BRPI0901479B1 - método e sistema de polpação termomecânica - Google Patents

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Abstract

método e sistema de refino de pasta de consistência média. a presente invenção refere-se a um método de pasta termomecânico que inclui: refinar a pasta com um estágio de refinamento de consistência alta, e um estágio de refinamento de consistência média processando a descarga de pasta refinada do estágio de refinamento de consistência alta. pré-tratamentos químicos para melhorar a qualidade de desenvolvimento da pasta durante o refinamento de consistência média pode ser acrescentado opcionalmente na prensa de cavaco pressurizado, etapa pré-refinadora do fiberizer, etapa principal de refinamento de alta consistência, e/ou alimentação de tubo vertical do refinador de consistência média.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E SISTEMA DE POLPAÇÃO TERMOMECÂNICA.
PEDIDO CRUZADO RELACIONADO
Este pedido de patente reivindica o benefício de Pedido de Patente Provisória US 61/035.853, arquivada em 12 de março de 2008, cuja totalidade é aqui incorporada como referência.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se ao refinamento de material fibroso lignocelulósico e especialmente à polpação termomecânica (TMP) e outro processo de refinamento mecânico.
[002] Processos de TMP têm sido convencionalmente material fibroso refinado em altas consistências, normalmente tendo consistências de 20 por cento (20%) ou mais fibras por peso da suspensão da pasta passando pelo refinador. Em altos níveis de consistência, a suspensão de pasta é uma massa fibrosa e é transportada por uma linha de sopro ou transportador helicoidal o qual pode manusear estas massas. Em contraste, suspensões de pasta em fluxos de níveis de consistência mais baixa tal como uma pasta líquida pode ser movida por meio de bombas.
[003] O refinamento mecânico da pasta em consistência alta requer uma grande quantidade de energia que é desprendida principalmente em perdas friccionais de calor associadas com deformações viscoelásticas da pasta na zona de refino. As perdas friccionais e calor resultam em uma maior quantidade de energia que não é aplicada diretamente à pasta de refinamento. A pasta de refinamento é a separação (desfibração) e desenvolvimento (fibrilação) das fibras de madeira. Normalmente menos que 10% a 15% da energia elétrica aplicada em um refinador de TMP de alta consistência é aplicada diretamente ao refinamento da pasta. Há muito tempo existe a necessidade de aumentar a eficiência de energia de um refinador de TMP.
[004] Para tratarmos da necessidade de menor consumo de energia elétrica, as usinas de TMP estão buscando maneiras de desPetição 870180070133, de 13/08/2018, pág. 3/35
2/15 locar processos de refinamento de consistência alta com uso intensivo de energia (HCR) pelo processo de refinamento de alta com menos intensidade de energia. Nos últimos dez a quinze anos muitas usinas de TMP têm instalado um estágio de refinamento único de baixa consistência (LCR) seguido diretamente por um estágio de refinamento de linha principal de alta consistência (HCR). Na maioria destas aplicações de usina, o refinador de baixa consistência (LCR) aplica uma energia específica menor do que 150 kWh/ODMT (horas de quilowatt por tonelada métrica de secagem de forno) e desloca menos do que 100ml (mililitros) de drenabilidade (drenabilidade (freeness)).
[005] Como refinadores de baixa consistência aplicam energia à pasta líquida de pasta líquida, estes tendem a operar em intensidades de refinamento significantemente mais altas do que refinadores de alta consistência. Contudo, as altas intensidades de refinamento e fluido médio limitam a energia total que pode ser aplicada na zona de refinamento de um LCR. Além disso, o refinamento de alta consistência tende a produzir pasta tendo redução de drenabilidade (freeness) limitada. O deslocamento limitado de drenabilidade (freeness) surge do cisalhamento de fibras e perda na força da pasta devido a uma fenda estreita na folga da placa e uma alta carga de energia em um estágio único de refinamento de baixa consistência. Estágios múltiplos de refinamento de baixa consistência têm sido propostos. Contudo há um limite prático ao número de estágios de LCR devido ao cisalhamento inerente de fibras de pasta mecânica menos desenvolvidas (alta drenabilidade (freeness)) em refinadores de baixa consistência.
[006] Conferir pré-tratamentos à fibra para aumentar a flexibilidade da fibra e resistência ao cisalhamento resultante no deslocamento de aproximadamente 400 ml de refinamento de alta consistência com múltiplos estágios de refinamento de baixa consistência e economia de energia de mais de 30% como comparado com pastas termomecânicas (TMP) produzidas convencionalmente. Estes métodos conferindo pré-tratamento incluem desfibrição parcial de fibra de madeira em uma
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3/15 prensa de cavaco pressurizada (tal como descrito na patente US 6.889.791) seguida por uma separação leve de fibra em um refinador de alta consistência (tal como descrito na Patente U.S. 7.300.541), tratamento químico, e refinamento primário de alta pressão/alta intensidade (tal como descrito na Patente U.S. 5.776.305, e Patente U.S. 6.135.317). Estes pré-tratamentos auxiliam a aperfeiçoar o desenvolvimento de fibra e minimiza o dano à fibra quando houver refinamento de baixa consistência em toda a grande duração de drenabilidade (freeness).
[007] Apesar dos continuados avanços de termomecânica de pasta ainda há a necessidade do seguinte: i) aperfeiçoar o desenvolvimento da qualidade da pasta; ii) desenvolver refinadores de bomba utilizando menos energia, e iii) reduzir a complexidade e custo de equipamento mecânico em sistemas de TMP.
Breve Descrição da Invenção [008] Um novo processo de TMP foi desenvolvido tendo um estágio inicial HCR e pelo menos um meio estágio de refinamento subsequente de consistência média (MCR). O(s) estágio(s) MCR processa(m) uma pasta líquida de material de pasta de cavacos de madeira, fibras celulósicas pré-condicionadas, ou outro material celulósico triturado, tendo uma consistência de pasta em uma faixa de 5% a 14% de consistência. Em contraste, os estágios de LCR processam convencionalmente uma pasta líquida de pasta líquida tendo uma consistência de normalmente abaixo de 5%. O uso de um estágio de MCR aumenta a capacidade de pasta do processo de refinamento e reduz o número de refinadores, como comparado a um processo similar convencional de TMP com estágios de LCR. Por exemplo, um refinador consistência média (MC) de processamento de pasta tendo uma consistência de 8% pode substituir dois refinadores de consistência baixa (LC) de processamento de pasta tendo uma consistência de 4%.
[009] O novo processo de TMP com um estágio de MCR reduz o consumo de energia pela limitação de refinação de alta consistência
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4/15 (HCR), de preferência a um único estágio HCR, e movendo uma grande porção da atividade de refinamento HCR do estágio de HCR para um estágio de refinamento de consistência média. Ao assim fazê-lo, tanto o número de refinadores de alta consistência quando os refinadores através de bomba são de preferência reduzidos, como comparado os processos convencionais de TMP tendo estágios de HCR e vários estágios de LCR. Além disso, um estágio de MCR fornece um desenvolvimento de aperfeiçoamento de qualidade da pasta como comparado com processos de TMP convencionais tendo estágios de HCR e de LCR. Os estágios de HCR e MCR produzem pasta tendo alta qualidade, tal como pasta tendo alta força de tensão, especialmente em nível de drenabilidade (freeness) baixos. A etapa de précondicionamento deveria melhorar a resposta de refinamento MC em níveis de drenabilidade (freeness) mais altos, e aumento de deslocamento de HCR de intensa energia. Os pré-tratamentos de TMP podem incluir desfibração parcial em uma prensa de cavaco pressurizada, separação suave de fibra em um refinador de fibras, tratamentos químicos (antes, durante ou após o estágio de refinamento HC), alta intensidade ou alta pressão HC de refinamento, e uma combinação destes processos.
[0010] O método de pasta termomecânica foi desenvolvido, incluindo: refinamento de pasta com um estágio de refinamento de alta consistência, e um estágio de refinamento de média consistência (MCR) ou múltiplos estágios MCR processando a descarga de pasta refinada do estágio de refinamento de alta consistência. O estágio de refinamento de alta consistência pode incluir o refinamento da pasta, tal como cavacos de madeira, fibra de madeira pré-condicionada e material celulósico triturado, com um refinador de consistência altamente pressurizado. O método pode ainda incluir diluir a pasta refinada descarregada pelo estágio de refinamento de alta consistência em um tubo vertical e fluidificar a pasta no tubo vertical. O estágio de refinamento de consistência média pode incluir um refinador de disco mecânico
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5/15 tendo seguimentos de placa com uma entrada aberta.
[0011] Um método de pasta termomecânica foi desenvolvido, compreendendo: refinamento de cavacos de madeira, fibras de madeira pré-condicionadas ou outros materiais celulósicos triturados em uma suspensão de alta consistência utilizando um estágio de refinamento de alta consistência (HCR), em que a suspensão de pasta tem uma consistência de pasta de pelo menos vinte por cento (20%) em peso da suspensão; diluindo a suspensão da pasta refinada descarregada do estágio de HCR para uma consistência média tendo uma consistência de pasta em uma faixa de 5% até 14% de consistência em peso, e refinar a pasta refinada na suspensão de consistência média formada na etapa de diluição utilizando um estágio de refinamento de consistência média (MCR).
[0012] Um sistema de pasta termomecânica foi desenvolvido, compreendendo: um estágio de refinamento de consistência alta tendo uma entrada recebendo cavacos de madeira, cavacos précondicionados ou material fibroso, ou outro material celulósico triturado, uma zona de refinamento, e uma saída descarregando pasta de alta consistência refinada; um estágio de diluição de pasta possui uma primeira entrada para receber a pasta de alta consistência refinada e uma segunda entrada para receber um licor, uma câmara para diluir a pasta de alta consistência refinada com o licor para formar pasta de consistência média, e uma saída descarregando a pasta de consistência média, e um estágio de refinamento de consistência média tendo uma entrada recebendo a pasta de consistência média da saída do estágio de pasta de diluição, em que o estágio de refinamento de consistência média inclui uma zona de refinamento para refinar a pasta de refinamento médio e uma saída para a pasta de consistência média refinada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0013] Figura 1 é um diagrama de usina de processo de um exemplo de sistema de refinamento utilizando estágios de refinamento
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6/15 de consistência alta e média.
[0014] Figuras 2A e 2B são uma vista lateral e uma vista frontal, respectivamente, de uma placa refinadora convencional usada para a operação de um refinador através de bomba em consistência média.
[0015] Figura 3 é um gráfico mostrando índice de tensão de fibra versus a drenabilidade (freeness) da pasta para fibras de madeira macia por técnicas de refinamento de consistência média (MC), baixa consistência (LC) e alta consistência (HC).
[0016] Figura 4 é um gráfico mostrando a drenabilidade (freeness) versus o consumo específico de energia para fibras macias tratadas por técnicas de refinamento de consistência média (MC), baixa consistência (LC) e alta consistência (HC).
[0017] Figura 5 é um gráfico mostrando o índice de tensão de fibra versus a drenabilidade (freeness) de pasta de fibras de madeira macia tratadas por refinamento de consistência média utilizando dois projetos de placa refinadora diferentes.
[0018] Figura 6 é um gráfico mostrando o índice de tensão versus a drenabilidade (freeness) de pasta para pólas de TMP refinadas de consistência média produzidas utilizando uma intensidade de refinamento baixo e alto.
[0019] Figura 7 é um gráfico mostrando índice de resistência à rachadura versus índice de tensão para celuloses refinadas de consistência média TMP produzidas utilizando uma baixa intensidade e uma alta intensidade de refinamento.
[0020] Figura 8 é um gráfico mostrando o índice de tensão versus o consumo específico de energia (SEC) para celuloses refinadas de consistência média TMP com e sem um pré-tratamento químico de bisulfito.
[0021] Figura 9 é um gráfico mostrando o índice de tensão versus a drenabilidade (freeness) de pasta para fibras de madeira dura tratadas quimicamente por técnicas de refinamento de consistência média (MC) e consistência baixa (LC).
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Descrição Detalhada da Invenção [0022] Figura 1 representa um exemplo de operação de usina 10 para o processamento de material celulósico triturado 11, tal como cavaco de madeira de fibras de madeira pré-condicionadas e cavacos desestruturados. A operação de usina inclui estágio principal de refinador convencional 12 e um segundo estágio de refinador 28. O estágio de refinador secundário inclui pelo menos um refinador de consistência média. O estágio do refinador principal 12 pode ser um refinador pressurizado de alta consistência, tal como um refinador pressurizado de alta velocidade tendo um rotor oposto e disco de refinador de estator que processa o cavaco de madeira, cavacos desestruturados, ou outro material celulósico fibroso triturado tendo uma consistência de pelo menos 20 por cento (%) e de preferência maior do que 30%. O estágio de refinamento principal 12 pode ser associado com ou sem pré-tratamento químico ou condicionamento 13, tal como prétratamento e condicionamento com alcalina, peróxido alcalino, e bioagentes, material fibrosa lignocelulósico, os quais podem incluir madeira dura, madeira macia, e material celulósico não-florestal tal como gramínias, kenaf, e bagaço, etc.
[0023] A pasta refinada parcialmente descarregada do refinador primário 12 flui até um tubo vertical 16. A pasta parcialmente refinada possui alta consistência, tal como maior do que 20%. A pasta de alta consistência é soprada ou transportada, por exemplo, por um tubo de soprar ou transportador helicoidal 17, para a tubo vertical 16 e diluído pelo acréscimo de licor de uma fonte de licor 18 de água branca ou outro licor adequado. A pasta líquida no tubo vertical é diluída até uma consistência média de 5% até 14%, de preferência 5% até 12%, e mais de preferência de 6% a 10%.
[0024] A tubo vertical 16 fluidifica a pasta de consistência média descarregada do tubo vertical. A fluidificação assegura que a pasta e o líquido sejam bem misturados na descarga 14 do tubo vertical. Sem fluidificação adequada a pasta pode se separar do licor no tubo verti
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8/15 cal, e se assentar no fundo e laterais da tubo vertical.
[0025] A pasta no fundo do tubo vertical pode ser fluidificada com um condicionador 20, tal como um parafuso vertical giratório, posicionado no fundo da tubo vertical e movido por um motor 22. O condicionador 20 evita compactação excessiva do material de pasta fibrosa no fundo do tubo vertical. A pressão da suspensão da pasta no tubo vertical cria uma cabeça de pressão na pasta de consistência média sendo descarregada 14 da tubo vertical.
[0026] Uma bomba a vácuo 21 desgasifica a suspensão de pasta no tubo vertical, de modo que o ar 30 é removido da suspensão de pasta através do interior do condicionador 20 o qual está em contato com a pasta. A remoção de ar promove a operação de bomba MC 24 em uma condição estável de capacidade desejada de produção de pasta. O ar 30 pode ser removido da pasta em outros locais na trajetória 26 da suspensão da pasta antes da entrada em uma bomba de consistência média (MC) 24.
[0027] A bomba de consistência média (MC) 24 pode ser uma bomba centrífuga tendo um eixo resistente e múltiplas ventoinhas. A bomba MC 24 move a pasta de consistência média do tubo vertical 16 para o refinador de consistência média 28. Bombas MC são convencionais, e tendem a ter uma construção de trabalho mais pesado do que bombas do tipo centrífugo usado para suspensões de baixa consistência. Bombas MC requerem um motor maior do que motores requeridos para bombear suspensão de pasta LC, devido à suspensão de polpa espessa fluindo do tubo vertical.
[0028] A pasta desgaseificada de consistência média é bombeada na entrada do refinador de MC 28. Uma válvula ajustável 27 regula a taxa de suspensão de pasta fluindo através do conduíte 26 para o refinador de consistência média (MC) 28. O refinador MC 28 inclui discos opostos definindo entre eles uma fenda refinadora. O refinador pode ter um disco giratório único com uma única zona definidora ou dois ou mais discos com múltiplas zonas refinadoras. A pasta refinada descar
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9/15 regada do refinador de MC 28 pode fluir para os refinadores MC adicionais, para um tanque de armazenamento ou para outro processo de pasta convencional 32, tais como separação, limpeza ou descoloramento.
[0029] Figuras 2A e 2B são vistas lateral e frontal de um segmento de placa refinadora 34. Segmentos de placa 34 são montados em discos opostos no refinador MC. A rotação de pelo menos um dos discos no refinador MC aplica força centrífuga para a pasta mover a pasta radialmente para fora em direção da fenda e sobre superfícies de refinamento nos seguimentos de placa. Estas superfícies podem incluir barras 36 e sulcos 38 que aplicam energia na forma de forças compressivas para desenvolver as fibras de pasta. De preferência, as placas refinadoras 34 possuem uma grande abertura aberta 37 o que é adequado e aberto o suficiente para permitir alimentação estável da pasta de consistência média. O seguimento de placa refinadora 34 é adequado para refino de consistência média com a entrada aberta 37 para alimentar a pasta e uma grande quantidade de barras finas 36 para aumentar o desenvolvimento da força de pasta (aumenta as forças aplicadas pelas barras) na fenda de refinamento. Uma grande faixa de projetos de seguimento de placa pode ser usada para refinar a pasta em níveis de consistência média. Área aberta o suficiente deve estar disponível dentro dos sulcos de placa 38 para permitir quantidades maiores de pasta para passar radialmente através do refinador enquanto obtém um número satisfatório de tratamentos de barra para bom desenvolvimento de qualidade de pasta. Por exemplo, a largura dos sulcos pode ser aproximadamente duas vezes a largura das barras e metade da altura das barras. Como exemplo, a largura do sulco pode ser 2,79mm, a largura da barra 1,50mm e a altura da barra 7,01mm.
[0030] Figura 3 é um gráfico mostrando índice de tensão de textura (Newton (N)-metros(m) por grama) versus drenabilidade (freeness) de pasta (milímetros) para um processo de refino de consistência mé
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10/15 dia 40, um processo de refino de baixa consistência 42, e um processo de refino de alta consistência. A pasta inicial para cada um desses processos é uma madeira macia pinho Sitka spruce/Lodgepole (119 ml) produzido utilizando refino de alta consistência e tratada com uma aplicação de 2% do sulfato de sódio (Na2SO3). O mesmo tipo de refinador, um Modelo Andritz TwinFlo IIIB 0,508 m (20 polegadas de diâmetro) refinador através de bomba foi utilizada para processos de refinador de consistência baixa e média 40, 42. Cada um desses processos foi produzido utilizando cinco passes de refinamento em série. No processo de consistência média 40, a consistência de pasta no refinador MC foi de 7,8%. No processo de refinamento de consistência baixa 42, a consistência da pasta no refinador LC foi de 4,4%. No processo de refinamento de alta consistência 44, a consistência de no refinador HC foi de 24%. Um modelo Andritz 401 refinador de disco duplo atmosférico 0,914m (36 polegadas de diâmetro) foi usada para refinar a pasta TMP em alta consistência.
[0031] O refinamento MC 40 produziu um aumento estável no índice de tensão (força de adesão da pasta) enquanto que o índice de tensão da série de refinador de baixa consistência 44 caiu drasticamente quando refinado abaixo de uma drenabilidade (freeness) de 40 ml. Estes resultados sugerem que após vários passes de refinamento em baixa consistência a suspensão de pasta é fina demais para manter a fenda de placa estável, resultando em corte excessivo de fibra e perda da força de pasta. O processo de consistência média 40 atingiu um índice de tensão comparável para a pasta produzida pelo processo de alta consistência em níveis de drenabilidade (freeness) mais baixos. Estes resultados demonstraram que o refino de consistência média no refinador através de bomba pode alcançar níveis de força de ligação similares às das celuloses refinadas de consistência alta (HCR) de energia intensiva.
[0032] Figura 4 apresenta a drenabilidade (freeness) (mililitros) para o MCR acima mencionado 40, processos de série LCR 42 e HCR
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11/15 versus o consumo de energia específica (quilowatt (kW)-horas (hr) por tonelada). O consumo de energia específica (SEC) comunicado no eixo horizontal inclui a energia aplicada durante cada um dos três processos de refino, mas não a energia aplicada à pasta TMP original. O consumo de energia específica das séries MCR 40 fica dentre as séries LCR 42 e séries HCR 44. Em uma drenabilidade (freeness) de 50 ml, o consumo de energia específica das séries LCR, MCR e HCR são 95, 363 e 867 quilowatt (kW)-horas (hrs) por ton, respectivamente. O consumo de energia para MCR 40 é quase 60% menos do que o obtido com HCR 44; O respectivo valor de índice de tensão para processos de LCR, MCR e HCR em uma drenabilidade (freeness) de 50 ml são 49,3; 53,5 e 54,4 (Newton (N) - metros (m) por grama). A série MCR obteve um índice de tensão comparável à série HCR enquanto usa 504 quilowatts (kW) - horas (hr) por tonelada menos energia de consumo.
[0033] Figura 5 é um gráfico mostrando índice de tensão (NewtonN)-metros (N) por grama) versus drenabilidade (freeness) de pasta (mililitros) para dois processos de refinamentos de consistência média, 46 e 48. A pasta de partida (antes de refinamento de MC) é um pinho de madeira macia Sitka spruce e Lodgepole TMP (119 ml) produzido utilizando refinamento de consistência alta e tratada com 2% de aplicação de sulfato de sódio (Na2SO3). Um modelo Andritz TwinFlo IIIB 0,508 m (20 polegadas de diâmetro) refinador através de bomba foi usado para ambas as operações de consistência média. Cada uma das séries 46, 48 foi produzida com cinco passes de refinamento em série. Em dois processos de consistência 46, 48, a consistência da pasta no refinador MC foi de 7,1 por cento (%) 46 e 7,8% 48, respectivamente. No primeiro processo MC 46, a pasta 7,1% MC foi refinada utilizando placas de refinador tendo área menos aberta na entrada ao comparar com as placas usadas em outros processos 7,8% MC 48. As placas refinadoras tendo uma entrada mais aberta e melhor capacidade de alimentação produziram pasta tendo um maior índice de tensão
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12/15 para níveis de drenabilidade (freeness) acima de 100. A placa 40, mostrada nas Figuras 2A e 2B foi usada na segunda série 48. Ambas as séries foram refinadas em uma intensidade de refinamento similar (carga de borda específica), aproximadamente 0,31 até 0,37 Wattsegundo por metro. Figura 5 mostra que a pasta MC 40 produzida utilizando as placas refinadoras de entrada mais aberta resultou em um índice de tensão mais desejado para o outro processo de refinamento MC com as placas de entradas mais restritas. A diferença no índice de tensão aumenta mais quando as polpas são refinadas a níveis de drenabilidade (freeness) inferiores. Os resultados sugerem que uma área de abertura de alimentação estável é desejável ao bombear pasta de consistência média mais espessa através de um refinador.
[0034] Figura 6 é um gráfico mostrando índice de tensão (Newton(N)-metros(m) por grama) versus drenabilidade (freeness) de pasta (mililitros) para dois processos de refinamento de consistência média produzida em múltiplos estágios em intensidade de refinamento alto e baixo, 50 e 52, respectivamente. A pasta de partida (antes do refinamento de MC) é um pinho Black spruce TMP produzido utilizando refinamento de consistência alta para um drenabilidade (freeness) de 472 ml. Um modelo TwinFlo IIIB 0,508 m (20 polegadas de diâmetro) refinador passando por bomba foi usado para produzir ambas as séries. A série de alta intensidade 50 foi refinada em 6,9% de consistência em múltiplos estágios com um refinamento de intensidade média de 0,42 Watt (W) segundo(s) por metro. A série de baixa intensidade 52 foi refinada em 7,1% de consistência em múltiplos estágios com uma intensidade de refinamento médio de 0,31 watts (W)segundo(s) por metro. A série de refinador de consistência média produziu em intensidade de refinamento médio 52 resultou em um desenvolvimento maior de índice de tensão de pasta comparado com a série produziu em intensidade de refinamento mais alto 50.
[0035] Figura 7 é um gráfico mostrando o índice de resistência ao rasgo (Newton-N)-metros (N) por grama) versus o índice de tensão de
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13/15 pasta (Newton-N)-metros (N) por grama) para os mesmos dois processos de refinamento de consistência média conforme descrito na figura 6. Figura 7 mostra que a pasta refinada de consistência média produziu em intensidade de refinamento mais baixo 52 resultou em um desenvolvimento maior de índice de resistência à rachadura da pasta em um dado índice de tensão comparada com a pasta refinada em intensidade alta 50. Como é observado com o HCR e LCR, os resultados indicam a importância de condição de operação tais como intensidade de refinamento (carga de borda específica) para otimizar as propriedades de força de pasta durante MCR de pasta mecânica.
[0036] Figura 8 é um gráfico mostrando um índice de tensão (Newton-N)-metros (N) por grama) versus consumo de energia específica (quilowatt (kW)-horas (hr) por tonelada) para dois processos de refinamento de consistência média produzida com 56 e sem 54 um tratamento químico antes de o refinamento. A série produzida com tratamento químico 56 foi refinada em 8,1% de consistência e teve uma aplicação de 4% de bilsufato de sódio no forno de fibra de pasta seca no tubo vertical antes do refinamento. A série produzida sem tratamento químico foi refinada em uma consistência de 7,1%. Ambas as séries foram produzidas em uma intensidade de refinamento similar, aproximadamente 3,1 Watt (W) segundos(s) por metro. A pasta de partida (antes do refinamento MC) era um Black spruce TMP produzido utilizando refinamento de alta consistência para um drenabilidade (freeness) de 472 ml. O Modelo TwinFlo IIIB 0,508 m (20 polegadas de diâmetro) de refinador através de bomba foi usado para produzir ambas as séries. A série de refinador de consistência média produziu com tratamento de bisulfito 56 resultou em um maior desenvolvimento de índice de tensão de pasta em uma dada aplicação de energia específica. A aplicação de agentes químicos pode ser usada para melhorar ainda mais o desempenho de refinamento de consistência média. Neste caso, o acréscimo de bisulfito melhorou o desenvolvimento de força da pasta de uma pasta TMP de drenabilidade (freeness) alto.
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14/15 [0037] Figura 9 é um gráfico mostrando o índice de tensão (Newton-N)-metros (N) por grama) versus drenabilidade (freeness) de pasta (mililitros) para um processo de refinamento de consistência média 58, e um processo de refinamento de consistência baixa 60. A pasta de partida para cada um dos processos é uma madeira dura, eucaliptus dunnii, produzida usando um processo de refinamento químicomecânico HCR com produtos químicos de peróxido alcalino. Um total de 6,2% de hidróxido de sódio e produtos químicos de 4,9% de peróxido de hidrogênio foi aplicado às fibras de eucalipto. Durante a etapa de pasta químico-mecânica as fibras de madeira dura foram refinadas a uma drenabilidade (freeness) alta, 624 ml, utilizando um refinador HC pressurizado. Um refinador passando pela bomba Modelo Andritz TwinFlo IIIB 0,508 m (20 polegadas de diâmetro) foi utilizado para os processos de refinador de consistência baixa e média 58, 60. Cada um desses processos foi produzido utilizando dois passes de refinamento em série. No processo de consistência média 58, a consistência da pasta no refinador MC foi de 7,7%. No processo de refinamento de consistência baixa 60, a consistência da pasta no refinador LC foi de 4,1%.
[0038] Tanto o refinamento de MC 58 quanto o refinamento de LC 60 produziram um aumento constante no índice de tensão. O processo MCR 58 atingiu um índice de tensão maior em todos os níveis de drenabilidade (freeness) comparado com o processo de LCR 60. Esses resultados sugerem que o refinamento de consistência média desenvolve melhor as fibras de madeira dura tratadas quimicamente. É postulado que quanto maior for a massa de fibras entre as placas durante o refinamento MC resulta em mais fibras para desenvolvimento de fibras enquanto que LC possui ações relativamente de maior cisalhamento.
[0039] Enquanto a invenção foi descrita em conjunto com o que é atualmente considerado como sendo a modalidade mais prática e preferida, deve ser entendido que a invenção não deve ser limitada à mo
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15/15 dalidade divulgada, e sim ao contrário, a intenção é cobrir várias modalidades e disposições equivalentes incluídas dentro do espírito e escopo das reivindicações apensas.

Claims (16)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método de polpação termomecânica compreendendo:
    refinar cavacos de madeira, fibras de madeira précondicionadas ou outros materiais celulósicos triturados para uma pasta refinada de consistência alta (HCR) com um estágio de refinamento de consistência alta (12);
    um estágio para diluir a pasta refinada de consistência alta (HCR) para uma consistência média;
    um estágio para bombear a pasta refinada de consistência média para um estágio de refinamento de consistência média (28) com uma bomba centrífuga de consistência média (24); e caracterizado pelo fato de que o estágio de refinamento de consistência média (28) ou múltiplos estágios processam a pasta refinada descarregada do estágio de refinamento de consistência alta (12).
  2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de refinamento de consistência alta (12) inclui refinar os cavacos de madeira, as fibras de madeira précondicionadas ou os outros materiais celulósicos triturados com um refinador pressurizado de alta consistência.
  3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos um dentre: tratar cavacos de madeira, as fibras de madeira pré-condicionadas ou outros materiais celulósicos triturados pela desestruturação de cavacos pressurizados na prensa de cavacos e desfibração suave em um refinador de fibras antes do refinador de alta consistência.
  4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos de pré-tratamento são acrescentados a uma descarga de uma prensa de cavacos de descarga, refinador de fibras e o refinador de alta consistência.
  5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de refinamento de consistência alta (12)
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    2/4 inclui refinamento de cavacos de madeira, as fibras de madeira précondicionadas ou os outros materiais celulósicos triturados em um refinador principal de alta intensidade.
  6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende tratar quimicamente os cavacos de madeira, as fibras de madeira pré-condicionadas ou outros materiais celulósicos triturados antes ou durante o estágio de refinamento de consistência alta (12).
  7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta refinada descarregada pelo estágio de refinamento de alta consistência é diluída em um tubo vertical (16) e a pasta é fluidificada no tubo vertical (16).
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de refinamento de consistência média (28) inclui um refinador de disco mecânico tendo seguimentos de placa (34) com uma entrada aberta (37).
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta refinada está em uma suspensão em uma descarga do estágio HCR e a suspensão possui consistência de pasta de pelo menos vinte por cento (20%) por peso da suspensão; e a suspensão de pasta refinada descarregada do estágio de HCR é diluída para uma consistência média tendo uma consistência de pasta na faixa de 5% até 14% de consistência por peso.
  10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de diluição é realizada em um tubo vertical (16) tendo um condicionador fluidificando a pasta refinada próximo ao fundo do tubo vertical (16).
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende tratamentos de précondicionamento aplicados à suspensão de pasta de alta consistência antes do refinamento da pasta, em que os tratamentos de précondicionamento aumentam a pasta no estágio HCR.
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    3/4
  12. 12. Sistema de polpação termomecânica para realizar o método, como definido na reivindicação 1, compreendendo:
    um estágio de refinamento de consistência alta (12) tendo uma entrada recebendo cavacos de madeira, fibras de madeira précondicionadas ou outros materiais celulósicos triturados, uma zona de refinamento, e uma saída descarregando pasta de consistência alta;
    um estágio de diluição de pasta (16) tendo uma primeira etapa para receber a pasta de consistência alta refinada e uma segunda entrada para receber um licor, uma câmara para diluir a pasta de consistência alta refinada com o licor para formar pasta de consistência média, e uma saída descarregando a pasta de consistência média, e um estágio de refinamento de consistência média (28) tendo uma entrada recebendo a pasta de consistência média da saída do estágio de diluição de pasta, em que o estágio de refinamento de consistência média (28) inclui uma zona de refinamento para refinar a pasta de consistência média e uma saída para a pasta refinada de consistência média;
    caracterizado pelo fato de que uma bomba centrífuga de consistência média (21) é fornecida para bombear a pasta refinada de consistência média para o estágio de refinamento de consistência média (28).
  13. 13. Sistema de polpação termomecânica, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o estágio de refinamento de alta consistência inclui um refinador pressurizado de alta consistência.
  14. 14. Sistema de polpação termomecânica, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o estágio de diluição inclui um tubo vertical (16) e condicionador fluidificando a pasta no tubo vertical (16).
  15. 15. Sistema de polpação termomecânica, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que ainda compreende
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    4/4 uma bomba de desgasificação extraindo ar da pasta no tubo vertical (16) e através do condicionador.
  16. 16. Sistema de polpação termomecânica, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o estágio de refinamento de consistência média (28) inclui um disco mecânico tendo seguimentos de placa (34) com a entrada aberta (37).
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 12/03/2009, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.