BR112020003285A2 - processo para a preparação de polpa a partir de material celulósico contendo lignina - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a um processo de pré-hidrólise Kraft em que o hidrolisado é retirado de uma posição em que a capacidade de retirada pode ser obtida durante um período operacional mais longo. De acordo com o processo inventivo é o primeiro volume de hidrolisado retirado do processo feito após uma alcalinização moderada ao final de hidrólise (PR) e em um período de tempo menor que 10 minutos. Agitação mecânica e efeitos de mistura em sistema de transferência (TR) impede depósitos de piche e entupimento em peneira separadora de topo (31).
Description
1 / 14
[001] A presente invenção refere-se a um processo para produção de polpa, na qual a hemicelulose é hidrolisada em hidrolisado, e a lignina é dissolvida por um método de cozimento Kraft para liberar fibras de celulose. Ainda mais particularmente, a presente invenção refere-se a um processo para produção de uma polpa que tem um alto teor de alfa-celulose e pode ser vendida como polpa de dissolução.
[002] Tradicionalmente, há basicamente dois processos para produção de polpas especiais com um alto teor de alfa-celulose. Esses incluem cozimento de sulfito acídico e cozimento de pré-hidrólise-sulfato (Kraft). O primeiro foi desenvolvido no fim do século XIX, e o último na década de 1930, ver, por exemplo, Rydholm, S. E., Pulping Processes, p. 649 a 672, Interscience Publishers, New York, 1968. A ideia básica em ambos os processos é remover o máximo de hemicelulose possível de fibras de celulose em conexão com deslignificação, de modo a obter um alto teor de alfa- celulose, isto é, cadeias poliméricas com um grau de polimerização relativamente alto e sem moléculas de hemicelulose curtas com uma estrutura molecular aleatoriamente enxertada. No processo de sulfito tradicional, a remoção de hemiceluloses ocorre durante o cozimento simultaneamente à dissolução da lignina. As condições de cozimento naquele caso são altamente acídicas, e a temperatura varia de 140°C a 150°C, pela qual a hidrólise é promovida. O resultado, entretanto, é sempre um comprometimento com deslignificação. Uma desvantagem é a diminuição no grau de polimerização de alfa-celulose e perdas de rendimento, que também limitam o potencial para hidrólise. Vários aperfeiçoamentos foram assim sugeridos, tal como a modificação das condições de cozimento e até uma etapa de pré-hidrólise
2 / 14 seguida por um estágio de cozimento de sulfito alcalino. O principal obstáculo em conexão com processos de polpação de sulfito são os processos de recuperação complicados e onerosos dos produtos químicos de cozimento.
[003] Uma etapa de pré-hidrólise separada permite o ajuste desejado da hidrólise de hemiceluloses ao variar as condições de hidrólise. No processo de cozimento de pré-hidrólise Kraft, a deslignificação principal não é realizada até uma etapa de cozimento alcalino separado, embora alguns manuais indiquem que até 30 kg de lignina por tonelada de madeira possam ser dissolvidos na pré-hidrólise (isto é, uma pequena parte do teor de lignina total em 30 kg por tonelada de madeira corresponde a cerca de 3% do material de madeira). As condições para pré-hidrólise são mais frequentemente estabelecidas por aquecimento em uma fase de vapor quente ou ambiente de líquido de água quente, em que a acidez liberada pela madeira natural geralmente reduzirá o pH para cerca de 3,5, mais frequentemente referida como auto-hidrólise. Às vezes, ácido adicional e um catalisador poderiam também ser adicionados. A etapa de deslignificação subsequente foi um método de cozimento Kraft convencional, em que licor branco (WL - white liquor) foi adicionado ao digestor.
[004] Vários processos de cozimento de pré-hidrólise Kraft foram descritos, e essa tecnologia esteve em destaque durante o final da década de 1960 e início da década de 1970. Na publicação anterior “Continuous Pulping Processes” de Sven Rydholm, 1970, as experiências de “Continuous Prehydrolysis-kraft Pulping” são descritas nas páginas 105-119. Na página 106, figura 8.1, é descrito um sistema de cozimento contínuo de dois vasos com uma primeira torre de pré-hidrólise com fluxo ascendente seguida por um digestor de cozimento Kraft convencional com fluxo descendente, no qual a torre com fluxo ascendente sofreu severos depósitos de piche nos filtros de extração que entupiram em apenas de 3 a 6 dias de operação. Um outro sistema é descrito na página 107, figura 8.2, com um sistema de digestor
3 / 14 contínuo hidráulico de vaso único com uma primeira zona de pré-hidrólise superior e uma zona de cozimento Kraft alcalina inferior, ambas as zonas sendo separadas por uma seção de filtro. Entretanto, também nesse projeto de vaso único, os filtros foram submetidos a severos depósitos de piche e entupimento. O problema de piche também migrou para o sistema de alimentação de cavaco, resultando na necessidade de uma carga de álcali no alimentador de alta pressão para evitar deposição de piche no alimentador de alta pressão.
[005] Em US 8.734.610, é descrito um sistema de digestor de dois vasos, em que a hidrólise acídica é estabelecida em uma metade superior de um primeiro vaso de pré-hidrólise, seguido por um estágio de lavagem por água em contracorrente com alguma adição de álcali. Esse sistema é de projeto similar ao antigo sistema de digestor de Varkaus (Finlândia) que teve os problemas de piche inerentes na seção de peneira finalizando a zona de hidrólise, e esse sistema poderia ser operado apenas em campanhas curtas com produção de polpa de dissolução, a dita campanha sendo maximizada para cerca de duas semanas no máximo, exigindo uma produção alternativa ara processo de polpação Kraft padrão após essas duas semanas. O antigo sistema de Varkaus é descrito em detalhe em US 4.436.586 (1984).
[006] O problema de piche foi visto em quase todas as instalações de sistemas de cozimento contínuos usados para polpação de pré-hidrólise Kraft. Isso causa perturbações de produção e variações de qualidade de polpa. Além disso, a ausência de uma zona de pré-hidrólise bem definida em instalações contínuas anteriores causou variações no grau de hidrolisação, que, por sua vez, levou a variações de qualidade inaceitáveis do produto final.
[007] Quando a polpação de pré-hidrólise Kraft é implementada em sistemas de batelada, o problema de piche é parcialmente resolvido pelo fato de que os filtros no digestor de batelada estão comutando de retirada de pré- hidrolisado acídico para licor de cozimento alcalino e posteriormente para
4 / 14 licor negro (BL – black liquor). O volume de hidrolisado acídico retirado após uma pré-hidrólise de fase de vapor é também relativamente pequeno no volume total, de modo que a exposição em filtros seja limitada. Os últimos estágios alcalinos então também dissolverão e lavarão quaisquer depósitos de piche para que não se acumulem com o tempo. Isso não é possível de se atingir em sistemas contínuos, já que os filtros estão localizados em uma posição de processo estacionário onde as condições químicas (como de pH, teor de piche, etc.) não se alteram.
[008] Em US 5.589.033 é descrito um processo de batelada para polpa Kraft pré-hidrolisada vendida por Valmet, frequentemente em conexão com cozimento Superbatch™. Aqui é uma etapa de pré-hidrólise quente a 170°C em uma fase de vapor gasosa terminada por uma etapa de neutralização quente a 155°C usando álcali aquecido e por uma duração de apenas 15 minutos (como mostrado no Exemplo 3). Essa neutralização é seguida por uma etapa de tratamento de licor negro quente a 148°C por uma duração de 20 minutos, e finalmente a polpa é cozida em um estágio de cozimento Kraft a 160°C por 54 minutos. Aqui, o grau de hidrolisação poderia ser controlado de uma boa maneira controlando a duração de cada estágio. Enquanto a etapa de hidrólise é conduzida em uma fase de vapor, a neutralização seguinte e a alcalinização do material de madeira podem ser obtidas muito rapidamente e completamente enquanto o material de madeira for vaporizado a alta temperatura em uma fase de vapor, permitindo que o álcali penetre o material de maneira por difusão. Entretanto, esse tipo de zona de transição bem definida entre a pré-hidrólise em uma fase de vapor e a neutralização não é favorável em um sistema contínuo em que se espera que o material de madeira flua através de torres de reação em um fluxo pistão. Portanto, a hidrólise é, em vez disso, mais frequentemente implementada em um estágio preenchido de líquido pelo menos em partes finais.
[009] Atualmente, a polpa de dissolução para tais usos finais como
5 / 14 fibras de fiação (rayon/lyocell) é considerada ser um método opcional para produzir têxteis com impacto ambiental menor comparado à produção de têxteis de algodão. O interesse pela polpa de dissolução aumenta ao longo dos anos conforme a produção de algodão diminui devido à falta de cultura. A polpa de dissolução é também um produto de base para aditivos diferentes e agentes de consistência e enchedores em cordões e carcaças para pneu, éter e esponjas, nitrocelulose e acetato. Portanto, as polpas de dissolução podem ser um produto alternativos em vez de polpa para produção de polpa de papel regular.
[0010] Uma implementação comum na maioria dos processos de cozimento de pré-hidrólise Kraft é que o estágio de pré-hidrólise foi terminado por retirada do pré-hidrolisado, tanto na forma de um pré- hidrolisado acídico puro ou em forma de um pré-hidrolisado neutralizado. Como indicado anteriormente, quaisquer filtros em tal posição de processo seriam submetidos a depósitos de piche, tanto quando o pré-hidrolisado for mantido em seu nível de pH mais baixo quanto se o pré-hidrolisado for retirado em uma posição de transição onde a suspensão de cavaco comuta de acídica para alcalina.
[0011] No documento WO 2012158075 (Metso Paper Sweden que agora é Valmet AB) é descrito um processo compacto alternativo para produzir polpa de dissolução usando um processo de cozimento de pré- hidrólise Kraft. Nesse processo, uma carga de álcali mais fria é adicionada à pasta fluida celulósica hidrolisada contendo todos os carboidratos dissolvidos, carga esta que rapidamente termina as condições de processo para hidrólise. Em uma primeira modalidade, um projeto de três vasos é proposto, em que um processo de extração alcalino intermediário é estabelecido após o primeiro vaso de hidrólise, possibilitando uma extração adicional de ambas hemicelulose e lignina a partir da pasta fluida celulósica hidrolisada. Em uma segunda modalidade, um projeto de dois vasos é proposto onde a carga de
6 / 14 álcali mais fria é adicionada à extremidade do primeiro vaso de hidrólise e uma primeira retirada para recuperação é feita em uma seção de peneira de digestor.
[0012] Com a experiência das soluções de processo sugeridas no documento WO 2012158075, um aperfeiçoamento e simplificação adicionais do processo de pré-hidrólise Kraft são desenvolvidos.
[0013] Verificou-se de maneira surpreendente que o processo de neutralização após a hidrólise não necessita ser oscilado para concentração de álcali extrema acima de 20 g/l, e não é necessário implementar um vaso intermediário para extração de álcali estendida.
[0014] O conceito inventivo baseia-se em um íon alcalizado moderado da pasta fluida celulósica hidrolisada e na utilização de efeitos de mistura de componentes de processo no sistema de transferência para um digestor subsequente antes de uma primeira retirada de líquido de hidrólise em um separador de topo e dentro de um prazo muito curto, menos que 10 minutos após adição de álcali.
[0015] De acordo com a invenção, esses e outros objetivos foram agora alcançados por um processo para a preparação de polpa a partir de material celulósico contendo lignina, compreendendo pré-hidrolisar o dito material celulósico em um estágio de pré-hidrólise a uma temperatura de entre cerca de 120°C e 180°C e durante pelo menos 20 minutos, de modo a produzir um material celulósico pré-hidrolisado e um hidrolisado acídico. Adicionar uma carga de álcali neutralizante à mistura de material celulósico pré-hidrolisado e hidrolisado acídico a tal ponto que a concentração de álcali diretamente após a carga de álcali esteja entre 5 a 10 g/l EA como NaOH, formando assim uma pasta fluida neutralizada contendo o material celulósico hidrolisado e o hidrolisado, mantendo a pasta fluida neutralizada por um curto tempo, não excedendo 10 minutos, no estado neutralizado enquanto submete a
7 / 14 pasta fluida neutralizada por agitação mecânica, por exemplo, por pelo menos um raspador de fundo (BS – bottom scraper), pelo qual os carboidratos dissolvidos, assim como qualquer lignina dissolvida no estágio de pré- hidrólise, são mantidos dissolvidos durante esse estágio neutralizado. Por conseguinte, transferir a pasta fluida neutralizada diretamente a um estágio de cozimento Kraft, usando uma circulação de transferência com uma linha de alimentação, ao topo de um digestor de cozimento Kraft com um separador de topo extraindo licor de tratamento neutralizado e enviar licor de tratamento neutralizado extraído, pelo menos em parte, de volta ao início da circulação de transferência, e em que pelo menos 0,3 m3/BDT de madeira é retirado a partir do licor de tratamento neutralizado extraído e enviado (por exemplo, diretamente) para recuperação. Preferivelmente, é pelo menos 0,3m3/BDT de madeira é retirado, mas o máximo de 0,5-2 m3/BDT de madeira pode ser retirado.
[0016] Com essa implementação, várias vantagens são obtidas, de modo que: - carga minimizada de álcali e sem risco para qualquer ordem maior de consumo de álcali durante o tempo de retenção curto no sistema de transferência (tipicamente menos do que 2 a 3 minutos); - depósitos de piche e entupimento em peneira de separador de topo são evitados por efeito de mistura completo do álcali adicionado por agitação mecânica, por exemplo, por um raspador de fundo, uma bomba potencial em linha de transferência, e/ou o parafuso de separador de topo; e - o processo pode ser prontamente implementado em um investimento econômico em um sistema de pré-hidrólise Kraft de dois vasos simples.
[0017] Em uma modalidade preferida do processo inventivo, a pasta fluida neutralizada é mantida por um tempo curto que não excede 5 minutos, preferivelmente na faixa de 1 a 2 minutos, no estado neutralizado antes da
8 / 14 extração a partir do separador de topo.
[0018] De acordo com uma modalidade preferida do processo inventivo, a carga de álcali neutralizante pode conter pelo menos um de licor branco fresco, licor negro extraído a partir de um digestor, ou licor de lavagem alcalino a partir de digestor subsequente ou pré-branqueamento alcalino.
[0019] Como a ordem de alcalinidade a ser estabelecida é relativamente modesta, isto é, 5 a 10 g/l EA como NaOH, que está no nível dos níveis de álcali residuais convencionais em licor negro retirado a partir de um digestor, tipicamente situando-se a cerca de 8g/l, e enviado para recuperação, preferivelmente filtrados de cozimento ou de lavagem retirados podem ser usados como líquidos neutralizantes, e o licor branco mais caro pode ser usado a volumes carregados bastante pequenos no estágio de neutralização.
[0020] Em ainda uma modalidade preferida, a carga de álcali neutralizante pode ser adicionada em tal quantidade e a tal temperatura que a temperatura resultante da pasta fluida neutralizada seja reduzida por pelo menos 10% em comparação com a temperatura no estágio de pré-hidrólise, preferivelmente pelo menos 12°C se a temperatura de pré-hidrólise for cerca de 120°C, e pelo menos 18°C se a temperatura de pré-hidrólise for cerca de 180°C. Uma redução substancial na temperatura finalizará de maneira efetiva a pré-hidrólise do material de celulose, em combinação com a oscilação para moderar condições alcalinas, isto é, 5-10 g/l. Preferivelmente, a temperatura resultante é a mesma que a temperatura a ser estabelecida no digestor subsequente, reduzindo a necessidade de adicionar vapor ao topo de digestor para aquecimento.
[0021] Se o estágio de neutralização for mantido curto, isto é, menos que 10 minutos, isso também implica que a concentração de álcali estabelecida não pode ser submetida a qualquer ordem maior de consumo de
9 / 14 álcali durante processos de reação de deslignificação, que formam a própria fundação para manter a alcalinização na neutralização em um nível moderado e não arriscar que a concentração caia tanto que os depósitos de piche sejam formados em peneiras em retirada subsequente.
[0022] Em uma modalidade adicional, licores alcalinos adicionais também podem ser adicionados à linha de alimentação à frente do separador de topo, os ditos licores alcalinos adicionais adicionados em uma quantidade suficiente para estabelecer uma razão C/P suficiente para manter a capacidade de retirada no separador de topo em um volume de extração alto enviado para recuperação em linha de retorno a partir do separador de topo, evitando assim obstrução de separador de topo. Foi visto em vários digestores que o separador de topo necessita ser operado com um certo transbordamento de licor, já que um grau alto de drenagem de líquido no compartimento de retirada, reduzindo o nível de líquido, pode drenar o pistão de material de celulose excessivamente e ,assim, pode formar um pistão que pode ativar a paragem de sobrecarga no acionamento do motor de separador de topo. Adicionar líquido adicional à linha de alimentação pode rapidamente controlar o transbordo de líquido do separador de topo e manter a capacidade de retirada alta.
[0023] Além disso, em ainda outra modalidade, a pasta fluida, após a adição de carga de álcali neutralizante, também pode ser submetida à agitação mecânica primeiro a partir de um raspador de fundo e finalmente a partir de um separador de topo com um parafuso de alimentação varrendo peneiras de retirada. Esses componentes adicionam um efeito de mistura na pasta fluida neutralizada e garantem que a concentração de álcali seja estabelecida de maneira uniforme por todo volume inteiro da pasta fluida neutralizada, assim reduzindo depósitos de piche formando na peneira de separador de topo. A fim de adicionar um efeito de mistura adicional, a pasta fluida, após a adição de carga de álcali neutralizante, pode ser submetida também à agitação
10 / 14 mecânica a partir de uma bomba localizada na linha de alimentação para o topo de um digestor de cozimento Kraft. Essa bomba pode, em alguns sistemas, ser descartada, já que a pressão na saída a partir do vaso pré- hidrolisante frequentemente é suficiente para estabelecer um fluxo na linha de alimentação.
[0024] O processo inventivo pode ser implementado em qualquer tipo de estágio de pré-hidrólise, tal como um em que a acidificação da dita pré- hidrólise é estabelecida apenas por aquecimento a vapor e opcionalmente adição de água e sem adicionar quaisquer acidificantes externos, apenas usando a acidez de madeira liberada durante aquecimento a vapor alcançando um nível de pH inferior a 5 durante a pré-hidrólise. Pode também ser implementado em um onde a acidificação da dita pré-hidrólise é estabelecida em uma fase preenchida de líquido em que a acidificação da dita pré-hidrólise é estabelecida por aquecimento e adição de acidificantes externos, alcançando um nível de pH inferior a 3 durante a pré-hidrólise estabelecida em uma fase preenchida de líquido.
[0025] Finalmente, o processo inventivo pode ser implementado em um digestor contínuo usando um vaso para a pré-hidrólise e um vaso para um estágio de pré-extração alcalino e o estágio de cozimento Kraft.
[0026] Os materiais celulósicos contendo lignina a serem usados no processo presente são adequadamente madeira macia, madeira dura ou plantas anuais. De acordo com a presente invenção, a polpa de pré-hidrólise Kraft pode ser obtida com um alto rendimento de alfa-celulose com um grau de polimerização alto.
[0027] A figura 1 é uma representação esquemática do processo de cozimento de pré-hidrólise Kraft de acordo com o documento US 5.589.033; a figura 2 é uma representação esquemática do processo de cozimento de pré-hidrólise Kraft de acordo com o documento WO
11 / 14 2012158075; a figura 3 é uma representação esquemática do processo de cozimento de acordo com a invenção; e a figura 4 mostra uma montagem principal para um sistema de cozimento contínuo usando o processo inventivo, aqui usando uma torre de pré-hidrólise e um vaso subsequente para tratamento alcalino e cozimento.
[0028] Como uma comparação, na figura 1 são mostradas as etapas de cozimento do documento US 5.589.033. Os cavacos são primeiro tratados na etapa de pré-hidrólise Pr, onde os cavacos são aquecidos a vapor a 170°C por 25 minutos. Em seguida, o licor branco adicionado é aquecido a fim de estabelecer uma etapa de neutralização Ne, e o pré-hidrolisado acídico RECAc é retirado do processo. A etapa de neutralização é estabelecida a 155°C por 15 minutos. Apesar de o licor branco ser aquecido, a temperatura é diminuída em cerca de 8%. Após a etapa de neutralização, o líquido de neutralização é deslocado adicionando licor negro quente BLHOT, e isso estabelece uma etapa de impregnação de licor negro alcalino BL mantido a 148°C por 20 minutos. Em seguida, o licor negro é retirado, e uma nova carga de licor branco é adicionada à frente da seguinte etapa de cozimento Co, que é mantida a 160°C por 54 minutos. Em sistemas de cozimento de batelada comercial, como Superbatch™ vendido por Valmet, o licor branco usado é aquecido em uma troca de calor com licor de cozimento residual quente assim como a vapor a fim de não manter a temperatura em alto nível, antes de ser usado como líquido neutralizante.
[0029] A figura 2 mostra as etapas de cozimento do documento WO
2012158075. Aqui é mostrada uma primeira etapa de aplicação de vapor ST para os cavacos, mas essa etapa pode ser evitada da pré-hidrólise subsequente ser implementada em uma fase de vapor. Os cavacos são, em seguida, tratados na etapa de pré-hidrólise Pr, em que os cavacos são aquecidos por
12 / 14 vapor a uma temperatura de entre cerca de 120°C e 180°C e durante pelo menos 20 minutos, para produzir um material celulósico pré-hidrolisado e um hidrolisado acídico. A adição de líquido, tal como água H2O, é uma opção, que pode ser preferível se uma pré-hidrólise de líquido for solicitada, por exemplo, em um sistema de cozimento contínuo. Uma outra opção é adicionar um acidificante Ac, se uma temperatura mais baixa for solicitada na pré- hidrólise.
[0030] Na figura 3, em vez disso, as etapas de processo básico da presente invenção são mostradas. Como na figura 2, é mostrada uma primeira etapa de aplicação de vapor ST para os cavacos, mas essa etapa pode ser evitada se a pré-hidrólise subsequente for implementada em uma fase de vapor. Os cavacos são, em seguida, tratados na etapa de pré-hidrólise Pr, onde os cavacos são aquecidos por vapor a uma temperatura de entre cerca de 120°C e 180°C, e durante pelo menos 20 minutos, para produzir um material celulósico pré-hidrolisado e um hidrolisado acídico. A adição de líquido, tal como água H2O, é uma opção, que pode ser preferível se uma pré-hidrólise de líquido for solicitada, por exemplo, em um sistema de cozimento contínuo. Uma outra opção é adicionar um acidificante Ac se uma temperatura mais baixa for solicitada na pré-hidrólise. A nova abordagem descrita nessa figura é o uso da circulação de transferência Tr como a posição para a primeira retirada de matéria dissolvida a partir do estágio de hidrólise. O tempo de permanência para a pasta fluida hidrolisada na circulação de transferência está tipicamente dentro de 1 a 3 minutos e muito abaixo de 10 minutos. Diretamente à frente da circulação de transferência, uma carga de álcali moderada AL é adicionada à pasta fluida hidrolisada. De acordo com o processo inventivo, uma finalização distinta da pré-hidrólise é implementada adicionando uma carga de álcali moderada AL com um volume e a uma temperatura que reduzirá a temperatura do material celulósico por pelo menos 10% em comparação com a temperatura no estágio de pré-hidrólise,
13 / 14 preferivelmente pelo menos 12°C se a temperatura de pré-hidrólise for cerca de 120°C e pelo menos 180°C se a temperatura de pré-hidrólise for cerca de 180°C. Isso estabelecerá um licor de tratamento alcalino que, após essa carga, estabelece uma concentração de álcali efetiva na faixa de 5 a 10 g/l EA como NaOH. Em seguida, a pasta fluida neutralizada é retirada em um período de tempo curto menor que 10 minutos, e preferivelmente em 1 a 3 minutos, enquanto for submetida a efeitos de mistura mecânica a partir de pelo menos um raspador de fundo e um parafuso de separador de topo.
[0031] O tempo de retenção curto no sistema de transferência Tr garante que nenhum consumo enorme de álcali é estabelecido, que é a base para manter a carga de álcali em nível relativamente modesto. A carga de álcali fresca, isto é, tipicamente em forma de licor branco concentrado diretamente a partir da preparação de licor branco na área de causticação, pode assim ser reduzida, e, em alguma medida, ser substituída por filtrados alcalinos a partir de lavagem marrom (lavagem diretamente após o digestor ou após um primeiro estágio de deslignificação de oxigênio) ou fluxos de extração de licor negro do digestor.
[0032] Em seguida, o material celulósico é transferido do sistema de transferência a um estágio de cozimento Kraft Co. O cozimento Kraft pode ser implementado em qualquer tipo de cozimento contínuo de método de cozimento Kraft conhecido, tal como, Compact Cooking, cozimento Lo- Solids, cozimento ITC, cozimento MCC, cozimento EAPC como exemplos. O cozimento Kraft é então finalizado por um estágio de lavagem Wa, que pode ser implementado em qualquer tipo de equipamento de lavagem conhecido, tal como um zona de lavagem em contracorrente no fundo de um digestor ou usando uma lavagem de difusor de pressão 40, prensa de lavagem ou lavagem de filtro após o cozimento.
[0033] Na figura 4, um sistema de cozimento contínuo de dois vasos é descrito para pré-hidrólise e cozimento, em que o processo inventivo é
14 / 14 implementado.
Os cavacos são alimentados, primeiro, a um silo de cavaco 1 e vaso de aplicação de vapor subsequente 2 durante adição de vapor ST para purgação dos cavacos de ar ligado.
A partir do vaso de aplicação de vapor, os cavacos vaporizados caem em uma calha preenchida de líquido acima de um alimentador de eclusa de alta pressão 3, que pressuriza os cavacos vaporizados e alimentam a pasta fluida formada de cavacos em um fluxo de alimentação 4 para o vaso de pré-hidrólise 10. Aqui o vaso de pré-hidrólise está na forma de um digestor de fase líquida de vapor com um separador de topo invertido 11 retirando uma parte do líquido de transporte da linha 4 de volta ao início de alimentação por meio de A.
Como indicado, o vapor ST é adicionado ao topo de vaso 10, e opcionalmente o ácido também pode ser adicionado a partir da fonte Ac.
No fundo do vaso de pré-hidrólise 10, a carga de álcali moderada é adicionada a partir de qualquer fonte adequada, tal como retiradas de licor negro extraído de digestor, REC2 e REC4, assim como filtrado de lavagem alcalina (REC3) a partir de lavagem de difusor de pressão 40 localizada diretamente após o digestor.
A adição da carga de álcali moderada é feita misturando no álcali ao fluxo de retorno B.
A pasta fluida neutralizada é alimentada na linha 14 a um digestor de fase líquida de vapor 30, e fluido de transporte em excesso é retirado por um separador de topo invertido 31 e enviado a B, que é adicionado ao fundo do vaso de pré- hidrólise 10 como parte da circulação de transferência.
A partir do fluxo de retorno, uma parte substancial do licor neutralizante pode ser retirada.
O cozimento Kraft é estabelecido no digestor 30, e finalmente o pré-hidrolisado e polpa cozida são lavados em um difusor de pressão 40.
Claims (12)
1. Processo para a preparação de polpa a partir de material celulósico contendo lignina, compreendendo pré-hidrolisar o dito material celulósico em um estágio de pré-hidrólise a uma temperatura de entre cerca de 120°C e 180°C e durante pelo menos 20 minutos de modo a produzir um material celulósico pré-hidrolisado e um hidrolisado acídico, caracterizado pelo fato de que adiciona uma carga de álcali neutralizante ao material celulósico pré-hidrolisado e hidrolisado acídico a tal ponto que a concentração de álcali diretamente após a carga de álcali está entre 5-10 g/l EA como NaOH, formando assim uma pasta fluida neutralizada contendo o material celulósico hidrolisado e o hidrolisado, mantendo a pasta fluida neutralizada por um curto tempo não excedendo 10 minutos no estado neutralizado enquanto submete a pasta fluida neutrallizada por agitação mecânica, pela qual os carboidratos dissolvidos, assim como qualquer lignina dissolvida no estágio de pré-hidrólise, são mantidos dissolvidos durante esse estágio de neutralização, em seguida, transferindo a pasta fluida neutralizada diretamente a um estágio de cozimento Kraft usando uma circulação de transferência com uma linha de alimentação ao topo de um digestor de cozimento Kraft com um separador de topo extraindo licor de tratamento neutralizado e enviando licor de tratamento neutralizado extraído, pelo menos em parte, de volta ao início da circulação de transferência, e em que pelo menos 0,3 m³/BDT de madeira é retirado a partir do licor de tratamento neutralizado extraído e enviado para recuperação.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida neutralizada é mantida por um tempo curto não excedendo 5 minutos, preferivelmente na faixa de 1 a 2 minutos, no estado neutralizado antes da extração a partir do separador de topo.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de álcali neutralizante contém pelo menos um de licor branco (WL) fresco, licor negro extraído a partir de um digestor (REC2, REC4) ou licor de lavagem alcalino (REC3) a partir de digestor subsequente ou pré-branqueamento alcalino.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a carga de álcali neutralizante é adicionada em tal quantidade e a tal temperatura que a temperatura resultante da pasta fluida neutralizada é reduzida por pelo menos 10% em comparação com a temperatura no estágio de pré-hidrólise, preferivelmente pelo menos 12°C se a temperatura de pré- hidrólise for em torno de 120°C e pelo menos 18°C se a temperatura de pré- hidrólise for em torno de 180°C.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a temperatura resultante é a mesma que a temperatura a ser estabelecida no digestor subsequente, reduzindo a necessidade de adicionar vapor ao topo de digestor para aquecimento.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os licores alcalinos adicionais são adicionados à linha de retorno a partir do separador de topo, os ditos licores alcalinos adicionais adicionados em uma quantidade suficiente para estabelecer uma razão C/P acima do separador de topo de pelo menos 2,0 m3/Bdt de madeira, até em extração alta, flui a partir da linha de retorno de transferência para evitar obstrução de separador de topo.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida, após a adição de carga de álcali neutralizante, é submetida à agitação mecânica a partir de um raspador de fundo (BS).
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida, após a adição de carga de álcali neutralizante, é submetida à agitação mecânica primeiro a partir de um raspador de fundo (BS) e finalmente a partir de um separador de topo (31) com um parafuso de alimentação varrendo peneiras de retirada.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida, após a adição de carga de álcali neutralizante, é submetida também à agitação mecânica a partir de uma bomba (P) localizada na linha de alimentação (14) para o topo de um digestor de cozimento Kraft (30).
10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a acidificação da dita pré-hidrólise é estabelecida apenas por aquecimento a vapor e opcionalmente adição de água e sem adicionar quaisquer acidificantes externos, apenas usando a acidez de madeira liberada durante aquecimento a vapor alcançando um nível de pH inferior a 5 durante a pré-hidrólise.
11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a acidificação da dita pré-hidrólise é estabelecida em uma fase preenchida de líquido, em que a acidificação da dita pré-hidrólise é estabelecida por aquecimento e adição de acidificantes externos, alcançando um nível de pH inferior a 3 durante a pré-hidrólise estabelecida em uma fase preenchida de líquido.
12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo é implementado em um sistema de digestor contínuo usando um vaso (10) para a pré-hidrólise e um vaso (30) para um estágio de pré-extração alcalino e o estágio de cozimento Kraft.
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