BR112021010176A2

BR112021010176A2 - monitorando e controlando componentes hidrofóbicos em um processo de polpa

Info

Publication number: BR112021010176A2
Application number: BR112021010176-4A
Authority: BR
Inventors: Iiris Joensuu; Marjatta Piironen; Andy Bergeron; Travis Bjerketvedt
Original assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-08-17
Also published as: US12044607B2; FI129722B; EP3903090A1; US20220146396A1; FI20195437A1; CA3124748A1; CN113330291A

Abstract

monitorando e controlando componentes hidrofóbicos em um processo de polpa. a presente invenção refere-se a uma amostra de um fluxo aquoso, que é conduzido para um dispositivo de medição óptica. um corante hidrofóbico é adicionado. a amostra é fracionada em frações, de acordo com o tamanho de partícula ou de massa. os valores da intensidade de fluorescência, e os valores da intensidade de dispersão de luz para as frações são medidos. os valores da intensidade de fluorescência das frações são adicionados juntos, desse modo obtendo uma soma dos valores da intensidade de fluorescência. os valores da intensidade de dispersão de luz das frações são adicionados juntos, desse modo obtendo uma soma dos valores da intensidade de dispersão de luz. uma densidade de hidrofobicidade das partículas na amostra, é calculada dividindo a soma dos valores da intensidade de fluorescência com a soma dos valores da intensidade de dispersão de luz, e a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso é monitorada e controlada, com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na amostra.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MONITORANDO E CONTROLANDO COMPONENTES HIDROFÓBICOS EM UM PROCESSO DE POLPA”.

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se à um método e um aparelho para monitorar e controlar contaminantes hidrofóbicos, em um fluxo aquoso de uma polpa ou processo de fabricação de papel.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Medições de matéria sólida contendo líquidos são típicas na indústria florestal, em que amostras de polpa ou filtrados, tais como fio de água, água branca, filtrado espessante ou outro filtrado de polpa, ou água circulante, são monitorados a fim de ser capazes de controlar o processo total. Os líquidos usados muitas vezes contêm matéria sólida, que necessita ser medida e monitorada.

[003] A medição pode ser realizada off-line ou on-line, em que os métodos off-line muitas vezes envolvem amostragem de lote e análises de laboratório. Elas possibilitam o fornecimento de informações acuradas e versáteis sobre a suspensão, mas sofrem de consideráveis demoras de tempo. Os métodos on-line, por outro lado, fornecem informações ins-tantânea ou quase instantânea sobre a suspensão, mas os dados obtidos geralmente não são tão acurados quanto aqueles conseguidos no laboratório.

[004] Líquidos e filtrados, na indústria de polpa, contêm partículas e quantidade, tipo e distribuição de tamanho, os quais têm um efeito considerável sobre os próximos estágios do processo. Por exemplo, o piche pode provocar problemas de funcionamento nas máquinas de papel.

[005] Uma técnica para analisar amostras do processo de fabricação de papel, é um método em que partículas prejudiciais, tais como piche, piche branco e adesivos, que perturbam o processo de fabricação de papel, provocam tempo de inatividade da produção e defeitos de papel, são detectados. O sistema fraciona as partículas, de acordo com sua massa e/ou tamanho. As amostras fracionadas são analisadas com medições ópticas. O sistema mede a partícula e/ou a distribuição de massa de um filtrado, para detectar problemas na máquina de papel.

SUMÁRIO

[006] O seguinte apresenta um sumário simplificado das características divulgadas aqui no presente, a fim de fornecer uma compreensão básica de alguns aspectos exemplares da invenção. Este sumário não é uma visão geral extensiva da invenção. Ele não está destinado a identificar elementos chave/críticos da invenção, ou para delinear o escopo da invenção. Seu único propósito é apresentar alguns conceitos divulgados aqui no presente em uma forma simplificada, como um prelúdio para uma descrição mais detalhada.

[007] De acordo com um aspecto, é fornecido o assunto das reivindicações independentes. As modalidades são definidas nas reivindicações dependentes.

[008] Um ou mais exemplos de implementações são demonstrados em mais detalhes nos desenhos em anexo, e na descrição abaixo. Outras características serão evidentes a partir da descrição e dos desenhos, e a partir das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] Nos a seguir, a invenção será descrita em maiores detalhes, por meio de modalidades preferidas, com referência aos desenhos em anexo, em que

[0010] As Figuras 1A e 1B mostram a densidade de hidrofobicidade para diferentes fluxos de polpa, medidas durante um período de tempo;

[0011] A Figura 2 mostra o efeito de lavagem da polpa sobre a densidade de hidrofobicidade;

[0012] A Figura 3 mostra o efeito da dosagem química, sobre o índice de hidrofobicidade do fluxo da polpa;

[0013] A Figura 4 ilustra um método exemplar;

[0014] A Figura 5 ilustra um aparelho exemplar.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0015] As modalidades a seguir são exemplares. Embora o relatório descritivo possa referir a “um”, “uma(s)”, ou “alguma(s)” modalidade(s) em diversos lugares, isto não necessariamente significa que cada uma dessas referências é para a(s) mesma(s) modalidade(s), ou que a característica se aplica somente a uma única modalidade. Características únicas de diferentes modalidades, podem ser combinadas para fornecer outras modalidades. Além disso, as palavras “compreendendo”, “contendo” e “incluindo” devem ser entendidas como não limitando as modalidades descritas, para consistir somente daquelas características que foram mencionadas, e tais modalidades podem também conter características/estruturas que não foram especificamente mencionadas.

[0016] Se existem contaminantes (extratos de piche) na polpa/massa depois da produção, esses contaminantes podem aparecer como precipitados ou depósitos, durante a fabricação de papel.

[0017] Contaminantes hidrofóbicos, tais como piche de madeira, são tipicamente partículas de piche únicas, e/ou sobre a superfície de outras partículas, como partículas finas e fibras, em amostras de polpa (filtrados ou suspensões). Se somente a hidrofobicidade total de uma amostra é medida ou considerada, e se a hidrofobicidade aumenta, então não se sabe se somente a consistência da amostra aumenta (isto é, a quantida-de de matéria sólida aumenta), e/ou a hidrofobicidade aumenta, por causa do número de aumentar os contaminantes hidrofóbicos sobre as superfícies das partículas (isto é, a concentração de piche de madeira aumenta (mg/kg)), e/ou a concentração de partículas de piche únicas aumenta.

[0018] A fim de monitorar a concentração ou densidade de contaminantes hidrofóbicos (como piche de madeira), na polpa e/ou no filtrado, a relação entre hidrofobicidade e contagem de partícula é calculada. Isto possibilita compensar as variações na consistência da polpa (a conta total de partículas diretamente se correlaciona com a consistência da polpa), e desse modo a concentração de piche e/ou a densidade de hidrofobicidade é descoberta. A hidrofobicidade pode ser devido à consistência da polpa aumentada (aumento da contagem de partículas), ou devido ao aumento da concentração de piche. Compensando as mudanças na consistência da polpa por meio da hidrofobicidade, mudanças na concentração de piche podem ser monitoradas. A concentração de piche tem um efeito direto na qualidade do produto final: quanto mais alta a concentração de piche, pior a qualidade da polpa, que pode causar problemas no processamento adicional da polpa.

[0019] Até aqui, a concentração ou densidade de piche tem sido difícil de estimar. A densidade de densidade de hidrofobicidade (isto é, o índice de hidrofobicidade) descreve a concentração de contaminantes hidrofóbicos, e/ou a densidade de contaminantes hidrofóbicos. A concentração ou a densidade do piche de madeira, pode ser definida como a massa de piche de madeira, dividida pelo volume ou massa de uma amostra, por exemplo, um miligrama de piche de madeira em um quilograma de matéria sólida (mg/kg), um miligrama de piche de madeira em um quilograma de sólido seco da amostra (mg/kg), um miligrama de piche de madeira em um certo volume (como mg/l). A concentração pode também ser definida como a contagem de piches de madeira dividida pelo volume de amostra, massa de matéria sólida na amostra ou massa de sólido seco na amostra.

[0020] Contaminantes hidrofóbicos podem ser piche de madeira.

[0021] Uma modalidade divulga um método e dispositivo simples para estimar a concentração de piche, e/ou a densidade de piche em uma amostra de polpa. Se é sabido que existem impurezas na polpa (ou no líquido da polpa), elas podem ser afetadas aumentando a quantidade de água de lavagem, ou adicionando um produto químico que dispersa (estabiliza) o piche dentro de partículas pequenas, que podem ser removidas da massa por lavagem, a fim de evitar que sejam passadas para a fábrica de papel.

[0022] Para monitorar a concentração de piche de uma suspensão de polpa em uma máquina de polpa, uma unidade de monitoramento pode ser instalada no tanque de água branca, ou na caixa principal. O monitoramento da concentração de piche pode ser realizado on-line, a fim de prever ou determinar a necessidade de adicionar produtos químicos de controle. O monitoramento pode ser realizado usando uma ferramenta on-line que monitora o tamanho de partícula relativo, a contagem relativa e a hidrofobicidade relativa na amostra. Partículas de piche coloidal na extremidade molhada da máquina de secar polpa, podem ser monitoradas por medição on-line, que é capaz de separar as partículas com base nos seus tamanhos/massas, e retornar um valor relativo de hidrofobicidade. As amostras para monitoramento contínuo on-line, podem ser tiradas da caixa d´água branca, ou do fio de água da máquina de secar polpa, uma vez que é tipicamente onde a ciclagem para cima das partículas hidrofóbicas é mais predominante.

[0023] Um método e sistema para monitorar e controlar componentes hidrofóbicos em uma fábrica de polpa é divulgado. Desse modo, um método e sistema para monitorar e controlar purezas/impurezas da polpa é fornecido.

[0024] Uma modalidade é relacionada ao uso de um dispositivo ou sistema de medição on-line ou portátil, em uma fábrica de polpa. O sistema mede a densidade/concentração de contaminantes hidrofóbicos, isto é, índice de hidrofobicidade, na amostra da polpa, e controla o tratamento químico dos fluxos da polpa e/ou lavagem da polpa, com base no índice de hidrofobicidade medida. O sistema pode também ser usado para monitorar os fluxos de polpa entrantes em uma máquina de papel, e para controlar um programa de controle de depósito computadorizado, com base no índice de hidrofobicidade para controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo da polpa (ou na polpa seca).

[0025] Em uma modalidade, variável(eis) de medição específica(s) é(são) usada(s) para monitorar e/ou controlar contaminantes hidrofóbicos nos fluxos da polpa. A densidade de hidrofobicidade (isto é, a densidade de contaminantes hidrofóbicos, isto é, um índice de hidrofobicidade) é um valor de hidrofobicidade de consistência compensada. A densidade de hidrofobicidade possibilita descrever ou caracterizar mais acuradamente, mudanças na concentração de partículas hidrofóbicas do que o próprio valor de hidrofobicidade. O valor de hidrofobicidade para um fluxo ou uma amostra de polpa, é um parâmetro de soma da contagem e densidade de contaminantes hidrofóbicos. O efeito de tratamento químico e a lavagem da polpa na qualidade da polpa qualidade, podem mais facilmente ser descobertos monitorando a densidade de hidrofobicidade, devido a eliminação de variações da consistência, nos resultados de medição do sistema de medição. A contagem total de partículas se correlacio- na com a consistência da polpa, isto é, a contagem do total de partículas é igual à soma dos valores de intensidade de dispersão de luz, para todas as frações da amostra de polpa.

[0026] Um método exemplar compreende continuamente, na repetição de ciclos, conduzir uma amostra para um dispositivo de medição óptica, adicionando um corante hidrofóbico para a amostra,

fracionando a amostra em frações de acordo com o tamanho e/ou massa de partícula, e medindo os valores da intensidade de fluorescência, e os valores da intensidade de dispersão de luz, a partir de frações. O método ainda compreende calcular uma soma cumulativa dos valores da intensidade de fluorescência, e os valores da intensidade de dispersão de luz em todas as frações, calculando a densidade de hidrofobicidade das partículas, dividindo a soma cumulativa dos valores da intensidade de fluorescência com a soma cumulativa dos valores de intensidade de dispersão, usando a densidade de hidrofobicidade das partículas, a fim de monitorar componentes hidrofóbicos no fluxo de polpa, e controlando os contaminantes hidrofóbicos na polpa, através de ajuste manual e/ou dosagem automático de produtos químicos, e/ou por controle de lavagem da polpa.

[0027] Em vez de um processo contínuo, as etapas do método podem ser realizadas em intervalos selecionados, ou quando desejado. Nesse caso o método compreende calcular a soma dos valores de intensidade da fluorescência por meio de frações, calculando os valores de intensidade de dispersão de luz por meio de frações, calculando a densidade de hidrofobicidade das partículas, dividindo a soma dos valores de intensidade de fluorescência com a soma dos valores de intensidade de dispersão de luz.

[0028] Partículas nas frações podem ser, por exemplo, coloides, fragmentos e fibras. Os produtos químicos para ser usados podem incluir agente(s) de dispersão, fixador(es), auxiliar(es) de retenção, tensoativo(s) e/ou autocolante(s), por exemplo. A lavagem de polpa pode ser controlada, por exemplo, controlando o uso de água de lavagem, ou controlando o uso de produtos químicos e lavagem tal(ais) como agente(s) dispersante(s).

[0029] O método pode compreender calcular uma soma cumulativa do sinal de intensidade da fluorescência para cada uma das frações,

calcular uma soma cumulativa do sinal de intensidade de dispersão de luz para cada uma das frações, calculando a densidade de hidrofobicidade para cada uma das frações (por exemplo, fração de coloides, fração de fragmentos, fração de aglomerados, fração de fibras), usando as informações específicas, desse modo obtidas, para o tratamento químico do(s) fluxo(s) de polpa, por exemplo, para a seleção do(s) produto(s) químico(s) certo(s), para a seleção de dosagem(ens) certa(s), e/ou para o controle automático de produto(s) químico(s). A densidade de hidrofobicidade das partículas pode ser calculada, dividindo a soma cumulativa do sinal de intensidade de fluorescência pela soma cumulativa do sinal de intensidade de dispersão de luz. A densidade de hidrofobicidade das partículas, pode ser usada para monitorar e controlar os componentes hidrofóbicos na polpa. O controle dos contaminantes hidrofóbicos pode ser ajuste manual, e/ou dosagem automática de produtos químicos tais como agente(s) dispersante(s), fixativo(s), auxiliar(es) de retenção, tensoativo(s) e/ou autocolante (s) na polpa, e/ou controlando a lavagem de polpa, por exemplo, controlando o uso de água ou produtos químicos de lavagem, tais como agente(s) dispersante(s).

[0030] Por exemplo, o controle do uso de água pode incluir controlar a quantidade de água de lavagem, ou a quantidade água fresca é recolhida e quantidade água é escoada (descreve quanta circulação de água tem sido fechada).

[0031] Um método exemplar pode compreender calcular uma soma cumulativa do sinal de intensidade de fluorescência para cada fração, calculando uma soma cumulativa do sinal de intensidade de dispersão de luz para cada fração, calculando a densidade de hidrofobicidade para cada fração (por exemplo coloides, fragmentos, aglomerados, fibras), usando as informações específicas para o tratamento químico do(s) fluxo(s) de polpa (por exemplo, pela seleção do(s) produtos(s)

químicos(s) certo(s), pela seleção de dosagem(ens) certa(s), e/ou pelo controle de dosagem automática de produto(s) químico(s)).

[0032] Em uma modalidade, o fluxo de polpa (ou amostra) é diluído através da diluição de polpa seca, ou polpa de alta consistência (por exemplo, mais de 1,5%) com água.

[0033] Desse modo, em uma modalidade, uma amostra é tirada de uma água filtrada selecionada (ou uma polpa muito diluída, polpa de consistência baixa, por exemplo, menos do que 1,5%) em uma fábrica de polpa, um corante é adicionado, a amostra é fracionada, e a hidrofobicidade de todas as frações é medida. As intensidades de fluorescência e de dispersão de luz são medidas de todas as frações, os valores da intensidade de fluorescência de todas as frações (que estão presentes na amostra; tipicamente não há fibras presentes na água filtrada) são resumidas, os valores da intensidade de dispersão de todas as frações são resumidas (a área), e a soma total dos valores da intensidade de fluorescência é dividida com a soma total dos valores de intensidade de dispersão, a fim de obter a densidade de hidrofobicidade, que pode ser também referida como o índice de hidrofobicidade. O processo pode ser um processo contínuo, em que é obtida uma soma cumulativa dos valores durante um período selecionado.

[0034] A densidade de hidrofobicidade, também referida como o índice de hidrofobicidade, desse modo obtida, está em boa correlação com a concentração de piche na amostra. Na situação do exemplo mostrado nas Figuras 1A e 1B, o índice de hidrofobicidade (densidade de hidrofobicidade) está no seu mais alto, quando o tipo de polpa 2 é usado. A mesma correlação não deverá ser considerada, se somente a hidrofobicidade total foi considerada.

[0035] É também possível calcular o índice de hidrofobicidade para uma fração somente. Nesse caso, a soma de valores de intensidade de fluorescência para a dita fração, é dividida com a soma de valores da intensidade de dispersão de luz, a fim de obter a densidade de hidrofobicidade para a dita fração.

[0036] É também possível calcular o índice de hidrofobicidade somente para algumas das frações. Nesse caso, a soma de valores da intensidade de fluorescência, para as frações selecionadas, é dividida com a soma dos valores de intensidade de dispersão de luz das ditas frações, para obter a densidade de hidrofobicidade para as ditas frações.

[0037] Em uma modalidade, podem ser tiradas amostras de um fluxo de polpa aquosa de qualquer parte da polpa, ou processo de fabricação de papel. Por exemplo, as amostras podem ser tiradas de suspensões de polpa, polpa diluída, filtrados de polpa, água filtrada, massa diluída, água branca, ou fio de água. Em uma modalidade, produtos químicos de controle ou água de lavagem de polpa, podem ser adicionados ao fluxo aquoso, em uma parte desejada da polpa, ou processo de fabricação de papel. Por exemplo, produtos químicos de controle podem ser adicionados ao fluxo da polpa (por exemplo, lavadoras de polpa, caixa de mistura, caixa de máquina).

[0038] Desse modo, amostras de polpa podem ser tiradas em posições diferentes da produção de polpa, ou processo de fabricação de papel. Por exemplo, a polpa pode ser manufaturada e seca antes de transportar a mesma para outra fábrica, em que durante a secagem da polpa, a polpa de baixa consistência está no fio (ou entre os fios), e a água é removida de entre os carreteis de fio. Se naquele estágio uma amostra é tirada e analisada do fio de água, e se é descoberto que existe um piche no fio de água, produtos químicos podem ser adicionados à(s) suspensão(ões) da polpa, antes da seção do fio afetar (isto é, diminuir) a quantidade (a concentração) de piches.

[0039] Um dispositivo exemplar (ou em lotes) continuamente mede o índice de hidrofobicidade das partículas em um fluxo de polpa,

especificamente no fluxo de água branca no secador de polpa.

[0040] Por meio de uma modalidade exemplar, é possível monitorar a mudança no índice de hidrofobicidade, quando a polpa é derivada de diferentes espécies de árvore. É também possível reduzir o índice de hidrofobicidade na polpa, aumentando a dosagem do produto químico (por exemplo, dispersante) se requerido. Por exemplo, no estágio de branqueamento é possível reduzir o índice de hidrofobicidade da polpa, aumentando a quantidade de água de lavagem. É também possível determinar em qual nível de índice de hidrofobicidade a mudança de dosagem de produto químico, e/ou a mudança na quantidade de água de diluição, é para ser feita.

[0041] Por meio de uma modalidade exemplar, é possível detectar mudanças no índice de hidrofobicidade. Economias de custo podem ser rea- lizadas, quado é possível mais acuradamente determinar a quantidade certa, o ponto de tempo e/ou o estágio do processo, em que a adição do produto químico, ou a diluição/lavagem da água deve ser realizada. Desse modo, é possível evitar a dose excessiva de produtos químicos. A qualidade do produto (isto é, a qualidade da polpa e/ou do papel) é melhorada, quando menos material hidrofóbico (por exemplo, piche de madeira) termina no produto final. Os dados em tempo real podem ser obtidos nas condições de processo, e uma aplicação baseada em rede pode ser fornecida.

[0042] A Figura 4 ilustra um método exemplar. Com referência à Figura 4, no item 401, um aparelho que pode ser um dispositivo on-line e/ou um dispositivo portátil, tira uma amostra de um fluxo de polpa aquosa. Alternativamente, a amostra pode ser tirada de polpa seca ou de polpa de alta consistência, em que a amostra de polpa é depois diluída com água. No item 402, o aparelho adiciona corante hidrofóbico para a amostra, e no item 403 o aparelho executa o fracionamento em frações da amostra, baseado em tamanho e/ou massa. O fracionamento pode ser executado, por exemplo, por meio de fracionamento do fluxo de campo.

É também possível que a adição de corante seja realizada somente depois do fracionamento, através da adição de corante para as frações individuais.

No item 404, o aparelho executa a medição óptica nas frações, dessa maneira obtendo os valores da intensidade de fluorescência e da intensidade de dispersão de luz para cada uma das frações.

A intensidade de fluorescência e a intensidade de dispersão de luz, são medidas como uma função do tempo, desse modo obtendo múltiplos valores de fluorescência e de dispersão de luz para cada fração.

A medição da frequência das intensidades de fluorescência e das intensidades de dispersão de luz pode ser, por exemplo, uma vez por segundo.

No item 405, o método compreende executar no aparelho as etapas de adicionar juntos, os valores da intensidade de fluorescência das frações, desse modo obtendo uma soma dos valores da intensidade de fluorescência, e adicionando junto os valores de intensidade de dispersão de luz das frações, desse modo obtendo uma soma cumulativa dos valores de intensidade de dispersão de luz.

No item 406 o índice hidrofóbico é calculado no aparelho por 1) calculando uma densidade de hidrofobicidade das partículas na amostra, dividindo a soma dos valores da intensidade de fluorescência com a soma dos valores da intensidade de dispersão de luz, e monitorando e controlando a quantidade de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso, com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na amostra, e/ou 2) calculando uma densidade de hidrofobicidade das partículas na fração, dividindo a soma de valores da intensidade de fluorescência da fração com a soma de valores da intensidade de dispersão de luz da fração, e monitorando e controlando a quantidade de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso, com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na fração.

Por exemplo, o aparelho pode ser configurado para enviar um sinal de controle para o meio de dosagem, para a dose de produto(s) químico(s), e/ou água de lavagem para a polpa, se assim requerido, com base na densidade de hidrofobicidade. Se o aparelho repete o processo, por exemplo em intervalos de tempo pré-determinados, os cálculos para o índice de hidrofobicidade podem ser realizados cumulativamente.

[0043] A Figura 5 ilustra um aparelho exemplar. Na Figura 5 é mostrada uma vista esquemática ilustrativa, do fracionamento e do sistema de medição. A amostra e o fluxo de entrada de água são denotados com o numeral 30, o fluxo de saída com o numeral 38. Uma primeira câmara de fluxo 31 pode ser um canal de desintegração 31, fornecido com expansões 31A e partes estreitas 31B, de maneira que depressões são formadas para a região da expansão 31A. O canal de disintegração 31 serve para paulatinamento liberar partículas, de acordo com seus tamanho e/ou massa para um canal FFF 33, seguindo o canal de desintegração 31. O fracionamento prossegue no canal FFF 33. Um tubo homogeneizador 35 que é uma peça opcional, compreende um vaso com uma área de corte transversal maior do que o canal FFF 33, e homogeniza as poulações de partículas, saindo do canal FFF para dentro de uma população. A partir do tubo de homogeizar 35, a amostra fracionada é conduzida através de um conduto 36 para um dispositivo de medição 37, que é disposto para medir a propriedade física e/ou química desejada da amostra. A primeira câmara de fluxo 31 pode também ser um fracionador, do tipo em que a sepração de partícula em populações de partícula, é baseada na configuração de partículas, separação centrifugal ou filtragem, de acordo com a massa ou o tamanho (ou ambos) das partículas. Além disso, a amostra pode ser fracionada como pré-tratada ou não tratada.

[0044] O fracionamento da amostra pode ser realizado no aparelho, por meio de uma ou mais de filtragem, centrifugação, sedimentação, fracio-nador do fluxo de coluna, fraciondor de tubo, fracionamento de tubo de campo (FFF), e fracionador de fluxo de campo assistido pelo canal de disintegração. O termo " fracionamento de fluxo do campo" (FFF) aqui no presente, significa uma técnica de separação em que um campo é aplicado para uma suspensão de fluido, ou solução bombeada através de um canal de separação, perpendicular à direção de fluxo, a fim de causar a separação das partículas presentes no fluido, dependendo de suas diferentes mobilidades, sob a força exercida pelo campo. Aqui no presente, o campo é tipicamente um campo gravitacional. Preferivelmente, o fracionamento é baseado no fracionamento do fluxo de campo (FFF). O fracionamento da amostra pode ser realizado, por exemplo, como descrito em WO 2013/175 077 ou WO 2015/075 319.

[0045] Os sinais de saída dos sensores on-line no sistema on-line, são o sinal densidade de fluorescência e sinal de intensidade de dispersão de luz. A proporção da soma do sinal de intensidade de fluorescência para a soma do sinal de intensidade de dispersão de luz é calculada, em que a proporção se correlata diretamente com o índice de hidrofobicidade das frações de amostra, quando um corante hidrofóbico, tal como Nile vermelho, é adicionado à amostra. As Figuras 1A e 1B mostram um exemplo da densidade de hidrofobicidade, para diferentes tipos de polpa. As Figuras 1A e 1B mostram que o tipo de polpa (tipo de polpa 2) que tem a densidade de hidrofobicidade mais alta, tem a concentração de piche mais alta. As Figuras 1A e 1B também mostram que o tipo de polpa (tipo de polpa 1), que tem a densidade de hidrofobicidade mais baixa, tem a concentração de piche mais baixa.

[0046] O sistema pode compreender meios de interpretar os resultados e para extrair as variáveis chaves, para o tamanho de partícula e o índice de hidrofobicidade de uma amostra. O método pode compreender pré-tratamento e separação de amostras, a fim de realizar os objetivos é descrito.

[0047] O índice de hidrofobicidade de frações individuais ou a amostra toda, é usado para monitorar o desempenho de produtos químicos, controlando os produtos químicos (por exemplo, controlando a dosagem dos produtos químicos), e a otimização da dosagem dos produtos químicos, ou o programa de produtos químicos (tipo de produtos químicos, dosagens de produtos químicos, pontos de produtos químicos no processo).

[0048] Um sistema e método de análise on-line são divulgados, para monitorar e controlar líquidos, tais como suspensões aquosas ou filtrados, que contêm matéria sólida, na indústria de polpa.

[0049] A tecnologia apresentada aqui no presente pode ser amplamente aplicada na indústria de polpa, indústria de papel e/ou qualquer outra bioindústria, por exemplo, no monitoramento da extremidade molhada, tratamento de quebra, controle de viscosos de polpa reciclada, e tratamento de polpa de produto químico/mecânico, incluindo branqueamento e seção seca. Ela pode ser usada para monitoramento on-line de populações de partículas, tais como coloides, piche branco, piche de madeira, viscosos, fragmentos, agentes de enchimento, fibras, ou aglomerados, e a hidrofobicidade, dos mesmos. O sistema online possibilita a solução do problema em tempo real, e a otimização da química em uma polpa ou fábrica de papel.

[0050] O método pode ser um método on-line. Entretanto, a amostragem e a medição podem também ser realizadas manualmente, usando um dispositivo portátil. No método on-line, a amostragem, o fracionamento e as medições podem ser realizadas em uma base pré- estabelecida, base intermitente, e/ou base contínua.

[0051] Um ou mais produtos químicos podem ser usados, que modificam o tamanho e ou as características da superfície das partículas hidrofóbicas. A informação obtida sobre a densidade de hidrofobicidade das partículas na amostra ou fração(ões), pode ser utilizada para formar um elo de controle, para a adição de um ou mais more produtos químicos (dosagem e/ou tipo de produto químico), que pode ser usado para controlar a quantidade/concentração de partículas hidrofóbicas. O(s) produto(s) químico(s) pode(m) incluir pelo menos um fixativo, um autocolante, um dispersante, tensoativo, e auxiliar de retenção. Os produtos químicos podem ser adicionados em polpa molhada. Os produtos químicos podem ser adicionados, por exemplo, antes da caixa principal do processo de polpa, ou na extremidade molhada do processo de fabricação de papel.

[0052] O método pode incluir uma etapa correlacionada, em que o índice de hidrofobicidade obtido para a amostra, é comparado a uma curva de calibragem pré-determinada para o sistema de análise, em que a curva de calibragem indica a correlação entre a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo da polpa (ou massa diluída), o índice de hidrofobicidade da amostra.

[0053] Desse modo, o piche e/ou outro material hidrofóbico na polpa podem ser quantificados. A quantidade de piche na polpa afeta a qualidade da polpa, por exemplo, em relação à capacidade de correr em uma máquina de papel. O piche diminui a qualidade da polpa, por exemplo, tornando-a mais pegajosa.

[0054] A densidade de hidrofobicidade das partículas pode ser utilizada para deduzir a concentração de piche de madeira no fluxo aquoso, com base em uma correlação pré-definida entre a concentração das partículas de piche e a densidade de hidrofobicidade. Entretanto, em uma modalidade, não é necessário determinar a correlação. Em vez da absoluta concentração de piche, o método pode compreender determinar o nível do índice de hidrofobicidade, por meio do qual o processo (máquina de secagem da polpa ou máquina de papel/borda) funciona bem, isto é, não há problemas causados pelo piche de madeira.

[0055] Em uma modalidade, a dosagem da polpa água de lavagem no fluxo aquoso, é controlada com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na amostra, e/ou baseada na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na fração.

[0056] Em uma modalidade, o método compreende, baseado na densidade de hidrofobicidade calculada, controlar a quantidade e/ou tipo de produto(s) químico(s) adicionado(s) ao fluxo aquoso, para controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos.

[0057] O método e o sistema possibilitam monitorar on-line a concentração de piche na polpa de celulose. O processo da polpa é monitorado on-line monitorando a concentração de piche na suspensão da polpa ou filtrados, ou diluições do processo da polpa. Um valor on- line, para a concentração de piche no processo da polpa, é obtido. O monitoramento pode também ser realizado em lotes, e/ou por meio de um dispositivo portátil.

[0058] O sistema de análise on-line pode ser usado para monitorar partículas hidrofóbicas na polpa, ou processo de fabricação de papel. O sistema pode ser usado para analisar o tamanho da partícula, e as distribuições 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 quantidade ou distribuição de partículas hidrofóbicas.

[0059] O método compreende medir, através de medição óptica, pelo menos uma das ditas populações de partícula, a fim de produzir sinais de medição representativos da quantidade e/ou das propriedades das partículas, processando os ditos sinais de medição para extrair os valores da intensidade de fluorescência e os valores da intensidade de dispersão de luz, de cada população de partícula, ou da amostra toda, em que o processamento dos ditos sinais de medição pode incluir filtragem, calcular a média e correção da linha de base dos ditos sinais.

[0060] Hidrofobicidade como tal se refere a uma tendência de substâncias não polares se agregarem em uma solução aquosa, e excluírem mo-léculas de água. Material hidrofóbico significa material “temeroso da água”, e a hidrofobicidade descreve a segregação de água e substâncias não polares, que maximizam a ligação de hidrogênio entre moléculas de água, e minimizam a área de contato entre a água e as moléculas não polares. A hidrofobicidade leva à separação de uma mistura de, por exemplo, óleo e água dentro de seus dois componentes.

[0061] O fluxo de polpa ou amostra, pode incluir partículas tais como partículas coloidais, partículas de fragmentos, aglomerados e/ou fibras.

[0062] Partículas coloidais são pequenas partículas, tipicamente dentro da faixa de tamanho de 0,1 µm – 5 µm.

[0063] Partículas de fragmentos (finas) estão tipicamente dentro da faixa de tamanho de 5-100 µm.

[0064] Aglomerados estão tipicamente dentro da faixa de tamanho de mais de 10 µm.

[0065] Fibras estão tipicamente dentro da faixa de tamanho de 0,7- 2,9 mm (comprimento) e 16-35 mm (diâmetro). O comprimento/tamanho da fibra pode variar, dependendo da espécie de árvore da qual a polpa se origina, e em se ela é de madeira da primavera ou madeira do verão, como a seguir. Eucalípto: comprimento de fibra 1 mm, diâmetro de fibra 16 µm; bétula: comprimento da fibra 1,1 mm, diâmetro da fibra 22 µm; álamo: comprimento da fibra 0,8 mm, diâmetro da fibra 18 µm; acácia: comprimento da fibra 0,7 mm, diâmetro da fibra 20 µm; pinheiro: comprimento da fibra 2,9 mm, diâmetro da fibra de 20 mm (madeira de verão) a 35 mm (madeira da primavera); abeto: comprimento da fibra 2,9 mm, diâmetro da fibra de 19 mm (madeira de verão) a 33 mm (madeira da primavera).

[0066] Em uma modalidade, técnicas para fracionamento e/ou análise de amostras de polpa, e/ou para o processo de controle de polpa discutido em WO 2013/175 077 e/ou WO 2015/075 319 A1 podem ser utilizadas. Exemplo 1

[0067] Uma máquina de polpa pode usar diferentes tipos de polpas. A densidade de hidrofobicidade das partículas, para três fluxos de polpa diferentes (córregos de água branca), foram medidos durante um período de tempo (de 22 de junho a 6 de agosto, ver a Figura 1A; e de 8 de agosto a 7 de outubro, ver a Figura 1B). Nas Figuras 1A e 1B, o tipo de polpa 2 tem origem em espécies de árvores, que têm alto conteúdo de piche de madeira. O tipo de polpa 3 se origina de espécies de árvore com uma quantidade mais baixa de piche de madeira. Isto pode ser claramente visto, a partir da densidade de hidrofobicidade medida nas Figuras 1A e 1B. A densidade de hidrofobicidade é a mais alta para o tipo de polpa 2. O tipo de polpa 1 tem o conteúdo de piche de madeira mais baixo. Exemplo 2

[0068] O efeito de lavagem sobre o índice de hidrofobicidade foi testado. A Figura 2 mostra como a eficiência na lavagem de polpa, afetou a densidade de hidrofobicidade. Quando a eficiência da lavagem foi aumentada por 1,5 e 2,5 vezes, o índice de hidrofobicidade claramente diminuiu. Exemplo 3

[0069] O efeito das mudanças na dosagem do agente de dispersão no índice de hidrofobicidade foi testado. Os resultados estão mostrados na Figura 3. Com uma dosagem maior de produto químico, a densidade de hidrofobicidade diminuiu de 600 para cerca de 450. Um atraso de tempo entre o ponto de dosagem e o ponto de medição foi de 1,5 dia. Um aumento no índice de hidrofobicidade foi claramente destacado,

depois da dosagem de produto químico ter sido retornada de volta para o nível básico de dosagem.

[0070] Os exemplos acima provam o desempenho técnico exemplar do método. A densidade de hidrofobicidade descreve bem o conteúdo dos componentes hidrofóbicos no fluxo da polpa.

[0071] Será óbvio para uma pessoa versada na técnica que, como 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 e controlar contaminantes hidrofóbicos, em um fluxo aquoso de uma polpa ou processo de fabricação de papel, caracterizado pelo fato de que compreende conduzir uma amostra do fluxo aquoso para um dispositivo de medição óptica, a amostra contendo partículas sólidas; adicionar corante hidrofóbico para a amostra, fracionar a amostra em uma ou mais frações, de acordo com o tamanho de partícula e/ou massa de partícula, medir valores da intensidade de fluorescência e valores da intensidade de dispersão de luz, para cada de uma ou mais frações, adicionar juntos os valores da intensidade de fluorescência das frações, desse modo obtendo uma soma dos valores da intensidade de fluorescência, adicionar juntos os valores da intensidade de dispersão de luz das frações, desse modo obtendo uma soma dos valores da intensidade de dispersão de luz, em que o método ainda compreende - calcular uma densidade de hidrofobicidade das partículas na amostra, dividindo a soma dos valores da intensidade de fluorescência com a soma dos valores da intensidade de dispersão de luz, e - monitorar e controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso, com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na amostra, e/ou - calcular uma densidade de hidrofobicidade das partículas na fração, dividindo a soma de valores da intensidade de fluorescência da fração com a soma de valores da intensidade de dispersão de luz da fração, e

- monitorar e controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso, com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na fração.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso por manualmente e/ou automaticamente ajustar a dosagem de pelo menos um produto químico, no fluxo aquoso, e/ou manualmente e/ou automaticamente ajustar a dosagem da água de lavagem da polpa no fluxo aquoso.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende controlar a dosagem da água de lavagem da polpa no fluxo aquoso, com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na amostra, e/ou com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na fração.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende utilizar a densidade de hidrofobicidade das partículas para deduzir a concentração de piche de madeira no fluxo aquoso, com base em uma correlação pré-definida, entre a concentração das partículas de piche e a densidade de hidrofobicidade.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que compreende continuamente como uma função do tempo: conduzir a amostra do fluxo aquoso para um dispositivo de medição óptica, a amostra contendo partículas sólidas; adicionar corante hidrofóbico para a amostra, fracionar a amostra em uma ou mais frações, de acordo com o tamanho de partícula e/ou massa da partícula, medir valores da intensidade de fluorescência e valores da intensidade de dispersão de luz, para cada de uma ou mais frações, em que o método ainda compreende adicionar juntos os valores da intensidade de fluorescência medida continuamente como uma função de tempo, desse modo obtendo uma soma cumulativa dos valores da intensidade de fluorescência, adicionar juntos os valores da intensidade de dispersão de luz, medidos continuamente como uma função de tempo, desse modo obtendo uma soma cumulativa dos valores da intensidade de dispersão de luz, calcular a densidade de hidrofobicidade das partículas na amostra, dividindo a soma cumulativa dos valores da intensidade de fluorescência com a soma cumulativa dos valores da intensidade de dispersão de luz, e/ou calcular a densidade de hidrofobicidade das partículas na fração, dividindo os valores da intensidade de fluorescência com os valores da intensidade de dispersão de luz.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que o fracionamento compreende fracionar a amostra em uma ou mais frações coloides, fração de fragmentos, fração de aglomerados e fração de fibra.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que os contaminantes hidrofóbicos são micro adesivos na forma de partículas coloidais e/ou partículas absorvidas em partículas finas, e/ou macro adesivos.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que os contaminantes hidrofóbicos são partículas de piche na forma de partículas coloidais, aglomerados e/ou partículas adsorvidas sobre fibras.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que compreende, com base na densidade de hidrofobicidade calculada, controlar a quantidade e/ou o tipo de pelo menos, um produto químico adicionado ao fluxo aquoso, para controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que compreende, com base na densidade de hidrofobicidade calculada, controlar a dosagem no fluxo aquoso de um ou mais dispersantes, fixadores, autocolante, auxiliar de retenção e tensoativo.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que a amostra do fluxo aquoso é tirada de água filtrada, massa diluída ou fio de água.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que produtos químicos e/ou polpa de água de lavagem são adicionados ao fluxo aquoso, em uma posição que fica localizada em uma amostra tomando posição, a montante da amostra tomando posição, e/ou a jusante da amostra tomando posição.

13. Aparelho para monitorar e controlar contaminantes hidrofóbicos em um fluxo aquoso de uma polpa ou processo de fabricação de papel, caracterizado pelo fato de que compreende meios de amostragem configurados para conduzir uma amostra do fluxo aquoso, a amostra contendo partículas sólidas; meios de tingir, configurados para adicionar corante hidrofóbico para a amostra,

um fracionador configurado para fracionar a amostra em uma ou mais frações, de acordo com o tamanho de partícula e/ou massa de partícula, medidor óptico configurado para medir valores da intensidade de fluorescência e valores da intensidade de dispersão de luz, para cada de uma ou mais frações, e computar meios configurados para adicionar juntos os valores da intensidade de fluorescência das frações, desse modo obtendo uma soma dos valores da intensidade de fluorescência, e para adicionar juntos dos valores da intensidade de dispersão de luz das frações, desse modo obtendo uma soma dos valores da intensidade de dispersão de luz, em que os meios de computar são ainda configurados para - calcular uma densidade de hidrofobicidade das partículas na amostra, dividindo a soma dos valores da intensidade de fluorescência com a soma dos valores da intensidade de dispersão de luz, e o aparelho compreende meios de controle configurados para monitorar e controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso, com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na amostra, e/ou - calcular uma densidade de hidrofobicidade das partículas na fração, dividindo a soma dos valores da intensidade de fluorescência da fração, com a soma dos the valores da intensidade de dispersão de luz da fração, e o aparelho compreende meios de controle, configurados para monitorar e controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso, com base na densidade de hidrofobicidade calculada das partículas na fração.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os meios de controle são configurados para controlar a concentração de contaminantes hidrofóbicos no fluxo aquoso por manualmente e/ou automaticamente ajustar a dosagem de pelo menos um produto químico no fluxo aquoso, e/ou manualmente e/ou automaticamente ajustar a dosagem de água de lavagem da polpa no fluxo aquoso.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que os meios de computação são ainda configurados para utilizar a densidade de hidrofobicidade das partículas, a fim de deduzir a concentração de piche no fluxo aquoso, com base na correlação pré-definida, entre a concentração das partículas de piche e a densidade de hidrofobicidade.

16. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que é configurado para, continuamente, como uma função de tempo, conduzir a amostra do fluxo aquoso para um dispositivo de medição óptica, a amostra contendo partículas sólidas; adicionar corante hidrofóbico para a amostra, fracionar a amostra em uma ou mais frações, de acordo com o tamanho de partícula e/ou massa de partícula, medir valores da intensidade de fluorescência e valores da intensidade de dispersão de luz, para cada uma de uma ou mais frações, em que o aparelho é ainda configurado para adicionar juntos os valores da intensidade de fluorescência medidos continuamente como uma função de tempo, desse modo obtendo uma soma cumulativa dos valores da intensidade de fluorescência, adicionar juntos os valores da intensidade de dispersão de luz, medidos continuamente como uma função de tempo, desse modo obtendo uma soma cumulativa dos valores da intensidade de dispersão de luz, calcular a densidade de hidrofobicidade das partículas na amostra, dividindo a soma cumulativa dos valores da intensidade de fluorescência com a soma cumulativa dos valores da intensidade de dispersão de luz, e/ou calcular a densidade de hidrofobicidade das partículas na fração, dividindo os valores da intensidade de fluorescência com os valores da intensidade de dispersão de luz.

17. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que o fracionador é configurado para fracionar a amostra em uma ou mais de uma fração coloide, fração de fragmentos, fração de aglomerados e fração de fibra.

18. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizado pelo fato de que o fluxo aquoso contém piche como contaminante hidrofóbico, na forma de partículas colidais, aglomerados e/ou partículas adsorvidas em fibras.

19. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 18, caracterizado pelo fato de que é configurado para, com base na densidade de hidrofobicidade calculada, controlar a dosagem no fluxo aquoso de um ou mais de um dispersante, fixador, autocolante, auxiliar de retenção e tensoativo.

20. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 19, caracterizado pelo fato de que a amostra do fluxo aquoso é tirada de água filtrada, massa diluída ou fio de água.

21. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 20, caracterizado pelo fato de que produtos químicos e/ou polpa água de lavagem, são adicionados ao fluxo aquoso em uma posição, que é localizada em uma amostra tomando posição, à montante da amostra tomando posição, e/ou à jusante da amostra tomando posição.

22. Uso do método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, ou o aparelho, como definido em qualquer uma das reivindicações 13 a 21, caracterizado pelo fato de que está monitorando, controlando e otimizando o produto químico, e o desempenho do processo em uma fabricação de polpa, fabricação de papel e/ou processo de fabricação de quadro (tábua).