BR112015000377B1

BR112015000377B1 - método e dispositivo para obtenção de licor branco concentrado e lama de cal com baixo teor de álcali residual

Info

Publication number: BR112015000377B1
Application number: BR112015000377-0A
Authority: BR
Inventors: Ingelman Magnus; Hogebrandt Eva; Jansson Roger
Original assignee: Valmet Ab
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2020-12-08
Also published as: BR112015000377A2; CN104471147B; US10011947B2; WO2014011089A1; CA2878228A1; JP6298813B2; US20150225895A1; FI20146154A; CN104471147A; JP2015527502A

Abstract

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA OBTENÇÃO DE LICOR BRANCO CONCENTRADO E LAMA DE CAL COM BAIXO TEOR DE ÁLCALI RESIDUAL. A presente invenção dispositivo para está correlacionada a um método e dispositivo para obtenção de licor branco concentrado e lama de cal com baixo teor de álcali residual proveniente de licor caustificado. O primeiro filtro ( Fwl) receptor de licor caustificado proveniente de vasos de caustificação (CT1-CT2- CT3) é designado como filtro de disco pressurizado de dois estágios, com duas partes de cubas separadas. Na primeira parte de cuba (10a) se encontra licor branco não diluído, obtido na forma de filtrado do licor caustificado. A primeira torta de lama de cal acumulada nos discos de filtro na primeira parte de cuba é raspada e diluída, antes de ser alimentada à segunda parte de cuba (10b). Na segunda parte de cuba se encontra um licor de baixa concentração obtido na forma de filtrado da primeira torta de lama de cal que foi novamente estabelecida como uma suspensão. A segunda torta de lama de cal acumulada nos discos de filtro na segunda parte de cuba é lavada antes de ser raspada e diluída, antes de ser alimentada à subsequente manipulação de lama de (...).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção está correlacionada a um método e dispositivo para obtenção de licor branco concentrado, e lama de cal com baixo teor de álcali residual, a partir de licor caustificado proveniente de vasos de caustificação, em um processo de recuperação de uma instalação de produção de polpa, cujos vasos são precedidos pela adição de cal queimada ao licor verde, desse modo, iniciando as reações de caustificação nos ditos vasos.

Antecedentes da Invenção

[002] No processo de recuperação de uma instalação de produção de polpa, o licor verde é formado parcialmente através de dissolução, e parcialmente pela diluição do material fundido obtido na caldeira de recuperação. 0 licor verde é uma solução aquosa de sulfetos, sulfatos e carbonato de sódio. O carbonato de sódio no licor verde é caustificado, formando hidróxido de sódio (licor branco) e lama de cal mediante adição de cal apagada, e o hidróxido de sódio é usado no processo de cozimento.

[003] Diversos estágios de separação são usados no processamento do licor verde e licor branco. Uma configuração tipica inclui uma primeira unidade de separação de licor verde, para remoção de residues do mesmo, assim como, uma unidade de separação para secagem dos residues, após o que segue um filtro de licor branco, após uma completa caustificação, onde a lama de cal é filtrada, obtendo-se um licor branco transparente. A lama de cal é finalmente lavada e desidratada, a fim de deslocar o álcali residual e obter uma lama de cal com alto teor de matéria seca, que é alimentada ao forno de cal, para converter a mesma em cal apagada, a qual, subsequentemente, é novamente introduzida no processo de caustificação. As unidades de separação usadas nessas posições do processo, principalmente, os filtros, podem ser de diferentes tipos, isto é, discos de filtro, filtros de tambor, vasos de sedimentação, centrifugas ou outros dispositivos, podendo ser pressurizados ou atmosféricos.

[004] Para final desidratação da lama de cal, é necessário que se obtenha o máximo de teor de matéria seca para a dita lama de cal, como, também, um baixo teor de álcali residual e enxofre, na medida em que as regulações de emissões TRS (Totally Reduced Sulphur - Enxofre Totalmente Reduzido) aplicáveis aos fornos de cal são bastante rigorosas. 0 álcali residual na lama de cal é proporcional à quantidade de dióxido de enxofre restante, que é descarregada no forno como TRS. Na medida em que as preocupações ambientais são constantemente focadas, emissões mais baixas para operações continuas da instalação se constituirão em um importante aspecto.

[005] A fim de reduzir o álcali residual e o teor de enxofre na lama de cal, constitui uma natural abordagem se adicionar outra etapa de lavagem para a lama de cal. Essaabordagem pode não ser possivel em todas as instalações, na medida em que áreas livres disponíveis para outra máquina de lavagem não sejam acessíveis.

[006] Outra abordagem inclui integrar múltiplos estágios de lavagem em uma única máquina de lavagem. Um desses conceitos é divulgado na Patente US 8.002.994, onde um filtro de disco atmosférico de lama de cal é projetado como um segundo estágio de lavagem e espessamento, apresentando um maior número de discos de filtro no último estágio de espessamento. Uma desvantagem dessa máquina de dois estágios é que a mesma é de complicada operação, na medida em que os estágios estão em sequência e diretamente à frente do forno de cal, que deve ser alimentado com um fluxo uniforme de lama de cal seca, a fim de não provocar perturbações na operação. Se o forno de cal precisar ter a operação interrompida, o mesmo pode levar horas para novamente estabelecer uma operação estável, pelo que, a integridade do forno de cal pode se colocar em risco. Uma solução para solucionar esses problemas com uma alimentação constante de lama de cal seca ao forno de cal é apresentada no documento de patente WO 2011/078749, onde o filtro de lama de cal é projetado em dois estágios em paralelo. Quando de realização de operações de dois estágios, um estágio pode sempre estar em operação, enquanto o outro estágio pode necessitar de um processo de limpeza, o que pode exigir um considerável tempo de interrupção nesse estágio.

[007] Outro problema que ocorre com os filtros usados noprocesso de recuperação é o teor de álcali residual nas suspensões, incluindo o teor de tiossulfato, que é corrosivo e que prescreve qual material deverá ser usado nesses filtros. O primeiro filtro de licor branco manipula suspensões com alto teor de álcali, devendo usar um dispendioso aço inoxidável de alta formação de liga, enquanto o estágio de espessamento de lama de cal pode usar um menos dispendioso aço inoxidável de baixa formação de liga. Na primeira lavagem de lama de cal, após o filtro de licor branco, consideráveis niveis de álcali residual podem ser ainda acessíveis. Se algumas perturbações ocorrem nas operações do filtro de licor branco, os niveis de álcali residual podem aumentar abruptamente e durante um limitado tempo, expor o estágio de filtro seguinte também a altos niveis de álcali.

[008] Na figura 1 são mostrados os principais estágios de processo de um processo de recuperação na instalação de caustificação. 0 material fundido (S) proveniente da caldeira de recuperação constitui o fluxo de entrada para o processo, e o licor branco (WL) produzido constitui o fluxo de saida do dito processo. 0 material fundido é adicionado a um dispositivo de dissolução de material fundido (SD) durante a adição de licor branco de baixa concentração (WW) proveniente de um tanque de armazenamento (STWW) , e a solução formada é chamada de licor verde, sendo enviada para um tanque de equalização (EQGL) . A partir desse tanque de equalização, o licor verde é bombeado para um processo de separação, no caso, um vaso de clarificação (CLGL) ,ondeos residues e partículas se sedimentam na base. Os residues são enviados para um tanque de armazenamento de resíduos (STD) , antes de serem enviados para o estágio de lavagem de resíduos, no caso, o filtro de resíduos (FD) . Os resíduos são lavados mediante adição de água quente (HW), e raspados do filtro de resíduos para um recipiente de resíduos (D), sendo mais frequentemente, enviados para um aterro sanitário ou outro meio de destruição. O filtrado proveniente do filtro de resíduos (FD) contém material de álcali lavado com baixa concentração, sendo enviado para o tanque de armazenamento de licor branco de baixa concentração (STWW) . O licor verde clarificado é bombeado do vaso de clarificação (CLGL) para um tanque de armazenamento de licor verde (STGL) • A temperatura do licor verde é normalmente próxima da temperatura de ebulição do dito licor verde, isto é, um pouco acima de 100°C, pelo que, antes de ser alimentado ao dispositivo de hidratação de cal (slaker) (SL) , o licor verde precisa ser resfriado por um dispositivo de resfriamento (LC), na medida em que o seguinte processo de caustificação é de natureza exotérmica, e a ebulição não é desejada. O licor verde resfriado é então adicionado ao dispositivo de hidratação de cal, junto com a adição de cal apagada proveniente de um silo de armazenamento (STBL) . O processo de caustificação começa no dispositivo de hidratação de cal durante a separação dos cascalhos, isto é, as partículas de cal não dissolvidas e outras partículas, descarregadas para um recipiente de cascalhos (G) . A finalização do processo de caustificação é feita na sequência de caustificação, isto é, um número de vasos de caustificação em série (CTi -> CT2 -> CT3). Após a finalização do processo de caustificação, o licor de processo (KGL), tipicamente, contém 90% em peso de licor branco, com um teor efetivo de álcali (NaOH) de cerca de 100-120 g/L, e 10% em peso de lama de cal. O licor de processo caustificado (KGL), portanto, é enviado para o filtro de licor branco pressurizando (FWL), onde um licor branco transparente é obtido e enviado para um tanque de armazenamento (STWL) de licor branco concentrado. A fase gasosa desse filtro é pressurizada pelo ar da instalação (PMA) e subsequentemente recirculada através do eixo de filtro para um separador, e através do compressor (C) para criar uma força de filtração sobre os elementos do filtro. Uma torta de lama de cal é formada sobre os elementos de filtro e lavada com água quente (HW), que reduz os niveis residuais de álcali na torta de lama de cal. A torta de lama de cal obtida no filtro de licor branco (FWL) é diluida e enviada para um tanque de armazenamento (STLM) de lama de cal. A fim de drenar ou lavar uma maior porção de álcali residual na lama de cal, a lama de cal é enviada para um filtro de lama de cal (FLM) • O lado do filtrado do filtro de lama de cal (FLM) é estabelecido sob vácuo, através de uma bomba de vácuo (P) , conectada à fase gasosa do tanque de separação de licor de baixa concentração no lado do filtrado. Nesse filtro de lama de cal, o principal objetivo é aumentar o teor de matéria seca da lama de cal, antes de a mesma ser enviada para o forno de cal (LK) ; tipicamente, o teor de matéria seca se dispõe na faixa de 70-80%, mas, conforme indicado na figura 1, esse filtro de lama de cal pode também realizar algum tipo de lavagem através da adição de água quente (HW) . A lama de cal seca (LM) é diretamente enviada ao forno de cal (LK), a fim de converter a mesma em cal apagada (BL), a qual é retornada para o processo e para o silo de armazenamento (STBL) • O filtrado proveniente do filtro de lama de cal (FLM) é enviado para o tanque de armazenamento de licor branco de baixa concentração (STWW) .

[009] Na figura 2, os estágios de processo principais da figura 1 são modificados mediante uso de um filtro de lama de cal de dois estágios, remontando o tipo do filtro divulgado na Patente US 8.002.994. No primeiro estágio (FLMI) desse filtro de lama de cal, a lama de cal é desidratada e lavada, subsequentemente, a torta de lama de cal desse estágio é novamente transformada em suspensão em um tanque (RS) , com a adição de água de diluição, e essa suspensão de lama de cal é alimentada ao segundo estágio (FLM2), onde a mesma é espessada com uma adequada secura.

Resumo da Invenção

[010] De acordo com a invenção, foi imaginado que se adicionais estágios de lavagem devem ser usados no processo de caustificação a fim de reduzir as emissões do forno de cal, será melhor se adicionar esse outro estágio de lavagem imediatamente após o processo de filtração do licor branco. Se o primeiro filtro alimentado com licor caustificado quente, isto é, o filtro de licor branco, for projetado como um filtro pressurizado de dois estágios, com o espessamento somente no primeiro estágio, e espessamento e lavagem em um segundo estágio, o licor branco quente não diluido poderá ser obtido do primeiro estágio, e a lama de cal com surpreendente baixo teor de álcali residual em um segundo estágio, devido a uma eficiente lavagem. A razão para esse aperfeiçoamento é que a utilização de um filtro pressurizado no segundo estágio (estágio 2), possibilita uma maior carga de filtro no meio filtrante, isto é, uma maior pressão durante a lavagem e espessamento da lama de cal mantém uma temperatura da suspensão mais alta, devido ao resultante aumento da temperatura de ebulição, desse modo, reduzindo a viscosidade da suspensão. A temperatura do licor caustificado bombeado dos vasos de caustificação se dispõe, tipicamente, na faixa de 95-100°C, na medida em que as reações são exotérmicas. Se essa temperatura puder ser mantida no licor branco concentrado, um posterior aquecimento dessa carga de licor branco no processo de polpação será reduzido. A obtenção de licor branco quente não diluido é vantajosa para a operação do processo de polpação com relação às exigências de aquecimento, isto é, o consumo de vapor no estágio de cozimento e a quantidade de carga morta na forma de excesso de água da instalação de caustificação para a instalação de cozimento podem ser reduzidos.

[011] Assim, os problemas de corrosão podem ser manipulados nesse primeiro filtro usando materiais dispendiosos de aço inoxidável de formação de alta liga, enquanto que os filtros subsequentes podem usar materiais menos dispendiosos.

[012] Um objetivo da presente invenção é proporcionar um método de extração de licor branco concentrado e lama de cal com baixo teor de álcali residual do licor caustificado proveniente de vasos de caustificação, em um processo de recuperação de uma instalação de produção de polpa, cujos vasos são precedidos pela adição de cal apagada ao licor verde, desse modo, iniciando as reações de caustificação nos ditos vasos, compreendendo as seguintes etapas sucessivas: - o licor caustificado é alimentado à primeira parte de uma cuba de um filtro de disco pressurizado, em que essa primeira parte da cuba apresenta um primeiro conjunto de discos de filtro e um separado primeiro sistema de recepção de filtrado; a seguir, - extração do licor branco concentrado do licor caustificado no primeiro sistema de recepção de filtrado, mediante passagem da parte liquida do licor caustificado através do meio filtrante do primeiro conjunto de discos de filtro, ao mesmo tempo em que se coletam as particulas residuais de cal do licor caustificado como uma primeira torta de cal na superficie do meio filtrante do primeiro conjunto de discos de filtro, sem utilização de nenhuma água de lavagem na primeira torta de cal formada sobre o meio filtrante; a seguir, - raspagem de pelo menos uma parte da primeira torta de cal da superficie do meio filtrante no primeiro conjunto de discos de filtro, onde o teor de matéria seca da primeira torta de cal raspada é superior a 50% em peso, e coleta da primeira torta de cal raspada em um primeiro sistema de coleta de torta de cal, quando da diluição da primeira torta de cal raspada com um adequado liquido de baixo teor alcalino, obtendo-se um teor de matéria seca da primeira suspensão de torta de cal diluida inferior a 25% em peso; - pelo menos uma parte da primeira suspensão de torta de cal diluida é alimentada a uma segunda parte de cuba do filtro de disco pressurizado, em que essa segunda parte de cuba apresenta um segundo conjunto de discos de filtro e um separado segundo sistema de recepção de filtrado; a seguir, - extração do licor branco de baixa concentração da primeira suspensão de torta de cal diluida no segundo sistema de recepção de filtrado, mediante passagem da parte liquida da primeira suspensão de torta de cal diluida através do meio filtrante do segundo conjunto de discos de filtro, ao mesmo tempo em que se coletam as partículas residuais de cal da primeira suspensão de torta de cal diluida, como uma segunda torta de cal, na superficie do meio filtrante do segundo conjunto de discos de filtro, sem utilização de nenhuma água de lavagem na segunda torta de cal formada sobre o meio filtrante, a fim de deslocar o álcali residual na dita segunda torta de cal; a seguir, - raspagem de pelo menos uma parte da segunda torta de cal da superficie do meio filtrante no segundo conjunto de discos de filtro, onde o teor de matéria seca da segunda torta de cal raspada é superior a 50% em peso, e coleta da segunda torta de cal raspada em um segundo sistema de coleta de torta de cal, quando da diluição da segunda torta de cal raspada com um adequado liquido de baixo teor alcalino, obtendo-se um teor de matéria seca da segunda suspensão de torta de cal diluida inferior a 25% em peso, e passando a segunda suspensão de torta de cal diluida para pelo menos um estágio de espessamento de lama de cal, antes de alimentar a lama de cal espessada para um forno de cal. Por meio desse método, se obtém um processo de filtração com alta capacidade de produção de licor branco concentrado não diluido, e uma lama de cal com baixo teor de álcali residual.

[013] 0 teor de matéria seca da segunda torta de lama de cal raspada, tipicamente, é acima de 50-55% nos processos de recuperação em instalações de produção de polpa, com utilização de plantas ou bambus perenes como matéria-prima para a polpação e, tipicamente, acima de 65% quando da utilização de madeira de lei ou madeira mole.

[014] De acordo com uma modalidade preferida, o método é ainda caracterizado pelo fato de pressurizar o filtro de disco pressurizado com uma pressão de pelo menos 0,7 bar, ou, preferivelmente, pelo menos 1,0 bar, acima da pressão atmosférica em ambas primeira e segunda partes de cuba. Através dessa pressurização, a inerente alta temperatura do licor verde caustificado pode ser mantida, e a filtração das suspensões é feita na viscosidade mais baixa possivel.

[015] De acordo com outra modalidade preferida do método da invenção, os estágios são otimizados para o primeiro estágio de espessamento e o segundo estágio de lavagem e espessamento, onde o filtro de disco pressurizado é provido de um determinado número de discos de filtro no primeiro conjunto de discos de filtro maior que o número de discos de filtro no segundo conjunto de discos de filtro. Alternativamente, o método compreende ainda o estabelecimento de um nivel de licor caustificado na primeira parte de cuba que é superior ao nivel da primeira suspensão de torta de cal diluida na segunda parte de cuba, desse modo, obtendo-se uma diferença de altura (AH) entre as superficies de liquido nas primeira e segunda partes de cuba. Ambas essas alternativas, número de discos e nivel de liquido em cada estágio, podem ser usadas independentemente ou combinadas.

[016] De acordo com uma adicional modalidade do método da invenção, o licor branco de baixa concentração extraido da primeira suspensão de torta de cal diluida pode ser usado como pelo menos uma parte do adequado liquido de baixo teor alcalino, usado como liquido de diluição, para diluir a primeira torta de lama de cal raspada. O liquido de diluição adicionado nesse estágio é primeiramente usado para estabelecimento de um estado de pronta fluidez, embora a última lavagem possa ser feita com água quase pura, não tendo nenhum teor de álcali. Mesmo que algum efeito de lavagem seja obtido "por diluição", alguma porção do liquido de diluição pode ser proveniente desse licor de baixa concentração, especialmente, se o nivel residual deálcali nesse licor de baixa concentração for somente uma fração da concentração de álcali no licor verde caustificado.

[017] De acordo ainda com outra modalidade do método da invenção, uma parte da primeira suspensão de torta de lama de cal diluida pode ser alimentada a um subsequente estágio de espessamento de lama de cal, antes da alimentação da lama de cal espessada a um forno de cal. Essa opção pode aumentar a capacidade de processamento do sistema, na medida em que o fluxo em excesso proveniente do primeiro estágio pode, temporariamente, ser desviado do segundo estágio.

[018] Um objetivo da presente invenção é de também proporcionar um dispositivo para extração de licor branco concentrado e lama de cal de baixo teor de álcali residual do licor caustificado proveniente de vasos de caustificação, em um processo de recuperação de uma instalação de produção de polpa, cujos vasos são precedidos pela adição de cal apagada ao licor verde, desse modo iniciando as reações de caustificação nos ditos vasos, o dito dispositivo compreendendo: (a) uma sequência de caustificação compreendendo um determinado número de vasos de caustificação (CT1-CT3) conectados em série; (b) um filtro de disco pressurizado com uma primeira e segunda partes de cuba (10a, 10b), separadas por uma parede (20) interior a um vaso de pressão que envolve ambas as partes de cuba; (c) dito filtro de disco pressurizado apresentando um eixo conectado a meios de transmissão (M) para girar o eixo, e com pelo menos um primeiro e segundo canal de recebimento de filtrado (31, 32) no dito eixo; (d) um primeiro conjunto de discos de filtro (33a) conectado ao primeiro canal de recebimento de filtrado (31), e um segundo conjunto de discos de filtro (33b) conectado ao segundo canal de recebimento de filtrado (32), o primeiro conjunto de discos de filtro disposto na primeira parte de cuba (10a) e o segundo conjunto de discos de filtro disposto na segunda parte de cuba (10b); (e) um primeiro tanque de recepção de filtrado (51) para coleta do filtrado na forma de um licor branco concentrado em uma primeira fase de liquido e gás, proveniente do primeiro canal de recebimento de filtrado (31), e um segundo tanque de recepção de filtrado (52) para coleta de filtrado em uma segunda fase de liquido e gás, proveniente do segundo canal de recebimento de filtrado (32) ; (f) meios de pressurização (C) para retirar a fase gasosa dos primeiro e segundo tanques de recepção (51, 52) e, depois, pressurizar a fase gasosa, levando a fase gasosa pressurizada para as primeira e segunda cubas do filtro de disco pressurizado; (g) primeiros meios de bombeamento (SPi) para bombear o licor caustificado proveniente da sequência de caustificação para uma primeira parte de cuba do filtro de disco pressurizado, onde essa primeira parte de cuba apresenta um primeiro conjunto de discos de filtro e um separado primeiro sistema de recepção de filtrado; (h) primeiros meios de raspagem (34a) para raspar uma primeira torta de lama de cal, proveniente da lama de cal espessada formada nos discos de filtro na primeira parte de cuba, quando da diluição da lama de cal raspada mediante uso de bocais de diluição, formando uma primeira suspensão de torta de lama de cal diluida; (i) segundos meios de bombeamento (SP2) para bombear pelo menos uma parte da primeira suspensão de torta de lama de cal diluida para uma segunda parte de cuba do filtro de disco pressurizado, onde essa segunda parte de cuba apresenta um segundo conjunto de discos de filtro e um separado segundo sistema de recepção de filtrado; (j) meios de lavagem (WN) para lavagem de uma segunda torta de lama de cal formada no segundo conjunto de discos de filtro; (k) segundos meios de raspagem (34b) para raspar a segunda torta de lama de cal lavada com baixo teor de álcali residual da lama de cal espessada formada nos discos de filtro na segunda parte de cuba, quando da diluição da lama de cal raspada mediante uso de bocais de diluição, formando uma segunda suspensão de torta de lama de cal diluida; e (l) terceiros meios de bombeamento (SP3) para bombear a segunda suspensão de torta de lama de cal diluida para pelo menos um estágio de espessamento de lama de cal, antesde alimentar a lama de cal espessada para um forno de cal.

[019] Mediante esse modelo de dispositivo no presente processo, é vantajoso o posicionamento de um filtro pressurizado usado de uma maneira ótima, proporcionando uma redução das emissões de TRS nos gases de combustão de um subsequente forno de cal, numa maior proporção do que a possivel lavagem atmosférica de lama de cal em dois estágios, diretamente à frente do forno de cal. Em todos os essenciais aspectos, os componentes alcalinos são manipulados nessa primeira posição de processo, e os subsequentes filtros, etc., são somente submetidos a condições de baixa alcalinidade e de menos ambiente corrosivo.

[020] De acordo com uma modalidade preferida do dispositivo, o número de discos de filtro no primeiro conjunto de discos de filtro é maior que o número de discos de filtro no segundo conjunto de discos de filtro.

[021] De acordo com outra modalidade preferida do dispositivo, os meios de pressurização consistem de um único compressor conectado à fase gasosa de ambas primeira e segunda partes de cuba. Isso simplifica a disposição do equipamento do processo.

[022] De acordo com uma adicional modalidade do dispositivo da invenção, a primeira parte de cuba e a segunda parte de cuba são separadas por uma parede divisória, a qual apresenta uma seção aberta na sua parte superior, acima dos niveis de liquido estabelecidos em ambas as partes de cuba, desse modo, criando uma separação das fases liquidas, mas, uma fase gasosa comum para ambas as partes de cuba.

[023] De acordo ainda com outra modalidade do dispositivo, uma linha de derivação controlada por uma válvula de derivação é provida para a primeira suspensão de torta de lama de cal diluida, desviando os discos de filtro da segunda parte de cuba.

Breve Descrição dos Desenhos

[024] A figura 1 mostra os principais estágios de processo de um método de recuperação na instalação de caustificação.

[025] A figura 2 mostra uma alternativa para a figura 1, mas, com o estágio de espessamento de lama de cal substituído por um filtro de lama de cal de 2 estágios, de acordo com a Patente US 8.002.994.

[026] A figura 3a mostra um filtro de licor branco de 2 estágios, de acordo com a invenção, que pode substituir o filtro de licor branco mostrado na figura 1, a fim de reduzir as emissões de TRS nos gases de combustão do forno de cal.

[027] A figura 3b mostra uma variante da figura 3a, onde o nivel da suspensão (AH) nas primeira e segunda partes de cuba é diferente, com um nivel mais baixo na segunda parte de cuba.

Descrição Detalhada da Invenção

[028] Na figura 3a é mostrado um filtro de licor branco de dois estágios (10), de acordo com a invenção, que pode substituir o filtro de licor branco mostrado na figura 1, a fim de reduzir as emissões de TRS nos gases de combustão do forno de cal. 0 licor verde caustifiçado (KGL) é alimentado por uma bomba de suspensão (SPi) a uma primeira parte de cuba (10a), separada de uma segunda parte de cuba (10b) por uma parede divisória (20). A parede (20), conforme mostrado, pode se estender até a parte de base do eixo (30) e, desse modo, formar uma fase gasosa comum acima da parede (20). Um nivel de liquido do licor verde caustificado (KGL) é estabelecido abaixo de uma abertura de calha de escoamento de lama de cal (41a). Todo o filtro é pressurizado pelo ar da instalação (PMA), e uma pressão diferencial sobre os elementos de filtro é provida por um compressor (C) conectado com o lado de sucção aos tanques de separação de licor (51) e (52), e que alimenta gás pressurizado à fase gasosa do filtro, conforme mostrado. Na primeira parte de cuba, o eixo (30) é girado pelos meios de transmissão (M) e, desse modo, também os discos de filtro conectados ao eixo. O licor branco concentrado é filtrado através dos discos de filtro (33a) e levado para um primeiro sistema de recepção de filtrado, que consiste de um primeiro canal de filtrado (31) disposto no eixo e um tanque de separação de licor (51) . A torta de lama de cal acumulada nos discos de filtro (33a) é raspada pelas lâminas de raspagem (34a) posicionadas imediatamente acima da abertura da calha de escoamento de lama de cal (41a) , e a torta de lama de cal raspada, tipicamente, mantendo um teor de matéria seca entre 65-85%, é simultaneamente diluida pela adição de água de diluição, alcançando um teor de matéria seca bem abaixo de 25% em peso. A água de diluição adicionada na entrada da abertura da calha de escoamento de lama de cal (41a) pode ser o licor branco de baixa concentração (WWL) ou água quente (HW), ou um condensado ou mistura dos mesmos, podendo, opcionalmente, ser adicionada com uma quantidade de volume recirculado (REi) de torta de lama de cal diluida, a fim de manter uma alta velocidade de fluxo, evitando decantação e proporcionando uma melhor mistura nas calhas de recepção. A suspensão de lama de cal diluida (LMi) é então imediatamente enviada para uma segunda parte de cuba (10b), mediante uma bomba de suspensão (SP2) • Durante a separação do licor branco na primeira parte de cuba, nenhuma quantidade de água de lavagem é adicionada à torta de lama de cal formada nos discos de filtro, o que resulta em um licor branco concentrado não diluido.

[029] Na segunda parte de cuba (10b), a fase de licor com seu teor de álcali residual é filtrada através dos discos de filtro (33b) e levada para um segundo sistema de recepção de filtrado, o qual consiste de um segundo canal de filtrado (32) disposto no eixo e um tanque de separação de licor (52) . A torta de lama de cal acumulada nos discos de filtro (33b) é primeiramente lavada por meio de uma disposição de bocais de lavagem (WN), antes de ser raspada pelas lâminas de raspagem (34b), posicionadas imediatamente acima da abertura da calha de escoamento de lama de cal (41b) . A água de lavagem, preferivelmente, é qualquer água de lavagem de baixa alcalinidade, mais preferivelmente, uma água de lavagem quente (HW) . A torta de lama de cal, tipicamente, mantendo um teor de matéria seca entre 65-80% em peso, é simultaneamente diluida mediante adição de água de diluição, alcançando um teor de matéria seca bem abaixo de 25% em peso. A água de diluição adicionada na entrada da abertura da calha de escoamento de lama de cal (41b), preferivelmente, pode ser água quente (HW) ou qualquer outro liquido do processo que não contenha álcali ou enxofre, que poderia aumentar as emissões de TRS nos gases de combustão provenientes do forno de cal e, opcionalmente, pode ser adicionada com uma quantidade de volume recirculado (RE2) de torta de cal diluida, a fim de manter uma alta velocidade de fluxo, evitando decantação e proporcionando uma melhor mistura nas calhas de recepção. A suspensão de lama de cal diluida (LM2) é então enviada para o subsequente estágio de processo, preferivelmente, um estágio de espessamento de lama de cal, mediante uma bomba de suspensão (SP3) .

[030] Conforme indicado na figura 3, uma linha de derivação (SL) controlada por uma válvula de derivação (SLV) pode ser conectada à segunda parte de cuba (10b), possibilitando um desvio da primeira suspensão de torta de lama de cal diluida, dos discos de filtro (33b) da segunda parte de cuba. Esse desvio é preferivelmente aberto de modo intermitente, se o nivel de liquido na parte de cuba (10b) se tornar excessivo ou se qualquer outra sobrecarga da capacidade do processo ocorrer. 0 principal objetivo de que a maior parte da lama de cal seja espessada e espessada/lavada em dois estágios, pode ser ainda obtido mesmo que cerca de 5-10% em peso do fluxo de lama de cal seja desviado do segundo estágio.

[031] Conforme indicado na Tabela da figura 1, um licor branco concentrado (SWL) é tipicamente obtido com uma efetiva concentração de álcali (aferida como NaOH) de cerca de 115 g/L (a mesma que do licor caustificado) , quando nenhuma água de lavagem é usada para a torta de cal formada na primeira parte de cuba. Como a torta de cal raspada na primeira parte de cuba contém álcali residual, tipicamente, algo em torno de 5-10% em peso de licor de baixa concentração, pode ser usado como liquido de diluição, pelo menos parcialmente. Conforme indicado, um licor branco de baixa concentração (WWL), tipicamente, é obtido do segundo estágio, com uma efetiva concentração de álcali de cerca de 15 g/L, isto é, somente algo em torno de 13% em peso da concentração do licor branco concentrado. Entretanto, na segunda parte de cuba, somente água quente ou similares liquidos de baixo teor de álcali são preferivelmente usados como liquidos de lavagem, a fim de deslocar o álcali residual da torta de cal formada na segunda parte de cuba.

[032] Na figura 3b, é mostrado substancialmente o mesmo filtro de disco de 2 estágios mostrado na figura 3a, mas, com algumas modificações de como são projetados e operados. Nessa modalidade é mostrado que os niveis de liquido na primeira parte de cuba (10a) e segunda parte de cuba (10b) são diferentes, isto é, que a superficie de liquido na primeira parte de cuba (10a) com licor caustificado na primeira parte de cuba é superior ao nivel da primeira suspensão de torta de cal diluida na segunda parte de cuba,desse modo, obtendo-se uma diferença de altura (AH) entre as superficies de liquido nas primeira e segunda partes de cuba. Existem algumas vantagens de processo com o uso desse modelo. Como o nivel de liquido é mais alto na primeira parte de cuba, pelo que a efetiva área de filtração para o licor branco concentrado é aumentada, a maior parte dos discos de filtro é imersa no licor verde caustifiçado. O nivel mais alto também proporciona um aumento de pressão diferencial com relação aos discos e, assim, um aumento na capacidade hidráulica. Uma opção é divulgada na figura 3b para estabelecer um nivel de liquido que se disponha acima do canal de recepção de filtrado (31) disposto no eixo (30), o que resulta em uma passagem restringida da fase gasosa através dos discos de filtro e descendentemente para o tanque de separação de licor (51). Isso irá reduzir os custos de operação do compressor (C) e na medida em que o primeiro estágio é otimizado para extração de licor branco concentrado, ao invés da alta secura na torta de cal, se obtém uma ótima capacidade de filtração para o licor branco concentrado. Por outro lado, com um nivel de liquido mais baixo na segunda parte de cuba (10b), se obtém um aumento de fluxo de gás proveniente da fase gasosa, através dos discos de filtro, e descendentemente para o tanque de separação de licor (52). A pressurização de toda a fase gasosa nesse modelo aplica uma pressão total do nivel de liquido na primeira parte de cuba, mas, um menor fluxo de gás, conquanto que a maior parte do fluxo de gás seja estabelecida na segunda parte de cuba, onde se procura obter o deslocamento, isto é, a lavagem e espessamento. Como consequência, o deslocamento do álcali residual e do liquido de lavagem será melhorado, obtendo-se um nivel mais baixo de álcali residual na torta de lama de cal na segunda parte de cuba. Conforme indicado na figura 3b, a parede divisória (20) no vaso de pressão é estendida para cima, e um elemento de vedação é disposto em volta do eixo de transmissão, impedindo que as suspensões nas cubas separadas sejam deslocadas para dentro da cuba oposta. Esse elemento de vedação pode também ser provido com um liquido de vedação, preferivelmente, licor branco de baixa concentração. Opcionalmente, a parede divisória (20) pode se estender substancialmente para cima, de modo que cada fase gasosa nas cubas separadas seja separada e possa ser pressurizada independentemente entre si, o que, entretanto, irá exigir um controle de modelo mais dispendioso e complexo dos meios de pressurização.

Testes entre Diferentes Sistemas

[033] Diferentes tipos de sistemas de filtração, de acordo com as opções (a)-(d), foram estudados como tendo influência nas emissões de TRS em gases de combustão provenientes do forno de cal (TRS = Totally Reduced Sulphur - Enxofre Totalmente Reduzido). Nessa comparação, foi usada a mesma quantidade e qualidade de suspensão caustifiçada, tendo um teor de licor branco de 90% em peso, com um efetivo nivel de álcali de cerca de 115 g/L, assim como, um teor de lama de cal de 10% em peso, com propriedades normais de capacidade de filtração de madeira mole/Madeira de lei. (a) (WLFp) + (LMT) ; (b) (WLFPSW) + (LMT); (c) (WLFp&w) + (LMT) + (LMT) [de acordo com a Patente US 8.002.994, onde ambos os estágios de (LMT) são integrados no mesmo dispositivo de filtro]; (d) (WLFp) + (WLFpiw) + (LMT) [de acordo com a invenção descrita acima, onde (WLFP) e (WLFP&w) são integrados no mesmo dispositivo de filtro].

[034] Todos os filtros acima são filtros de disco, com a mesma área de filtração por filtro; - (WLFp) é um filtro de licor branco pressurizando de um estágio, sem procedimento de lavagem; - (WLFp+w) é um filtro de licor branco pressurizando de um estágio, com procedimento de lavagem; - (LMT) é um filtro de espessamento de um estágio, do tipo vácuo, com procedimento de lavagem.

[035] Os filtros de lama de cal, com ou sem procedimento de lavagem, são, convencionalmente, filtros do tipo vácuo, embora muitos filtros de licor branco sejam pressurizados, a fim de manter a temperatura do licor branco e evitar a ebulição no filtrado. 0 nivel máximo de vácuo nos filtros atmosféricos é praticamente encontrado como uma pressão de 0,2-0,3 bar (absoluta), isto é, uma pressão diferencial sobre a superficie do filtro de cerca de 0,7-0,8 bar. Com essas pressões baixas nos filtrados (isto é, licor concentrado ou de baixa concentração (licor forte ou fraco), o liquido pode começar a ferver se a temperaturafor próxima da temperatura de ebulição. Com uma pressão de 0,21-0,28 bar (absoluta), a água ferve à temperatura de 60,8°C e 67,2°C, respectivamente. Normalmente, a temperatura é diminuída para bem abaixo do ponto de ebulição mediante adição de líquidos de diluição mais frios, mas, isso reduz a capacidade de filtração, quando a viscosidade diminui com a temperatura. Nos filtros pressurizados, por outro lado, a temperatura no filtrado pode ser mantida alta, resultando em nenhuma ebulição e, desse modo, minimizando a perda de temperatura.

[036] A opção (a) resultou em um teor de álcali residual de 6% na lama de cal proveniente do filtro (WLFP) , com teor de 75% de matéria seca. 0 teor de álcali residual na lama de cal após o filtro de espessamento (LMT) foi de cerca de 0,25%, com um teor de 75% de matéria seca. 0 nível de TRS nos gases de combustão provenientes do forno de cal foi encontrado como sendo na faixa de 7-15 mg/m3.

[037] A opção (b) resultou em um teor de álcali residual um pouco mais baixo, de 3,5% na lama de cal proveniente do filtro (WLFp4W) , com teor de 70% de matéria seca, devido ao efeito de lavagem. 0 teor de álcali residual na lama de cal após o filtro de espessamento (LMT) foi de cerca de 0,1%, com um teor de 75% de matéria seca. O nível de TRS nos gases de exaustão provenientes do forno de cal foi encontrado como sendo na faixa de 3-10 mg/m3.

[038] A opção (c) resultou em um teor de álcali residual de 3,5% na lama de cal proveniente do filtro (WLFP&w) , com teor de 70% de matéria seca, a mesma que da opção (b) nesseestágio. 0 teor de álcali residual na lama de cal após o primeiro filtro de espessamento (LMT) com lavagem foi de cerca de 0,5-1%, com um teor de 65% de matéria seca. Finalmente, o teor de álcali residual na lama de cal após o segundo filtro de espessamento (LMT) foi de cerca de 0,010,05%, com teor de 75% de matéria seca. O nivel de TRS nos gases de combustão provenientes do forno de cal foi encontrado como sendo na faixa de 0,5-3 mg/m3.

[039] A opção (d) resultou em um teor de álcali residual de 6% na lama de cal proveniente do filtro de (WLFP) , com teor de 75% de matéria seca, a mesma que da opção (a) nesse estágio. 0 teor de álcali residual na lama de cal após o filtro de (WLFPSW) com lavagem foi, entretanto, surpreendentemente baixo, de cerca de 0,25-0,5%, com teor de 65% de matéria seca. Muito embora o nivel de álcali residual tenha sido 71% mais alto que após o primeiro estágio de filtro na opção (c), uma considerável lavagem do álcali residual foi obtida no filtro (WLFPSW) . A explicação é que o segundo estágio pressurizado na opção (d) pode ter uma carga de filtro parcialmente mais alta, devido a uma mais alta pressão diferencial, se comparado com um filtro a vácuo, e parcialmente, pelo fato de que a viscosidade da suspensão de lama de cal é mais baixa, se mantida em alta temperatura, o que é possivel devido à pressão mais alta. Finalmente, o teor de álcali residual na lama de cal após o filtro de espessamento (LMT) foi cerca da metade daquela obtida na opção (c), isto é, 0,005-0,025%, com um teor de75% de matéria seca. 0 nivel de TRS nos gases de combustão provenientes do forno de cal foi encontrado como sendo na faixa de 0,25-1,5 mg/m3.

[040] Os resultados dos testes com as opções (a) a (d) são relacionados na Tabela abaixo.

Observações Relativas ao Teste: - todos os testes foram feitos com licor verde caustificado, tendo um teor de cal de 10% em peso e um nivel efetivo de álcali (como NaOH) de cerca de 115 g/L; - a área de filtro BI é aproximadamente a mesma que a área B2 (por ordem de comparação de princípios); - a área do filtro BI < B, e A2 < A (menor número de discos de filtro); - em todos os exemplos, a torta após o filtro é diluida para um teor de matéria seca de 10%, exceto para: (i) para o Io. Filtro (LMT) na opção (c); (ii) para o filtro (WLFPiW ) na opção (d) ; - o próximo filtro apresenta menor área de filtro (BI ou A2) e nivel de consistência inferior aos limites de carga hidráulica.

[041] Os testes mostraram que um acentuado aperfeiçoamento pode ser obtido mediante simples disposição do filtro de disco pressurizado de dois estágios diretamente após os vasos de caustificação, em vez da disposição do filtro de disco atmosférico de dois estágios diretamente à frente do forno de cal. Convencionalmente, uma adicional redução das emissões é ainda mais dispendiosa quando se inicia com um nivel de emissão já baixo, e os custos comumente aumentam exponencialmente, em proporção a posteriores reduções nas emissões. Estes são efeitos bem conhecidos quando da redução de poluição em qualquer meio. De acordo com a invenção, uma acentuável redução das emissões de TRS nos gases de combustão do forno de cal pode ser obtida, isto é, quase que 50% de redução, mediante substituição de um filtro de licor branco existente por um filtro de licor brando de dois estágios, ao invés da substituição de uma lama de cal existente por uma lavagem de lama de cal em dois estágios.

[042] Os testes foram feitos a partir de um tipico licor verde proveniente de processos de polpação de madeira mole, e se outro material de madeira rico em silica for usado no processo de polpação, tal como, plantas perenes e bambu, etc. , então outros parâmetros de processo poderiam ser acessíveis, tais como, niveis mais altos de álcali residual e menor teor de matéria seca nas tortas, e ordem de diluição para o estágio seguinte de filtração. A capacidade de filtração de licores verdes ricos em silica é mais baixa e, tipicamente, as tortas apresentam algo em torno de 1015% de unidades mais baixas de secura, isto é, mais baixas de cerca de 50%, em vez de 65% de teor de matéria seca nas tortas, e as tortas são tipicamente diluidas em menor grau para algo em torno de 10-15% de unidades de consistência mais altas, isto é, 20-25%, ao invés de 10%, na filtração seguinte.

[043] A partir desse exemplo, com licores verdes ricos em silica, é entendido que os parâmetros de processo podem ser modificados, mesmo entre os licores verdes do mesmo tipo de origem, isto é, processos de produção de polpa de processamento de madeira mole, e também em comparação com os processos de processamento de madeira de lei, pelo fato de que todos estes processos podem apresentar diferentes configurações, tais como, de cozimento e/ou branqueamento, todas contribuindo para diferentes caracteristicas do licor verde. Entretanto, o conceito da invenção é ainda aplicável para todos aqueles outros tipos de licores verdes de diferentes origens, proporcionando aos mesmos um efeito relativamente aperfeiçoado na redução dos niveis de álcali residual, no material de cal enviado para o forno de cal, e reduzidas emissões de TRS nos gases de combustão provenientes do forno de cal.

Claims

1. Método para extração de licor branco concentrado e lama de cal com baixo teor de álcali residual de licor caustificado proveniente de vasos de caustificação, em um processo de recuperação de uma instalação de produção de polpa, cujos vasos são precedidos pela adição de cal apagada ao licor verde, desse modo, iniciando as reações de caustificação nos ditos vasos, cujo método compreende as seguintes etapas sucessivas: - o licor caustificado é alimentado a uma primeira parte de uma cuba de um filtro de disco pressurizado, em que essa primeira parte da cuba apresenta um primeiro conjunto de discos de filtro e um separado primeiro sistema de recepção de filtrado; a seguir, - extração do licor branco concentrado do licor caustificado no primeiro sistema de recepção de filtrado, mediante passagem da parte líquida do licor caustificado através do meio filtrante do primeiro conjunto de discos de filtro, ao mesmo tempo em que se coletam as partículas residuais de cal do licor caustificado como uma primeira torta de cal na superfície do meio filtrante do primeiro conjunto de discos de filtro, sem utilização de nenhuma água de lavagem na primeira torta de cal formada sobre o meio filtrante; a seguir, - raspagem de pelo menos uma parte da primeira torta de cal da superfície do meio filtrante no primeiro conjunto de discos de filtro, onde o teor de matéria seca da primeira torta de cal raspada é superior a 50% em peso, e coleta da primeira torta de cal raspada em um primeiro sistema de coleta de torta de cal, quando da diluição da primeira torta de cal raspada com um adequado líquido de baixo teor alcalino, obtendo-se um teor de matéria seca da primeira suspensão de torta de cal diluída inferior a 25% em peso; - pelo menos uma parte da primeira suspensão de torta de cal diluída é alimentada a uma segunda parte de cuba do filtro de disco pressurizado, em que essa segunda parte de cuba apresenta um segundo conjunto de discos de filtro e um separado segundo sistema de recepção de filtrado;caracterizado pelo fato de que também inclui as seguintes etapas: - extração do licor branco de baixa concentração da primeira suspensão de torta de cal diluída no segundo sistema de recepção de filtrado, mediante passagem da parte líquida da primeira suspensão de torta de cal diluída através do meio filtrante do segundo conjunto de discos de filtro, ao mesmo tempo em que se coletam as partículas residuais de cal da primeira suspensão de torta de cal diluída, como uma segunda torta de cal, na superfície do meio filtrante do segundo conjunto de discos de filtro, com utilização d’água de lavagem na segunda torta de cal formada sobre o meio filtrante, a fim de deslocar o álcali residual na dita segunda torta de cal; a seguir, - raspagem de pelo menos uma parte da segunda torta de cal da superfície do meio filtrante no segundo conjunto de discos de filtro, onde o teor de matéria seca da segunda torta de cal raspada é superior a 50% em peso, e coleta da segunda torta de cal raspada em um segundo sistema de coleta de torta de cal, quando da diluição da segunda torta de cal raspada com um adequado líquido de baixo teor alcalino, obtendo-se um teor de matéria seca da segunda suspensão de torta de cal diluída inferior a 25% em peso, e passando a segunda suspensão de torta de cal diluída para pelo menos um estágio de espessamento de lama de cal, antes de alimentar a lama de cal espessada para um forno de cal.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda a pressurização do filtro de disco pressurizado com pelo menos 0,7 bar acima da pressão atmosférica, nas primeira e segunda partes de cuba.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda a pressurização do filtro de disco pressurizado com pelo menos 1,0 bar acima da pressão atmosférica, nas primeira e segunda partes de cuba.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda prover o filtro de disco pressurizado com um número de discos de filtro no primeiro conjunto de discos de filtro maior que o número de discos de filtro no segundo conjunto de discos de filtro.

5. Método, de acordo com as reivindicações 3 ou4, caracterizado pelo fato de compreender ainda estabelecer um nível de licor caustificado na primeira parte de cuba superior ao nível da primeira suspensão de torta de cal diluída na segunda parte de cuba, desse modo, obtendo-se uma diferença de altura (AH) entre as superfícies de líquido nas primeira e segunda partes de cuba.

6. Método, de acordo com as reivindicações 3 ou4, caracterizado pelo fato de compreender ainda utilizar o licor branco de baixa concentração extraído da primeira suspensão de torta de cal diluída como pelo menos uma parte do adequado líquido de baixo teor alcalino, usado como líquido de diluição, diluindo a primeira torta de cal raspada.

7. Método, de acordo com as reivindicações 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de compreender ainda alimentar uma parte da primeira suspensão de torta de cal diluída a um subsequente estágio de espessamento de lama de cal, antes de alimentar a lama de cal espessada a um forno de cal.