La tecnología está orientada al área forestal, más específicamente a la producción de tall oil a partir de un proceso que evita la utilización de ácido sulfúrico.

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Hoy en día, la producción de tall oil en plantas de celulosa se encuentra condicionada principalmente por los productos químicos y la calidad de la madera requeridos para el proceso de elaboración.

El principal insumo químico para producir tall oil es el ácido sulfúrico, requiriéndose alrededor de 200 - 300 kg/ton de tall oil crudo, dependiendo de la calidad del jabón, lo que eleva los costos del proceso.

Por otra parte, el tipo de madera tiene efecto sobre la calidad del tall oil, debido a que diferentes maderas producen distintos tipos de ácidos resínicos, ácidos grasos e insaponificables, y por ende, diferentes cantidades de tall oil. En general, árboles más viejos y de más lento crecimiento producen mayor cantidad de ácidos resínicos.

El proceso para generar tall oil utiliza jabón de tall oil obtenido específicamente del licor negro resultante del proceso de pulpaje, el cual reacciona con ácido sulfúrico a ciertas condiciones de tiempo y temperatura. Esta reacción favorece la disminución del pH de la solución que es cercano a 12 a un valor inferior a 8. A este nivel de pH, el tall oil crudo acidificado se separa en dos corrientes mediante un proceso de centrifugación: tall oil crudo (fase más liviana) y salmuera (principalmente sulfato de sodio y lignina que contiene ácido sulfhídrico).

Junto a lo anterior, el precio de químicos es un factor importante que muchas veces afecta la economía de una industria. Por estos motivos, es que se hace necesario desarrollar nuevos procesos para generar tall oil, que permitan disminuir los costos asociados al consumo de químicos y obtener un tall oil de alta calidad.

Utilizar ácido sulfúrico como agente acidificante disminuye la calidad del tall oil; sin embargo, la única alternativa práctica sería utilizar el ácido bórico, el cual es un ácido débil, pero su costo es elevado e interfiere en el proceso de manufactura del papel, por esta razón el ácido sulfúrico aún es usado.

Una recuperación efectiva del jabón puede incrementar la recuperación química en plantas Kraft. A la vez, se ha descubierto que la utilización de aditivos de bajo costo, como los lignosulfonatos, puede incrementar el rendimiento y la eficiencia de la planta de tall oil.

Existen otros estudios que indican que una opción para disminuir el consumo de H2SO4 es incorporar una etapa de pre-tratamiento del jabón, en la cual éste se hace reaccionar con dióxido de carbono. Lo anterior mediante una reacción, en la cual el dióxido de carbono es disuelto en agua, formando ácido carbónico. El ácido reacciona con el jabón, bajando el pH de la mezcla, lo que produce una separación en dos fases: jabón de apariencia cremosa y bicarbonato de sodio en la cual están disueltos los componentes del licor negro. Con este procedimiento se logra reemplazar hasta un 30% del ácido sulfúrico necesario para acidificar el jabón de tall oil.

Por otra parte, en las plantas de pulpa de madera blanqueada, se genera dióxido de cloro (CIO ₂ ) el cual es utilizado en el proceso de blanqueo de pulpa. En el generador de dióxido de cloro se produce una corriente secundaria, del cual se retira mecánicamente un sólido, que corresponde a la sal ácida de sesquisulfato de sodio (Na3H(S0 ₄ ) ₂ ). Este subproducto tiene un pH cercano a 1 , lo que hace que su manejo sea complicado a nivel operacional. Por este motivo, actualmente en una planta de celulosa es considerado un residuo, que debe ser neutralizado con soda para ajustarlo a un pH básico y de esta forma incorporarlo al licor negro previo a su quemado en la caldera recuperadora, o en algunos casos es enviado a efluentes para su eliminación.

El principal documento que guarda relación con la presente tecnología se detalla a continuación:

Solicitud de patente de invención US 2008/0214796 A1 , denominada: "Method", se refiere a un método que permite controlar el balance de sodio y azufre en una planta de celulosa, al mismo tiempo proporciona un proceso que permite separar la lignina del licor negro. De acuerdo a lo planteado en la solicitud, en una de las etapas del proceso es posible utilizar el sesquisulfato de sodio proveniente de planta de dióxido de cloro como agente para ajusfar pH de la mezcla. Las etapas del proceso son las siguientes: a) precipitación de la lignina a través de la acidificación del licor negro, mediante la adición de dióxido de carbono; b) disolución del queque de lignina y ajuste de pH agregando ácido sulfúrico o sesquisulfato de sodio proveniente de una planta de dióxido de cloro; c) filtración de la solución obtenida en la etapa anterior, y d) ajuste de pH. Por otro lado, cuando es necesario, es posible aumentar la cantidad de ácido adicionado en la etapa (b) y de esta forma utilizarlo como acidificante del jabón de tall oil y producir tall oil.

Este documento no interfiere ni reproduce completamente nuestra tecnología, por lo que no se verían afectados los requisitos de patentabilidad. Divulgación de la Invención

La presente tecnología corresponde a un procedimiento para generar tall oil a partir de sesquisulfato de sodio. Este método se basa principalmente en utilizar una solución de sesquisulfato de sodio para acidificar el jabón de tall oil y producir tall oil. Esta innovación permite disminuir el consumo de ácido sulfúrico en las plantas de tall oil, ya que podría reemplazar hasta el 100% de este químico por una solución de sesquisulfato de sodio, obteniendo un tall oil apto para su uso como combustible.

Debido a que el sesquisulfato de sodio es un subproducto, que actualmente no es utilizado, cuya principal propiedad es su bajo pH, es necesario estandarizarlo para que pueda ser utilizado en plantas de tall oil. Para ello se debe preparar una solución de sesquisulfato de sodio adicionando agua y de esta forma realizar la reacción con jabón de tall oil.

El proceso comprende las siguientes etapas (ver Figura N° 1 ):

1. determinación de la concentración de la solución de sesquisulfato de sodio;

2. reacción entre la solución de sesquisulfato de sodio y el jabón de tall oil; y

3. separación de las fases tall oil y salmuera.

1. Determinación de la concentración de la solución de sesquisulfato de sodio

Para realizar la reacción con jabón de tall oil, se debe determinar la concentración de la solución de sesquisulfato de sodio adecuada para acidificar el jabón. Para ello, se utiliza sal ácida de sesquisulfato de sodio (1) proveniente del proceso de generación de dióxido de cloro y agua (2), y se prepararan soluciones a distintas concentraciones de sesquisulfato de sodio. Luego a cada solución se le realiza un test de cristalización, que consiste en disminuir la temperatura de la solución hasta obtener la temperatura a la cual comienza a cristalizar, la cual puede variar entre 20 - 30°C.

La concentración de la solución con la cual se realiza la acidificación del jabón de tall oil varía entre 30 y 50% en peso, preferentemente entre 35 y 45%. A concentraciones inferiores a 30%, la solución cristaliza a temperaturas bastantes bajas, por lo tanto no es factible operacionalmente. Por otro lado, a concentraciones superiores a un 50% en peso de la sal de sesquisulfato de sodio, ésta no solubiliza. La solución de sesquisulfato de sodio tiene un pH de 1 ,0 - 1 ,4 y la temperatura de la solución debe estar preferentemente entre 40 - 70°C, antes de realizar la reacción con jabón de tall oil.

2. Reacción entre la solución de sesquisulfato de sodio y el jabón de tall oil Una vez preparada la solución de sesquisulfato de sodio, se procede a realizar la reacción entre el jabón de tall oil con una concentración entre 20 - 70% en peso (4) y la solución de sesquisulfato de sodio (3) en una razón entre 30 y 80%, preferentemente entre 50 - 60% en peso de solución de sesquisulfato de sodio.

La temperatura óptima para realizar la reacción varía entre 50 - 200°C, preferentemente entre 90 - 150°C. El tiempo de reacción varía entre 1 - 30 minutos, preferentemente entre 5 - 20 minutos. A estas condiciones de operación, se obtiene un rendimiento cercano al 50%.

3. Separación de las fases tall oil y salmuera

Una vez finalizada la reacción, se obtiene una solución que contiene dos fases: el tall oil (5) y salmuera (6) que está compuesta, por sulfato de sodio, lignina y sulfato de calcio. Para lograr una buena separación de las fases, la solución debe pasar por un proceso de centrifugado con una velocidad de entre 1 .300 y 1 .800 rpm, el cual tiene una duración de entre 1 - 30 minutos, preferentemente entre 2 - 20 minutos.

Las propiedades que se deben mantener, tanto del tall oil como de la salmuera, para asegurar un tall oil óptimo son: pH salmuera, el cual puede variar entre 2,0 - 5,0, preferentemente entre 3,0 - 4,0; para el caso del tall oil el poder calorífico debe estar entre 8.000 - 10.000 kcal/kg, preferentemente entre 9.000 - 9.500 kcal/kg y una temperatura entre 50 - 80°C para mantener la viscosidad; bajo estas condiciones se evita la formación de cenizas, lo cual asegura una buena separación de las fases después de la centrifugación.

De esta forma, es posible obtener tall oil a partir de un subproducto generado en el proceso de producción de dióxido de cloro, lo que permite a ciertas condiciones de operación producir tall oil con propiedades adecuadas para ser utilizado como combustible. Ejemplo de aplicación:

El proceso para generar tall oil a partir de la reacción entre el sesquisulfato de sodio y el jabón de tall oil se describe a continuación: a) Determinación de la concentración de la solución de sesquisulfato de sodio

Se procedió a realizar un test de cristalización de soluciones de sesquisulfato de sodio a diferentes porcentajes en peso, de 30 a 40%. En la Tabla N° 1 se presentan los resultados obtenidos. Tabla N° 1. Determinación de la concentración de la solución de sesquisulfato de sodio

La mayor temperatura de cristalización se obtuvo para una concentración de solución de sesquisulfato de sodio del 39%, por lo tanto, con esta concentración se realizó la reacción para obtener tall oil. b) Reacción entre la solución de sesquisulfato de sodio y el jabón de tall oil

Una vez obtenida la concentración de solución, se procedió a realizar la reacción con el jabón de tall oil. Para ello se hicieron reaccionar 100 g de jabón de tall oil con 137 g de solución de sesquisulfato de sodio al 39%. Las condiciones de operación a la cual se realizó esta reacción fueron: temperatura de reacción 105°C, tiempo de residencia 1 minuto. c) Separación de las fases tall oil y salmuera.

Una vez realizada la reacción, el producto pasó por una etapa de centrifugación durante 10 minutos y con una velocidad de centrifugado de 1 .500 rpm. De esta etapa se obtuvieron dos fases, tall oil y salmuera. En la Tabla N° 2 se presentan los principales resultados del ensayo.

Tabla N° 2. Acidificación del abón de tall oil con solución de ses uisulfato de sodio

El poder calorífico del tall oil obtenido al hacer reaccionar jabón con solución de sesquisulfato de sodio indica que es un buen combustible. El porcentaje de cenizas de la muestra de tall oil fue 0%, lo cual indicó una buena separación de las fases tall oil y salmuera durante la centrifugación.

A partir de los resultados anteriores, es factible obtener tall oil a partir de la acidificación del jabón de tall oil con una solución de sesquisulfato de sodio, generándose un tall oil apto para ser utilizado como combustible.