BR112019026809A2

BR112019026809A2 - monitoramento de qualidadade da polpa

Info

Publication number: BR112019026809A2
Application number: BR112019026809-0A
Authority: BR
Inventors: Marjatta Piironen; Iiris Joensuu; Lari Vähäsalo
Original assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-06-30
Also published as: KR102619224B1; WO2019002699A1; EP3645791A1; US20210156092A1; CN110914496A; KR20200024269A; CA3068542A1; RU2020102716A; US11692312B2; US20230287629A1; RU2020102716A3

Abstract

A presente invenção refere-se a um método para monitorar partículas hidrofóbicas contidas em uma suspensão de polpa, o método compreendendo obter (601) uma amostra de uma suspensão de polpa ou de um filtrado da suspensão de polpa. Um corante é adicionado (602) à amostra para manchar partículas na amostra, em que o corante é um corante fluorescente. A amostra é fracionada (603) para obter pelo menos uma primeira fração e uma segunda fração, em que a segunda fração é uma fração de fibra. O método compreende ainda medir (604), para as frações obtidas, a fluorescência emitida pelas partículas nas referidas frações, calcular (605) um integral da fluorescência medida para as frações, excluindo a fração de fibra, e correlacionar (606) o integral calculado da fluorescência à quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa e, opcionalmente, medir o sinal de dispersão da luz das partículas nas referidas pelo menos primeira e segunda frações.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MONITORAMENTO DE QUALIDADADE DA POLPA".

CAMPO DE INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um método e sistema para monitorar material solúvel em acetona em uma suspensão de polpa.

ANTECEDENTES

[0002] Para uma fábrica kraft, um dos critérios de qualidade para a polpa produzida é a quantidade de material solúvel em acetona medido na polpa produzida. A acetona extrai principalmente material hidrofóbico de amostras de polpa. Se a quantidade de material solúvel em acetona na polpa for alta, o material é pegajoso e provavelmente causará problemas de deposição durante o processo de polpa ou o processo de fabricação de papel. No entanto, o processo de extração da polpa e evaporação do solvente para descobrir a quantidade de material solúvel em acetona é demorado e trabalhoso. Além da força de trabalho necessária, os resultados não são obtidos continuamente. Assim, é desejável um método fácil e simples para avaliar a qualidade da polpa. A quantidade de partículas hidrofóbicas pode ser medida adicionando um corante a uma amostra de polpa e medindo a fluorescência emitida pela amostra.

SUMÁRIO

[0003] Um objetivo da presente invenção é prover um método, sistema e uso de modo a aliviar as desvantagens acima. Os objetivos da invenção são alcançados por um método e um arranjo que são caracterizados pelo que é declarado nas reivindicações independentes. Modalidades preferidas são descritas nas reivindicações dependentes.

[0004] De acordo com um aspecto, é provido um método e sistema para monitorar partículas hidrofóbicas contidas em uma suspensão de polpa, em que o método compreende a obtenção de uma amostra de uma suspensão de polpa ou de um filtrado da suspensão de polpa. Um corante é adicionado à amostra para manchar partículas na amostra, em que o corante é um corante fluorescente. A amostra é fracionada para obter pelo menos uma primeira fração e uma segunda fração, em que a segunda fração é uma fração de fibra. O método compreende ainda medir, para as frações obtidas, a fluorescência emitida pelas partículas nas referidas frações, calcular o integral da fluorescência medida para as frações excluindo a fração de fibra e correlacionar o integral calculado da fluorescência à quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa e, opcionalmente, medir o sinal de dispersão da luz das partículas nas referidas pelo menos primeira e segunda frações.

[0005] O método e o sistema podem ser usados no monitoramento, controle e otimização do desempenho químico e do processo em um processo de fabricação de polpa, fabricação de papel e/ou fabricação de papelão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0006] A seguir, a invenção será descrita em mais detalhes por meio de modalidades preferidas com referência aos desenhos anexos, nos quais

[0007] A figura 1 mostra uma correlação entre a qualidade da polpa e a proporção de partículas hidrofóbicas na polpa;

[0008] A figura 2 mostra a intensidade de dispersão da luz medida para amostras de polpa em função do volume de eluição do fracionador;

[0009] A figura 3 mostra a intensidade de fluorescência medida para amostras de polpa em função do volume de eluição do fracionador;

[0010] A figura 4 mostra uma correlação entre os índices de distorção de dispersão das amostras de polpa e a proporção de partículas hidrofóbicas na polpa;

[0011] A figura 5 mostra uma correlação entre a fluorescência integrada de pequenas partículas nas amostras de polpa e a quantidade total de extrativos na polpa;

[0012] A figura 6 é um fluxograma que ilustra um método exemplar para monitorar partículas hidrofóbicas contidas em uma suspensão de polpa;

[0013] A figura 7 é um gráfico de blocos que ilustra um sistema exemplar para monitorar partículas hidrofóbicas contidas em uma suspensão de polpa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0014] As seguintes modalidades são exemplares. Embora a especificação possa se referir a "uma", "um" ou "algumas" modalidades, em vários locais, isso não significa necessariamente que cada uma dessas referências seja à mesma modalidade ou que o recurso se aplique apenas para uma única modalidade. Características únicas de diferentes modalidades também podem ser combinadas para prover outras modalidades. Além disso, as palavras "compreendendo", "contendo" e "incluindo" devem ser entendidas como não limitando as modalidades descritas para consistir apenas naquelas características que foram mencionadas e tais modalidades podem conter também características / estruturas que não foram mencionadas especificamente.

[0015] A quantidade de partículas hidrofóbicas na polpa pode ser medida medindo a fluorescência emitida pela polpa. Se todas as frações de partículas (fibras incluídas) estiverem presentes na polpa ao medir a quantidade de material solúvel em acetona, a correlação entre a quantidade de material solúvel em acetona e a qualidade de polpa não é válida, ou seja, uma leitura falsa é obtida na medição devido à presença de fibras. Portanto, uma modalidade descreve o fracionamento de uma amostra de polpa antes da medição da quantidade de material solúvel em acetona. O integral da fluorescência das frações de amostra de polpa que não a fração de fibra é então correlacionada com a quantidade (absoluta ou relativa) de material solúvel em acetona (extraível com acetona) na amostra de polpa. Opcionalmente, a intensidade de dispersão da luz de cada fração na amostra pode ser medida, em que o índice de distorção (isto é, índice de assimetria, assimetria) do sinal de dispersão da luz medido é uma indicação da qualidade geral da polpa. Um alto índice de distorção de dispersão se correlaciona com alta quantidade de material solúvel em acetona na amostra de polpa, e baixo índice de distorção de dispersão correlaciona-se com baixa quantidade de material solúvel em acetona na amostra de polpa. Opcionalmente, o sinal de dispersão da luz das partículas em cada uma das referidas frações é medido, um índice de distorção de dispersão do referido sinal medido para as frações é calculado, e o índice de distorção de dispersão calculado é correlacionado com a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa.

[0016] A figura 6 é um fluxograma que ilustra um método exemplar para monitorar partículas hidrofóbicas contidas em uma suspensão de polpa (ou pasta fluida de polpa). O método compreende obter 601 uma amostra de uma suspensão de polpa. Um corante é adicionado 602 à amostra para manchar partículas na amostra, em que o corante pode ser um corante fluorescente. A amostra é fracionada 603 para pelo menos duas frações com base na massa de partículas e/ou tamanho de partícula na amostra. A amostra pode ser uma amostra de polpa ou um filtrado de polpa retirado de uma linha de um processo de um processo de fabricação de polpa ou sistema de fabricação de papel, e as frações incluem tipicamente pelo menos uma fração coloide e uma fração de fibra. O método compreende ainda medir 604, pelo menos para a fração coloide, a fluorescência emitida pelas partículas na referida fração em função do tempo, calcular 605 o integral do sinal de intensidade de fluorescência medido para a fração coloide, e correlacionar 606 o cálculo integral do sinal de fluorescência à quantidade de material solúvel em acetona na amostra. Além das referidas etapas 604 a 606, o método pode compreender medir 604, a dispersão da luz em função do tempo das partículas para as frações na amostra, e calcular 605 o índice de distorção do sinal de dispersão da luz medido, incluindo cada fração da amostra.

[0017] Com base na correlação 606, o processo de fabricação de polpa ou papel pode ser otimizado 607 automática ou manualmente, ajustando a quantidade e/ou tipo de produtos químicos adicionados à polpa ou à água filtrada da polpa. Por exemplo, o tamanho das partículas hidrofóbicas e/ou a pegajosidade das partículas hidrofóbicas podem ser afetadas usando tratamento químico. Alguns produtos químicos (chamados fixadores) podem ser utilizados para fixar partículas hidrofóbicas em fibras. Alguns produtos químicos podem ser utilizados para estabilizar e dispersar as partículas hidrofóbicas, pelo que as partículas hidrofóbicas podem ser lavadas longe da polpa. O procedimento mostrado na figura 6 pode ser repetido em intervalos predeterminados e/ou aleatórios, ou pode ser desempenhado quando necessário (por exemplo, se houver suspeita de que a polpa seja de pior qualidade).

[0018] A figura 7 é um gráfico de blocos que ilustra um sistema exemplar para monitorar a qualidade da polpa monitorando partículas hidrofóbicas contidas em uma suspensão de polpa (ou pasta fluida de polpa). O sistema compreende meios para obter uma amostra (meios de amostragem 701) a partir da suspensão de polpa ou filtrado de polpa. A suspensão de polpa pode ser diluída, se necessário. A suspensão de polpa também pode ser polpa com uma quantidade menor de água, obtida por exemplo, a partir da tela de lavagem na fábrica de polpa. O sistema compreende meios para adicionar um corante à amostra (meios de tingimento 702) para manchar partículas na amostra, corante que pode ser um corante fluorescente. O sistema compreende um fracionador de fluxo 703 (tal como um fracionador de fluxo de campo) para fracionar a amostra em pelo menos duas frações por sua massa e/ou tamanho. Normalmente, uma amostra de polpa contém uma fração coloide e uma fração de fibra. As frações de uma amostra de polpa podem incluir, por exemplo, uma fração coloide, fração de finos, fração de aglomerado e fração de fibra. O sistema compreende ainda meios para medir (medidor óptico 704), para frações da amostra fracionada, pelo menos para a fração coloide, sinal de fluorescência emitido pelas partículas na referida fração, meios para calcular (meios de computação 705) e integral da fluorescência medido para a fração coloide e meios para correlacionar (meios de computação 705) o integral calculado da fluorescência com a quantidade de material solúvel em acetona na amostra. Além dos referidos meios 704 a 705, o sistema pode compreender meios para medir a dispersão da luz das partículas em cada uma das referidas frações (medidor óptico 704), meios para calcular (meios de computação 705) a assimetria de um sinal de dispersão da luz medido para todas as frações.

[0019] O sistema pode compreender meios de controle 706 para otimizar, com base na correlação, o processo de fabricação de polpa e/ou papel, ajustando automática ou manualmente a quantidade e/ou tipo de produtos químicos adicionados à polpa ou à água filtrada da polpa. Por tratamento químico, por exemplo, o tamanho das partículas hidrofóbicas e/ou a pegajosidade das partículas hidrofóbicas pode ser afetado. Um produto químico (chamado fixador) pode ser usado para fixar as partículas hidrofóbicas nas fibras. O produto químico pode ser usado na estabilização e dispersão das partículas hidrofóbicas, pelo que é possível lavar as partículas hidrofóbicas longe da polpa, se necessário. O sistema pode ser configurado para repetir o procedimento descrito acima em qualquer uma das etapas 601 a 607 em intervalos preterminados e/ou aleatórios, ou pode ser configurado para executar o procedimento quando necessário (por exemplo, se houver suspeita de que a polpa não esteja de acordo com as especificações definidas por uma fábrica de papel usando a polpa (por exemplo, a polpa pode ser de qualidade inferior).

[0020] Os meios de computação podem compreender pelo menos um processador e pelo menos uma memória, incluindo um código de programa de computador, em que pelo menos uma memória e o código de programa de computador são configurados, com pelo menos um processador, para fazer com que o sistema realize procedimentos dos meios de computação acima descritos.

[0021] O integral da fluorescência pode conter a fluorescência por mais de duas frações, mas a fluorescência das fibras não é usada para a correlação, ou seja, a fluorescência das fibras não é usada ao correlacionar a fluorescência com a quantidade de material solúvel em acetona na amostra.

[0022] Uma modalidade permite prover um método e sistema on- line para monitorar e controlar a quantidade de material solúvel em acetona na polpa ou filtrado de polpa em um processo de fabricação de polpa ou papel. O método envolve adicionar à amostra corante fluorescente, tal como o vermelho de Nilo, que reage com o material hidrofóbico contido na amostra, fracionar a amostra em duas ou mais frações antes ou depois da adição do corante e medir a fluorescência de pelo menos uma fração que não seja a fração de fibra. Opcionalmente, a dispersão da luz é medida ainda para todas as frações. Corante tal como o vermelho de Nilo também reage com as fibras e podem dar uma fluorescência bastante alta devido a substâncias hidrofóbicas, por exemplo, lignina residual, contida nas fibras. Portanto, o sinal de fluorescência (intensidade de fluorescência) da fração de fibra não é de preferência medido ou, pelo menos, de preferência não é levado em consideração ao correlacionar o integral dos sinais de fluorescência das frações com a quantidade de material solúvel em acetona.

[0023] O método inclui as etapas de conduzir uma amostra do processo de polpa, adicionar um corante fluorescente, por exemplo, solução de vermelho do Nilo à amostra, fracionar a amostra em pelo menos duas frações para obter, por exemplo, as seguintes frações: coloides e fibras (normalmente em uma amostra obtida da fábrica de polpa, da polpa pronta antes da caixa de entrada da máquina de secagem da tela), medir o sinal de intensidade de fluorescência e, opcionalmente, o sinal de dispersão da luz de um fluxo de saída do fracionador, calcular um integral do sinal de fluorescência para as frações, correlacionar a fluorescência das frações (exceto a fração de fibra) com a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa e utilizar as informações em quantidade relativa ou absoluta do material solúvel em acetona e/ou assimetria do sinal de dispersão da luz para melhorar o controle de depósitos do processo de polpa e/ou em um sistema de máquina de papel/fabricação de papel.

[0024] A amostra pode ser obtida a partir de um ponto de amostra de um processo de fabricação de polpa ou papel, por exemplo, uma caixa de entrada do processo de secagem da polpa, ou a suspensão de polpa ou o filtrado da suspensão de polpa que entra no sistema de fabricação de papel.

[0025] O corante é adicionado à amostra de modo que o corante tenha uma quantidade de tempo suficiente para interagir com as partículas na suspensão de polpa antes das medições de dispersão da luz / fluorescente. O corante pode ser misturado com um solvente antes da sua adição à suspensão de polpa. Uma pessoa versada na técnica é capaz de determinar um tempo adequado para misturar a polpa e o corante sem experimentação indevida. O corante pode ser adicionado antes ou depois do fracionamento.

[0026] A suspensão de polpa pode incluir polpa kraft, polpa química, polpa mecânica térmica, polpa mecânica químico-térmica, polpa de bétula e/ou qualquer outro tipo de pasta fluida à base de celulose ou madeira. Além disso, a polpa pode incluir ou consistir em fibra reciclada.

[0027] O método é preferencialmente um método on-line. No entanto, a amostragem e a medição também podem ser realizadas manualmente usando um dispositivo portátil. No método on-line, a amostragem (e o seguinte fracionamento e medições) pode ser realizada em uma base predefinida, em uma base intermitente e/ou base contínua.

[0028] Um ou mais produtos químicos podem ser utilizados para modificar o tamanho e/ou as características de superfície de uma ou mais partículas hidrofóbicas. As informações obtidas sobre a quantidade de partículas hidrofóbicas no fluido podem ser utilizadas para formar um circuito de controle para a adição de um ou mais produtos químicos (dosagem e/ou tipo do produto químico), que podem ser usados para controlar a quantidade de partículas hidrofóbicas. O (s) produto (s) químico (s) pode (m) incluir pelo menos um de um fixador, um descalcificador, um dispersante, um tensoativo e um auxiliar de retenção. Os produtos químicos podem ser adicionados à polpa seca ou úmida. Os produtos químicos podem ser adicionados, por exemplo, antes da caixa de entrada do processo de polpa ou na extremidade úmida do processo de fabricação de papel.

[0029] Na etapa de correlação, a intensidade de fluorescência integrada obtida para a amostra (excluindo a fração de fibra) é comparada a uma curva de calibração predeterminada para o sistema de análise, a curva de calibração indicando a correlação entre a quantidade de material solúvel em acetona (mg / g, predeterminado, por exemplo, por análise HP-SEC) e a intensidade de fluorescência integrada.

[0030] Além disso, a correlação pode opcionalmente significar comparar o índice de distorção obtido para todas as frações, incluindo a fração de fibra (ou seja, para toda a amostra), com uma curva de calibração predeterminada para o sistema de análise, a curva de calibração indicando a correlação entre a porcentagem de peso de partículas hidrofóbicas na suspensão de polpa e no índice de distorção. O índice de distorção pode ser usado para monitorar o formato da curva de distribuição de tamanho de partícula (a assimetria é o grau de distorção de uma distribuição de tamanho de partícula simétrica). Por exemplo, a distribuição do tamanho de partícula pode ser mostrada tendo a contagem de partículas no eixo y e o tamanho de partícula no eixo x, em que com a técnica de fração por fluxo de campo o tempo de retenção (tempo de fracionamento, tempo de eluição) é obtido para as frações (quanto maior o tempo de fracionamento, maior o tamanho das partículas).

[0031] Em uma modalidade, as intensidades de fluorescência integradas e, opcionalmente, a assimetria da dispersão da luz são comparadas com os valores de fluorescência predeterminados correspondentes e a assimetria predeterminada da dispersão da luz predefinida para o sistema. As diferenças entre os valores medidos e predeterminados são preferencialmente utilizadas para controle manual ou automático de quantidades e/ou tipos de produtos químicos no processo de produção de polpa/papel/papelão.

[0032] Assim, o material solúvel em acetona na polpa pode ser quantificado. A quantidade de material solúvel em acetona na polpa se correlaciona com a qualidade da polpa em relação, por exemplo, capacidade de execução em uma máquina de papel. O material solúvel em acetona diminui a qualidade da polpa, por exemplo, tornando-o mais pegajoso.

[0033] O método e o sistema permitem o monitoramento on-line da quantidade de material solúvel em acetona na polpa de celulose. O processo de polpa é monitorado on-line, monitorando a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa ou filtrados do processo de polpa. É obtido um valor on-line para a quantidade de material solúvel em acetona no processo de polpa.

[0034] O sistema de análise on-line pode ser usado para monitorar partículas hidrofóbicas no processo de fabricação de polpa ou de papel. O sistema pode ser usado para analisar o tamanho das partículas e a distribuição de hidrofobicidade da amostra. O sistema de análise é capaz de identificar, por exemplo, o efeito de um ou mais produtos químicos, por exemplo, um agente de fixação, na distribuição de partículas hidrofóbicas.

[0035] O método compreende medir por medição óptica pelo menos uma das referidas populações de partículas para produzir pelo menos um sinal de medição representativo da quantidade e/ou propriedades das partículas, processar o referido sinal de medição para extrair o integral de fluorescência de cada população de partículas e opcionalmente a assimetria da dispersão da luz de toda a amostra, em que o processamento dos referidos sinais de medição inclui filtragem, média e correção da linha de base dos referidos sinais.

[0036] A assimetria do sinal de dispersão da luz é uma indicação da qualidade da polpa. Um alto índice de distorção de dispersão indica que existem mais partículas pequenas (partículas coloidais) do que partículas grandes (por exemplo, fibras), isto é, a quantidade de partículas hidrofóbicas é alta, o que significa menor qualidade da polpa. Partículas coloidais são pequenas partículas, tipicamente dentro da faixa de tamanho de 0,1 µm a 2 µm.

[0037] A consistência de pré-diluição da polpa é inferior a 4%, preferencialmente 0,5% a 1%, antes do fracionamento.

[0038] Em uma modalidade, podem ser utilizadas técnicas para fracionar e/ou analisar amostras de polpa e/ou para controlar o processo de polpa/papel/papelão discutido nos documentos WO 2013/175 077 e/ou WO 2015/075 319 A1.

[0039] Uma modalidade é baseada no uso da fluorescência medida de partículas em uma amostra. A fluorescência é medida (e o integral de fluorescência é calculado), e o resultado da medição de fluorescência pode opcionalmente ser usado para controlar a adição química. O integral de fluorescência é indicativo de quantidade absoluta ou relativa de material solúvel em acetona/material hidrofóbico na suspensão de polpa.

[0040] Opcionalmente, também é medida a dispersão da luz. O resultado da medição da dispersão da luz dá informações gerais, por exemplo, sobre o tamanho das partículas hidrofóbicas e o tamanho das partículas às quais os extrativos estão ligados ou associados.

[0041] A assimetria dos valores de dispersão da luz é indicativa de material solúvel em acetona (% em peso) na suspensão de polpa. A assimetria pode confirmar os resultados obtidos na medição da fluorescência e no cálculo do integral de fluorescência.

[0042] A correlação pode significar, por exemplo, que os valores calculados são comparados a uma curva de calibração ou curva de correlação específica.

[0043] Em uma modalidade, a intensidade de fluorescência calculada pode estar relacionada à cor (por exemplo, com base em uma curva de correlação específica) com a quantidade de material solúvel em acetona.

[0044] O uso da fluorescência permite obter uma indicação precisa da quantidade relativa e/ou absoluta de material solúvel em acetona na suspensão de polpa.

[0045] A assimetria pode ser usada para dar uma indicação do nível de quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa.

[0046] Durante o monitoramento, os dados de medição obtidos podem ser enviados em tempo real para um sistema de coleta de dados, pelo qual o processo e os valores medidos/calculados/correlatos podem ser monitorados em tempo real, por exemplo, por meio de um sistema baseado na Web, como um portal da Web. O sistema pode ser disposto de modo que a quantidade de material solúvel em acetona seja monitorada. Os valores são comparados aos valores predefinidos. Caso os valores monitorados estejam além (acima) dos valores predefinidos, um alarme é criado. Os valores medidos/calculados/correlacionados podem ser enviados diretamente para um meio de controle, para poder controlar automaticamente, por exemplo, a quantidade dos produtos químicos do processo a serem alimentados ao processo, tal como um produto químico capaz de modificar o tamanho e/ou as características da superfície do referido material solúvel em acetona na suspensão de polpa.

[0047] Assim, em uma modalidade, a fluorescência é medida, o integral de fluorescência é calculado e os dados/valores calculados são enviados para o sistema de coleta de dados. Isso permite monitorar a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa.

[0048] Opcionalmente, também a dispersão da luz pode ser medida e a assimetria calculada e os dados e/ou valores calculados podem ser enviados ao sistema de coleta de dados. A dispersão e/ou assimetria de luz também podem ser usadas para monitorar a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa. O controle da alimentação dos produtos químicos para afetar a quantidade, tamanho e/ou características do material solúvel em acetona na suspensão de polpa pode ser baseado na fluorescência, na assimetria ou em ambas.

[0049] Em uma modalidade, os valores monitorados podem ser usados para controlar a alimentação dos produtos químicos da seguinte maneira. Somente o integral de fluorescência é monitorado e, portanto, usado para o controle, ou ambos o integral de fluorescência e a assimetria da dispersão da luz são monitoradas, e um deles ou ambos são usados para controlar o sistema.

[0050] Em uma modalidade, a medição e/ou cálculo pode ser desempenhado com base em uma ou mais amostras. Uma modalidade permite um fracionamento simples e preciso da amostra. Uma modalidade também permite obter a distribuição do tamanho de partícula da amostra.

[0051] O integral calculado da fluorescência está correlacionado com a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa. O monitoramento é baseado no resultado da correlação.

[0052] Uma modalidade compreende prover, indicar, enviar e/ou transmitir o resultado da referida correlação aos meios de controle e/ou ao usuário.

[0053] O resultado da correlação pode ser exibido por meios de saída, tal como uma exibição, para o usuário.

[0054] Uma modalidade compreende medir, para as frações obtidas, a fluorescência emitida pelas partículas nas referidas frações, calcular o integral da fluorescência medida para as frações excluindo a fração de fibra, correlacionar o integral calculado da fluorescência à quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa e prover um resultado da referida correlação com os meios de controle.

[0055] Uma vantagem de uma modalidade é que ela permite um sistema de análise on-line para monitorar material solúvel em acetona no processo de fabricação de polpa ou papel. O sistema pode ser baseado na análise das distribuições de tamanho de partícula da amostra.

[0056] Uma vantagem da técnica de amostragem utilizada é que a amostragem e a medição também podem ser desempenhadas usando um dispositivo portátil.

[0057] Em uma modalidade, a amostragem, o monitoramento e a correlação podem ser realizados automaticamente.

[0058] A fluorescência e o índice de dispersão opcional podem ser medidos.

[0059] A figura 1 mostra uma correlação entre a qualidade da polpa e a proporção de partículas hidrofóbicas na polpa.

[0060] A figura 2 mostra as intensidades de dispersão da luz medidas para amostras de polpa em função do volume de eluição do fracionador, de acordo com a presente invenção. A figura 3 mostra a intensidade da fluorescência medida para amostras de polpa em função do volume de eluição do fracionador, de acordo com a presente invenção.

[0061] A figura 4 mostra uma correlação entre os índices de distorção de dispersão das amostras de polpa e a proporção de partículas hidrofóbicas na polpa. A figura 5 mostra uma correlação entre a fluorescência integrada de pequenas partículas nas amostras de polpa e a quantidade total de extrativos na polpa.

[0062] As figuras 1, 4 e 5 ilustram exemplos de curvas de calibração às quais as intensidades de fluorescência / índices de distorção obtidos pelo sistema de medição on-line podem ser comparados, a fim de quantificar o material solúvel em acetona na suspensão de polpa. Exemplo 1

[0063] Utilizou-se um sistema de análise laboratorial para estudar a quantidade de partículas hidrofóbicas e hidrofílicas em amostras de caixas de entrada de várias máquinas de secagem de fábricas kraft. Com o conhecimento de quais fábricas kraft produziram polpa kraft de alta, moderada ou baixa qualidade, em relação à capacidade de execução da máquina de papel, a proporção de partículas hidrofóbicas de todas as partículas analisadas teve uma correlação clara com o comportamento de capacidade de execução da polpa.

[0064] Na figura 1, a porcentagem de partículas hidrofóbicas analisadas é plotada contra a percepção geral da qualidade da polpa kraft de uma determinada fábrica (as variações diárias não foram levadas em consideração). A figura 1 ilustra a qualidade da polpa plotada em relação à porcentagem de partículas hidrofóbicas na polpa úmida antes da secagem (mostrando um ponto fora da escala). A figura 1 mostra que uma baixa porcentagem de partículas hidrofóbicas se correlaciona com maior qualidade da polpa e que uma alta porcentagem de partículas hidrofóbicas se correlaciona com menor qualidade da polpa.

[0065] A proporção de partículas hidrofóbicas entre todas as partículas (hidrofílicas e hidrofóbicas) presentes em amostras de várias caixas de entrada de máquina de secagem diferentes foi analisada em várias fábricas kraft produzindo polpa de bétula. Os resultados tiveram uma correlação clara com a qualidade da polpa, por exemplo, o comportamento de capacidade de execução da máquina de papel das polpas. Exemplo 3

[0066] As mesmas amostras também foram analisadas de acordo com a presente invenção. A polpa incluindo as fibras foi fracionada e analisada com um sistema on-line. A figura 2 ilustra os perfis de dispersão da luz obtidos para duas amostras de polpa kraft, incluindo frações de coloide e fibra. Houve grandes variações na dispersão da luz em relação à fração de fibras das amostras, mostradas em função do volume de eluição, indicando diferenças entre a morfologia das fibras e possivelmente a quantidade de finos e/ou fibrilação das fibras. A figura 2 mostra o perfil de dispersão da luz para duas amostras de polpa kraft de diferentes fábricas de polpa (dispersão da luz em função do volume de eluição do fracionamento). É claro que os perfis de dispersão da luz das frações das fibras (picos principais) das amostras eram diferentes. Um índice de assimetria (índice de distorção) pode ser usado para descrever a diferença. Um alto índice de distorção (índice de assimetria) indica que havia mais partículas pequenas em comparação com a quantidade de partículas grandes. Um baixo índice de distorção (índice de assimetria) indica que havia menos partículas pequenas em comparação com a quantidade de partículas grandes. Exemplo 4

[0067] A figura 3 ilustra perfis de fluorescência obtidos para três polpas kraft de diferentes fábricas de polpa. A figura 3 mostra perfis típicos de sinal de intensidade de fluorescência (hidrofobicidade) de amostras de polpa kraft. Houve diferenças significativas entre as amostras, especialmente no que diz respeito à resposta de fluorescência das partículas pequenas (fração coloide), indicando quantidades variáveis de material hidrofóbico nas amostras. Pode-se observar que houve uma grande variação entre as amostras, principalmente no que diz respeito à quantidade de pequenas partículas. Exemplo 5

[0068] O índice de distorção de dispersão foi comparado à porcentagem medida de partículas hidrofóbicas (que tem uma clara correlação com a qualidade percebida da polpa). Também foi indicado que, enquanto a porcentagem de pequenas partículas hidrofílicas na polpa for alta, a capacidade de execução da polpa será boa. Ainda, o número total de partículas não teve significância para o comportamento de capacidade de execução da polpa.

[0069] A figura 4 mostra porcentagens em escala de partículas hidrofóbicas nas amostras de polpa medidas pelo sistema de laboratório (em que escala é a porcentagem elevada para a terceira, isto é, porcentagem3) e os índices de distorção de dispersão das amostras. Um alto índice de distorção indica que haviam mais partículas pequenas comparadas a partículas grandes na polpa kraft e vice-versa. Os resultados indicaram que existe uma correlação entre o índice de distorção e a porcentagem de partículas hidrofóbicas medidas na figura

4. A figura 4 mostra que uma alta porcentagem de partículas hidrofóbicas se correlaciona com um índice de distorção mais alto e que a baixa porcentagem de idade de partículas hidrofóbicas se correlaciona com menor índice de distorção. Exemplo 6

[0070] De acordo com a invenção, a fluorescência é uma medida de material hidrofóbico na amostra. A polpa Kraft contém dois tipos diferentes de extrativos, os chamados extrativos livres, tais como ácidos graxos e esteróis, e extrativos polimerizados, cujo mecanismo de formação ainda não é conhecido. Os extrativos livres podem ser identificados e quantificados por cromatografia em fase gasosa (GC). No entanto, os extrativos polimerizados devem ser quantificados usando a análise HP-SEC e não são vistos pelo GC. Normalmente, aproximadamente 20% da quantidade gravimétrica dos extrativos de polpa kraft está na forma dos chamados extrativos livres, mas quase 100% da quantidade gravimétrica de todos os extrativos pode ser quantificada pelo HP-SEC.

[0071] A figura 5 ilustra a quantidade de extrativos solúveis em acetona (medidos por análise HP-SEC) que se correlaciona com a fluorescência integrada das pequenas partículas medidas pela análise de fluorescência. A figura 5 mostra a quantidade total de extrativos hidrofóbicos analisados por HP-SEC e a fluorescência integrada do material disperso e coloidal medido pelo sistema de medição de fluorescência. Os resultados (a correlação detectada entre a medição HP-SEC e a medição de fluorescência) indicaram fortemente que o sistema de medição de fluorescência pode ser usado para monitoramento on-line da quantidade de material solúvel em acetona na polpa. A quantidade de material solúvel em acetona na polpa provê uma medida do conteúdo dos extrativos de madeira, geralmente chamados de resina. O material solúvel em acetona pode incluir, por exemplo, ácidos graxos, ácidos de resina, álcoois graxos, esteróis, diglicerídeos, triglicerídeos, estéril ésteres e/ou ceras. Além disso, os extratos de acetona de polpas mecânicas também podem conter compostos fenólicos, tais como as lignanas.

[0072] A quantidade de material hidrofóbico na polpa se correlaciona com a qualidade da polpa em relação à tendência de deposição e capacidade de execução em máquinas de papel.

[0073] O sistema de medição on-line pode ser instalado em uma fábrica de polpa kraft, de modo que permita a análise de amostras de polpa de caixa principal (incluindo coloides, aglomerados e/ou fibras). As intensidades de fluorescência e os índices de distorção de espalhamento obtidos pelo sistema e método de medição on-line podem ser correlacionados (comparados) com os valores de calibração (curvas de calibração) para descobrir a quantidade de material solúvel em acetona na polpa. As curvas de calibração podem ser obtidas, por exemplo, como descrito acima em conexão com as figuras 1, 4 e 5 (Exemplos 1, 2, 5 e 6).

[0074] Será óbvio para um versado na técnica que, à medida que a tecnologia avança, o conceito inventivo pode ser implementado de várias maneiras. A invenção e suas modalidades não estão limitadas aos exemplos descritos acima, mas podem variar dentro do escopo das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para monitorar partículas hidrofóbicas contidas em uma suspensão de polpa, caracterizado pelo fato de que o método compreende: obter uma amostra de uma suspensão de polpa ou um filtrado da suspensão de polpa; adicionar um corante à amostra para manchar partículas na amostra, em que o corante é um corante fluorescente; fracionar a amostra para obter pelo menos uma primeira fração e uma segunda fração, em que a segunda fração é uma fração de fibra; em que o método compreende ainda - medir, para as frações obtidas, a fluorescência emitida pelas partículas nas referidas frações, calcular um integral da fluorescência medida para as frações excluindo a fração de fibra, e correlacionar o integral calculado da fluorescência com a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa e - opcionalmente medir o sinal de dispersão da luz das partículas nas referidas pelo menos primeira e segunda frações.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende calcular um índice de distorção de dispersão do sinal de dispersão da luz medido e correlacionar o índice de distorção de dispersão calculado com a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o método compreende correlacionar o integral calculado da fluorescência com a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa, comparando com valores de calibração predefinidos, e correlacionar opcionalmente o índice de distorção de dispersão calculado com a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa comparando com valores de calibração predefinidos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o método compreende monitorar o desempenho do processo em um processo de fabricação de polpa, processo de fabricação de papel, processo de fabricação de tecidos ou processo de fabricação de papelão, em que o método compreende, com base na correlação, controlar a quantidade de pelo menos um produto químico adicionado ao processo, em que o referido produto químico é capaz de modificar o tamanho e/ou as características da superfície do referido material solúvel em acetona na suspensão de polpa.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a amostra é fracionada a uma fração coloide, fração de fibra e, opcionalmente, uma ou mais frações finas e fração de aglomerado, por meio de filtração ou um fracionador de fluxo de campo.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método compreende fazer com que a referida amostra seja dividida em populações de partículas de acordo com seu tamanho e/ou massa.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o corante é um corante hidrofóbico.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um índice de distorção de dispersão da referida amostra é medido medindo a dispersão da luz das partículas na amostra.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a hidrofobicidade das partículas na referida amostra é medida medindo a fluorescência emitida pelas partículas na amostra.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método é um método on- line ou compreende a medição manual com um dispositivo portátil.

11. Sistema para monitorar partículas hidrofóbicas contidas em uma suspensão de polpa, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende: meios para obter uma amostra da suspensão de polpa ou um filtrado da suspensão de polpa; meios para adicionar um corante à amostra para manchar partículas na amostra, em que o corante é um corante fluorescente; um fracionador disposto para fracionar a amostra em pelo menos uma primeira fração e uma segunda fração, em que a segunda fração é uma fração de fibra; em que o sistema compreende ainda - meios de medição óptica para medir, para as frações, a fluorescência emitida pelas partículas nas referidas frações, meios de cálculo para calcular um integral da fluorescência medida para as frações, excluindo a fração de fibra, e meios de correlação para correlacionar o integral calculado da fluorescência para a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa, e - opcionalmente meios de medição óptica para medir a dispersão da luz das partículas nas referidas pelo menos primeira e segunda frações.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende meios de cálculo para calcular um índice de distorção de dispersão do sinal de dispersão da luz medido e meios de correlação para correlacionar o índice de distorção de dispersão calculado com a quantidade de material solúvel em acetona na suspensão de polpa.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende uma unidade de processamento adaptada para operação automática de tomada, fracionamento e coleta de dados.

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende meios para desempenhar qualquer uma das etapas do método, como definido em qualquer uma das reivindicações 2 a 10.

15. Uso do método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, ou do sistema, como definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de ser no monitoramento, controle e otimização do desempenho químico e de processo em um processo de fabricação de polpa, fabricação de papel e/ou fabricação de papelão.