BR112021001268A2

BR112021001268A2 - método para tratamento de lignina.

Info

Publication number: BR112021001268A2
Application number: BR112021001268-0A
Authority: BR
Inventors: Anders Uhlin; Lars-Erik Åkerlund; Anders Littorin; Henrik Wallmo
Original assignee: Valmet Ab
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2021-04-20
Also published as: EP3847206A4; CA3106814A1; SE543477C2; WO2020050767A1; SE1851063A1; EP3847206A1; US20210363309A1

Abstract

A presente invenção se refere a um método para produzir lignina com quantidade reduzida de guaiacol e etilguaiacol a fim de reduzir o teor de substâncias odoríferas submetendo a lignina a um processo de aquecimento para remover o guaiacol.

Description

1 / 17

MÉTODO PARA TRATAMENTO DE LIGNINA CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a um método para produzir ou tratar lignina para reduzir sua quantidade de substâncias odoríferas.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] A lignina é um polímero complexo que ocorre nas paredes de certas plantas, tornando-as rígidas. As ligações que ligam a lignina à celulose são quebradas durante o processo de polpação química. O isolamento de lignina de licor negro tem sido usado durante os últimos anos para prover lignina para uso comercial, por exemplo, para uso como um biocombustível sólido e dispersante. Essa lignina também é um material valioso para a produção de “produtos químicos verdes” e como matéria-prima para a produção de produtos químicos. O processo de produção de lignina desse tipo é descrito, por exemplo, no documento WO 2006/031175. De acordo com o processo, a lignina é separada do licor negro. O método de separação pode incluir etapas para acidificar o licor negro de modo que a lignina seja precipitada. A fase sólida é então separada do licor e pode depois ser limpa ou modificada.

[003] No entanto, há um desejo de usar produtos de lignina também em outras aplicações além das aplicações de combustível. O produto de lignina obtido pelo processo de isolamento é um produto renovável, não tóxico e ecológico, que pode ser usado, por exemplo, como matéria-prima para materiais de construção. No entanto, o produto de lignina obtido tem a desvantagem de ser fedorento, pelo que o uso do produto foi limitado a poucas aplicações.

[004] Existe, portanto, um grande desejo de reduzir ou eliminar os problemas de odor em produtos de lignina. Na técnica anterior, houve tentativas de reduzir os níveis de odor em produtos de lignina.

[005] O documento WO 2012/161865 descreve um método em que o

2 / 17 licor negro pressurizado pode ser reagido com um agente oxidante, como oxigênio, peróxido ou semelhantes, em uma quantidade suficiente para reduzir ou eliminar o nível de odor no licor negro de modo que haja pouco ou nenhum odor no produto final de lignina. Esta etapa remove os odores oxidando mercaptanos (metila, etila) e dimetila, dietila sulfetos, etc. No entanto, com esse processo há o risco de também a lignina ser oxidada e, portanto, deteriorada ou quimicamente modificada.

[006] Embora existam soluções da técnica anterior para a redução dos níveis de odor, especialmente em relação aos mercaptanos, ainda existe a necessidade de um processo que remova também outros compostos orgânicos odoríferos de forma eficaz, especialmente guaiacol e etilguaiacol. Guaiacol é um composto orgânico que ocorre naturalmente com um odor característico de compostos aromáticos. Pensa-se geralmente que o guaiacol nas rolhas de cortiça é responsável por casos de odor a cortiça que causam alterações desagradáveis ao vinho. A solubilidade do guaiacol em água é limitada a cerca de 14 a 23 g/l à temperatura ambiente.

[007] No documento WO 2018/004427 é descrito um método em que a lignina é tratada com álcool a fim de reduzir o odor de lignina e no documento WO 2017/222455 é descrito como a lignina de fase sólida entra em contato com uma solução aquosa compreendendo ácido carboxílico, a fim de reduzir o odor.

[008] Esses métodos descrevem processos nos quais a lignina é tratada com cuidado de modo que sua estrutura química e ligações permaneçam em grande medida e nos quais a lignina não é essencialmente fracionada pelos processos de redução de odor e geralmente descrevem processos ambientalmente corretos com um risco reduzido de perigos no processo de produção. Em particular, é benéfico evitar um ambiente fedorento ao trabalhar com e adicionalmente processar a lignina. É uma vantagem adicional se o processo de redução de odores pode ser integrado aos processos

3 / 17 de separação de lignina de uma forma simples.

[009] No entanto, embora os processos descritos nos documentos WO 2018/004427 e WO 2017/222455 descrevam processos bastante eficientes, ainda existe o desejo de um processo alternativo a fim de reduzir o odor da lignina.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0010] O objetivo da presente invenção é prover um método para reduzir a quantidade de substâncias odoríferas, como guaiacol e etilguaiacol, em produtos de lignina. Também é desejado prover um método para a produção de um produto no qual a lignina seja tratada cuidadosamente de modo que sua estrutura química e ligações permaneçam em grande extensão e em que a lignina não seja severamente fracionada devido à redução do odor. Também é desejado prover um método para produzir de produtos de lignina menos odoríferos com um método que pode resultar em alto rendimento. Também é desejável prover um método que seja ecológico. Preferivelmente, o método poderia ser usado em conexão com e/ou integrado com processos disponíveis para separar lignina, isto é, a produção de produtos de lignina, bem como ser capaz de ser usado para tratamento de lignina em várias formas após ela ter sido separada e/ou purificada, por exemplo, em um processo de polpação.

[0011] O presente método visa abordar o objetivo acima e os desejos de produzir ou modificar lignina em que lignina com quantidade reduzida de substâncias odoríferas é obtida. O método é baseado na ideia de submeter a lignina a um processo de aquecimento. Este tratamento pode ser realizado durante um processo em que a lignina é isolada ou pode ser usado para lignina refinada. O método inventivo para tratamento de lignina a fim de reduzir a quantidade de guaiacol e etilguaiacol da lignina por um procedimento de aquecimento funciona apesar do conhecimento geral, foi constatado que o aquecimento da lignina faz com que a lignina cheire menos e que as

4 / 17 concentrações de guaiacol e etilguaiacol são consideravelmente reduzidas. Como a temperatura de ebulição do guaiacol é de cerca de 200 graus Celsius, foi considerado que o aquecimento da lignina a temperaturas inferiores não deveria ser eficiente devido a uma pressão parcial de gás muito baixa. Além disso, o aquecimento da lignina a tais temperaturas, isto é, 200 graus Celsius e acima, pode causar outras reações indesejáveis na lignina. Portanto, tem-se geralmente considerado que o tratamento térmico da lignina não deve ter qualquer potencial para reduzir com sucesso a quantidade de guaiacol e etilguaiacol na lignina sem causar reações colaterais indesejadas à lignina. Contudo, estudos têm demonstrado que nas operações de aquecimento da lignina, houve uma diminuição considerável do teor de guaiacol mesmo quando submetido a temperaturas inferiores e já a 60 graus existem alguns efeitos e o tratamento térmico deve ser realizado preferivelmente em temperaturas acima de 60 graus Celsius, mais preferivelmente acima de 80 graus Celsius, onde uma redução aumentada de guaiacol na lignina foi reconhecida. A lignina pode ser submetida a essas temperaturas ao ser seca e, portanto, haverá alguma redução. No entanto, o efeito do aquecimento é consideravelmente aumentado com temperaturas mais altas e temperaturas de até 160 graus Celsius, ou mesmo até 200 graus Celsius, pode ser usado mesmo que algumas reações colaterais indesejadas na lignina possam ter começado nessas temperaturas. Portanto, o tratamento térmico pode ser realizado preferivelmente no intervalo de 60, ou mais preferivelmente 80, a 200 graus Celsius. Em geral, embora haja efeitos de uma temperatura de pelo menos 60 graus Celsius e as reações colaterais indesejadas não sejam muito graves a 160 graus, pode ser desejável aquecer a lignina a uma temperatura em uma faixa mais estreita de 70 a 145 graus Celsius e ainda mais preferivelmente entre 80 a 130 graus. Em particular, 105 graus Celsius mostraram prover os resultados desejados.

[0012] A operação de aquecimento é preferivelmente realizada

5 / 17 quando o teor seco da lignina é bastante alto, a fim de atingir o efeito desejado de redução do teor de guaiacol e etilguaiacol na lignina. O guaiacol e o etilguaiacol sairão junto com a umidade na lignina à medida que o teor de umidade vaporiza da lignina durante a secagem e o tratamento térmico. O tratamento da lignina é preferivelmente realizado de modo que a lignina tendo um teor seco de pelo menos 50 por cento seja submetida ao tratamento térmico. Um produto adequado para ser usado no tratamento térmico é a lignina que foi desidratada e posteriormente comprimida para reduzir o teor de água. Geralmente, o tratamento térmico é realizado até que a lignina seja seca até um teor seco adequado para ser usado como o produto desejado que está acima de 90% do teor seco. No entanto, o tratamento térmico também pode ser usado até que um teor seco inferior seja alcançado, por exemplo, 75 por cento, ou até que um teor seco maior seja alcançado.

[0013] O tratamento térmico pode ser realizado junto com a operação de secagem da lignina ou como uma operação separada após a lignina ter sido seca até um teor seco desejado. Se a secagem e o tratamento térmico forem realizados ao mesmo tempo, pode haver economia na redução dos custos com equipamentos e energia. No entanto, pode haver vantagens em realizar a secagem e o aquecimento como etapas separadas, por exemplo, a fim de atingir certas propriedades e características da lignina seca que não podem ser alcançadas se as operações forem realizadas simultaneamente. No caso de o tratamento térmico ser realizado em uma atmosfera seca, haverá, é claro, alguma secagem da lignina realizada durante o aquecimento da lignina. Por outro lado, a lignina seca sendo aquecida em atmosfera úmida, por exemplo, por aquecimento direto com vapor, pode apresentar um teor seco inferior após a operação de aquecimento.

[0014] O tratamento térmico pode ser realizado por períodos de tempo mais longos ou mais curtos. No entanto, mesmo que o tratamento térmico possa ser realizado por períodos tão curtos quanto 5 minutos ou mais curto, é

6 / 17 geralmente sugerido tratar a lignina a uma temperatura elevada, conforme descrito acima, por pelo menos 10 minutos e mais preferivelmente por períodos mais longos, como pelo menos 30 minutos ou uma hora. Usar um tempo maior a uma temperatura elevada permitirá que o guaiacol e o etilguaiacol se difundam dos poros e cavidades na lignina para seguir a evaporação da umidade da lignina e, assim, melhorar a purificação da lignina e reduzir a quantidade residual de guaiacol e etilguaiacol na lignina. A redução do guaiacol e do etilguaiacol parece ser eficiente ao permitir que a lignina seja aquecida e seca devido à capacidade das substâncias em seguir a vaporização da umidade e deixar a lignina conforme a lignina seca. Portanto, o tratamento térmico é eficaz na redução das substâncias odoríferas na lignina quando também há uma secagem da lignina durante o tratamento térmico. A utilização de um tratamento térmico é, portanto, reconhecida como um método eficiente e ecologicamente correto, uma vez que não há necessidade de adição de produtos químicos potencialmente perigosos, para redução do teor de guaiacol e etilguaiacol na lignina.

[0015] Também é desejado prover um método para a produção de um produto no qual a lignina seja tratada cuidadosamente de modo que sua estrutura química e ligações permaneçam em grande extensão e em que a lignina não seja severamente fracionada devido à redução do odor. Também é desejável prover um método para produzir produtos de lignina com menos odor por um método que pode resultar em alto rendimento. Também é desejável prover um método que seja ecológico. Preferivelmente, o método poderia ser usado em conexão com e/ou integrado com os processos disponíveis para separar a lignina, isto é, a produção de produtos de lignina, bem como ser capaz de ser usado para o tratamento de lignina em várias formas depois de ter sido separada e purificada, por exemplo, em um processo de polpação.

[0016] Além da temperatura, o resultado também depende de outros

7 / 17 parâmetros, como o formato e o tamanho da lignina a ser tratada, o tempo durante o qual a lignina é tratada e como o tratamento térmico é realizado.

No caso da lignina estar no formato de entidades bastante grandes, há uma necessidade de tratar a lignina por mais tempo, a fim de aquecer prontamente todas as partes da lignina, bem como permitir que o guaiacol verifique suas formas de difusão fora da lignina.

Além disso, é maior o risco de que o guaiacol, o etilguaiacol e outros componentes indesejados fiquem presos dentro de um pedaço maior de lignina.

Portanto, entidades maiores não responderão tão bem ao tratamento como peças menores.

Em geral, é desejável usar lignina que foi desintegrada em partículas menores antes de serem submetidas ao procedimento de aquecimento ou usar um processo que desintegre a lignina em partículas durante o tratamento.

As partículas têm preferivelmente um tamanho de menos que 10 mm em diâmetro, preferivelmente menos que 5 mm e o mais preferivelmente menos que 1 mm.

Em testes, a lignina tendo um tamanho médio de cerca de 0,3 mm foi tratada com os resultados desejados e o método funciona muito bem para a lignina tendo um tamanho médio de partícula de menos que que 0,5 mm.

Nestes testes, havia uma fração bastante grande de partículas de lignina tendo um tamanho de cerca de 0,01 mm, indicando que o método está funcionando bem para tamanhos muito pequenos de partículas de lignina.

O tamanho da partícula é definido pelo Diâmetro Esférico Equivalente (ou ESD). O ESD de um objeto de formato irregular é comumente definido como o diâmetro de uma esfera de volume equivalente.

De acordo com a definição da IUPAC, o diâmetro equivalente de uma partícula não esférica é igual a um diâmetro de uma partícula esférica que exibe propriedades idênticas (por exemplo, aerodinâmica, hidrodinâmica, óptica, elétrica) à da partícula não esférica investigada.

Para partículas em movimento não turbulento, o diâmetro equivalente é idêntico ao diâmetro verificado na lei de Stokes.

Os intervalos de tamanho de partícula acima têm a intenção de definir os tamanhos de

8 / 17 partícula de acordo com a distribuição de tamanho de partícula D50, que também é conhecido como o diâmetro médio ou o valor médio da distribuição de tamanho de partícula. É o valor do diâmetro da partícula em 50% na distribuição cumulativa. A distribuição de tamanho de partícula (PSD) de um pó, ou material granular, ou partículas dispersas em fluido, é uma lista de valores ou uma função matemática que define a quantidade relativa, normalmente em massa, de partículas presentes de acordo com o tamanho. É um de um parâmetro importante que caracteriza o tamanho da partícula. Por exemplo, se D50 = 5,8 um, então 50% das partículas na amostra são maiores que 5,8 um e 50% menores que 5,8 um. D50 é geralmente usado para representar o tamanho médio de partícula, ou Diâmetro Esférico Equivalente Médio (ou ESD), de um grupo de partículas. A Distribuição de Tamanho de Partícula D50 é preferivelmente medida nas partículas de lignina após o tratamento térmico ter sido realizado.

[0017] Em relação ao tempo que a lignina é submetida ao tratamento térmico enquanto o tratamento térmico faz parte da operação de secagem, o teor de umidade da lignina pode ser usado como um indicador de quanto tempo a lignina deve ser tratada. No caso da lignina ter um teor seco bastante baixo (sempre referido aqui como peso por peso, p/p), a operação de aquecimento não foi suficiente para secar e aquecer a lignina e, portanto, não é provável que o tratamento tenha sido suficiente para remover os indesejáveis compostos odoríferos. O tratamento térmico deve geralmente continuar até que a lignina esteja razoavelmente seca, isto é, um teor seco acima de 90% ou essencialmente completamente seco, isto é, um teor seco acima de 95%, ou pelo menos até que o teor seco esteja acima de 85 por cento. Claro que haverá algumas melhorias em relação ao odor, mesmo se o teor seco ainda for tão baixo quanto 80 por cento, mesmo que se a lignina tiver sido tratada termicamente até que o teor seco esteja acima de 90 por cento, geralmente há um aumento significativo na redução de componentes

9 / 17 odoríferos na lignina. O material de lignina a ser usado para o tratamento térmico pode se originar de uma torta de filtro de modo que a lignina submetida ao tratamento térmico tenha um teor seco acima de 50%. De notar que estes pressupostos não são utilizados de forma adequada no caso de o tratamento térmico ser realizado por um método úmido, por exemplo, por aquecimento com vapor. A temperatura durante o procedimento de aquecimento, o tempo para o tratamento e o teor seco final do produto resultante podem variar a fim de atingir a redução de odor desejada, também dependendo do formato e do tamanho do material de lignina a ser tratado. Em geral, as partículas pequenas podem ser tratadas por um tempo mais curto em temperaturas inferiores e, de forma bastante rápida, atingem um alto teor seco devido às formas de difusão mais curtas, permitindo que o líquido compreendendo substâncias odoríferas, como guaiacol e etilguaiacol, se difunda para fora da lignina.

[0018] No que diz respeito ao aquecimento da lignina, pode-se usar essencialmente qualquer método de aquecimento. No entanto, é geralmente considerado que um método de aquecimento em que existe uma grande área de superfície em contato com um meio gasoso é benéfico para a redução de substâncias odoríferas. Também é desejado ter uma corrente de gás movendo- se em relação à área de contato das partículas de lignina. Portanto, a fim de prover aquecimento com uma redução eficiente de substâncias odoríferas, uma opção benéfica é usar pequenas partículas de lignina, por exemplo, menos que 1 mm, em um ambiente onde há um movimento induzido de um gás para aquecimento das partículas em relação às partículas, a fim de prover aquecimento, bem como uma maior extração de guaiacol das partículas causada pelo fluxo, diminuindo a pressão parcial de guaiacol próximo à área de superfície das partículas. Portanto, parece que um arranjo como um aquecedor de fluxo em anel, em que uma mistura de gás de secagem e partículas de lignina são transportadas e misturadas umas com as outras em

10 / 17 um duto, é uma alternativa adequada para aquecer a lignina. Da mesma forma, um leito de partículas de lignina sendo transportado por um gás, por exemplo, um arranjo de leito fluidizado ou leito borbulhante, contendo partículas de lignina e um gás transportador de aquecimento, também pode ser usado adequadamente para o processo de aquecimento. No leito, o calor também pode ser adicionado usando um material de leito recirculante inerte e aquecendo o material inerte. Portanto, essencialmente qualquer método de aquecimento que faça com que uma matéria particulada de lignina entre em contato com um gás pode ser usado com sucesso para a presente invenção.

[0019] Além de usar uma mistura de material particulado com um gás para formar algum tipo de suspensão ou fluxo misto, a lignina poderia ser aquecida de outras maneiras. Em climas mais quentes, grande parte da lignina pode ser aquecida por energia solar, por exemplo, depositando uma grande quantidade de lignina em uma “estufa”, onde é aquecida por mais tempo a temperaturas um pouco inferiores.

[0020] Os métodos de aquecimento tradicionais também podem servir bem, por exemplo, aquecedores de túnel onde o material a ser aquecido é transportado em um túnel e geralmente tendo uma co-corrente ou corrente cruzada de gás fluindo nele. O material pode ser aquecido de diferentes maneiras, por um fluxo de gás quente, denominado aquecimento direto, ou usando uma disposição de aquecimento no túnel, por exemplo, aquecedores infravermelhos, radiadores ou recuperadores usados como elementos de transferência de calor sendo aquecidos em uma parte do sistema de túnel e usando essa energia para aquecer a lignina transportada na parte de troca de calor do aquecedor de túnel. Este sistema pode ser utilizado para secagem contínua ou como aquecedor em batelada. Um aquecedor adequado para o propósito da invenção pode ser um secador de transporte onde a lignina em partículas é transportada em uma correia permeável a gás em que o gás pode fluir através do leito, por exemplo, por ter uma entrada acima da correia em

11 / 17 uma extremidade e uma saída abaixo da correia em outra extremidade ou ao contrário.

[0021] Outros secadores adequados são os chamados aquecedores de bandeja, aquecedores rotativos, aquecedores de vaporização rápida, aquecedores de tambor ou transportadores de parafuso aquecidos. Nesses casos, o aquecimento pode ser realizado por uma superfície aquecida em contato com a lignina, preferivelmente tendo lignina em partículas que pode girar de modo a permitir que o guaiacol e o etilguaiacol sejam liberados da lignina. Se desejado, um fluxo induzido de gás ou ar pode ser provido para diminuir a pressão parcial de guaiacol e etilguaiacol e aumentar a redução dessas substâncias na lignina.

[0022] O aquecimento pode ser conseguido usando um gás quente que troca calor com a lignina sólida como discutido acima. O gás pode, por exemplo, ser gás de combustão de um processo de produção de calor, por exemplo, de um forno de cal ou qualquer outra etapa adequada em um processo de polpação em uma fábrica de polpa. No gás de combustão, que é um gás essencialmente inerte quando utilizado para esse fim, verificam-se os principais componentes do nitrogênio, dióxido de carbono e vapor d’água. Outros gases inertes também podem ser usados. Por gás inerte entende-se aqui um gás que não mantém ou causa incineração durante a secagem, de modo que uma combustão ou explosão é evitada. Portanto, o gás pode compreender oxigênio, mas o teor de oxigênio deve estar bem abaixo dos limites para quando combustão ou explosões podem ocorrer. Portanto, também pode ser possível usar outros tipos de gases que não são em geral referidos como inertes, por exemplo, ar se as condições como a temperatura permitirem, mas deve-se tomar cuidado para que os processos de oxidação indesejados e os riscos de explosão sejam controlados. Portanto, independentemente de se um gás é usado para aquecimento da lignina ou se a lignina é aquecida por outros meios, a lignina é preferivelmente aquecida em um ambiente de gás

12 / 17 essencialmente inerte, a fim de evitar a incineração ou explosão durante a realização do tratamento térmico.

[0023] O método pode ser combinado com o tratamento da lignina com um álcool ou ácido carboxílico a fim de melhorar a redução de guaiacol e etilguaiacol como descrito no documento WO 2018/004427, que descreve o uso de álcool, ou no documento WO 2017/222455 que descreve o uso de um ácido carboxílico. A lignina pode ser tratada com álcool ou ácido carboxílico em qualquer estágio, mas é preferivelmente tratada com álcool ou ácido carboxílico antes de ser seca e aquecida.

[0024] O tempo específico para aquecer a lignina depende da forma da lignina a ser tratada e também da temperatura. Além disso, a demanda quanto à quantidade de guaiacol e/ou etilguaiacol que se deseja remover da lignina, a duração do processo de aquecimento pode variar. Assim, o processo de aquecimento pode ser controlado de acordo com diferentes parâmetros, como temperatura da lignina, temperatura de um gás de aquecimento, para atingir um teor seco específico da lignina ou até que uma concentração específica de guaiacol ou etilguaiacol seja atingida na lignina ou no gás que sai do processo de aquecimento. Portanto, é difícil decidir um período específico durante o qual a lignina deve ser tratada termicamente. De acordo com uma modalidade, o procedimento de aquecimento pode ser projetado de modo que a lignina seja aquecida a uma temperatura acima de 60 graus Celsius, mais preferivelmente acima de 70 graus Celsius e o mais preferivelmente acima de 80 graus até que o teor de guaiacol ou etilguaiacol na lignina tenha sido reduzido em pelo menos 60 por cento, preferivelmente pelo menos 75 por cento e o mais preferivelmente pelo menos 90 por cento. A concentração pode ser calculada a partir de uma área de pico de um respectivo pico em um cromatograma e testes realizados para uma planta específica para parâmetros conhecidos relativos à lignina e configurações de temperatura, método de aquecimento usado, etc.

13 / 17

[0025] Alternativamente, a lignina pode ser aquecida a uma temperatura acima de 60 graus Celsius, mais preferivelmente acima de 70 graus Celsius e o mais preferivelmente acima de 80 graus Celsius até que o teor de guaiacol ou etilguaiacol na lignina tenha sido reduzido para menos que 5 mg/kg, mais preferivelmente menos que 1 mg/kg e o mais preferivelmente 0,5 mg/kg. As concentrações podem ser decididas conforme descrito acima.

[0026] A lignina pode ser de uma ampla variedade de material orgânico, especialmente a lignina produzida a partir de biomassa lenhosa pode ser usada adequadamente, embora qualquer lignina que tenha problemas com odor possa ser tratada.

[0027] Da mesma forma, a lignina pode ser produzida por uma ampla variedade de processos, mas pode, por exemplo, ser obtida a partir de um processo que compreende as etapas de: i. precipitar a lignina por acidificação do licor negro obtido do processo de polpação química alcalina; ii. desidratar e/ou filtrar a lignina obtida para prover uma primeira torta de filtro; iii. ressuspender a lignina; iv. ajustar o pH da suspensão obtida na etapa c) a um pH inferior a 6; v. desidratar e/ou filtrar a suspensão ácida da etapa d) para prover uma segunda torta de filtro; e vi. lavar e desidratar a segunda torta de filtro; por meio da qual o material de partida contendo lignina é obtido.

[0028] Portanto, o procedimento de aquecimento para reduzir o odor parece funcionar para uma ampla variedade de faixas de temperatura, métodos de aquecimento e lignina em diferentes formatos. Foi demonstrado em testes que um processo de aquecimento melhora drasticamente a redução de guaiacol ou etilguaiacol em comparação com a operação de secagem

14 / 17 normal e resulta em uma lignina quase inodora.

[0029] O método pode ser realizado em temperaturas que são bastante baixas e a lignina é tratada cuidadosamente de modo que sua estrutura química e ligações permaneçam em grande extensão e na qual a lignina não seja severamente fracionada ou degradada devido à redução do odor. O método também provê a produção de produtos de lignina menos odoríferos com um método que pode resultar em alto rendimento. Também é desejável prover um método que seja ecológico. Preferivelmente, o método poderia ser usado em conexão com e/ou integrado com os processos disponíveis para separar a lignina, isto é, a produção de produtos de lignina, bem como ser capaz de ser usado para o tratamento de lignina em várias formas depois de ter sido separada e purificada, por exemplo, em um processo de polpação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0030] A figura 1 descreve um aquecedor de fluxo em anel para tratamento térmico de lignina, a fim de reduzir substâncias odoríferas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0031] Na figura 1 é descrito um sistema de tratamento térmico 1 para aquecimento de lignina no formato de um material particulado. O sistema de tratamento térmico é conectado a um conduto de fornecimento de lignina 2 que fornece lignina a um alimentador de lignina 3 conectado a um aquecedor de fluxo em anel 4. O fluxo de partículas de lignina na figura é representado por setas de bloco com linhas contínuas. O aquecedor de fluxo em anel 4 é um conduto no qual a lignina é transportada e misturada por um gás transportador para secar a lignina. Portanto, o aquecedor de fluxo em anel 4 é provido com um insuflador 5 e um aquecedor 6 a fim de aquecer o gás transportador e prover transporte da lignina induzindo um movimento do gás transportador retirando a lignina. O gás transportador é misturado com a lignina do alimentador 3 de modo a prover um fluxo combinado de lignina e gás transportador. O fluxo combinado de lignina e gás transportador é geralmente

15 / 17 representado por setas de blocos com linhas tracejadas. O aquecedor de fluxo em anel 4 é ainda conectado a um coletor 7 por um duto de entrada de coletor 8 e um duto de retorno de coletor 9 onde um fluxo de gás transportador é retornado ao aquecedor de fluxo em anel 4. Um fluxo de gás transportador sem partículas é geralmente designado por setas sólidas. O coletor 7 é adicionalmente provido com um filtro 10 no topo do coletor 7, próximo à entrada do conduto de retorno do coletor 9. O conduto de retorno do coletor 9 é provido com um conduto de saída superior 11 onde o gás transportador pode ser exaurido. O filtro 10 se destina a separar o gás das partículas de lignina. O coletor 7 compreende adicionalmente um conduto de saída inferior 13 e um dispositivo de descarga 12 localizado próximo ao conduto de saída inferior

13. As partículas de lignina serão, portanto, coletadas na corrente de saída através do conduto de saída inferior 13. A corrente mista de gás transportador e lignina no aquecedor de fluxo em anel 4 é preferivelmente direcionado seletivamente para o coletor 7, passando um separador 14 de modo que uma porção das partículas de lignina seja direcionada para o coletor 7. Se houver partículas maiores ou mais pesadas, por exemplo, partículas com um teor de umidade bastante alto, presentes no aquecedor de fluxo em anel 4, elas serão guiadas através de um conduto de retorno 15 de volta ao alimentador 3. O sistema de tratamento térmico 1 também compreende um conduto de fornecimento de gás transportador 16 a fim de substituir e compensar gás transportador exaurido através do conduto de saída superior 11.

[0032] Quando o sistema de tratamento térmico 1 está em uso, a lignina é alimentada ao aquecedor de fluxo em anel 4 a partir do alimentador de lignina 3. O alimentador 3 pode ser qualquer tipo de dispositivo de alimentação usado adequadamente para alimentar a substância de lignina no aquecedor de fluxo em anel. O alimentador 3 pode ser provido com algum tipo de triturador ou moinho para desintegrar a lignina até um tamanho desejado, se isso não tiver sido feito antes de a lignina entrar no alimentador.

16 / 17 Também é possível que um triturador ou desintegrador possa ser localizado dentro do aquecedor de fluxo em anel 4. O aquecedor de fluxo em anel 4 pode, por exemplo, ser provido com um arranjo próximo ao alimentador e à entrada que permite partículas maiores ou pedaços de lignina, que não são levado com o gás transportador, para ser separado e conduzido a um triturador ou desintegrador antes de ser recirculado para o aquecedor de fluxo em anel. O fluxo de retorno de lignina no conduto de retorno 15 pode ser direcionado de modo que passe através do triturador ou desintegrador novamente ou contorne esses recursos.

[0033] Do alimentador 3, a lignina é alimentada para o aquecedor de fluxo em anel 4, onde a lignina é misturada com um gás transportador. O gás transportador pode ser ar, gás de combustão ou qualquer gás desejado. Se houver acesso a um gás de combustão, ele pode ser vantajosamente usado, uma vez que o gás de combustão é um gás bastante inerte, quente que pode ser usado para aquecer a lignina ao mesmo tempo que é bastante inerte e a reação em cadeia indesejada na lignina pode ser reduzida.

[0034] O aquecedor de fluxo em anel 4 aqui descrito é esquematicamente descrito e compreende um insuflador 5 para induzir uma circulação do gás transportador e um aquecedor 6 para aquecer o gás transportador e as partículas de lignina. Esses recursos podem não ser necessários se, por exemplo, o gás é induzido a alta pressão e, portanto, causa uma circulação no aquecedor de fluxo em anel 4 ao entrar no sistema de tratamento térmico 1. Um aquecedor pode não ser necessário nem se o gás transportador que entra no sistema for quente o suficiente.

[0035] O fluxo de gás transportador e lignina passará pelo separador 14, que é projetado para dividir um fluxo do gás transportador e partículas de lignina de modo que a lignina que foi aquecida o suficiente será guiada para o coletor 7 e as outras partículas continuarão a ser aquecidas no aquecedor de fluxo em anel 4. Isso poderia, por exemplo, ser alcançado por um ciclone que,

17 / 17 assim, separará as partículas dependendo do tamanho, formato e densidade e, assim, pode produzir uma corrente de partículas mais leves e, portanto, mais secas para o coletor 7 e permitir que mais partículas densas continuem no secador de fluxo em anel 4.

[0036] O separador 14 pode ser qualquer tipo de separador e também pode ser apenas uma válvula simples permitindo que um lote de lignina flua através do aquecedor de fluxo em anel 4 por um certo tempo ou até que um determinado critério seja alcançado, por exemplo, até que uma certa temperatura ou secura seja alcançada.

[0037] A lignina que é direcionada ao coletor 7 será coletada através da saída inferior 13. A corrente mista de partículas menores de lignina e gás transportador fluirá para cima, onde as partículas de lignina ficarão presas no filtro enquanto o gás sairá pela saída superior 11 e partículas um pouco maiores podem fluir para baixo. A fim de coletar partículas de lignina do filtro, ele pode ser lavado de volta e a lignina cairá e poderá ser coletada pela saída inferior.

[0038] O sistema de tratamento térmico 1 pode incluir outros equipamentos, tais como sensores, por exemplo, para medição de temperatura e umidade, e unidades de controle para controlar os parâmetros na dependência dos valores medidos. Portanto, o sistema acima fornece apenas uma visão esquemática de como um sistema de tratamento térmico para redução de odores pode ser projetado. Como mencionado anteriormente, há uma infinidade de maneiras diferentes de aquecer a lignina a fim de reduzir os odores e o sistema acima é apenas um exemplo de como isso pode ser alcançado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para tratamento de lignina a fim de reduzir a quantidade de guaiacol e etilguaiacol na lignina para prover uma lignina com menos odor em que a dita lignina é aquecida a uma temperatura acima de 60 graus Celsius, caracterizado pelo fato de que a dita lignina sendo submetida ao tratamento térmico tem um teor seco de pelo menos 50% p/p.

2. Método para tratamento de lignina de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tratamento térmico é realizado durante pelo menos 5 minutos, mais preferivelmente pelo menos 10 minutos e o mais preferivelmente pelo menos 30 minutos.

3. Método para tratamento de lignina de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita lignina é aquecida a uma temperatura de 60 a 160 graus Celsius, mais preferivelmente a uma temperatura na faixa de 70 a 145 graus Celsius e o mais preferivelmente na faixa de 80 a 130 graus Celsius.

4. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a lignina durante o tratamento térmico está no formato de um material particulado tendo um diâmetro esférico equivalente médio (ESD) de menos que 10 mm, mais preferivelmente menos que 5 mm e o mais preferivelmente menos que 1 mm.

5. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,

caracterizado pelo fato de que a dita lignina tem um teor seco de 60 a 90% p/p ao iniciar o tratamento térmico e um teor seco de pelo menos 90 por cento, mais preferivelmente pelo menos 95 por cento e o mais preferivelmente sendo essencialmente seco tendo um teor seco de 98 a 100% p/p após o tratamento térmico.

6. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a dita lignina é aquecida por um gás.

7. Método para tratamento de lignina de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita lignina está presente como matéria particulada e aquecida pelo gás de aquecimento usado como um gás transportador em um aquecedor de fluxo em anel (4).

8. Método para tratamento de lignina de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita lignina está presente como matéria particulada e misturada pelo gás de aquecimento em um leito, como um leito borbulhante ou um leito fluidizado.

9. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a dita lignina é aquecida em um forno, por aquecedores de tambor, aquecedores de bandeja, aquecedores rotativos, parafuso aquecido, aquecedores de vaporização rápida, radiação IR ou por aquecimento a vapor.

10. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita lignina é aquecida em um ambiente de um gás essencialmente inerte.

11. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita lignina é tratada por um álcool e/ou um ácido carboxílico além do tratamento térmico.

12. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita lignina é aquecida a uma temperatura acima de 60 graus Celsius, mais preferivelmente acima de 70 graus e o mais preferivelmente acima de 80 graus até que o teor de guaiacol ou etilguaiacol na lignina tenha sido reduzido em pelo menos 60 por cento, mais preferivelmente pelo menos 75 por cento e o mais preferivelmente pelo menos 90 por cento, a concentração sendo calculada a partir de uma área de pico de um respectivo pico em um cromatograma.

13. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita lignina é aquecida a uma temperatura acima de 60 graus Celsius, mais preferivelmente acima de 70 graus e o mais preferivelmente acima de 80 graus até que o teor de guaiacol ou etilguaiacol na lignina tenha sido reduzido para menos que 5 mg/kg, mais preferivelmente menos que 1 mg/kg e o mais preferivelmente 0,5 mg/kg, a concentração sendo calculada a partir de uma área de pico de um respectivo pico em um cromatograma.

14. Método para tratamento de lignina de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a lignina tem origem na biomassa lenhosa.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a lignina é obtida a partir de um processo que compreende as etapas de: i. precipitar a lignina por acidificação do licor negro obtido do processo de polpação química alcalina; ii. desidratar e/ou filtrar a lignina obtida para prover uma primeira torta de filtro; iii. ressuspender a lignina; iv. ajustar o pH da suspensão obtida na etapa c) a um pH inferior a 6; v. desidratar e/ou filtrar a suspensão ácida da etapa d) para prover uma segunda torta de filtro; e vi. lavar e desidratar a segunda torta de filtro; por meio da qual o material de partida contendo lignina é obtido.