BR112013009075B1

BR112013009075B1 - arranjo e método para tratar polpa a ser alimentada para uma câmara de filtragem de um moinho de polpa

Info

Publication number: BR112013009075B1
Application number: BR112013009075-8A
Authority: BR
Inventors: Simo Kiero; Kari Peltonen; Sami Siik
Original assignee: Andritz Oy
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2021-01-26
Also published as: WO2012049367A1; BR112013009075A2; CN103154361A; RU2013121675A; EP2627818A1; JP2013539825A; EP2627818B1; PT2627818T; RU2584519C2; ES2860750T3; CN103154361B; JP5911873B2

Abstract

MÉTODO E ARRANJO PARA TRATAMENTO DE POLPA. A presente invenção refere-se a um arranjo e método para tratar um polpa a ser alimentada a uma câmara de filtro em um moinho de polpa. O arranjo compreende uma torre (100), tendo uma parede vertical (102) e uma base (108): a entrada da pola (112) em uma parte superior da torre: um dispositivo (114) para alimentar um líquido de diluição á polpa que flui no sentido descendente na torre, o dito dispositivo de diluição sendo localizado substancialmente em um nível que divide a torre para as ditas parte superior (104) e parte inferior (106), e um dispositivo de descarga (120) para polpa diluída arranjada na parte inferior da torre. Um dispositivo para homogeneizar (116,118) a consistência do fluxo de polpa diluída é arranjado a uma distância a jusante do dispositivo de diluição na direção do fluxo da polpa e a montante do dispositivo de descarga.

Description

ARRANJO E MÉTODO PARA TRATAR POLPA A SER ALIMENTADA PARA UMA CÂMARA DE FILTRAGEM DE UM MOINHO DE POLPA

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um método e arranjo para tratar a polpa a ser alimentada a uma câmara de filtragem em um moinho de polpa.

ANTECEDENTE DA INVENÇÃO

[002] No processamento químico da madeira, a o material de madeira é alimentado em um digestor onde chips de madeira são tratados de modo que a polpa (pasta crua) é produzida e, a seguir, é enviada a um digestor, onde a polpa se encontra principalmente no estado fibroso ou que pelo menos pode ser facilmente desintegrada para um estado fibroso. A chamada pasta crua descarregada do digestor é lavada e tipicamente colocada em um estágio de delignificação, no qual o oxigênio é normalmente usado como produto químico de delignificação. O estágio de delignificação termina com lavagem.

[003] A pasta crua descarregada do digestor ou a polpa delignificada de oxigênio é tipicamente filtrada em uma câmara de filtro em um estágio de processo adequado. O objetivo da filtragem da polpa é separar um material indesejado para um processo posterior, e especialmente para o produto final da polpa. A filtragem, no entanto, é uma operação que requer que a consistência da polpa seja diluída para cerca de 1% a 4%, dependendo, em alguma extensão, do aparelho usado. A polpa é tipicamente alimentada ao filtro a partir de um tanque de descarga do digestor ou de um tanque subsequente ao reator de deslignificação de oxigênio, no qual a consistência da polpa assume um valor médio de 8-14%. Para diluir a polpa da consistência de descarga para uma consistência de pouca porcentagem, como requerido pelo aparelho de filtragem, um sistema de diluição é arranjado no tanque para bombear a quantidade necessária de líquido de diluição. Na maior parte dos casos, a polpa é alimentada no tanque pela parte superior do mesmo, e a polpa é descarregada diretamente adjacente ao misturador de diluição, localizado no fundo do tanque. A polpa é rapidamente misturada com o líquido de diluição, introduzido preferencialmente através de um misturador de modo que a polpa, com uma consistência relativamente uniforme, possa ser bombeada do tanque para o estágio de processo subsequente no aparelho de filtragem.

[004] A câmara de filtragem consiste em diferentes tipos de dispositivos de filtragem, tal como dispositivos de separação, filtros, lavadoras, etc.. A câmara de filtragem pode ser localizada quer depois do digestor ou depois de um estágio de delignificação de oxigênio em outra localização no moinho de polpa, onde se requer um aumento na pureza da polpa. Como mencionado acima, tipicamente a câmara de filtragem é alimentada a partir de um tanque ou torre, onde há uma zona de consistência baixa tendo um volume de diversas dezenas de metros cúbicos. Para homogeneizar o volume de consistência baixa, são usados agitadores e uma quantidade razoável de água de diluição.

[005] Nos tanques e torres menores com diâmetro de cerca de 3,5 a cerca de 7,0 metros, a porção inferior pode ser quer um cilindro reto ou primeiro um certo estreitamento e seguindo cilíndrico. Em torres maiores, com diâmetro tipicamente maior que 5,0 metros, a chamada coluna base pode ser disposta no centro da base da torre. O propósito da coluna base é manter a polpa acima da porção inferior e dividir a porção de base em uma zona de mistura anular. A forma de colunas de técnica anterior pode ser quer um cone convergindo de modo uniforme (figura 1), uma coluna cilíndrica, ou uma coluna cilíndrica cuja extremidade superior é arranjada em um cone convergindo de modo uniforme. Em todas essas torres providas com uma coluna de base, misturadores de diluição são dispostos nas laterais da coluna base de modo a direcionar o fluxo para circular ao longo da zona de mistura anular. As colunas base têm uma construção sólida, e quando dispostas na base da torre são meramente suportadas pela base da torre ou fundação da mesma, e, em qualquer caso, no ponto exato que também de outra forma suportaria o peso da polpa na torre. A figura 1 ilustra uma torre de polpa de consistência alta conhecida 10 (figura 2a da Patente U.S. 5.711.600) tendo uma parede de torre 12, uma porção inferior 20, uma base de torre 22, uma coluna de base 30, misturadores 40, dutos 50 para alimentar o líquido de diluição, e meios de descarga 60 da polpa diluída. No arranjo da figura 1, a porção inferior 20 e a parte superior da torre 10 têm uma seção de parede cônica 14 entre si. Misturadores 40 são arranjados a cerca de 1,1 metro de altura a partir da base da torre, de modo que o líquido de diluição seja alimentado através de dutos 50 para a zona de diluição da porção inferior, para um nível que é um pouco mais alto que dos eixos do misturador.

[006] Um problema com essa construção é a não uniformidade da consistência de descarga da polpa. Para eliminar esse problema, a Patente U.S. No 5.711.600 traz um projeto mais elaborado para a coluna de base. De acordo com essa patente, é essencial, para a extremidade superior da coluna, que o diâmetro de um membro de partição disposto nele seja, pelo menos em um ponto, maior que o diâmetro da parte inferior da coluna. Em outras palavras, é um aspecto do membro de partição que, na área do membro de partição, a seção transversal entre o membro de partição e a parede da torre seja menor que na área inferior da coluna. Esse desenho ainda requer diversos misturadores (o número de misturadores pode variar de dois a seis, principalmente dependendo do tamanho da torre), cada misturador sendo conectado a um duto de alimentação de líquido de diluição. Os misturadores são dispostos na porção de base da torre, para fazer a polpa (a ser diluída) circular rapidamente em torno da coluna de base. A Patente U.S. No 7.622.018 que descreve um arranjo similar, no qual a diluição é adicionalmente melhorada, de modo que, pelo menos parte do líquido de diluição requerido para diluir a diluição para a consistência de saída da torre, seja introduzida entre a parede da torre e a coluna (ou outro membro de partição) em uma área substancialmente no nível da menor seção transversal da torre (figura 2). Preferivelmente, o líquido de diluição é introduzido em pelo menos duas porções na parte de diluição da torre. Uma porção é introduzida na suspensão de polpa grossa simultaneamente enquanto a suspensão é levada da parte de armazenamento da torre para a zona de diluição, e outra porção é introduzida com ajuda de agitadores posicionados na zona de diluição. A figura 2 mostra uma torre de polpa de alta consistência de técnica anterior 10, de acordo com a Patente U.S. No 7.622.018. A parte inferior 20 da torre 10 é provida com uma coluna de base estacionária 30. A extremidade 3 da coluna é conformada de modo que o diâmetro de um membro de partição 31 também estacionário disposto na mesma seja, pelo menos em um ponto, maior que o diâmetro da parte inferior da coluna 30. Mais geralmente, no nível do membro de partição 31, a área de seção transversal entre o membro de partição 31 e a parede 12 da torre 10 é menor que na área de base da coluna 30 abaixo do membro de partição. O membro de partição 31 tem uma seção superior 34, cujo diâmetro converge conicamente no sentido ascendente. Na figura 2, chicanas 36 foram providas com um duto anular 46 localizado entre a coluna de base 30 e parede de torre 12, o dito duto 46 é provido com bocais 48 para introduzir o líquido de diluição na suspensão de fibra de alta consistência, substancialmente simultaneamente com a descarga da polpa na zona de diluição. A parte inferior da torre contém diversos agitadores de diluição 40. A polpa é descarregada através do duto 60.

[007] Um tanque de alimentação de câmara de filtragem pode ter uma altura total de 6 a 30 metros e diâmetro de 2 a 10 metros, algumas vezes a parte superior de um tanque de alimentação de câmara de filtragem sendo maior que a parte inferior, por exemplo, se um tempo maior de retenção for requerido, por causa da demanda de processo.

[008] Em um moinho de polpa com produção de 1000 admt/d, a zona de mistura de baixa consistência no tanque pode ter um diâmetro de 3 a 6 metros e altura de 2 a 6 metros. Em um moinho de polpa de 3000 admt/d, a zona de mistura em um tanque ou torre pode ser ter um diâmetro de 6 a 10 metros e altura de 3 a 10 metros. Para homogeneizar a zona diluída do tanque são usados agitadores especiais de tanque. Tipicamente um agitador de tanque opera em uma faixa de consistência de 2% a 5%, mas o desempenho do agitador fica ruim, se a consistência for cerca de 4,5% a 6 % ou mais.

[009] Em um sistema tradicional, o tempo de retenção da polpa na zona de mistura de baixa consistência é tipicamente 2 a 5 minutos, mas, em qualquer caso, menor que 10 minutos. Agitadores de tanque movem a massa diluída no tanque, de modo que as variações de consistência fiquem mais uniformes, e a consistência da massa a partir do tanque seja suficientemente pequena, de modo que a câmara de filtragem possa operar com o fluxo. Tipicamente, são requeridos 1 a 4 agitadores de tanque, para prover um bom desempenho de mistura. O número de agitadores de tanque usado na mistura depende da taxa de produção desejada, e também do volume da zona de mistura.

[0010] Embora, tanques de mistura de câmara de filtragem tradicionais sejam amplamente usados, tais tanques também podem criar problemas, tais como variações não esperadas de consistência. Eles também precisam de uma grande quantidade de equipamento e instrumentação para os agitadores. Os tanques também não são muito eficientes com respeito ao uso de energia em razão dos agitadores. Um problema adicional diz respeito aos requisitos de espaço e custos de construção.

[0011] Um objetivo da inovação é eliminar os problemas acima mencionados e prover um arranjo de tanque de alimentação de câmara de filtragem, que seja mais eficiente em termos de uso de energia e ocupação de espaço, e que a consistência da polpa a ser alimentada ao filtro seja mais uniforme, de modo a evitar picos danosos de consistência.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] Os objetivos da invenção serão atendidos com um arranjo e método de acordo com a reivindicação independente. Adicionalmente, outras modalidades preferidas da invenção serão conhecidas nas reivindicações dependentes.

[0013] Em uma nova torre de alimentação de câmara de filtragem para polpa, o volume de mistura é reduzido, e, por conseguinte, não são requeridos os tradicionais agitadores de tanque. O líquido de diluição (água ou filtrato) é alimentado à seção superior da parte inferior da torre. Antes de a polpa diluída entrar na bomba de descarga, a polpa é tratada em uma zona de homogeneização, onde um homogeneizador rotativo ou estático está instalado. O propósito da zona de homogeneização é misturar a suspensão de fibra de modo que as diferenças de consistência na suspensão da polpa sejam equalizadas e o líquido de diluição distribuído de modo uniforme na suspensão de polpa, isto é, a consistência da polpa é homogeneizada. Depois da zona de homogeneização, a consistência de polpa é uniforme, e uma bomba de processo normal (bomba centrífuga convencional) pode ser usada para bombear a polpa para a filtragem.

[0014] Uma torre (ou tanque) de polpa, de acordo com as modalidades da presente invenção, compreende uma parte superior, a qual a polpa é alimentada, e uma parte inferior que é dividida em uma zona de diluição, zona de homogeneização, e zona de descarga (bombeamento). A parte superior da torre pode atuar como tanque de descarga ou armazenamento (retenção), cujo tamanho depende da necessidade do processo, se algum efeito de acumulação for requerido. A seção transversal da torre é tipicamente redonda. O diâmetro da parte superior é maior que o diâmetro da parte inferior da torre. A diferença entre a parte superior e a parte inferior depende dos requisitos de processo, tal como tempo de retenção para armazenar a polpa na parte superior da torre.

[0015] Um dispositivo para alimentar o líquido de diluição à polpa que flui no sentido descendente na torre é localizado substancialmente em um nível que divide a torre em parte superior e parte inferior e um dispositivo de descarga para polpa diluída é arranjado na parte inferior da torre. Um dispositivo para homogeneizar a consistência do fluxo de polpa diluída é arranjado a uma distância a jusante do dispositivo de diluição na direção do fluxo da polpa, e a montante do dispositivo de descarga. A maior parte do líquido de diluição é adicionada à seção superior extrema da parte inferior da torre. Partes menores do líquido de diluição podem ser adicionadas ao ponto de diluição superior extremo e à zona de homogeneização.

[0016] O dispositivo de diluição define um ponto de diluição na parte inferior da torre tendo um diâmetro. De acordo com uma modalidade, a distância entre o dispositivo de diluição e o dispositivo de homogeneização é 1,5 a 10 vezes o diâmetro da torre no ponto de diluição, onde a maior parte do líquido de diluição é adicionada. Assim, a dita distância é a distância entre o primeiro ponto de diluição e o dispositivo de homogeneização.

[0017] A distância entre o ponto de diluição e o ponto de homogeneização é determinada pelo tempo de retenção requerido, e também pela demanda de manutenção de um homogeneizador.

[0018] O tempo de retenção entre o ponto de diluição e homogeneizador deve ser tão longo que a polpa não diluída não entra na bomba de alimentação da câmara de filtragem. Quando se leva em conta diferentes sistemas de controle e atrasos no processo, o tempo de retenção, tão curto quanto 5 a 10 segundos, deve ser suficiente, mas, em aplicações práticas, o tempo de retenção é 15 a 20 segundos, preferivelmente 20 a 60 segundos.

[0019] De acordo com uma modalidade, o líquido de diluição pode ser alimentado através de uma conexão de tubo normal. A diluição é dividida para um número requerido de conexões em torno do tanque de mistura. O dispositivo de diluição compreende um número de bocais/ saídas de alimentação na periferia da parede do tanque. O líquido de diluição é alimentado a partir de um tanque de alimentação e direcionado para o centro da torre. A pressão é tal que o líquido de diluição é pulverizado na torre em direção ao fluxo de polpa no sentido descendente. O controle de pressão, a forma da saída, e a quantidade de saídas podem variar em diferentes maneiras, como evidente àqueles versados na técnica. O objetivo, no entanto, é prover a máxima penetração no fluxo de polpa.

[0020] De acordo com outra modalidade, o líquido de diluição pode ser também alimentado através de um tubo de alimentação de modo que o líquido de diluição siga para o ponto de diluição. Nesse tipo de tubo de alimentação, o líquido de diluição passa através de diversos furos para a polpa, de modo que o líquido de diluição flua para o fluxo de polpa que flui no sentido descendente. O dispositivo de diluição compreende pelo menos um tubo se estendendo da parede da torre de polpa para o centro da torre, qual tubo é provido com um de furos de saída para adição do líquido de diluição. Dependendo do diâmetro da zona de diluição e taxa de diluição, pode haver um número desses tipos de tubos de alimentação de diluição através da zona de diluição.

[0021] O volume de homogeneização (isto é, o tamanho da zona de homogeneização) é pequeno, normalmente de 0,1 m3 (100 litros) a 3 m3 quando o volume de tanque de mistura tradicional fica dentro de uma faixa de 10 a 300 m3. O tempo de retenção na zona de homogeneização do novo arranjo tipicamente é apenas 2 a 10 segundos, enquanto em tanques tradicionais, o tempo de retenção é tipicamente diversos minutos.

[0022] Um homogeneizador tendo um membro rotativo, que gera turbulência na zona de homogeneização, faz o fluxo de suspensão de líquido de diluição de massa fluir de modo uniforme, e reduz a flutuação da consistência.

[0023] Quando se estima a mistura de um tanque de alimentação tradicional de câmara de filtragem, um espaço volumétrico próximo às lâminas de agitador rotativo tem apenas 0,5 a 3% do volume total da mistura. Fazendo o mesmo cálculo para a nova torre e projeto de homogeneização, o espaço volumétrico da lâmina de homogeneizador rotativo apresenta 15 a 20% do volume total de homogeneização. Esse maior espaço volumétrico produz um fluxo de polpa mais homogeneizado, através do que picos de consistência danosos podem ser evitados. O dito espaço menor no tanque de agitador tradicional permite que os picos de consistência passem mais facilmente a zona de mistura.

[0024] Conquanto o volume de mistura seja pequeno, o suprimento de energia pode ser dividido mais de modo uniforme, e também é necessária menos energia de mistura para prover a qualidade de mistura requerida. Quando se compara um arranjo de tanque de alimentação de câmara de filtragem com agitadores de tanque ao sistema novo, onde homogeneizadores são usados, a potência instalada pode ser reduzida de 50% a 80%, por exemplo, 66%. Um homogeneizador rotativo tipicamente compreende um eixo que é montado na parede da torre e tendo extensões que misturam o fluxo da polpa por rotação. Um consumo menor de energia pode ser conseguido pelo menor volume de mistura e por uma baixa rotação. Um homogeneizador pode operar com uma rotação em uma faixa de 600 a 1200 rpm. A velocidade circunferencial do homogeneizador é 5 a 20 metros por segundo, tipicamente 10 a 15 metros por segundo. Com uma linha de polpa de 5000 admt/d, a potência instalada para os agitadores de um tanque tradicional pode ser 4*90 kW, isto é, 360 kW, mas com homogeneizador, a potência instalada pode ser apenas 110 kW.

[0025] A quantidade requerida de turbulência também pode ser gerada usando uma construção estática em uma zona de homogeneização. O homogeneizador é um dispositivo ou construção na torre, que provê um tratamento que uniformiza o fluxo da polpa e líquido de diluição que flui através da parte inferior da torre. Ademais, uma combinação de homogeneizador rotativo e construção de homogeneizador estático é possível.

[0026] Em um homogeneizador estático, estrangulando o fluxo, isto é, diminuindo a área de seção transversal, pode ser conseguido um aumento na taxa de fluxo, e, por conseguinte, uma turbulência mais alta, através do que um líquido de diluição introduzido é misturado com a polpa. Homogeneizadores estáticos preferivelmente consistem de saliências ou flange anular ou anel, arranjados na parede interna do tanque.

[0027] Homogeneizadores estáticos podem ser providos, em adição a dispositivos estranguladores intensificadores de turbulência, tais como chicanas nervuras, pinos, saliências, e similares, arranjados na zona de homogeneização.

[0028] No caso de um homogeneizador estático, pode ser preferível usar uma coluna ou barra vertical disposta na parte média das zonas de descarga (bombeamento) e homogeneização. A coluna é disposta na parte inferior da polpa. A coluna tem uma extremidade inferior que é suportada pela base da torre. A coluna se estende através da zona de descarga (bombeamento) e também através da zona de homogeneização, onde elementos de homogeneizador estático são fixos à parede da torre. O diâmetro da coluna é determinado de modo a otimizar a homogeneização. A própria coluna pode compreender construções, tais como obstáculos ou extensões para intensificar a homogeneização do fluxo de polpa.

[0029] O projeto usado para homogeneizadores rotativos e/ou estáticos depende da qualidade requerida da mistura, que pode ser estimada pelas variações de consistência depois da bomba de alimentação de câmara de filtragem e energia total usada na aplicação.

[0030] Em uma modalidade adicional do arranjo da invenção, a presente invenção adicionalmente compreende uma construção para pelo menos um elemento guia de fluxo, tal como um tubo cilíndrico, barra ou viga retangular, localizado depois do ponto de diluição, mas acima do homogeneizador para guiar o fluxo da polpa diluída para a zona de homogeneização. Um tubo ou barra pode ser instalado, de modo que se localize tipicamente horizontalmente através da torre. É fixado por ambas as extremidades a uma parede da torre. A distância e localização do elemento guia a partir do homogeneizador deve ser determinado de modo que o fluxo para a zona de homogeneização seja uniforme e a polpa flua livremente no sentido descendente, mas o fluxo é guiado para a localização que provê o melhor resultado de homogeneização.

[0031] Depois da homogeneização do fluxo de polpa, uma bomba de processo normal, que pode bombear a polpa com uma consistência de 3% a 8%, pode ser usada para descarregar a polpa através de uma saída a partir da base da torre para o filtro. Dependendo da consistência e/ou localização da câmara de filtragem no processo, pode haver a necessidade de equipar a bomba de alimentação de câmara de filtragem com uma remoção de gás. A consistência de alimentação da polpa é tipicamente 8% a 14% na parte superior da torre. A parte inferior da torre do arranjo e método inventivo não tem agitadores, que misturam e diluem a polpa. Na nova torre, o líquido de diluição necessário para obter uma consistência de descarga (bombeamento) é introduzido na polpa antes do dispositivo de homogeneização.

[0032] Na operação da câmara de filtragem, a estabilidade de consistência de filtragem deve ser levada em conta em aplicações de câmara de filtragem tradicional e também no sistema inventivo. Em um sistema tradicional, um tanque de alimentação de filtro pode gerar picos de consistência não esperados, dificultando a operação da câmara de filtragem em razão de uma consistência muito alta de filtragem. No sistema inventivo, o volume de mistura (homogeneização) do tanque de alimentação de filtragem é essencialmente menor que de sistemas tradicionais. Por causa da breve retenção, uma rápida resposta a partir do controle de consistência é necessária. Tradicionalmente, o controle da consistência da câmara de filtragem é executado com um medidor de consistência que controla o fluxo de diluição para o tanque de alimentação de câmara de filtragem e para o lado de sucção da bomba de alimentação de câmara de filtragem. Esse tipo de controle de consistência permite que picos de consistência entrem no filtro, quais picos podem gerar graves problemas, tal como obstrução de filtro, flutuação de pressão e fluxo.

[0033] Se o controle de consistência for arranjado de modo que uma parte do líquido de diluição seja alimentada também no sentido descendente a partir do ponto de medição de consistência próximo da filtragem subsequente, picos de consistência problemáticos seriam menores e a consistência de filtragem pode ser mantida dentro de valores requeridos. De acordo com uma modalidade do arranjo inventivo, a saída da torre é conectada a um duto provido com uma bomba para bombear a polpa diluída da torre para um dispositivo de filtragem e com um alimentador para adicionar o líquido de diluição à bomba, de modo a controlar a consistência da polpa, qual alimentador é localizado entre a bomba e o dispositivo de filtragem. Até 5 a 10% do líquido de diluição pode ser adicionado à bomba de descarga.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0034] O arranjo e o método da invenção serão desenvolvidos e descritos em mais detalhes com referência aos desenhos, nos quais:

[0035] A figura 1 ilustra a parte inferior de uma torre de polpa, de acordo com a técnica anterior,

[0036] A figura 2 ilustra a parte inferior de uma torre de polpa, de acordo com a técnica anterior;

[0037] A figura 3 ilustra uma torre de alimentação de câmara de filtro, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0038] A figura 4 ilustra a porção inferior da torre de alimentação da câmara de filtro, de acordo com uma modalidade da presente invenção,

[0039] A figura 5 ilustra exemplarmente de um homogeneizador estático que deve ser usado em conexão com modalidades da presente invenção. A figura 5 é uma vista em corte ao longo da seção A-A da modalidade da figura 4;

[0040] A figura 6 ilustra um dispositivo para introduzir líquido de diluição;

[0041] A figura 7 ilustra um sistema de controle, que pode ser aplicado em conexão com a presente invenção;

[0042] A figura 8 ilustra uma torre de alimentação de câmara de filtro, de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção; e

[0043] A figura 9 ilustra uma torre de alimentação de câmara de filtro, de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0044] A figura 3 ilustra uma torre de alimentação de câmara de filtro de acordo com uma modalidade da presente invenção. A torre 10 compreende uma parede de torre 102, uma porção superior 104, uma porção inferior 106, e uma base de torre 108. O topo da torre pode ser provido com um dispositivo ou duto 110 para descarregar gás. Nessa modalidade, o diâmetro da porção superior 104 é maior que o diâmetro da porção inferior 106. A porção superior da torre pode atuar como tanque de descarga ou tanque de armazenamento (tanque de retenção), cujo tamanho decorre da necessidade de processo, se algum efeito de acumulação for requerido. A polpa a partir do digestor ou reator de delignificação de oxigênio é alimentada para a torre através de um duto 112.

[0045] A porção inferior 106 é dividida em uma zona de diluição 107 e zona de homogeneização 109, essa última sendo localizada depois da diluição na direção do fluxo da polpa. Na parte superior da porção inferior, dutos 114 são arranjados para introduzir um líquido de diluição à polpa que flui no sentido descendente no tanque. Na zona de homogeneização, localizada sob a zona de diluição, dispositivos de homogeneização são arranjados. O propósito da zona de homogeneização é misturar a suspensão de polpa, de modo a homogeneizar sua consistência. Nessa modalidade, são providos ambos, homogeneizador rotativo 116 e homogeneizador estático 118. Conectado à torre através da parede da mesma tem uma bomba 120. A bomba 120 é conectada adjacente à base à própria base. A bomba bombeia a polpa diluída e homogeneizada a partir da zona de descarga 121 da torre para um filtro.

[0046] O homogeneizador rotativo 116 compreende um meio acionador 122, um eixo 124 equipado com lâminas ou extensões 126. As lâminas são giradas de modo que o líquido de diluição seja direcionado de modo uniforme para a suspensão de polpa. Isso é apenas um projeto preferido de homogeneizador. Também outros projetos capazes de homogeneizar a consistência da polpa podem ser usados. Um aspecto é que quando o homogeneizador é usado a potência instalada pode ser reduzida de 50% a 80%, por exemplo, 66%. Um consumo de energia menor pode ser conseguido em razão de um volume menor para misturar e também em razão da baixa rotação. Com uma linha de polpa de 5000 admt/d, a potência instalada para agitadores de tanque tradicionais seria de 4*90 kW, isto é, 360 kW, mas com um homogeneizador a potência instalada se reduziria para apenas 110 kW.

[0047] Na torre mostrada na figura 3, há também um homogeneizador estático 118 que é um estrangulador em forma de flange ou anel. Ele adicionalmente melhora a turbulência na suspensão de polpa, e assim ameniza possíveis diferenças de consistência.

[0048] De acordo com uma modalidade preferida, o ponto de diluição 114 na parte inferior da torre tem um diâmetro D, onde a distância C entre o dispositivo de diluição 114 e o dispositivo homogeneizador 116 é 1,5 a 10 vezes o diâmetro D da torre no ponto de diluição.

[0049] A figura 4 mostra uma porção inferior da torre 106, na qual a polpa flui (seta) da porção superior através da porção inferior, e é descarregada do tanque.

[0050] A torre é provida com um dispositivo de diluição 128 que compreende aberturas 130 na parede da torre, através das quais o líquido de diluição é alimentado ao fluxo de polpa. As aberturas são localizadas em torno de da torre e conectadas a um duto, ou dutos, para suprir líquido às aberturas. Duas ou mais aberturas 130 são arranjadas espaçadas de uma distância entre si em torno do tanque.

[0051] Há uma zona de homogeneização 109 depois do ponto de diluição 107. A homogeneização é afetada por saliências arranjadas na superfície interna do tanque. Estrangulando o fluxo, isto é, diminuindo a seção transversal através do uso de saliências 132, um aumento na taxa de fluxo é conseguido, e devido ao estrangulamento, uma maior turbulência, através do que o líquido de diluição introduzido se mistura com a polpa. As saliências se estendem na direção vertical a uma distância X, de modo que a porção de base da torre tenha uma seção transversal reduzida. Depois das saliências, a seção transversal da porção de base se larga novamente.

[0052] A figura 5 mostra desenhos de seção transversal de homogeneização estática. A figura 5a é uma vista em corte ao longo da seção A-A da modalidade da figura 4. A figura 5a mostra as saliências 132 arranjadas na superfície interna do tanque. A figura 5 ilustra dispositivos intensificadores de turbulência, tais como placas 134 ou saliências de diferentes formas, tal como circular, retangular, triangular, etc.

[0053] A figura 6 mostra outra configuração para um dispositivo de diluição 136. O líquido de diluição (seta 140) pode ser alimentado através do tubo de alimentação 138, que se estende pelo menos parcialmente através da torre, e, assim, através da zona de diluição. Nesse tipo de tubo de alimentação, o líquido de diluição é conduzido através de diversos furos 142 para a polpa, de modo que o líquido de diluição flua para a polpa que está fluindo no sentido descendente.

[0054] A figura 7 ilustra um sistema de controle que pode ser aplicado em conexão com as modalidades da presente invenção. O controle de consistência é arranjado de modo que uma porção do líquido de diluição seja alimentado também no sentido descendente a partir do ponto de medição de consistência QIC próximo ao filtro 148 seguinte. Assim, a consistência de filtragem pode ser mantida entre os valores requeridos usando esse ajuste fino. A porção principal do líquido de diluição é alimentada através da linha 144 para a porção inferior 106 do tanque, mas algum líquido (até 5% a 10%) pode ser introduzido também pela linha 146 para a entrada do filtro 148. A linha de alimentação 150 é variável com medição de consistência QIC e duto de líquido de diluição 146 para ajustar a consistência de alimentação e manter ele em um valor ajustado. Se houver perturbações de produção, a consistência uniforme pode ser mantida essencialmente em um valor ajustado, medindo a consistência e reagindo rapidamente a um possível aumento de consistência, adicionando líquido de diluição também através da linha 146.

[0055] A figura 8 ilustra uma torre de alimentação de câmara de filtro de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção. A torre mostrada na figura 8 corresponde à torre da figura 2, mas provida com dois homogeneizadores 116 instalados na parede da torre. Em adição, a torre adicionalmente compreende uma construção para pelo menos um elemento guia de fluxo. A figura também mostra uma vista em corte ao longo da seção transversal B-B. Nessa modalidade, um tubo cilíndrico 123 é disposto horizontalmente através da torre. O tubo 123 é localizado depois do ponto de diluição 114, mas também acima dos homogeneizadores 116, para guiar o fluxo da polpa diluída para a zona de homogeneização 109. O tubo 123 é instalado de modo que fique fixo por ambas as extremidades à parede 102 da torre. A distância e localização do tubo a partir do homogeneizador 116 deve ser determinada, de modo que o fluxo para a zona de homogeneização seja uniforme, e a polpa possa fluir livremente no sentido descendente, mas o fluxo é guiado para a localização que provê o melhor resultado de homogeneização.

[0056] A figura 9 ilustra uma torre de alimentação de câmara de filtro de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção. No caso de homogeneizador estático, ele pode ser preferível para uso uma coluna ou barra vertical na parte média das zonas de descarga (bombeamento) e homogeneização. A torre mostrada na figura 9 corresponde à configuração de acordo com a figura 4, mas uma coluna 131 é disposta na parte inferior da torre. A coluna 131 tem uma extremidade inferior suportada pela base 108 da torre. A coluna 131 se estende em direção ao dispositivo de diluição 128 através da zona de descarga (bombeamento) 121 e também através da zona de diluição 121, onde elementos homogeneizadores estáticos são fixados à parede da torre. A coluna contribui para o estrangulamento. O diâmetro da coluna 131 é determinado de modo a otimizar a homogeneização. A própria coluna pode adicionalmente compreender construções, tais como obstáculos ou outras extensões (nervuras, pinos, saliências, etc.) que intensificam o nível de turbulência, e, portanto, intensificam a homogeneização do fluxo de polpa.

[0057] Conquanto a presente invenção tenha sido descrita em conexão com o que presentemente é considerado a mais prática e preferida modalidade deve ser entendido que a mostra a não se limita a essa modalidade, mas muito pelo contrário pretende cobrir várias modificações e equivalentes arranjos equivalentes incluídos dentro do espírito e escopo das reivindicações anexas.

Claims

Arranjo para tratar polpa a ser alimentada para uma câmara de filtragem de um moinho de polpa, em que o arranjo compreende:
uma torre (100) possuindo uma parede vertical (102), e uma base (108);
uma entrada de polpa em uma parte superior (104) da torre (100);
um dispositivo (128, 136) para alimentar líquido de diluição na polpa que flui no sentido descendente na torre, o dito dispositivo de diluição (128, 136) estando localizado em um nível que divide a torre nas ditas parte superior (104) e uma parte inferior (106); e
um dispositivo de descarga para polpa diluída arranjada na parte inferior da torre,
em que um dispositivo para homogeneizar a consistência do fluxo de polpa diluída é arranjado em uma distância a jusante do dispositivo de diluição (128, 136) na direção de fluxo de polpa, e a montante do dispositivo de descarga, o dispositivo de homogeneização compreendendo um homogeneizador rotativo (116) compreendendo um eixo (124) na parede (102) da torre (100), o eixo (124) sendo equipado com pelo menos um membro rotativo (126) que gera turbulência na suspensão de polpa,
caracterizado pelo fato de que o dispositivo de homogeneização compreende um homogeneizador estático (118) compreendendo pelo menos um membro de estrangulamento configurado para estrangular o fluxo de polpa para ainda melhorar a turbulência na suspensão de polpa.
Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção transversal da torre (100) é redonda, o dispositivo de diluição (128, 136) define um ponto de diluição (107) na parte inferior (106) da torre e a distância (C) entre o dispositivo de diluição (128, 136) e o homogeneizador rotativo (116) é 1,5 a 10 vezes o diâmetro (d) da torre no ponto de diluição (107).
Arranjo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um membro rotativo (126) é arranjado para ser rotativo em uma velocidade circunferencial de 5 a 20 metros por segundo.
Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de diluição (128) compreende um número de bocais ou aberturas de alimentação (130) arranjado na periferia da parede de torre (102).
Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de diluição (136) compreende pelo menos um tubo (138) se estendendo a partir da parede de torre (102) da torre de polpa para dentro, em direção ao centro da torre, em que o tubo é proporcionado com um número de furos de saída para a adição do líquido de diluição.
Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de descarga compreende uma saída para a polpa diluída e homogeneizada na parte inferior (106) da torre (100).
Arranjo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a saída é conectada a um duto proporcionado com uma bomba (120) para conduzir a polpa a partir da torre para um dispositivo de filtragem e com um alimentador para adicionar líquido de diluição à polpa, de modo a controlar a consistência da polpa, em que o alimentador está localizado entre a bomba e o dispositivo de filtragem.
Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um elemento guia de fluxo (123) é arranjado entre o dispositivo de diluição (128, 136) e o dispositivo de homogeneização.
Método aplicável ao arranjo como definido na reivindicação 1 para tratar polpa a ser alimentada a uma câmara de filtragem de um moinho de polpa, método no qual
a polpa possuindo uma consistência de 8-14% é alimentada para uma torre (100) possuindo uma entrada em uma parte superior (104) da torre;
a polpa flui a partir da parte superior (104) para uma parte inferior (106) da torre;
líquido de diluição é introduzido na polpa na parte inferior (106) da torre, e
a polpa possuindo consistência reduzida é descarregada a partir da parte inferior (106) da torre, em que
a polpa e o líquido de diluição são tratados por um dispositivo de homogeneização em uma zona de homogeneização (109) para equalizar a consistência do fluxo de polpa e produzir a polpa possuindo a consistência reduzida, em que a zona de homogeneização (109) está localizada entre a zona de diluição (107) e a zona de descarga,
em que a homogeneização da polpa é efetuada pela geração de turbulência na suspensão de polpa por um homogeneizador rotativo (116) compreendendo um eixo (124) na parede (102) da torre, o eixo (124) sendo equipado com pelo menos um membro rotativo (126), caracterizado pelo fato de que a turbulência é ainda melhorada por estrangulamento da polpa por meio de um homogeneizador estático (118).
Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a polpa é descarregada a partir da torre (100) e bombeada para um dispositivo de filtragem, em que uma porção do líquido de diluição é adicionada a montante do dispositivo de filtragem para controlar a consistência da polpa descarregada.
Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que introduz até 10% do líquido de diluição à polpa descarregada.