de masa. La Figura 12 es la sal mezclada aluminio-calcio de un ácido poli'mérico orgánico (una sobredosis de inhibidor de incrustación, diagnósticos en aplicaciones del programa de control de depósitos) en una línea de aguas de vertido en el repulpador de papel averiado: voltaje de atenuación. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN i "QCM" significa microbalanza de cristal de cuarzo. "IDM" significa monitor de deposición independiente'. El instrumento se encuentra disponible de Nalco Company, Naperville, IL. Es un instrumento portátil que registra la deposición real y, desde el punto de vista de la aplicación, difiere de las muestras de material para i pruebas convencionales por su alta sensibilidad y capacidad para seguir continuamente la deposición y valorar la naturaleza del depósito. Los datos se recolectan continuamente i en intervalos que varían desde minutos hasta horas y después se descargan desde el IDM hacia una computadora personal. Toda la fontanería se completa en general utilizando tubería de acero inoxidable con accesorios de compresión1. Esto incluye la entrada y salida de muestra del sistema, j La tasa de flujo en una operación continua (la sonda conectada a una línea de proceso a través de una I instalación de torbellino) es normalmente de 2-4 galones por minuto. la recolección de datos a donde la sonda del instrumento se encuentra sumergida en el líquido de prueba properties with smooth and-textured-surface resonators, Proc.
IEEE Int. Fre'q. Control Symp., v.47, p.603-608 (1993); Martin et al., Resonator/Oscillator response to liquid loading, i Anal. Chem., v.69 (11), 2050-2054 (1997); Schneider et . al., Quartz Cristal Microbalance (QCM) arrays for solution analysis, Sandia Report SAND97-0029, p.1-21 (1997). En la QCM, se inte ¡rcala un cristal plano de cuarzo entre dos superficies eléctricamente conductivas. Una superficie (lado superior) se ¡encuentra en contacto continuo con el medio de i prueba mientras que la otra (lado inferior) se encuentra aislada del 1 .íquido o mezcla de prueba. La QCM vibra cuando se le aplica el potencial eléctrico (efecto piezoeléctrico) .
Los parámetros medidos por la sonda del instrumento, la frecuencia osciladora y el voltaje de atenuación se encuentran conectados a la cantidad y las propiedades físicas del depósito en el lado superior (abierto al medio) de la QCM. La frequencia de vibración es, generalmente linealmente proporcional ! a la masa de un depósito en la superficie metálica de la QCM. La medición de la frecuencia proporciona así medios para monitorear la deposición en tiempo real. El instrumento también mide el voltaje de atenuación. Este parámetro depende de las propiedades visco elásticas del ! depósito siendo así indicativas de su naturaleza. El voltaje de atenuación no cambia en el caso de depósitos rígidos (en cualquier incrustación inorgánica) Este se incrementa durante la etapa inicial de acumulación en el caso de depósitos orgánicos. Tanto la frecuencia osciladora como el voltaje de atenuación también se afectan por las propiedades i de la fase acuosa tales como temperatura y viscosidad. Por lo tanto, se deben mantener condiciones uniformes a través de cada experimento. En una modalidad, el proceso de fabricación de papel ocurre en una ubicación seleccionada del grupo que consiste de: un molino de pulpa; una máquina para fabricación de papel; una máquina para fabricación de papel de seda; un repulpador; una tubería de agua; una preparación de la materia prima final en húmedo; y etapas de destintado. En otra modalidad, los depósitos orgánicos se seleccionan dje un grupo que consiste de: madera; extractos; lignina redepositada; desespumantes; surfactantes; y adhesivos. En otra modalidad los surfactantes son surfactantes de silicona. En otra modalidad, los adhesivos se seleccionan del grupo que consiste de: químicos encoladores; y adhesivos. En otra modalidad, la mezcla que fluye continuamente es una mezcla de pulpa. En otra modalidad, dichos depósitos orgánicos son surfactantes de silicona y dicho proceso de fabricación de papel es un proceso de repulpado de papel de seda. En otra modalidad, el lado superior de la microbalanza de cristal de cuarzo se hace de uno o más materiales conductivos seleccionados de un grupo que consiste de: platino, titanio, plata, oro, plomo, cadmio, electrodos de película delgada tipo diamante con o sin iones implantados; siliciuros de titanio, niobio y tantalio, aleaciones plomo-selenio; amalgamas de mercurio; y silicona. En otra modalidad, el lado superior de la microbalanza de cristal de cuarzo se encuentra recubierto con cualquiera de uno o más de los materiales conductivos o no conductivos seleccionados del grupo que consiste de: películas poliméricas; monocapas; policapas; surfactantes; polielectroliitos; tioles; sílice; sorbatos aromáticos; monocapas auto ensambladas; y sólidos moleculares. Los siguientes ejemplos no pretenden limitar la invención a ¡menos que se establezca de otro modo en las reivindicaciones incluidas en la presente. Experimentos Ejemplo 1 El instrumento IDM se conectó directamente (una conexión de corriente de torbellino) a una línea de filtrado para asegurar el flujo continuo de la solución. La deposición se registró directamente y los datos se incorporan en la Figura 1 y Figura 2. Se monitoreó la formación de depósitos orgánicos "ligeros" en una línea de lavado de la materia prima impura post-oxígeno en línea con el IDM. Se observó una acumulación de masa constante i acompañada p r cambios característicos en el voltaje de inicial seguido de depresión) . En adición del químico PP10-3095 de Nalco condujo a la remoción de depósitos seguido de la completa supresión de la deposición (100-50 ppm) o de la disminución d'e la deposición (25 ppm) Ejemplo 2 El instrumento IDM se conectó directamente (una instalación de corriente de torbellino) hacia la línea de aguas de vertido en la máquina para fabricar papel (0.3-0.5% de finos de pulpa). La deposición de resinas de madera y finos pegados se registró directamente y los datos e incorporan en la Figura 3. La deposición se detuvo cuando se aplicó el químico PP10-3095 de Nalco a 100 ppm (nótese que el químico no removió el material de la superficie de la QCM) . Ejemplo 3. El instrumento IDM se conectó directamente (una instalación de corriente de torbellino) a una línea de aguas de vertido en la máquina para fabricar papel (0.3-0.5% de finos de pulpa). La deposición de resinas de madera y finos pegados se registró y los datos se incorporan en la Figura 4 y la Figura 5. La deposición se detuvo cuando se aplicó el químico PP10-3095 de Nalco a 50 ppm y 100 ppm (el químico no removió el alquitrán de la superficie de1 la QCM) . Ejemplo 4. Surfactantes de aceite de silicona del proceso de repulpado de papel de seda facial (3% de pulpa, vaso I de precipitación de 400 rpm, temperatura ambiente) . En esta aplicación de prueba de laboratorio, se observó acumulación lineal del depósito orgánico, a una tasa que depende de la presencia de agentes de control de depósito en el sistema. Ejemplo 5. Monitoreo de adhesivos. Se repulpó una muestra de la pasta papelera de caja de alimentación i (caja OCC 100% reciclada) a 60C. La mezcla se transfirió a un vaso de precipitación de 1 1 con un agitador magnético. La sonda del IDM se colocó verticalmente en un soporte y los datos se incorporan en las Figuras 6-8. La mezcla se agitó a i una tasa constante de 400 rpm a temperatura ambiente y se dejó enfriar. Los datos se corrigieron a 20C utilizando la fórmula de icorrelación lineal de temperatura-frecuencia obtenida por el instrumento IDM en un experimento separado. Las curvas de acumulación de masa y voltaje de atenuación pueden atribuirse de forma no ambigua a un material orgánico que se deposita a una tasa perceptible mientras la solución se encuentra aún caliente, la deposición posterior se retardó. Ejemplo 6. Depósitos mezclados orgánicos/ inorgánicos. Esto da un ejemplo de cómo utilizar la técnica ya sea como herramienta de monitoreo o de diagnóstico. En una fábrica de papel, se instaló el IDM, consecutivamente, en líneas de descarga de filtrado (pH 3.5-3.8, 60-66°C) en donde se supuso que se depositaría la incrustación de sulfato de bario/oxalato , de calcio mezclados. En ambos casos, el I instrumento registró la deposición que no puede atribuirse completamente a una incrustación inorgánica debido a cambios perceptibles en el voltaje de atenuación. (Ver Figuras 9- 10). De hecho, las microfotografías del depósito también I indicaron que la incrustación se mezcló, predominantemente conteniendo un componente orgánico (probablemente, fibras atrapadas y posiblemente orgánicos viscosos) . Ejemplo 7. Sal mezclada de aluminio-calcio de un ácido orgánico polimérico (una sobredosis del inhibidor de incrustación, , diagnósticos en aplicaciones del programa de i control de depósitos) . El instrumento IDM se conecto directamente (una instalación de corriente de torbellino) a una línea de1 aguas de vertido en el repulpador de papel averiado (0.3-0.5% de finos de pulpa). Inicialmente la deposición fue inorgánica. La solución contenía muy altas concentraciones de iones de metal, especialmente aluminio y calcio. La aplicación de un exceso de un agente de control de incrustación en la línea del IDM a través de la bomba peristáltica ique fue un ácido orgánico polimérico en su naturaleza dio como resultado un aumento en la deposición. (Ver Figuras 11-12). El instrumento permitió atribuir inmediatamente este fenómeno a un material orgánico que solo pudo ser una] sal mezclada de aluminio-calcio de un ácido orgánico polimérico formado debido a la sobredosis del inhibidor de incrustación.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES 1. ' Un método para monitorear la deposición de depósitos orgánicos provenientes de un líquido o mezcla en un proceso de fabricación de papel que comprende medir la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o mezcla sobre una microbalanza de cristal de cuarzo que tiene un lado superior en contacto con el líquido o mezcla y un segundo lado inferior aislado del líquido o mezcla. I 2. i El método de la reivindicación 1 en donde el lado superior] de la microbalanza de cristal de cuarzo se hace de uno o más materiales conductivos seleccionados del grupo que consiste de: platino; titanio; plata; oro; plomo; cadmio; electrodos de película delgada tipo diamante con o sin iones implantados; ' siliciuros de titanio, niobio y tantalio; aleaciones plomo-selenio; amalgamas de mercurio; y silicona. 3. ] El método de la reivindicación 1 en donde i dicho proceso i de fabricación de papel ocurre en una ubicación seleccionada del grupo que consiste de: un molino de pulpa; una máquina para fabricación de papel; una máquina para fabricación de papel de seda; un repulpador; una tubería de agua; preparación de materia prima final húmeda; y etapas de destintado. ¡ I . | El método de la reivindicación 1 en donde dichos depósitos orgánicos se seleccionan del grupo que consiste de: madera; extractos; lignina redepositada; desespumantes; surfactantes; y adhesivos. 5. El método de la reivindicación 4 en donde dichos adhesivos se seleccionan del grupo que consiste de: químicos encoladores; y adhesivos. 6. El método de la reivindicación 1 en donde dicha mezcla és una mezcla de pulpa. 7. Un método para medir la efectividad de I inhibidores ¡que disminuyen la deposición de depósitos orgánicos eni¡ un proceso de fabricación de papel que comprende: a. monitorear la deposición de depósitos orgánicos provenientes de un líquido o mezcla en un proceso de fabricación de papel que comprende medir la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o i mezcla sobre una microbalanza de cristal de cuarzo que tiene un lado super !ior en contacto con el líquido o mezcla y un segundo lado inferior aislado del líquido o mezcla; b. agregar un inhibidor que disminuye la deposición de depósitos orgánicos al líquido o mezcla; y c. , volver a medir la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o mezcla sobre la microbalanz Ia de cristal de cuarzo. 8. ' El método de la reivindicación 7 en donde I dicho proceso ' de fabricación de papel ocurre en una ubicación seleccionada del grupo que consiste de: un molino de pulpa; una máquina para fabricación de papel; una máquina para fabricación de papel de seda; un repulpador; una tubería de agua; preparación de materia prima final húmeda; y etapas de destintado. 9. ¡ Un método para medir la efectividad de i inhibidores ¡que disminuyen la deposición de depósitos orgánicos eh un proceso de fabricación de papel que I comprende : ! ¡ a. , monitorear la deposición de depósitos orgánicos provenientes de un líquido o mezcla que simulan un i líquido o mezcla encontrado en un proceso de fabricación de papel que comprende medir la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o mezcla sobre una microbalanza de cristal de cuarzo que tiene un lado superior en contacto con el líquido o mezcla y un segundo lado inferior aislado del líquido o mezcla; b. agregar un inhibidor que disminuye la deposición de' depósitos orgánicos al líquido o mezcla; y i c. , volver a medir la tasa de deposición de depósitos orgánicos provenientes del líquido o mezcla sobre I la microbalanza de cristal de cuarzo. 10.1 El método de la reivindicación 4, en donde dichos surfactantes son surfactantes de silicona . 11. I El método de la reivindicación 1 en donde dichos depósitos orgánicos son surfactantes de silicona y lado superior de la microbalanza de cristal de cuarzo se encuentra recubierto con cualquiera de uno o más materiales conductivos o no conductivos seleccionados del grupo que consiste de: películas poliméricas; monocapas; policapas; surfactantes; ' polielectrolitos; tioles; sílice; sorbatos aromáticos; monocapas auto ensambladas; y sólidos moleculares.
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