BR102016023568B1

BR102016023568B1 - Método para produzir lignina sólida a partir de material de partida rico em lignina

Info

Publication number: BR102016023568B1
Application number: BR102016023568-5A
Authority: BR
Inventors: Eric Enqvist
Original assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2022-06-14
Also published as: PT3156409T; BR102016023568B8; US10239904B2; CA2941590A1; EP3156409A1; US20170101430A1; CA2941590C; BR102016023568A2; EP3156409B1; FI127125B; FI20155728A

Abstract

método para produzir lignina sólida a partir de material de partida rico em lignina o material de partida rico em lignina é colocado em suspensão em um primeiro meio, que é ácido e aquoso, para formar uma suspensão ácida aquosa, que é aquecido e deixado para formar duas fases contínuas, uma fase de lignina termoplástica e uma fase aquosa. a fase de lignina termoplástica é separada da fase aquosa e passada através de um processo para dar conformação em um segundo meio que está em uma temperatura menor do que a da fase de lignina termoplástica e em que a fase de lignina termoplástica é essencialmente insolúvel. a lignina sólida formada no segundo meio é recuperada.

Description

Campo de invenção

[001] A presente invenção refere-se a um método para produzir lignina sólida a partir de um material de partida que contém lignina.

Fundamentos da invenção

[002] A lignina tem sido reconhecida por muito tempo como um recurso renovável subexplorado disponível para a humanidade. Hoje, correntes ricas em lignina disponíveis em fábricas de celulose são usadas principalmente na geração de calor, ou seja, que sejam queimadas em caldeiras de recuperação. A separação de lignina do licor usado na fábrica de celulose não se tornou popular principalmente devido a duas razões: a falta de soluções tecnicamente viáveis para executar a separação e a falta de cadeias de valor à base de lignina. Hoje, a tendência global de desenvolvimento de aplicações de base biológica fez com que a produção de lignina atraente em um nível totalmente novo.

[003] Sabe-se para separar a lignina do licor negro da fábrica de celulose, utilizando os seguintes estágios em sequência: - precipitar lignina por um primeiro estágio do licor negro da fábrica de celulose em que o pH do licor negro é reduzido pela adição de um agente de redução de pH, de preferência, CO2 - seguido por um primeiro estágio de remoção de água, enquanto forma uma primeira torta de filtro, - colocar em suspensão a primeira torta de filtro em um segundo estágio usando um segundo ácido ou mistura de ácidos, em que a suspensão de lignina é obtida, - remover água da suspensão de lignina por um segundo estágio de remoção de água para a formação de uma segunda torta de filtro, - lavar a segunda torta de filtro pela adição de um líquido de lavagem para este estágio de lavagem, e - remover água da segundo torta do filtro lavada obtendo um produto de lignina, referida remoção de água sendo tipicamente feita no último estágio do aparelho de lavagem.

[004] Tipicamente, o processo acima descrito é conectado às operações de recuperação que recebem licor negro de um digestor da fábrica de celulose.

[005] Estes métodos são conhecidos, por exemplo, a partir da publicação de patente internacional WO 2006/031175 (corresponde ao documento de patente Europeia EP 1794363 e US 8.486.224), e Pedido de Patente US 2010/0325947 A1. O produto de lignina obtido por estes métodos pode ser usado como combustível ou matéria-prima para produtos químicos.

[006] A publicação internacional WO 2009/021216 (correspondente a US 8.613.781) apresenta um método em que uma massa de lignina úmida (até 85% de água, normalmente 45-55%) já separado do licor negro é aquecida a uma “temperatura crítica” (76-93°C), o que induz uma transição de fase na lignina. Quando a massa é subsequentemente resfriada, a lignina será separada no fundo, deixando a água como sobrenadante. De acordo com uma outra forma de realização, mostrada na Fig. 3 do documento, o licor negro diluído (não evaporado) é misturado com o agente coagulante de polímero e com ácido fosfórico diluído aquecido de modo a que a temperatura da mistura permaneça acima de 82°C e o pH seja abaixo de 3,5, após isso, a mistura é alimentada a um tanque de separação da lignina, em que a lignina é separada no resfriamento.

[007] A publicação internacional WO2014/116150 apresenta um método no qual a lignina é primeiro precipitada do licor negro com dióxido de carbono, e para a torta de lignina obtida, é adicionado ácido sulfúrico para formar uma pasta fluida ácida com um valor de pH na faixa de 1-3. A pasta fluida ácida é aquecida até à temperatura na faixa de 100-120°C e mantida na faixa de temperatura um tempo suficiente de modo que pelo menos 60% de carboidratos (hemiceluloses) na lignina sejam hidrolisados, após isso a pasta fluida é resfriada e a lignina purificada com baixo teor de carboidrato é separada da pasta fluida resfriada por filtração.

[008] O processo de acordo com a WO2014/116150 produz lignina purificada, que depois de processamento adicional pode ser usada em aplicações de elevado valor, em vez de utilizar a lignina apenas como combustível, devido à sua pureza, especialmente com um baixo teor de carboidrato. Existe, no entanto, uma necessidade de controlar o estado físico sólido da lignina de modo que a lignina obtida seja mais facilmente processável e, possivelmente, já sob a forma que é mais próxima da sua forma na aplicação final.

Sumário da invenção

[009] É um objetivo da presente invenção apresentar um novo processo utilizando a lignina obtida a partir de material vegetal para convertê- la de forma mais refinada.

[0010] O objetivo da invenção é proporcionar um método para processar a lignina separada de um meio líquido que contém lignina, especialmente licores usados resultantes do fracionamento de biomassa, tal como licor usado a partir de processo de cozimento alcalino de polpa, de modo que a lignina esteja em uma forma mais refinada após o método.

[0011] É especialmente um objetivo da presente invenção proporcionar um método que aumenta o valor e as possibilidades da lignina para vários usos em aplicações estruturais.

[0012] A fim de atingir os objetivos apresentados acima, a invenção é caracterizada por: - colocar em suspensão do material de partida em um primeiro meio, que é ácido e aquoso, para formar uma suspensão ácida aquosa; - aquecer a suspensão ácida aquosa e permitir que a suspensão forme duas fases contínuas, uma fase de lignina termoplástica e uma fase aquosa; - separar a fase de lignina termoplástica a partir da fase aquosa; - passar a fase de lignina termoplástica separada em um processo para dar conformação por introdução da mesma em um segundo meio que está em uma temperatura menor do que a da fase de lignina termoplástica, e em que a fase de lignina termoplástica é essencialmente insolúvel; e - recuperar a lignina sólida formada no segundo meio.

[0013] Assim, no método, o material de partida rico em lignina na conformação sólida, que é inicialmente separado de um licor usado de um processo de fracionamento de biomassa, é colocado em suspensão em uma solução aquosa ácida, cuja acidez é ajustada suficiente alta para manter a suspensão ácida aquosa resultante em pH de 1 - 5. A temperatura da suspensão é ajustada suficiente alta para induzir a formação de duas fases contínuas e separadas: uma fase de lignina termoplástica (mole, viscosa) como um resultado de partículas de lignina amolecidas e aglomeradas, e uma fase aquosa, onde algumas partículas de lignina podem permanecer em suspensão. As fases podem ser separadas por gravitação ou centrifugação devido às suas diferenças de densidade. A fase de lignina termoplástica separada é então introduzida a um segundo meio que está em uma temperatura menor do que a fase de lignina termoplástica contínua. As propriedades termoplásticas da fase de lignina contínua podem ser usadas para resultar na lignina de uma conformação sólida desejada, por meio de uma estrutura para dar conformação, tal como um bocal ou uma pluralidade de bocais, por meio dos quais é alimentada para o segundo meio, e o lignina solidifica na conformação dada quando é colocada em contato com um segundo meio resfriador. A lignina pode ser na forma de partículas com distribuição de tamanho desejada.

[0014] O método envolve a mudança do estado físico da lignina, a partir de partículas de lignina sólidas de qualquer tipo no material de partida, que passa através da aglomeração (coalescência) das partículas para o estado físico da fase contínua termoplástica, e terminando na conversão física da fase termoplástica a um produto de lignina sólida com conformação da lignina alvo. Devido às possibilidades de conformação, o produto pode ser, por exemplo, em forma granulada ou em qualquer outra forma que seja fácil de manipular, ao contrário de um pó de lignina seco que é suscetível a polvilhamento.

[0015] Porque o material de partida rico em lignina é colocado em suspensão em um meio aquoso ácido em uma temperatura elevada, as impurezas, tais como metais e carboidratos (resíduos de hemicelulose a partir da biomassa vegetal original) na lignina, são efetivamente removidas da lignina e removidas com a fase ácida aquosa.

[0016] Algumas formas de realização preferidas da invenção, relacionadas com a conformação e resultando em processos e etapas de pré- processamento possíveis são descritas de forma mais detalhada na descrição a seguir.

Descrição dos desenhos

[0017] A invenção será descrita em mais detalhes com referência aos desenhos anexos, nos quais - Fig. 1 mostra um fluxograma de processo do método de acordo com uma forma de realização da invenção, - Fig. 2 mostra um fluxograma de processo do método de acordo com uma outra forma de realização da invenção, e - Fig. 3 mostra um fluxograma de processo do método de acordo com uma terceira forma de realização da invenção.

Descrição detalhada da invenção Origem da lignina

[0018] O material de partida rico em lignina usado no método é obtido a partir de um processo de fracionamento de biomassa, em que a lignina é um constituinte da biomassa vegetal a partir da qual se torna separada depois do processo. A biomassa pode conter lignina residual depois do processo. Um processo de fracionamento típico é um processo chamado de deslignificação, em que a lignina é separada da celulose por cozimento a biomassa com a ajuda de produtos químicos e é transportada para o licor usado dos produtos químicos de cozimento, e que podem ser sulfito, soda (incluindo soda-antraquinona), ou processo de deslignificação kraft (sulfato). Assim, o licor usado pode ser, por exemplo, licor negro de cozimento kraft (sulfato).

[0019] A lignina pode vir de outros processos de fracionamento de biomassa, bem como, onde é separada no curso do fracionamento. Uma fonte possível é o processo de fracionamento de biomassa, em que o bioetanol é feito a partir de biomassa lignocelulósica através da hidrólise da celulose para açúcares e fermentação e destilação posteriores. A hidrólise da celulose pode ser ácida ou enzimática. Este processo de fracionamento de biomassa deixa um resíduo rico em lignina que pode ser usado como o material de partida rico em lignina para o presente método. Assim, todos os processos de fracionamento de biomassa lignocelulósica, onde uma fração rica em lignina é produzida, podem servir como fonte do material de partida rico em lignina para o presente método.

[0020] Pretende-se ao longo da presente descrição que a expressão “meio líquido que contém lignina” seja qualquer líquido, que contenha lignina na forma dissolvida ou dispersa, especialmente qualquer licor usado de um processo de fracionamento de biomassa, em especial, fracionamento de biomassa em uma fábrica de celulose química. A origem da lignina é madeira ou outra biomassa vegetal, tal como palha, que foi digerida no fábrica de celulose em um processo chamado de cozimento para preparar a polpa química. A composição do licor de cozimento gasto depende do método de cozimento. O licor usado de cozimento kraft (sulfato), que é obtido após a separação da polpa é chamado licor negro e contém material de madeira orgânico dissolvido e disperso e compostos alcalinos residuais. Na descrição a seguir, principalmente licor negro é referido como meio líquido que contém lignina, a partir do qual a lignina usada como material de partida pode ser separada. Todos os licores gastos que contêm lignina a partir de processos de cozimento alcalinos (que incluem cozimento soda e cozimento soda- antraquinona) podem ser usados.

[0021] A composição do meio líquido que contém lignina e a forma de lignina no mesmo é dependente do processo anterior e as suas condições, onde a lignina entrou neste meio líquido. O meio líquido é preferivelmente um meio aquoso, onde a lignina pode existir como solução, dispersão coloidal ou pasta fluida. Por exemplo, sabe-se que a lignina é dissolvida ou dispersa em licor negro na forma coloidal, dependendo do pH do licor negro e do peso molecular da lignina. A dispersão coloidal é estabilizada por grupos de ácido carboxílicos e fenólicos carregados na lignina (Marton, J., On the structure of kraft lignin, Tappi, 47(11), 713-719 (1964)). Na precipitação da lignina a partir do meio líquido, a lignina de tal tamanho de partícula aumentado é criada, e que pode ser separada do meio líquido por métodos físicos, especialmente por meio de filtração.

Produção de lignina sólida através de tratamento de material de partida rico em lignina

[0022] A Fig. 1 mostra o princípio geral do método como um fluxograma.

[0023] O processo descrito purifica e aglomera lignina precipitada a partir de licor de formação de polpa gasto alcalino (licor negro). A carga de alimentação do licor negro pode se originar da formação de polpa química de plantas lenhosas, anuais, bienais ou plurianuais usando sais de hidróxido, carbonato, ou sulfeto ou uma combinação dos mesmos, como o produto químico de formação de polpa ativo.

[0024] A lignina (sal de lignina) é separada do licor negro, utilizando métodos conhecidos. Preferencialmente, a lignina é precipitada pela redução do pH do licor negro para 8-10 pela adição de um agente de redução de pH, e o precipitado formado é separado do licor negro por filtração. A lignina separada contém uma quantidade substancial de impurezas como licor negro de transição e como componentes de carboidratos covalentemente ligados em macromoléculas de lignina.

[0025] A carga de alimentação de lignina, a lignina alcalina precipitada (seta "lignina precipitada" na Fig. 1) é colocada em suspensão em um primeiro meio, uma solução aquosa ácida, em um tanque de mistura T. A acidez da solução é ajustada alta o suficiente para manter a suspensão resultante a um pH de 0-5, de preferência 0-4, mais preferivelmente de 2 - 4. O ácido usado pode ser orgânico ou inorgânico. Os ácidos inorgânicos adequados são, por exemplo, ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico, e ácido fosfórico. A consistência da suspensão de lignina é, de preferência, 1025% em peso, calculada como proporção em percentagem de lignina seca em forno/(lignina seca em forno + meio líquido).

[0026] A suspensão no tanque de mistura T é aquecida a 120-180°C, de preferência 120-160°C ou 140-180°C. A suspensão pode ser agitada ou não. As condições aplicadas amolecem as partículas de lignina e levam à sua aglomeração. A coalescência das partículas de lignina leva a um estado onde a suspensão original (partículas sólidas em uma fase líquida contínua) é principalmente convertida para um sistema de duas fases contínuas: uma fase líquida aquosa e uma fase de lignina termoplástica (macia, viscosa). Alguma lignina pode permanecer em suspensão na fase aquosa. Os limites superior e inferior da faixa de temperaturas e a temperatura ótima em que a suspensão de lignina é aquecida depende, por exemplo, do tipo ou da origem da lignina e da viscosidade. Quando a temperatura é muito baixa, não há alteração no estado físico da lignina, e quando a temperatura é muito alta, há alterações nas propriedades químicas da lignina, a lignina se torna muito pegajosa, e tende a aderir ao equipamento usado.

[0027] O termo “em suspensão” e “suspensão” não exclui a forma física na qual parte da lignina também pode estar em uma forma dissolvida.

[0028] A formação das duas fases contínuas e separadas ocorre em uma unidade de separação de fases, para a qual a suspensão de lignina aquosa acidificada e aquecida é introduzida a partir do tanque de mistura. A unidade de separação de fase pode ser fornecida com aquecimento para manter a temperatura do sistema a um valor adequado. Quando o sistema for deixado assentar na unidade de separação de fases, as duas fases formam camadas contínuas independentes, devido às suas diferentes densidades. A fase de lignina termoplástica contínua, que é mais pesada, será assentada na parte do fundo da unidade de separação de fases, e a fase ácida aquosa permanecerá no topo. A separação de fases pode ser deixada ocorrer por gravitação, ou pode ser acelerada usando processos centrífugos. O tempo de assentamento usado pode ser, por exemplo, 30 minutos. As duas fases formadas podem ser separadas através de decantação ou métodos semelhantes.

[0029] A partir da unidade de separação de fases, a lignina termoplastificada é introduzida a um segundo meio, onde é trazida de volta para a forma de partícula ou outras conformações sólidas por resfriamento, que ocorre pelo efeito da temperatura do segundo meio que é menor do que a da fase da lignina termoplástica. Na Fig. 1, a lignina termoplastificada é tomada a partir do fundo da unidade de separação de fases como uma corrente de lignina termoplástica, que é passada para um banho em baixa temperatura do segundo meio no qual a lignina é imiscível (indicado “etapa de granulação em baixa temperatura”). O segundo meio é água em uma temperatura abaixo de 100°C. As partículas de lignina sólidas ou “grânulos” são formadas no meio frio através da passagem de lignina por meio de um processo para dar conformação em forma de um bocal ou vários bocais para o meio de resfriamento. A lignina é transformada em uma forma de gotículas pelo bocal. Uma temperatura diminuída faz com que as gotas endureçam, assim prevenindo recoalescência. Em vez de água, o ar pode também ser usado como o meio frio, e também outros líquidos e gases podem ser usados, desde que eles estejam em uma temperatura na qual solidifica a lignina termoplástica após a entrada da lignina no segundo meio.

[0030] As propriedades de tamanho dos grânulos resultantes, por exemplo, o tamanho médio e a distribuição de tamanho são controlados, por exemplo, com o arranjo de bocal. No entanto, o processo para dar conformação através do qual a fase de lignina termoplástica passa antes de entrar no segundo meio frio pode ser usado para resultar em qualquer outra forma para os objetos de lignina quando a lignina solidifica no meio, e isto pode ser conseguido, tanto com o meio líquido e o gasoso como segundo meio. É possível, por exemplo, fazer objetos alongados, tais como objetos tipo fibra ou tipo filamento por seleção do diâmetro do bocal e a vazão da corrente de lignina termoplástica para o segundo meio. Por escolha da forma do bocal, outras formas também são obtidas, tipo objetos ou perfis tubulares. A moldagem por extrusão ou injeção pode também ser usada para introduzir a lignina para o segundo meio. Assim, a introdução da lignina termoplástica ao segundo meio através de uma estrutura para dar conformação que determina a conformação da lignina pode ser chamada um processo para dar conformação.

[0031] Em seguida, o produto de lignina sólido é separado do segundo meio de uma etapa de separação. Uma vez que o tamanho e a conformação dos objetos formados de lignina solidificada podem ser controlados no processo para dar conformação, a separação pode ocorrer sem filtração da lignina a partir do meio líquido. Por exemplo, os grânulos de lignina formados são suficientemente grandes para facilitar a fácil remoção de água (separação da fase aquosa circundante) e a manipulação em processamento adicional, se o segundo meio é água. A separação por sedimentação, decantação, secagem, centrifugação e ciclone são métodos de separação sólido-líquido adequados para os objetos de lignina solidificada. Se o segundo meio é ar, os objetos de lignina solidificada podem ser separados por ciclone da corrente de ar ou assentados e coletados da corrente de ar por qualquer arranjo adequado.

[0032] Além disso, o produto de lignina formado é de pureza elevada: impurezas hemicelulose covalentemente ligadas ou adsorvidas em lignina são eficazmente degradadas sob as condições ácidas quentes aplicadas quando o material de partida é colocado em suspensão no primeiro meio, e praticamente todas as impurezas solúveis em água, incluindo produtos de degradação da hemicelulose, saem do processo na corrente lateral aquosa separada na unidade de separação de fases. Se o segundo meio é água, as impurezas solúveis em água, tais como sais de metal, que foram formadas pelo efeito do ácido usado no primeiro meio (tal como Na2SO4 se o ácido sulfúrico foi usado) podem ainda ser lavadas a partir da lignina solidificada para a fase aquosa circundante. Se o segundo meio é ar, os objetos de lignina solidificada podem ser submetidos a uma etapa de lavagem.

[0033] De acordo com a Fig. 1, as várias correntes do processo podem ser recicladas. A fase ácida aquosa (solução salina ácida) a partir da unidade de separação de fases pode ser reciclada, para o tanque de mistura para tornar a solução aquosa ácida e/ou para ser usada em etapas de pré-tratamento da carga de alimentação de lignina. O ácido fresco (ácido de composição) é adicionado ao tanque de mistura para manter o pH no nível suficientemente baixo. Depois de separar a lignina, o segundo meio a partir da etapa de separação pode ser reciclado de volta para o banho do segundo meio.

[0034] A Fig. 2 mostra uma forma de realização do método que compreende uma etapa de formação de pasta fluida preliminar para a carga de alimentação de lignina antes de ser colocado em contato com o primeiro meio. A torta de filtro lignina alcalina obtida da separação da lignina do licor de formação de polpa gasto alcalino é convertida em pasta fluida em um meio, que é ácida e aquosa, mas tem uma temperatura menor do que a do primeiro meio (formação de pasta fluida preliminar ácida). A operação é realizada em um tanque de mistura preliminar PT. A temperatura do meio onde a lignina alcalina é convertida em pasta fluida é menor que 100°C. A fase ácida aquosa a partir da unidade de separação de fases pode ser reciclada para esta etapa de formação de pasta fluida preliminar para formar o meio de formação de pasta fluida preliminar. Nesta etapa de formação de pasta fluida preliminar, alguma purificação da lignina já pode ocorrer. O calor da fase ácida aquosa reciclada (salmoura ácida) pode ser usado no pré-aquecimento da carga de alimentação de lignina antes de a lignina ser introduzida no tanque de mistura (mostrado por trocador de calor). Alternativamente, o ácido de composição adicionado ao tanque de mistura pode também ser utilizado para a preparação do meio de formação de pasta fluida preliminar. O pH da pasta fluida pode ser ajustado para ser o mesmo que o pH da suspensão no primeiro meio, já neste estágio, se o ácido fresco é adicionado a este estágio (seta “alternativo”). Se a pasta fluida é feita apenas por reciclagem da fase ácida aquosa a partir do primeiro meio, o pH mais alto devido à alcalinidade da torta de filtro.

[0035] A Fig. 3 mostra uma outra forma de realização do método que compreende uma etapa de formação de pasta fluida preliminar para a carga de alimentação de lignina antes de ser colocado em contato com o primeiro meio. A torta de filtro de lignina alcalina obtida a partir da separação da lignina do licor de formação de polpa alcalino é preliminarmente convertida em pasta fluida em um tanque de mistura preliminar PT. A pasta fluida é aquosa e alcalina devido à alcalinidade da torta (formação de pasta fluida preliminar alcalina), mas tem uma temperatura menor do que a do primeiro meio. A água pode ser adicionada, se necessário, para preparar uma pasta fluida bombeável. A temperatura da pasta fluida de lignina alcalina está abaixo de 100°C, de preferência, não superior a 80°C. A formação de pasta fluida preliminar alcalina tem menos emissões de H2S a partir da lignina em comparação com a formação de pasta fluida preliminar ácida no caso de a lignina ser a partir de cozimento kraft (sulfato).

[0036] As formas de realização da fig. 2 e da fig. 3 ajuda a fazer uma pasta fluida bombeável, que podem ser alimentadas a partir do tanque de mistura preliminar PT para o tanque de mistura T, onde a suspensão é a temperatura mais elevada. É também mais fácil adicionar o material de partida rico em lignina a um tanque atmosférico em uma temperatura abaixo de 100°C para preparar uma suspensão do que para o tanque de mistura, que é um tanque de reação pressurizado, porque a temperatura dentro do tanque é bem acima de 100°C. Nas Figs. 2 e 3, a bomba no conduto entre o tanque de mistura preliminar PT e o tanque de mistura é designado P, e o trocador de calor para pré-aquecer a pasta fluida de lignina bombeada no conduto com a fase aquosa ácida quente a partir da unidade de separação de fases é designado H .

[0037] O método também oferece a possibilidade de incluir materiais adicionais para o produto de lignina sólido durante várias etapas do método, especialmente para a fase contínua termoplástica da lignina. O material adicional misturado com a fase de lignina termoplástica separada pode ser um polímero ou mistura de polímeros que não sejam de lignina, que incluem polímeros sintéticos e celulose, para modificar as propriedades do material do produto. As substâncias adicionando algumas propriedades funcionais para a lignina, tais como agentes de acoplamento e ativadores, também podem ser adicionados. No entanto, a quantidade de materiais adicionais deve ser abaixo de 50% em peso do peso seco total do produto de lignina sólido.

[0038] O método também oferece a possibilidade de submeter a lignina termoplástica, antes de introduzir a mesma para o processo para dar conformação e do segundo meio, para processamento intermediária que é a purificação. A água e/ou os metais que possam existir na lignina podem ainda ser removidos nesta etapa da fase de lignina termoplástica.

[0039] O método de acordo com a invenção pode ser integrado em uma fábrica de celulose química onde o processo de cozimento alcalino é usado para a deslignificação de polpa. A lignina alcalina usada como o material de partida rico em lignina do método pode ser precipitada de licores gastos alcalinos do processo de cozimento. Por exemplo, o licor negro pode ser tomado em qualquer ponto entre o digestor e a caldeira de recuperação, de preferência, a partir do estágio de evaporação, onde ele ainda não tiver atingido o teor de sólidos secos final, onde é queimado na caldeira. A separação da lignina ocorre por adição de agente de redução de pH, por exemplo CO2, ao licor negro, e a lignina precipitada no pH reduzido é separado da pasta fluida obtida, por exemplo, em um filtro prensa. A torta de lignina assim obtida pode ser usada como o material de partida rico em lignina do método.

[0040] O método também pode ser integrado em uma instalação de produção de bioetanol, que usa matéria-prima lignocelulósica e produz um resíduo rico em lignina como um coproduto.

[0041] No entanto, o método também pode ser realizado em uma instalação de produção separada para a qual o material de partida rico em lignina (tal como lignina alcalina separada do licor gasto alcalino por precipitação ou resíduo rico em lignina da produção de bioetanol, como explicado acima) é transportado.

[0042] A aplicabilidade dos estágios do processo descritos acima, em conexão com formas de realização das Figs. 1, 2 e 3 não é dependente da fonte do material de partida rico em lignina e da separação da carga de alimentação no processo em que esta carga de alimentação é obtida. O material de partida rico em lignina pode ser separado de um licor usado de um processo de fracionamento de biomassa, tal como de licor de formação de polpa gasto alcalino, pode estar na forma de resíduo rico em lignina da produção de etanol, ou pode ser originário de qualquer processo de fracionamento de biomassa que produz o material de partida rico em lignina que pode ser colocado em suspensão no primeiro meio aquoso ácido ou recolocado em suspensão no tanque de mistura (as Figuras 2 e 3). É também possível que algum processamento mecânico tal como moagem seja necessário antes de o material de partida rico em lignina poder ser abastecido ao processo.

[0043] Muitas variações da presente invenção serão evidentes para os habilitados na técnica à luz da descrição detalhada acima. Tais variações óbvias estão dentro do escopo pretendido das reivindicações em anexo.

Claims

1. Método para produzir lignina sólida a partir de material de partida rico em lignina, especialmente precipitado de lignina, caracterizado por: - colocar em suspensão o material de partida em um primeiro meio, que é ácido e aquoso, para formar uma suspensão ácida aquosa tendo uma consistência de 10-25% em peso; - aquecer a suspensão ácida aquosa a uma temperatura na faixa de 120°C a 180°C e permitir que a suspensão forme duas fases contínuas, uma fase de lignina termoplástica e uma fase aquosa; - separar a fase de lignina termoplástica a partir da fase aquosa; - passar a fase de lignina termoplástica separada através de um processo para dar conformação a um segundo meio, que está a uma temperatura menor do que aquela da fase de lignina termoplástica e em que a fase de lignina termoplástica é essencialmente insolúvel, pelo que a lignina solidifica numa dada conformação quando ela é trazida em contato com o segundo meio mais frio; e - recuperar a lignina sólida formada no segundo meio, em que a fase de lignina termoplástica separada é introduzida no segundo meio através de um ou vários bocais.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lignina sólida está na forma de grânulos.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lignina sólida está na forma de filamentos ou fibras.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lignina sólida está na forma de tubos ou perfis.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro meio compreende um ácido.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro meio é uma solução aquosa de ácido orgânico.

7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro meio é uma solução aquosa de ácido sulfúrico, de ácido clorídrico, de ácido nítrico ou de ácido fosfórico, ou de outro ácido inorgânico adequado.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o pH do primeiro meio está na faixa de 0 a 5, de preferência 0 a 4.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a suspensão é aquecida a uma temperatura na faixa de 140°C a 180°C.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a fase de lignina termoplástica é separada a partir da fase aquosa por gravidade, por exemplo, por decantação.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o segundo meio é água ou ar.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a fase de lignina termoplástica separada é passada ao segundo meio através de um processo de moldagem por extrusão ou injeção.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por: - submeter a mencionada fase de lignina termoplástica separada a processamento intermediário antes de introduzir a mesma a um segundo meio.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o processamento intermediário é um processo de purificação.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o processamento intermediário é um processo de mistura, onde material adicional é misturado com a mencionada fase de lignina termoplástica separada.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o material adicional misturado com a mencionada fase de lignina termoplástica separada ser um polímero ou mistura de polímeros diferentes de lignina.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de compreender, antes da suspensão do material de partida rico em lignina no primeiro meio, colocar em suspensão o material de partida num meio aquoso ácido a uma temperatura menor do que aquela do primeiro meio.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de compreender, antes da suspensão do material de partida rico em lignina no primeiro meio, colocar em suspensão o material de partida num meio aquoso alcalino a uma temperatura menor do que aquela do primeiro meio.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que compreende: - adicionar um agente de redução do pH a um meio líquido que contém lignina para precipitar a lignina, - separar a lignina precipitada da fase líquida restante do meio líquido que contém lignina, e - usar a lignina precipitada separada como material de partida, que é colocada em suspensão no primeiro meio ou colocada em suspensão no meio de pré-tratamento aquoso ácido ou alcalino.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de o meio líquido que contém lignina ser licor de formação de polpa gasto alcalino, tal como licor negro.