BR0209141B1

BR0209141B1 - método de suprimento de lìquido de lavagem a um processo de cozimento de polpa de celulose.

Info

Publication number: BR0209141B1
Application number: BRPI0209141-0A
Authority: BR
Inventors: Vidar Snekkenes; Lennart Gustavsson
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2002-04-29
Publication date: 2011-09-20
Also published as: SE517674E; DE60235463D1; JP4058347B2; EP1397550B1; SE517674E8; SE0101557L; EP1397550A1; SE0101557D0; JP2004524459A; WO2002088461A1; BR0209141A; SE517674C2; ATE458856T1; PT1397550E; US6966970B2; US20040108084A1

Description

"MÉTODO DE SUPRIMENTO DE LÍQUIDO DE LAVAGEM A UM PROCESSO DE COZIMENTO DE POLPA DE CELULOSE".

A presente invenção se refere a um método de suprimento de liquido de lavagem a um digestor de polpa de celulose e a um subseqüente lavador difusor, em conformidade com o preâmbulo da reivindicação 1.

Estado da Técnica

A combinação de um digestor continuo e um subseqüente difusor é freqüentemente empregada quando da fabricação de uma polpa química de celulose, especialmente polpa do tipo Kraft. Conforme é prática comum, os líquidos de lavagem para diferentes processos de produção são conduzidos em contracorrente em relação ao fluxo da polpa, com o líquido de lavagem sendo primeiro alimentado ao difusor, após o que o filtrado lavado que é obtido do difusor é conduzido para a zona de lavagem do digestor como líquido de diluição e/ou líquido de lavagem.

Esse fluxo em contracorrente dos líquidos de lavagem é implementado com a finalidade de reduzir, dentro da maior proporção possível, o consumo de água fresca, algo que tem sido considerado como sendo de absoluta necessidade, pelo fato de ser capaz de bloquear o processo e minimizar a descarga de água do originária do processo.

O documento de patente US-A-4.123.318 divulga tal condução em um modo contracorrente do líquido de lavagem, com um filtrado de um estágio de lavagem subseqüente ao digestor sendo conduzido ao estágio de lavagem precedente no processo e do estágio de lavagem para a zona de lavagem do digestor precedente. O documento de patente US-A-5.066.362 também divulga um sistema em que o liquido de lavagem é primeiramente conduzido para um difusor, após o que o filtrado lavado que -é obtido do difusor é conduzido para a zona de lavagem do digestor. Isso proporciona uma gradual lixiviação/lavagem da polpa e um gradual aumento do teor de material liberado no filtrado lavado que está sendo conduzido em contracorrente ao fluxo da polpa.

O liquido de lavagem é também conduzido estritamente em contracorrente ao fluxo da polpa, conforme divulgação do documento de patente SE-C-501.848, com o liquido de lavagem sendo primeiramente conduzido para um difusor, após o que o filtrado do difusor é conduzido para a zona de lavagem do digestor. Entretanto, o que ocorre é que um suplemento de licor branco é conduzido para o filtrado do difusor com a finalidade de aumentar o nivel de alcalinidade no filtrado do difusor.

A fim de aumentar as condições de operação nesses sistemas, são usados tanques amortecedores ou tanques intermediários de armazenamento para o filtrado do difusor, de modo a garantir que o liquido de lavagem possa ser fornecido ao digestor com uma velocidade constante. Estes tanques, freqüentemente, têm de ser projetados como vasos de pressão expansíveis, uma vez que a temperatura dos líquidos de lavagem nessas posições é próxima ou acima do ponto de ebulição do líquido de lavagem.

Os sistemas até então conhecidos funcionam satisfatoriamente quando a produção é moderada e quando não existem quaisquer transtornos no processo. No entanto, se o difusor, cuja eficiência de lavagem é normalmente bastante satisfatória/ mostrar uma tendência de provocar obstrução no fluxo de líquidos de lavagem, devido, por exemplo, a uma manipulação inapropriada, isso irá então afetar diretamente o digestor, como resultado de um correspondente declínio de suprimento do líquido de lavagem e líquido de diluição na base do digestor. Enquanto isso reduz acentuadamente o efeito de lavagem na base do digestor, outro destacado efeito é que pode se tornar difícil a obtenção da diluição da concentração da polpa, que é requerida em associação com a polpa que está sendo expelida do digestor, algo que imediatamente envolve o risco de surgimento de obstrução no fluxo da polpa proveniente do digestor e da rápida elevação de temperatura da polpa para um nível indesejável. A fim de lidar com essa obstrução, pode ser necessário que o digestor seja completamente desativado. Objetivo e Finalidade da Invenção

O principal objetivo da invenção é evitar as desvantagens do estado da técnica e possibilitar o aperfeiçoamento das condições de operação do processo de cozimento no sistema constituinte digestor/difusor, pelo que é possível se aumentar a produtividade em um digestor já existente (maior quantidade de polpa por 24 horas) em mais de 100%. Através da integração total do digestor e do difusor, a maior parte da extração do cozimento pode, ao invés disso, ser transferida para o difusor e a carga sobre as telas de extração do digestor pode, conseqüentemente, ser reduzida, dessa forma, tornando possível obter essa substancial elevação da capacidade do digestor. Isso se torna particularmente vantajoso quando se eleva a capacidade de digestores já existentes. Como resultado do fato de que uma grande parte da extração do cozimento ser feita no difusor de pressão, o nivel de pressão e/ou liquido no digestor pode ser controlado por meio dessa extração do difusor.

Outro objetivo da invenção é tornar o processo menos sensível a transtornos no fluxo do líquido de lavagem através dos difusores, pelo que se torna possível manter o processo do digestor sob ótimas condições, apesar da ocorrência de transtornos momentâneos no fluxo do líquido de lavagem através do difusor.

Constitui · ainda outro objetivo da invenção otimizar o procedimento com relação ao suprimento de líquido de lavagem, de modo que apenas o nível de pressão que se faz necessário é mantido em cada ponto no sistema de suprimento, dessa forma, tornando possível ajustar a maior parte do sistema em um nível moderadamente baixo, possibilitando, assim, o uso de tubulações mais finas.

Ainda outro objetivo da invenção é de obter um sistema para fornecimento do difusor e digestor com líquido de lavagem, cujo sistema seja auto-regulado e que em qualquer momento garanta o necessário fluxo de líquido de lavagem à zona de lavagem e diluição do digestor. A polpa pode depois ter a garantia de ser alimentada para fora do digestor com uma correta consistência e temperatura, dessa forma, por um lado, contrabalançando qualquer tendência com relação à obstrução no fluxo da polpa que deixa o digestor, e por outro lado, eliminando qualquer redução do nível de qualidade da polpa devido à temperatura de sopramento ser demasiadamente alta. Como resultado dessa auto-regulação, a maior parte do fluxo do liquido de lavagem para a base do digestor irá passar através dos difusores durante uma operação normal. No entanto, tão logo ocorra qualquer bloqueio local do líquido de lavagem em um difusor, ocorrerá uma auto-regulação, pelo que essa auto-regulação irá compensar o declínio no fluxo de filtrado proveniente do difusor com um fluxo equivalente proveniente do tanque de líquido de lavagem do difusor.

Ainda outro objetivo da invenção é possibilitar a remoção de todos os tanques de amortecimento ou intermediários para o filtrado do difusor, dessa forma, substancialmente reduzindo os custos de investimento.

Lista de Desenhos

A figura 1 mostra um diagrama de um sistema de acordo com a invenção, com um digestor e dois subseqüentes difusores, que se encontram acoplados em paralelo. Descrição Detalhada de Modalidades Preferidas

A figura 1 mostra um sistema de acordo com a invenção, para suprimento de líquido de lavagem a um digestor contínuo (1) de polpa de celulose e um subseqüente dispositivo difusor de lavagem (2a, 2b) , em que um líquido de lavagem (12a, 12b) para o dispositivo difusor de lavagem é extraído de um tanque de armazenamento (4) e em que o líquido de lavagem (17) é conduzido para a base do digestor, a fim de se obter uma diluição e/ou um deslocamento de lavagem na base do digestor.

A polpa de celulose que é dissolvida no digestor é alimentada para fora no fluxo (20) e uma disposição de acoplamento em Y é preferencialmente usada para garantir o estabelecimento de dois fluxos constituintes (20a, 20b) para dois difusores, os quais, conseqüentemente, operam em paralelo. A ramificação central no acoplamento em Y proporciona uma rota de alimentação alternativa auxiliar para o fluxo (20a) ou mesmo para o fluxo (20b) . Após os difusores, a polpa lavada (21a, 21b) é retirada de cada respectivo difusor e combinada no fluxo (22) para subseqüente condução a um tanque de armazenamento (3), destinado à polpa cozida e lavada.

O difusor é um difusor de pressão convencional que mantém a pressão na polpa durante a lavagem. O difusor pode ser alimentado tanto a partir da base como a partir do topo, sendo mostrado na figura um difusor de pressão alimentado a partir do topo. A polpa é conduzida para dentro da parte superior do difusor de pressão, após o que ela passa pelo difusor de pressão em uma camada circular fina, com o liquido de lavagem sendo alimentado a partir do exterior da camada (assinalado na cor cinza na figura), por meio de uma multiplicidade de bocais de distribuição (14a, 14b) , que são dispostos, por um lado, em torno do inteiro difusor de pressão (não mostrado) e, por outro lado, sobre a maior parte da altura do difusor de pressão (conforme mostrado na figura). O filtrado de lavagem que é obtido após o liquido de lavagem ter passado através da camada fibrosa é extraído do interior do difusor de pressão (15a, 15b), em que esse fluxo de filtrado é indicado por (13a e 13b) na figura. A característica que fundamenta a invenção é que o líquido de lavagem proveniente do tanque de armazenamento (4) é pressurizado em um primeiro nível de pressão, através de uma primeira bomba de alimentação (Pl) , sendo subseqüentemente conduzido para uma linha de alimentação principal (10). Em um primeiro ponto a montante (IOa) na linha de alimentação principal, é extraído um primeiro fluxo constituinte (11) dessa linha de alimentação principal (10) para um dispositivo de bomba difusora (P2a/P2b) , que pressuriza o líquido de lavagem para um segundo nível de pressão e conduz o mesmo progressivamente (12a, 12b), nesse segundo nível de pressão para as entradas do líquido de lavagem (14a, 14b) pertencentes a um lavador difusor. O filtrado lavado (13a, 13b) proveniente da saída do líquido de lavagem (15a, 15b) no lavador difusor é conduzido de volta à linha de alimentação principal (10) em um segundo ponto (10b) nesta linha, sendo esse segundo ponto localizado a jusante do primeiro ponto a montante (10a) na linha de alimentação principal. Um fluxo combinado compreendendo um líquido de lavagem proveniente do tanque de armazenamento (4) e um filtrado lavado (16) proveniente do dispositivo difusor de lavagem (2a, 2b) é conduzido através da linha de alimentação principal para uma bomba do digestor (P3), a qual pressuriza o fluxo combinado para um terceiro nível de pressão, sendo o fluxo conduzido progressivamente (17) nesse terceiro nível de pressão para bocais de líquido de lavagem (18), que são dispostos na base do digestor. Os níveis de pressão são correlacionados entre si de tal modo que o primeiro nível de pressão é inferior ao segundo nivel de pressão, o segundo nível de pressão, por sua vez, é inferior ao terceiro nível de pressão, com cada nível respectivo de pressão constituindo um aumento de pressão de pelo menos 50-125% em relação ao nível de pressão inferior mais próximo.

Numa aplicação preferida, isso corresponde ao primeiro nível de pressão, que é estabelecido pela primeira bomba de alimentação (Pl) no intervalo de 2-6 bar, preferencialmente de 4 bar, ao segundo nível de pressão, que é estabelecido pelo dispositivo de bomba difusora (P2a, P2b) no intervalo de 6-12 bar, mas, pelo menos 2 bar acima do primeiro nível de pressão, e ao terceiro nível de pressão, o qual é estabelecido pela bomba do digestor (P3) no intervalo de 15-25 bar.

Em um dispositivo difusor de pressão convencional, a bomba (P2a) deve liberar uma pressão que garanta fluxo através do difusor. As seguintes quedas de pressão ocorrem no circuito difusor:

a) altura estática (diferença de altura entre a bomba e a parte superior do difusor, aproximadamente de 2,5 bar);

b) queda de pressão nas linhas e válvulas de controle (FC, etc., aproximadamente de 1 bar);

c) bocais de entrada do difusor (14a, aproximadamente de 2 bar) ;

d) queda de pressão através do leito da polpa (aproximadamente de 0,5 bar);

e) pressão da bomba que prevalece na parte superior do difusor (depende da pressão do digestor, de sua altura, e ainda, do nível de pressurização, podendo, tipicamente, ser de 6 bar).

Com uma bomba de alimentação (P1) que libera 4 bar, se obtém uma garantia de fluxo sob operação normal, se (P2a) proporcionar um aumento de pressão de um satisfatório nivel de 8 bar, na hipótese de que a pressão da polpa no topo do difusor é de 6 bar. O pré-requisito fundamental é que sob operação normal, a pressão no fluxo (16) deve, pelo menos, ser igual à pressão da bomba de alimentação.

Os pontos de conexão (10a e 10b) devem oportunamente ser localizados sobre a linha de alimentação principal, de tal modo que o ponto (10b) se disponha a uma certa distância da bomba do digestor (P3), indicada como sendo dentro de 10% da extensão total da linha de alimentação (10) e que o ponto (10a) se disponha a uma certa distância da saida da bomba do digestor (P3) , indicada como sendo dentro de 10% da extensão total da linha de alimentação (10) . Durante uma operação normal, livre de transtornos no sistema, a queda de pressão na linha de alimentação (10) entre os pontos (10a e 10b), deve, oportunamente, exceder ou corresponder ao aumento de pressão no filtrado do liquido de lavagem (13a, 13b).

Na modalidade mostrada, o dispositivo difusor de lavagem consiste de dois difusores que são acoplados em paralelo, com relação ao recebimento e tratamento da polpa cozida obtida do digestor. Essa configuração proporciona uma maior disponibilidade ao sistema, pelo que é possível se redirecionar parte do fluxo da polpa entre os difusores, dependendo de quaisquer possíveis transtornos momentâneos no sistema. A disposição de bomba difusora consiste de duas bombas difusoras (P2a e P2b) que são acopladas em paralelo e que do lado da admissão, são conectadas ao mesmo fluxo de suprimento (11), o qual é tomado da linha de alimentação principal (10), em que cada respectiva saida de cada uma das bombas difusoras fornece apenas um difusor com seu respectivo fluxo de liquido de lavagem (12a, 12b). Embora (P2a e P2b) possam, logicamente, ser substituídos por uma única bomba, duas bombas separadas proporcionam um aumento de disponibilidade. Os filtrados lavados (13a e 13b), que são obtidos de cada respectivo difusor, são, acima de tudo, combinados, para formar um fluxo unido (16) em um acoplamento em forma de Y, após o que, esse fluxo de filtrado lavado combinado (16) é retornado para a linha de alimentação principal em um ponto (IOb) nesta linha, mais próximo à entrada da bomba do digestor (P3).

A integridade do sistema se torna auto-ajustada com relação a quaisquer possíveis variações no fluxo da polpa e/ou fluxos de líquido de lavagem, não sendo necessário quaisquer tanques de amortecimento ou tanques de armazenamento intermediários. Quando as bombas são ajustadas, o fluxo principal do filtrado do líquido de lavagem se desenvolve no circuito 4-Pl-ll-P2a/P2b-2a/2b-16- P3-1; entretanto, tão logo ocorram restrições momentâneas no fluxo desenvolvido no circuito, devido a acentuadas quedas de pressão no difusor, o declínio no fluxo é depois compensado pelo fluxo no circuito Pl-10a-10-10b-P3. Numa aplicação em que a capacidade de um digestor existente foi aumentada de 1500 Adt/24 horas para algo mais que o dobro da capacidade, isto é, 3200 Adt/24 horas, isso então significa que a velocidade do fluxo de cavacos no digestor foi maior que o dobro, representando um acentuado aumento na capacidade de produção. Em conexão com velocidades de fluxo dessa ordem de grandeza no sistema, são feitas grandes demandas na retenção de um alto nível de suprimento do líquido de lavagem e líquido de diluição para a base do digestor, garantindo, dessa forma, uma correta diluição e uma anterior lavagem da polpa que está sendo soprada do digestor. A presente invenção permite que a capacidade de produção existente seja acentuadamente aumentada, enquanto, ao mesmo tempo, é mantido um alto grau de operacionalidade e disponibilidade.

A invenção pode ser variada em um determinado número de maneiras dentro do escopo das reivindicações anexas.

Por exemplo, difusores paralelos podem ser substituídos por um único difusor ou, alternativamente, suplementados com um terceiro difusor que é acoplado em paralelo.

A modalidade ilustrada na figura 1 mostra válvulas de controle de fluxo (FC) que atuam em fluxos (12a e 12b) e também no fluxo (17) . O fluxo (17) é normalmente dividido em diversos fluxos constituintes que são adicionados na base do digestor em diferentes alturas.

O(s) dispositivo(s) difusor/difusores (2a, 2b) podem, também, apresentar um ou mais difusores que sejam acoplados em série, por exemplo, tal como o fluxo de polpa que passa pelo caminho 2ai-2a2~2a3 ou, alternativamente, pelo caminho 2b1-2b2-2b3, onde os números subscritos 1/2/3 indicam a ordem da direção do fluxo de polpa. Um primeiro local de bomba de alimentação pode então abastecer todos os difusores em pelo menos uma linha de alimentação principal com liquido de lavagem pressurizado a partir de um tanque difusor, cuja ramificação se encontra em comunicação aberta com os bocais de lavagem/diluição na base do digestor, com o filtrado lavado de cada respectivo difusor sendo retornado à linha de alimentação principal. A bomba (P23) que supre o último difusor é designada/selecionada de tal modo que o aumento da pressão relativa em relação à pressão na linha de alimentação principal, seja superior à queda de pressão no difusor e à pressão de polpa prevalecente naquela posição. Quando os difusores são idênticos, um aumento gradual da pressão na direção Ρ2"3⇒Ρ2"2⇒Ρ2"1, sobre um par com 2 bar, deve normalmente ser implementado. Em um exemplo típico em que a primeira bomba de alimentação fornece 4 bar, os níveis de pressão Ρ2"3/Ρ2"2/Ρ2"1 podem ser sobre um par de 3/5/7 bar, se a pressão prevalecente da polpa em cada respectivo difusor (dada pela pressão no digestor precedente) for sobre um par de 4/6/8 bar.

Algumas vezes, é feito uso de duas ou mais bombas em paralelo que substituem a bomba (P3) , com cada uma das respectivas bombas suprindo seu próprio fluxo constituinte para a base do digestor. Válvulas de controle de fluxo (FC) são também dispostas no acoplamento em Y que regula o fluxo da polpa dos difusores em paralelo. As válvulas de controle de pressão de saída (PC) são também dispostas nas saídas.

Claims

1. Método de suprimento de líquido de lavagem a um digestor (1) de polpa de celulose e subseqüente dispositivo difusor de lavagem (2a, 2b) , com o líquido de lavagem para o difusor lavador sendo coletado de um tanque de armazenamento (4) e com o líquido de lavagem sendo conduzido para a base do digestor com a finalidade de obter uma diluição e/ou deslocamento da lavagem na base do digestor, caracterizado em que: - o líquido de lavagem proveniente do tanque de armazenamento (4) é pressurizado para um primeiro nível de pressão por uma primeira bomba de alimentação (Pl) e conduzido progressivamente para uma linha de alimentação principal (10) ; - um primeiro fluxo constituinte (11) é extraído da linha de alimentação principal (10), em um primeiro ponto a montante (IOa) na linha de alimentação principal, para um dispositivo de bomba difusora (P2a, P2b) que pressuriza o líquido de lavagem para um segundo nível de pressão, sendo conduzido progressivamente (12a, 12b) nesse segundo nível de pressão para entradas de líquido de lavagem (14a, 14b) de um difusor lavador; - o filtrado lavado das saídas do líquido de lavagem (15a, 15b) do difusor lavador (2a, 2b) é retornado à linha de alimentação principal (10) em um segundo ponto (10b) sobre esta linha, cujo ponto é localizado a jusante do primeiro ponto a montante (10a) na linha de alimentação principal, o sistema de abastecimento do líquido de lavagem ao digestor e difusor omite quaisquer tanques de armazenamento amortecedores ou intermediários, após a primeira bomba de alimentação (Pl) ter pressurizado o liquido de lavagem; e em que - um fluxo combinado compreendendo um liquido de lavagem proveniente do tanque de armazenamento (4) e um filtrado lavado (16) proveniente do dispositivo de difusor de lavagem (2a, 2b) é conduzido, através da linha de alimentação principal, para uma bomba do digestor (P3), a qual pressuriza o fluxo combinado para um terceiro nivel de pressão, e conduz esse fluxo (17) progressivamente nesse terceiro nivel de pressão para bocais de liquido de lavagem (18), que são dispostos na base do digestor.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que o primeiro nivel de pressão é inferior ao segundo nivel de pressão e o segundo nivel de pressão, por sua vez, é inferior ao terceiro nivel de pressão.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado em que cada respectivo nivel de pressão constitui um aumento de pressão de pelo menos 50-125%, quando comparado ao próximo nivel inferior de pressão.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado em que o primeiro nivel de pressão, estabelecido pela primeira bomba de alimentação (PI), se situa no intervalo de 2-6 bar, sendo preferencialmente de 4 bar, em que o segundo nivel de pressão, estabelecido pelo dispositivo de bomba difusora (P2a, P2b), se situa no intervalo de 6-12 bar, mas, sendo pelo menos 2 bar acima do primeiro nivel de pressão, e em que o terceiro nivel de pressão, estabelecido pela bomba do digestor (P3), se situa no intervalo de 15-25 bar.

5.Método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado em que o dispositivo difusor de lavagem (2a, 2b) consiste de pelo menos um difusor de pressão, o qual mantém uma pressão positiva na polpa durante a lavagem.

6.Método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado em que o dispositivo difusor de lavagem consiste de dois difusores (2a, 2b) , que são acoplados em paralelo com relação ao recebimento e tratamento da polpa cozida (20), obtida do digestor.

7.Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado em que o dispositivo de bomba difusora consiste de duas bombas difusoras (P2a, P2b) que são acopladas em paralelo e que são conectadas sobre o lado da entrada, ao mesmo fluxo de suprimento (11) tomado da linha de alimentação (10), com a respectiva saida de cada uma das bombas difusoras abastecendo apenas um difusor.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado em que o filtrado lavado (13a, 13b), que é obtido de cada respectivo difusor, é inicialmente combinado em um fluxo de junção (16), em um acoplamento em Y, após o que esse fluxo de filtrado lavado combinado é retornado à linha de alimentação principal (10) em um ponto (10b) sobre esta linha, que é mais próximo à entrada da bomba do digestor (P3).