BRPI0613228A2 - método para monitorar a deposição de depósitos orgánicos de um lìquido ou uma pasta em um processo de fabricação de papel e método para medir a eficácia dos inibidores que diminuem a deposição de depósitos orgánicos em um processo de fabricação de papel - Google Patents

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Abstract

MéTODO PAPA MONITORAR A DEPOSIçAO DE DEPóSITOS ORG NICOS DE UM LìQUIDO OU UMA PASTA EM UM PROCESSO DE FABRICAçAO DE PAPEL E MéTODO PARA MEDIR A EFICACIA DOS INIBIDORES QUE DIMINUEM A DEPOSIçAO DE DEPóSITOS ORGANICOS EM UM PROCESSO DE FABRICAçAO DE PAPEL Trata-se de um método para monitorar a deposição de depósitos orgânicos de um liquido ou uma pasta em um processo de fabricação de papel. O método envolve a medição da taxa da deposição de depósitos orgânicos do líquido ou da pasta de um processo de fabricação de papel para um microequilíbrio de cristal de quartzo que tem um lado superior em contato com o líquido ou a pasta e um segundo lado inferior isolado do líquido ou da pasta. Também é apresentado um método para medir a eficácia dos inibidores que diminuem a deposição de depósitos orgânicos em um processo de fabricação de papel. O método envolve o monitoramento da deposição de depósitos orgânicos de um líquido ou a pasta de um processo de fabricação de papel ou de um líquido ou uma pasta que simula um líquido ou uma pasta encontrado em um processo defabricação de papel. O método compreende a medição da taxa de deposição de depósitos orgânicos do líquido ou da pasta para um microequilibrio de cristal de quartzo que tem um lado superior em contato com o líquido ou a pasta e um segundo lado inferior isolado do líquido ou da pasta; a adição de um inibidor que diminui a deposição de depósitos orgânicos ao líquido ou à pasta; e a medição novamente da taxa de deposição de depósitos orgânicos do líquido ou da pasta parao microequilíbrio de cristal de quartzo.

Description

MÉTODO PAFlA MONITORAR A DEPOSIÇÃO DE DEPÓSITOSORGÂNICOS DE UM LÍQUIDO OU UMA PASTA EM UM PROCESSO DEFABRICAÇÃO DE PAPEL E MÉTODO PARA MEDIR A EFICÁCIA DOSINIBIDORES QUE DIMINUEM A DEPOSIÇÃO DE DEPÓSITOS ORGÂNICOS EMUM PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAPEL
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se ao campo defabricação de papel. Especificamente, a presente invençãorefere-se ao campo de monitoramento da formação de depósitosorgânicos em um processo de fabricação de papel.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A formação de depósitos de substâncias orgânicas,resinosas (extrativas de madeira e materiais naturaisrelacionados em material cru virgem, pegajosas e componentessintéticos similares em material reciclado) é um problemacomum na fabricação de papel. Para as classes de papel, essesmateriais extrativos, quando liberados durante oprocessamento da madeira ou de produtos de papel reciclado,podem se transformar em componentes indesejáveis de materiaisde fabricação de papel e depósitos incômodos em todo oequipamento da usina.
A natureza dos depósitos orgânicos difere de umprocesso a outro processo e de uma usina a outra usina. Maisfreqüentemente, trata-se de misturas de sais insolúveisorgânicos, componentes orgânicos insaponificáveis, fibras demadeira e/ou aditivos de papel poliméricos fracamentesolúveis. Desse modo, a sua deposição durante o processo deprodução é um assunto completamente complexo devido a essasmuitas causas potenciais possíveis.
Um método expresso para o monitoramento dedepósitos orgânicos e a predição das atividades de programasde controle de depósito é de grande valia para a indústria.Atualmente, não há nenhum tal método no mercado.DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
A presente invenção apresenta um método paramonitorar a deposição de depósitos orgânicos de um líquido oude uma pasta em um processo de fabricação de papel, o qualcompreende a medição da taxa de deposição de depósitosorgânicos de um liquido ou uma pasta para um microequilíbriode cristal de quartzo que tem um lado superior em contato como líquido ou a pasta e um segundo lado inferior isolado dolíquido ou da pasta.
A presente invenção também apresenta um método paramedir a eficácia dos inibidores que diminuem a deposição dedepósitos orgânicos em um processo de fabricação de papel quecompreende o monitoramento da deposição de depósitosorgânicos de um líquido ou uma pasta em um processo defabricação de papel, o qual compreende a medição da taxa dedeposição de depósitos orgânicos de um líquido ou uma pastapara um microequilíbrio de cristal de quartzo que tem um ladosuperior em contato com o líquido ou a pasta e um segundolado inferior isolado do líquido ou da pasta; a adição de uminibidor que diminui a deposição de depósitos orgânicos aolíquido ou à pasta; e a medição novamente da taxa dedeposição de depósitos orgânicos do líquido ou da pasta parao microequilíbrio de cristal de quartzo.
A presente invenção também apresenta um método paramedir a eficácia dos inibidores que diminuem a deposição dedepósitos orgânicos em um processo de fabricação de papel quecompreende: o monitoramento da deposição de depósitosorgânicos de um líquido ou uma pasta que simulam um líquidoou uma pasta encontrado em um processo de fabricação depapel, o qual compreende a medição da taxa de deposição dedepósitos orgânicos do líquido ou da pasta para ummicroequilíbrio de cristal de quartzo que tem um ladosuperior em contato com o líquido ou a pasta e um segundolado inferior isolado do líquido ou da pasta; a adição de uminibidor que diminui a deposição de depósitos orgânicos aolíquido ou à pasta; e a medição novamente da taxa dedeposição de depósitos orgânicos do líquido ou da pasta parao microequilíbrio de cristal de quartzo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Figura 1. Formação de depósitos orgânicos na linha debrownstock washer pós-oxigênio:acumulação de massa.
Figura 2. Formação de depósitos orgânicos na linha debrownstock washer pós-oxigênio: voltagem de umedecimento.
Figura 3. Deposição de resinas de madeira e finos colados namáquina de papel (linha de água branca).
Figura 4. Deposição de resinas de madeira e finos colados namáquina de papel (linha de água branca): acumulação de massa.
Figura 5. Deposição de resinas de madeira e finos colados namáquina de papel (linha de água branca): voltagem deumedecimento.
Figura 6. Monitoramento de componentes pegajosos no materialna caixa principal com reformação de polpa a 600C(experiência de topo de bancada): acumulação de massa.
Figura 7. Monitoramento de componentes pegajosos no materialda caixa principal com reformação de polpa 60°C (experiênciade topo de bancada): voltagem de umedecimento.Figura 8. Monitoramento de componentes pegajosos no materialda caixa principal a 600C (experiência de topo de bancada) :temperatura.
Figura 9. Deposição mista de componentesorgânicos/inorgânicos em linhas de descarga de materialfiltrado DlOO de uma usina de alvejamento.
Figura 10. Deposição mista de componentesorgânicos/inorgânicos em linhas de descarga de materialfiltrado Dl de uma usina de alvejamento.
Figura 11. Sal misto de alumínio-cálcio de um ácido orgânicopolimérico (uma overdose de inibidor de carepa, diagnósticoem aplicações do programa de controle de depósito) em umalinha de água branca no reformador de polpa de broker:acumulação de massa.
Figura 12. Sal misto de alumínio-cálcio de um ácido orgânicopolimérico (uma overdose de inibidor de carepa, diagnósticoem aplicações do programa de controle de depósito) em umalinha de água branca no reformador de polpa de broker:voltagem de umedecimento.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
"QCM" significa o microequilíbrio de cristal dequartzo.
"IDM" significa monitor de deposição independente.O instrumento está disponível junto à Nalco Company,
Naperville, IL. É um instrumento portátil que registra adeposição real e, do ponto de vista de aplicação, difere doscorpos de prova convencionais por suas sensibilidade ecapacidade elevadas de seguir continuamente a deposição eavaliar a natureza do depósito. Os dados são coletadoscontinuamente em intervalos que variam de minutos a horas esão então descarregados do IDM a um computador pessoal. Todoo encanamento é geralmente obtido ao utilizar tubulação deaço inoxidável com encaixes de compressão. Isto inclui aentrada e a saída de amostras do sistema. A vazão em umaoperação contínua (a sonda conectada a uma linha deprocessamento através de um arranjo de corrente deslizante) énormalmente de dois a quatro galões por minuto. 0 instrumentotambém permite a coleta de dados de um sistema de batelada,onde a sonda do instrumento é imersa no líquido de testeagitado utilizando um agitador mecânico ou magnético.
O sistema de monitoramento é baseado no QCM, que é a parteprincipal da sonda do instrumento. Os princípios físicosbásicos e a terminologia do QCM podem ser encontrados naspublicações: Martin et al., Measuring liquid properties withsmooth-and-textured-surface resonators, Proc. IEEE Int. Freq.Control Symp., volume 47, páginas 603-608 (1993); Martin etal. , Resonator/Oscillator response to liquid loading, Anal.Chem., volume 69 (11), 2050-2054 (1997); Schneider et. al. ,Quartz Crystal Microbalanee (QCM) arays for solutionanalysis, Sandia Report SAND97-0029, páginas 1-21 (1997) . NoQCM, um cristal de quartzo liso é imprensado entre duassuperfícies eletricamente condutoras. Uma superfície (ladosuperior) fica em contato contínuo com o meio testado, aopasso que a outra (o lado inferior) é isolada do líquido ouda pasta testada. 0 QCM vibra quando o potencial elétrico éaplicado (efeito piezoelétrico). Os parâmetros medidos pelasonda do instrumento, a freqüência do oscilador e a voltagemde umedecimento, são conectados à quantidade e àspropriedades físicas do depósito (aberto até o meio) no ladosuperior do QCM. A freqüência de vibração é, geralmente,linearmente proporcional à massa de um depósito na superfíciede metal do QCM. A medição da freqüência fornece desse modoum meio para monitorar a deposição em tempo real. 0instrumento também mede a voltagem de umedecimento. Esteparâmetro é dependente das propriedades viscoelásticas dodepósito, e desse modo são indicativas de sua natureza. Avoltagem de umedecimento não muda no caso de depósitosrígidos (qualquer carepa inorgânica). Ela aumenta durante oestágio inicial da acumulação no caso de depósitos orgânicos.Ambas a freqüência do oscilador e a voltagem de umedecimentotambém são afetadas pelas propriedades da fase aquosa, taiscomo uma temperatura e a viscosidade. Portanto, condiçõesuniformes devem ser mantidas através de cada experiência.
Em uma realização, o processo da fabricação depapel ocorre no local selecionado do grupo que consiste emuma usina de polpa; uma máquina de fabricação de papel; umamáquina de tecido de papel; um reformador de polpa; umcircuito de água; preparação do material de partida úmidofinal; e estágios de remoção de tinta.
Em uma outra realização, os depósitos orgânicos sãoselecionados do grupo que consiste em madeira; componentesextrativos; lignina redepositada; supressores de espuma;tensoativos; e componentes pegajosos. Em uma outrarealização, os tensoativos são tensoativos de silício.
Em uma outra realização, os componentes pegajosossão selecionados do grupo que consiste em: produtos químicosde cola; e adesivos.
Em uma outra realização, a pasta de fluênciacontínua é uma pasta de polpa.
Em uma outra realização, os ditos depósitosorgânicos são tensoativos de silicone e o dito processo defabricação de papel é um processo de reformação de polpa detecido de papel.
Em uma outra realização, o lado superior domicroequilíbrio de cristal de quartzo é feito de um ou maismaterial condutores selecionados do grupo que consiste emplatina; titânio; prata; ouro; chumbo; cádmio; eletrodos depelícula fina do tipo de diamante com ou sem íonsimplantados; siliciletos de titânio, nióbio e tântalo; ligasde chumbo-selênio; amálgamas de mercúrio; e silício.
Em uma outra realização, o lado superior domicroequilíbrio de cristal de quartzo é revestido comqualquer um ou mais materiais condutores ou não-condutoresselecionados do grupo que consiste em películas poliméricas;monocamadas; policamadas; tensoativos; polieletrólitos;tióis; sílica; sorbatos aromáticos; monocamadas auto-montadas; e sólidos moleculares.
Os seguintes exemplos não se prestam a limitar ainvenção, a menos que esteja indicado de alguma outra maneiranas reivindicações em anexo.
Experiências
Exemplo 1. O instrumento de IDM foi conectado diretamente(uma conexão de corrente deslizante) a uma linha de materialfiltrado para assegurar um fluxo contínuo da solução. Adeposição foi registrada diretamente e os dados estãoenglobados na Figura 1 e na Figura 2. A formação de depósitosorgânicos "leves" em uma linha de brownstock wahser pós-oxigênio foi monitorada em linha com o IDM. Uma acumulação demassa estável foi observada, acompanhada por mudançascaracterísticas na voltagem de umedecimento (um aumentoinicial seguido por um achatamento). Em várias experiências,a adição do produto químico PP10-3095 da Nalco conduziu àremoção de depósitos seguida pela supressão completa dadeposição (100-50 ppm) ou desaceleração da deposição (25ppm).
Exemplo 2. 0 instrumento de IDM foi conectado diretamente (umarranjo de corrente deslizante) à linha de água branca namáquina de papel (0,-0,% de finos de polpa). A deposição dasresinas de madeira e finos colados foi registrada diretamentee os dados foram englobados na Figura 3. A deposição parouquando o produto químico PPlO-3095 da Nalco foi aplicado a100 ppm (o produto químico não removeu o breu da superfíciedo QCM).
Exemplo 3. 0 instrumento de IDM foi conectado diretamente (umarranjo de corrente deslizante) à linha de água branca namáquina de papel (0,3-0,5% de finos de polpa). A deposiçãodas resinas de madeira e finos colados foi registrada e osdados foram englobados na Figura 4 e na Figura 5. A deposiçãoparou quando o produto químico PPlO-3095 da Nalco foiaplicado a 50 ppm e 100 ppm (o produto químico não removeu obreu da superfície do QCM).
Exemplo 4. Tensoativos de óleo de silício do processo dereformação de polpa de tecido de papel para o rosto (3% depolpa, bequer, 4 00 rpm, temperatura ambiente). Nestaaplicação de topo de bancada, a acumulação linear de depósitoorgânico foi observada, a uma taxa dependente da presença deagentes de controle de depósito no sistema.
Exemplo 5. Monitoramento de Componentes Pegajosos. Umaamostra de material da caixa principal (caixa de OCC 100%reciclada) foi submetida à reformação de polpa a 60°C. Apasta foi transferida em um béquer de 1 litro com um agitadormagnético. A sonda de IDM foi colocada verticalmente em umcarrinho e os dados foram englobados nas Figuras 6-8. A pastafoi agitada a uma razão constante de 4 00 rpm à temperaturaambiente e colocada para resfriar. Os dados são corrigidosaté 200C utilizando a fórmula de correlação linear detemperatura-freqüência obtida para o instrumento de IDM emuma experiência separada. As curvas de acumulação de massa evoltagem de umedecimento podiam ser atribuídas de uma maneiranão ambígua a um material orgânico que é depositado a umataxa visível enquanto a solução ainda estiver morna, e emseguida a deposição é desacelerada.
Exemplo 6. Depósitos orgânicos/inorgânicos mistos. Isto dá umexemplo do emprego da técnica como uma monitoração e como umaferramenta de diagnóstico. Em uma usina de papel, o IDM foiinstalado, consecutivamente, em linhas de descarga dematerial filtrado (pH 3,5-3,8, 60-66°C) onde se pensou queestava sendo depositada uma carepa mista de sulfato debário/oxalato de cálcio. Em ambos os casos, o instrumentoregistrou a deposição que não podia ser atribuídainteiramente a uma carepa inorgânica devido às mudançasvisíveis na voltagem de umedecimento. (Vide as Figuras 9-10).Certamente que as microfotografias do depósito tambémindicaram que a carepa é misturada, contendopredominantemente um componente orgânico (provavelmente,fibras aprisionadas e possivelmente material orgânicoviscoso).
Exemplo 7. Sal misto de alumínio-cálcio de um ácido orgânicopolimérico (um overdose de inibidor de carepa, diagnóstico emaplicações de programa de controle de depósito). 0instrumento de IDM foi conectado diretamente (um arranjo decorrente deslizante) à linha de água branca no reformador depolpa de broker (0,3-0,5% de finos de polpa). A deposição erainicialmente inorgânica. A solução continha concentraçõesmuito elevadas de íons de metal, especialmente de alumínio ede cálcio. A aplicação de um excesso de um agente de controlede carepa na linha de IDM através de uma bomba peristáltica,que era um ácido orgânico polimérico em sua natureza,resultou em um surto de deposição. (Vida as Figuras 11-12). Oinstrumento permitiu atribuir imediatamente este fenômeno aum material orgânico que só poderia ser um sal misto dealumínio-cálcio de um ácido orgânico polimérico formadodevido a uma overdose de inibidor de carepa.

Claims (12)

1. MÉTODO PARA MONITORAR A DEPOSIÇÃO DE DEPÓSITOSORGÂNICOS DE UM LÍQUIDO OU UMA PASTA EM UM PROCESSO DEFABRICAÇÃO DE PAPEL, caracterizado pelo fato de compreender amedição da taxa de deposição de depósitos orgânicos dolíquido ou da pasta para um microequilíbrio de cristal dequartzo que tem um lado superior em contato com o líquido ouuma pasta e um segundo lado inferior isolado do líquido ou dapasta.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o lado superior domicroequilíbrio de cristal de quartzo é feito de um ou maismateriais condutores selecionados do grupo que consiste emplatina; titânio; prata; ouro; chumbo; cádmio; eletrodos depelícula fina do tipo diamante com ou sem íons implantado;siliciletos de titânio, nióbio e tântalo; ligas de chumbo-selênio; amálgamas de mercúrio; e silício.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dito processo de fabricaçãode papel ocorre no local selecionado do grupo que consiste deuma usina de polpa; uma máquina de fabricação de papel; umamáquina de fabricação de tecido de papel; um reformador depolpa; um circuito de água; a preparação de material úmidofinal; e estágios de remoção de tinta.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que os ditos depósitos orgânicossão selecionados do grupo que consiste em madeira; materiaisextrativos; lignina redepositada; supressores de espuma;tensoativos; e componentes pegajosos.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que os ditos componentes pegajosossão selecionados do grupo que consiste em produtos químicosde cola; e adesivos.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita pasta é uma pasta depolpa.
7. MÉTODO PARA MEDIR A EFICÁCIA DOS INIBIDORESQUE DIMINUEM A DEPOSIÇÃO DE DEPÓSITOS ORGÂNICOS EM UMPROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAPEL, caracterizado pelo fato decompreender:a. o monitoramento da deposição de depósitosorgânicos de um líquido ou uma pasta em um processo defabricação de papel que compreende a medição da taxa dedeposição de depósitos orgânicos do líquido ou da pasta paraum microequilíbrio de cristal de quartzo que tem um ladosuperior em contato com o líquido ou a pasta e um segundolado inferior isolado do líquido ou pasta;b. a adição de um inibidor que diminui a deposiçãode depósitos orgânicos ao líquido ou à pasta; ec. a medição novamente da taxa de deposição dedepósitos orgânicos do líquido ou da pasta para omicroequilíbrio de cristal de quartzo.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que o dito processo de fabricaçãode papel ocorre no local selecionado do grupo que consiste deuma usina de polpa; uma máquina de fabricação de papel; umamáquina de fabricação de tecido de papel; um reformador depolpa; um circuito de água; a preparação de material úmidofinal; e estágios de remoção de tinta.
9. MÉTODO PARA MEDIR A EFICÁCIA DOS INIBIDORESQUE DIMINUEM A DEPOSIÇÃO DE DEPÓSITOS ORGÂNICOS EM UMPROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAPEL, caracterizado pelo fato decompreender:a. o monitoramento da deposição dos depósitosorgânicos de um líquido ou uma pasta que simulam um líquidoou uma pasta encontrado em um processo de fabricação de papelque compreende a medição da taxa de deposição de depósitosorgânicos do líquido ou da pasta para um microequilíbrio decristal de quartzo que tem um lado superior em contato com olíquido ou da pasta e um segundo lado inferior isolado dolíquido ou da pasta;b. a adição de um inibidor que diminui a deposiçãode depósitos orgânicos ao líquido ou à pasta; ec. a medição novamente da taxa de deposição dedepósitos orgânicos do líquido ou da pasta para omicroequilíbrio de cristal de quartzo.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que os ditos tensoativos sãotensoativos de silício.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que os ditos depósitos orgânicossão tensoativos de silício e o dito processo de fabricação depapel é um processo de reformação de polpa de tecido depapel.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o lado superior domicroequilíbrio de cristal de quartzo é revestido comqualquer um ou mais materiais condutores ou não-condutoresselecionados do grupo que consiste em películas poliméricas;monocamadas; policamadas; tensoativos; polieletrólitos;tióis; sílica; sorbatos aromáticos; monocamadas auto-montadas; e sólidos moleculares.
BRPI0613228-6A 2005-06-09 2006-06-06 método para monitorar a deposição de depósitos orgánicos de um lìquido ou uma pasta em um processo de fabricação de papel e método para medir a eficácia dos inibidores que diminuem a deposição de depósitos orgánicos em um processo de fabricação de papel BRPI0613228A2 (pt)

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