BRPI0922438A2 - processo usando hidrociclones - Google Patents

Abstract

PROCESSO USANDO HIDROCICLONES A presente invenção refere-se a um processo para preparar pastas fluidas contendo partículas suspensas e dissolvidas e uma solução, bem como uma lama, que são proporcionadas a um equipamento de hidrociclone, um equipamento de centrífuga de disco ou centrífuga de bocal. A concentração de matéria seca na lama coletada é maior do que a concentração da mistura da lama e da solução, como tais. O uso de um estágio de hidrociclone para esse fim específico é também descrito.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO . USANDO HIDROCICLONES". A presente invenção refere-se a um processo para a preparação ] de pastas fluidas por combinação de partículas dissolvidas e de uma pasta fluidade partículas suspensas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Na indústria e em muitas aplicações, é necessário combinar con- juntamente correntes, soluções e pastas fluidas, ou para usá-las como um meio reacional combinado ou como um produto acabado. Usualmente, al- —gumas delas enfrentam um efeito de diluição ou têm que aplicar métodos de secagem, que podem ser ineficientes e/ou onerosos.

É conhecido como empregar hidrociclones no tratamento de ' uma carga de alimentação particular, com a finalidade de remover impurezas : ou substâncias e um grau relativamente baixo, tais como contaminantes.

Esses contaminantes podem, por exemplo, estar presentes em solução, em um meio líquido no qual a carga de alimentação particulada é suspensa, e/ou podem estar presentes como partículas sólidos não dissolvidas.

De acordo com um procedimento comumente usado, faz-se uso de uma pluralidade de estágios de hidrociclones, dispostos em série ou cas- cata, para conduzir um processo de lavagem contracorrente contínuo. A car- ga de alimentação particulada, conjuntamente com o meio líquido, que con- tém contaminantes dissolvidos, é alimentada ao primeiro estágio de hidroci- clone, e líquido novo é alimentado continuamente no último estágio. A paten- te U.S. 4.283.232 discute essa disposição típica de hidrociclones.

Na indústria, muitas reações são conduzidas por uso de uma mistura heterogênea de substâncias, tal como uma suspensão de substân- cias sólidas ou não dissolvidas, que são distribuídas finamente em um líqui- do reacional. Essas suspensões são frequentemente referidas como pastas fluidas ou pastas fluidas reacionais. Nessas pastas fluidas, o líquido reacio- —nalnão solubiliza as substâncias não dissolvidas ou solubiliza apenas uma parte dessas substâncias, de modo que a parte remanescente não é dissol- vida. Frequentemente, alguns dos reagentes, produtos e/ou componentes reacionais, que não são convertidos durante a reação, tais como catalisado- , res ou outros auxiliares de reação, que proporcionam um meio reacional a- dequado, e/ou promovem a reação, são dissolvidos no meio reacional, en- ' quanto outros são suspensos, mas não ou não inteiramente solubilizados. Os hidrociclones são tipicamente usados no tratamento de mis- turas heterogêneas, e os exemplos são, por exemplo, em moinhos de polpa e papel, para a remoção de areia, grampos, partículas plásticas e outros contaminantes, na indústria de perfuração para a separação de areia da ar- gila cara, que é usada para lubrificação durante a perfuração, na indústria paraa separação de óleo de água, ou vice-versa, e no trabalho de metais, para a separação de partículas metálicas de líquido de resfriamento. A patente U.S. 3.890.888 também descreve um aparelho à base ' de hidrociclone para a recuperação de suco não diluído ou pouco diluído e : de amido de colheitas de raízes. A patente GB 2 011 451 descreve um processo e um aparelho para a produção de amidos modificados, em que uma pasta fluida de amido é centrifugada e o bolo resultante é então diluído e submetido à modificação química, a pasta fluida de amido modificada é então centrifugada e o filtrado é reciclado para o tanque de diluição, no qual é usado para diluir reagentes, evitando, desse modo, a eliminação de águas residuais.

Por conseguinte, há ainda uma necessidade na técnica para um processo de utilização efetiva de hidrociclones e de centrífuga de disco ou bocal, para preparação da pasta fluida.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um processo para a preparação de pastas fluidas contendo partículas suspensas e dissolvidas, e o dito pro- cesso compreende as seguintes etapas: a. Tomar uma solução (A) de partículas dissolvidas (A'); b. Tomar uma pasta fluida (B) de partículas suspensas (B'); c. Proporcionar a solução (A) e a pasta fluida (B) a um equipamento de hi- drociclone, equipamento de centrífuga de disco e/ou equipamento de centrí- fuga de bocal, de preferência, um equipamento de hidrociclone; e d. Coletar a polpa (B") contendo pelo menos uma parte de partículas dissol- ' vidas (A'). O processo é caracterizado pelo fato de que a pasta fluida cole- ] tada (B") tem uma concentração total de matéria seca, das partículas sus- pensas (B') e das partículas dissolvidas (A), que é mais alta do que a con- centração de matéria seca combinada da solução (A) e da pasta fluida (B).

A presente invenção refere-se ainda ao uso de um estágio de hidrociclone ou de uma bateria de hidrociclones, para combinar a matéria seca de duas correntes em uma única corrente, tendo uma concentração total de matéria seca que é mais alta do que a concentração de matéria seca das correntes combinadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS ' A figura 1 representa um diagrama das operações de um exem- : plo para um equipamento de hidrociclone, que compreende um estágio, de —acordocom a presente invenção.

A figura 2 representa um diagrama das operações de um e- xemplo para um equipamento de hidrociclone, que compreende dois está- gios, de acordo com a presente invenção.

A figura 3 representa um diagrama das operações de um exem- plo para um equipamento de hidrociclone, que compreende nove estágios, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um processo para a preparação de pastas fluidas contendo partículas suspensas e dissolvidas, e o dito pro- cessocompreende as seguintes etapas: a. Tomar uma solução (A) de partículas dissolvidas (A'); b. Tomar uma pasta fluida(B) de partículas suspensas (B'); c. Proporcionar a solução (A) e a pasta fluida (B) a um equipamento de hi- drociclone, equipamento de centrífuga de disco e/ou equipamento de centrí- — fugade bocal, de preferência, um equipamento de hidrociclone; e d. Coletar a polpa (B") contendo pelo menos uma parte de partículas dissol- vidas (A').

Uma solução é uma mistura homogênea composta de duas ou . mais substâncias. Nessa mistura, um soluto é dissolvido em outra substân- cia, conhecida como um solvente. Todas as soluções são caracterizadas por ] interações entre a fase solvente e as moléculas de soluto, ou de íons que resultam em uma diminuição líquida em energia livre.

As partículas dissolvidas são obtidas por meio de dissolução, ou solvatação, de uma substância sólida em um solvente, para produzir uma solução. No entanto, as soluções não são limitadas às partículas dissolvidas ativamente em um líquido. Algumas soluções podem existir como tal, por exemplo, água do mar. A presente invenção não é limitada a qualquer tipo de solução e/ou partículas dissolvidas.

As partículas dissolvidas (A') da presente invenção podem tam- ' bém se referir a partículas que estão presentes em coloides, nos quais as . partículas são pequenas e não se sedimentam.

Um coloide é um tipo de mistura mecânica, na qual uma subs- tância é dispersa uniformemente em toda a outra. Em virtude dessa disper- são, alguns coloides têm a aparência de solução, embora, um sistema coloi- dal consista de duas fases separadas: uma fase dispersa (ou fase interna) e uma fase contínua (ou meio de dispersão). Os exemplos comuns de coloides sãoleite, maionese, tinta pigmentada e similares.

Uma pasta fluida é, em geral, uma suspensão de sólidos em um líquido. Por exemplo, uma pasta fluida pode ser uma mistura de água e ci- mento, uma mistura de água e agente espessante, uma mistura de polpa de madeira e água usada na produção de papel, uma mistura de água e excre- mento animal usado como fertilizante, uma substância abrasiva usada em polimento mecanoquímico, uma mistura de gelada e depressor de ponto de congelamento, uma mistura de água e pé cerâmico e vários aditivos (por exemplo, dispersante), usada no processamento de cerâmicas, uma mistura de água e um amido ou derivado de amido, e similares.

As partículas suspensas (B') estão presentes em uma suspen- são, que é um fluido heterogêneo contendo partículas sólidas, que são sufi- cientemente grandes para sedimentação. A fase interna (sólida) é suspensa na fase externa (fluido) por meio de agitação mecânica, eventualmente com ' o uso de certos excipientes ou agentes de suspensão. Diferentemente dos coloides, as suspensões vão se sedimentar eventualmente. As partículas ] suspensas são visíveis sob um microscópio e vão se sedimentar com o tem- po, se deixadas em repouso. As suspensões são classificadas com base na fase dispersa e no meio de dispersão, em que a primeira é essencialmente sólida, enquanto o segundo pode ser sólido, líquido ou gasoso. Os exemplos comuns de uma suspensão com partículas suspensas (B') são lodo ou água lodosa, na qual terra, argila ou partículas de lodo são suspensas em água, oufarinha suspensa em água, tinta, pó de giz suspenso em água, partículas de pó suspensas em ar, algas em água, areia em água, e similares.

Um hidrociclone é um dispositivo para classificar / separar ou classificar partículas em uma suspensão líquida, com base nas densidades : das partículas. Um hidrociclone vai ter, normalmente, uma seção cilíndrica na parte de topo, na qual líquido está sendo alimentado, tangencial, e uma geometria de base. O ângulo, e, por conseguinte, o comprimento da seção cônica, desempenha um papel na determinação das características opera- cionais.

Um hidrocicione tem duas saídas no eixo: a menor no fundo (flu- xoinferior)e uma maior na parte de topo (fluxo superior). O fluxo inferior é, geralmente, a fração mais densa ou mais espessa, enquanto que o fluxo superior é a fração mais leve ou mais fluida.

Internamente, a força centrífuga sofre uma reação pela resistên- cia do líquido, com o efeito de que as partículas maiores ou mais densas são transportadas para a parede, para eventual saída com uma proporção limi- tada de líquido, enquanto que o líquido mais leve sai no lado de fluxo superi- or, por meio de um tubo estendendo-se ligeiramente para o corpo do ciclone no centro.

Os hidrociclones podem ser feitos de metal (em grande parte de aço), cerâmica, e plástico tal como poliuretano, polipropileno ou outros tipos. Os hidrociclones de metal ou cerâmica são usados em situações que reque- rem mais resistência mecânica, ou durabilidade, em termos de calor ou pressão. Quando há uma ocorrência de muito desgaste, tal como ocorre 1 com partículas de areia, o poliuretano se comporta melhor do que os metais ou cerâmicas. Metal revestido com poliuretano é usado nos casos de abra- ] são e alta pressão combinadas.

A eficiência de separação é uma função da concentração de só- lidos: quanto maior a concentração, menor a eficiência de separação. Outros parâmetros, tais como o diâmetro do ciclone, as dimensões de saída, a pressão de alimentação e as características relativas das partículas e do líquido, podem ter em conjunto, ou separadamente, um efeito na eficiência do processo.

Vários tipos de hidrociclones são comercialmente disponíveis, e, atualmente, os nomes comerciais utilizados são Dorr Oliver, FluidQuip, Alva ' Laval e Mozley, e aqueles vendidos com o nome comercial "DorrClone" são . os preferidos. Um hidrociclone DorrClone, que pode ser usado na presente invenção, compreende três elementos básicos: um elemento de vórtice, um elemento cônico e um elemento de ápice.

O hidrociclone é também relacionado às centrífugas de disco ou bocal, e ambas são intencionadas para a separação de pesados e leves no líquido, por meio da aplicação de força centrífuga. Em uma concretização preferida, um equipamento de hidrociclone é aplicado para combinação da matéria seca de uma solução (A) e uma pasta fluida (B). Um equipamento de hidrociclone pode ser um estágio de hidrociclone, ou pode consistir de vários estágios de hidrociclones. Um estágio de hidrociclone pode consistir por si só de um hidrociclone ou de uma pluralidade de hidrociclones. Tam- bémo equipamento de centrífuga de disco e/ou bocal pode ser uma centrí- fuga ou pode consistir em uma pluralidade de centrífugas.

O processo é caracterizado pelo fato de que a pasta fluida cole- tora (B") contém pelo menos uma parte das partículas dissolvidas (A'). À pasta fluida coletada (B") contém ainda a grande parte das partículas sus- pensas (B'.Pelo menos 90% em peso das partículas suspensas (B') iniciais são coletadas na pasta fluida (B"). De preferência, pelo menos 92% em pe- so, particularmente, pelo menos 93%, 95%, 86%, 97%, 98%, especialmente,

pelo menos 99% em peso é coletado na pasta fluida (B"). Além do mais, ' uma parte das partículas dissolvidas (A') fica contida na pasta fluida coletada (B"). Pelo menos 10% em peso das partículas dissolvidas (A') iniciais, pre- ] sentes na solução inicial (A), é recuperado na pasta fluida coletada (B"). De preferência, pelo menos 20%, particularmente, 30%, mais particularmente, pelo menos 35%, ainda mais particularmente, 40%, ainda mais particular-

mente, 45%, ainda mais particularmente, 50%, ainda mais particularmente,

52%, ainda mais particularmente, 53%, ainda mais particularmente, 55%, ainda mais particularmente, 56%, ainda mais particularmente, 58%, preferi-

velmente até 60%, especialmente, até 65%, 70% ou ainda 80% em peso de partículas dissolvidas (A') iniciais é recuperado na pasta fluida coletada (B"). O processo é caracterizado pelo fato de que a pasta fluida cole-

tada (B") tem uma concentração total de matéria seca das partículas sus- . pensas (B'), e das partículas dissolvidas (A'), que é maior do que concentra- ção combinada de matéria seca da solução (A) e da pasta fluida (B). Por simples mistura da solução (A) e da pasta fluida (B), a matéria seca total é combinada no volume combinado de solução (A) e (B), o que provoca uma diluição das partículas suspensas (B'), bem como das partículas dissolvidas

(A'). A presente invenção proporciona um processo no qual a concentração finalde matéria seca da pasta fluida coletada (B") é maior do que a concen- tração que seria obtida simplesmente por mistura da solução (A) e a pasta fluida (B). Para que se tenha um processo efetivo, a concentração total de matéria seca (expressa em peso por peso) das partículas suspensas (B') e das partículas dissolvidas (A') na pasta fluida (B") é de pelo menos 3%, com base na concentração inicial, de preferência, pelo menos 5%, particularmen- te, pelo menos, 7%, mais particularmente, pelo menos 10%, ainda mais par- ticularmente, 15%, ainda mais particularmente, 20%, ainda mais particular mente, 30%, ainda mais particularmente, 35%, ainda mais particularmente,

38%, especialmente, 45%, mesmo até 50% maior do que a concentração de matéria seca da solução (A) e pasta fluida (B) combinadas.

A pasta fluida (B") é concentrada (= concentração de matéria seca é aumentada), em comparação com a concentração de matéria seca combinada, quando de simples mistura da solução (A) e da pasta fluida (B). : O meio da solução (A) e da pasta fluida (B) pode ser seleciona- do de qualquer solvente adequado ou mistura de solventes adequados.

Em ] uma concretização preferida, o meio é um líquido compreendendo água, par- ticularmente, um meio aquoso.

De preferência, o meio da solução (A) e da pasta fluida (B) é igual ou pelo menos similar.

A presente invenção refere-se ainda a um processo no qual a pasta fluida (B) é uma pasta fluida de amido e/ou de derivados de amido.

Os amidos podem ser derivados de qualquer fonte natural, em que natural refere-se ao fato de que o dito amido é encontrado na natureza.

A menos que discriminadas especificamente, as referências a amido nesta descrição são mencionadas para incluir as suas farinhas correspondentes, ' que contêm ainda proteínas, tal como glúten de trigo (a seguir "amido"). As : fontes típicas para os amidos são os cereais, tubérculos, raízes, legumes, amidos de frutos e amidos híbridos.

As fontes adequadas incluem, mas não são limitadas a milho, ervilha, batata, batata-doce, sorgo, banana, cevada, trigo, arroz, sagueiro, amaranto, tapioca, araruta, cana e amilose de baixo teor (contendo não mais do que cerca de 10% em peso, de preferência, não mais do que 5%) ou amilose de alto teor (contendo pelo menos cerca de 40% em peso de amilose) e variedades das mesmas.

Também são adequa- dos os amidos derivados de uma planta obtida por técnicas de reprodução, incluindo reprodução cruzada, translocalização, inversão, transformação ou qualquer outro método de engenharia genética ou cromossomática, para incluir variações delas.

Além disso, o amido derivado de um crescimento de plantade mutações e variações artificiais da composição genética mencio- nada acima, que pode ser produzido por métodos padronizados conhecidos de reprodução por mutação são também adequados no presente relatório descritivo.

Modificações são intencionadas para incluir modificações quími- cas e modificações físicas.

As modificações químicas são intencionadas pa- ra incluir, sem limitação, amidos reticulados, amidos acetilados, amidos hi- droxietilados e hidroxipropilados, amidos esterificados inorganicamente, a- midos catiônicos, aniônicos e oxidados, amidos zwitteriônicos, amidos modi-

ficados por enzimas, e suas combinações, desde que os amidos não sejam W inteiramente dissolvidos no meio líquido e proporcionem uma pasta fluida de partículas suspensas (B'). Os amidos modificados fisicamente, tais como os amidos inibidos termicamente, como descritos, por exemplo, na patente eu- ropeia 1 038 882, podem ser também adequados para uso na presente in- venção. Deve-se entender que misturas de quaisquer dos amidos mencio- nados acima e/ou farinhas também estão dentro do âmbito desta invenção.

Com o intuito de simplificar, qualquer referência no presente relatório descri- tivo a amido, derivado de amido ou substrato de amido vai ser entendida como incluindo um ou vários tipos de amido natural, e/ou derivados de ami- do.

A presente invenção refere-se ainda a um processo no qual o ' equipamento de hidrociclone é apenas um estágio de hidrociclone, ou é, al- : ternativamente, uma bateria de estágios de hidrociclones contendo pelo me- —nosdois estágios de hidrociclones. Enquanto que um estágio de hidrociclone pode conter uma pluralidade de hidrociclones, uma bateria de estágios de hidrociclones contém mais de um estágio, tais como dois estágios de hidro- ciclones, três estágios de hidrociclones, quatro estágios de hidrociclones, cinco estágios de hidrociclones, seis estágios de hidrociclones, sete estágios de hidrociclones, oito estágios de hidrociclones, nove estágios de hidrociclo- nes, dez estágios de hidrociclones, ou mais de dez estágios, tais como onze ou doze, ou ainda mais.

Em uma concretização preferida, uma bateria de 9 hidrociclones é aplicada.

Por aplicação de uma bateria de estágios de hidrociclones, a so- lução (A) e a pasta fluida (B) são preferivelmente adicionadas a um diferente estágio da bateria de estágios de hidrociclones.

A presente invenção refere-se ainda a um processo, que com- preende uma etapa de concentração (= aumento de matéria seca) em pelo menos um estágio de hidrociclone. Se a dita bateria de estágios de hidroci- clones contiver uma pluralidade de estágios de hidrociclones, o processo conduzido na dita bateria de estágios de hidrociclones pode compreender uma ou mais etapas de concentração. Essa concentração enriquece ainda ' mais o teor de matéria seca das partículas suspensas (B'), e pode reduzir a proporção de líquido na pasta fluida coletada (B"). Além disso, na presença de uma pluralidade de estágios de hi- — drociclones na dita bateria de hidrociclones, o processo pode compreender ainda uma ou mais etapas de clarificação. Essa clarificação contribui para a redução da proporção de partículas suspensas (B') na fração que não é in- tencionada para ser coletada e que é chamada de corrente de água residual (A").

No máximo 10% em peso das partículas suspensas (B') iniciais é coletado na corrente de água residual (A"). De preferência, no máximo 8% em peso, particularmente, no máximo 7%, 5%, 4%, 3%, 2%, especialmente, no máximo, 1% em peso é coletado na corrente de água residual (A"). . A presente invenção refere-se ainda a um processo caracteriza- do pelo fato de que as partículas dissolvidas (A') compreendem um ou mais reagentes, catalisadores e/ou auxiliares de reação.

Um reagente ou uma substância reagente é uma substância ou composto consumido durante uma reação química. Diferentemente de outros reagentes, que participam na reação química, um catalisador não é consumido, mas influencia a velocidade de reação da reação.

Os auxiliares de reação contribuem para proporcionar um meio adequado para uma reação química ou física. Esta consome substâncias, que alteram o pH e/ou a resistência iônica do meio, a estabilidade e/ou a —solubilização das partículas suspensas (B) da pasta fluida coletada (B"), ou a reatividade dos reagentes e/ou produtos, sem que se fique limitado a isso. Essas substâncias podem apenas alterar o meio, ou podem tomar parte em uma outra reação por formação de um intermediário em uma etapa de rea- ção e serem liberadas em uma etapa de reação posterior, de modo que não sãoousão apenas parcialmente consumidas em um outro processo de rea- ção.

De preferência, as partículas dissolvidas (A) compreendem sais,

selecionados particularmente do grupo de metais alcalinos, metais alcalino- ' terrosos, ferro, sais de alumina, e suas misturas. Esses sais podem ter como um contraíon um fon selecionado do grupo selecionado de cloretos, sulfatos, ' sulfonatos, fosfatos e misturas das mesmas.

Por exemplo, em várias reações de modificação de amido, sais são usados convenientemente para estabilizar os componentes particulares da pasta fluida. Esses sais podem ser selecionados de sulfatos alcalinos, sulfatos alcalinoterrosos, fosfatos de álcali e similares, apenas para citar umas poucas possibilidades, sem qualquer limitação a elas.

Em particular, um exemplo desse efeito estabilizante de sal é a hidroxialquilação de um substrato de amido com óxido de propileno, na pro- dução de amido hidroxipropilado. Nessa reação, é prática comum na técnica ' usar sais de sulfato, tal como sulfato de sódio, como um auxiliar de reação, : que é misturado com a pasta fluida de amido, antes da reação. De acordo coma técnica anterior, amido hidroxipropilado é geralmente produzido em uma reação em batelada, com o sal de sulfato sendo dosado em cada bate- lada de reação em forma cristalina. Após a reação de hidroxipropilação, o líquido de reação, contendo o sal de sulfato, é disposto para tratamento de água residual e perdido. Isso incorpora custos consideráveis para compra do sal sem mencionar os custos de tratamento, que é frequentemente neces- sário para remover proporções consideráveis do sulfato da água residual, antes que possa ser liberado para o meio ambiente, por exemplo, por des- sulfurização usando os processos onerosos SulFerox* e THIOPACº.

Alternativamente, a simples adição (= mistura em) da corrente recuperada (solução (A)) contendo o sulfato de sódio, como tal, a uma pasta fluida (B) vai reduzir a concentração de amido e, consequentemente, pode ter um efeito negativo na eficiência do outro processo.

De acordo com a presente invenção, a concentração total de matéria seca da pasta fluida coletada (B") é, portanto, ajustada por uso de pelomenos um estágio de hidrociclone, ou de uma centrífuga de disco ou bocal. De preferência, um estágio de hidrociclone é usado.

A presente invenção refere-se ainda a um processo, que com-

preende as seguintes etapas: . a. Tomar uma solução (A) de partículas dissolvidas (A'); b. Tomar uma pasta fluida (B) de amido e/ou derivados de amido (B'); ' c. Proporcionar a solução (A) e a pasta fluida (B) a diferentes estágios de uma bateria de estágios de hidrociclones; d. Coletar a polpa (B") de amido e/ou derivados de amido contendo pelo menos 10% em peso do peso total de auxiliares de reação (A') presentes na solução (A); e e. Coletar a solução (A") contendo um máximo de 90% em peso do peso totalde auxiliares de reação (A') presentes na solução (A).

Pelo menos 10% em peso dos auxiliares de reação (A') dissolvi- dos iniciais, presentes na solução (A) inicial, é recuperado na pasta fluida ' coletada (B"). De preferência, pelo menos 20%, particularmente, 30%, mais . particularmente, 35%, ainda mais particularmente, 40%, ainda mais particu- larmente, 45%, ainda mais particularmente, 50%, ainda mais particularmen- te, 52%, ainda mais particularmente, 55%, ainda mais particularmente, 55%, ainda mais particularmente, 56%, ainda mais particularmente, 58%, preferi- velmente até 60%, 70% ou ainda 80% em peso de auxiliares de reação (A') iniciais é recuperado na pasta fluida coletada (B").

As partículas dissolvidas podem se referir, em uma concretiza- ção preferida, a auxiliares de reação, que podem ser sulfatos alcalinos dis- solvidos, como mencionado acima, mas podem compreender outros auxilia- res de reação, tais como glicol ou outros produtos de reação formados du- rante as reações, e similares.

A solução (A"), que é chamada também a corrente de água resi- dual, contém um máximo de 90% em peso do peso total de auxiliares de reação (A'), presentes inicialmente na solução (A). De preferência, a solução (A") contém menos de 80%, particularmente, 70%, mais particularmente, 65%, ainda mais particularmente, 60%, ainda mais particularmente, 55%, ainda mais particularmente, 50%, ainda mais particularmente, 50%, ainda mais particularmente, 48%, ainda mais particularmente, 45%, ainda mais particularmente, 44%, ainda mais particularmente, 42%, especialmente, me-

nos de 40%, 30%, ou mesmo não mais do que 20% em peso de auxiliares . de reação (A') dissolvidos iniciais.

Pelo menos 90% em peso das partículas de amido e/ou deriva- ] dos de amido suspensas (B') iniciais é coletado na pasta fluida (B"). De pre- ferência, pelo menos 92% em peso, particularmente, pelo menos 93%, 95%, 96%, 97%, 98%, especialmente, pelo menos 99% em peso é coletado na pasta fluida (B"). A concentração total de matéria seca (expressa em peso por pe- so) das partículas de amido e/ou derivados de amido suspensas (B) e os auxiliares de reação dissolvidos (tais como sulfato alcalino e glicol, e simila- res) (A') na pasta fluida (B") é pelo menos 3%, com base na concentração inicial, de preferência, pelo menos 5%, particularmente, pelo menos 7%, ' mais particularmente, pelo menos 7%, ainda mais particularmente, pelo me- : nos 10%, ainda mais particularmente, pelo menos 15%, especialmente, 20%, ainda até 50% ou mais da concentração de matéria seca da solução combinada de auxiliares de reação (A') e pasta fluida de partículas de amido e/ou derivados de amido (B'). A pasta fluida (B") é concentrada (= concen- tração de matéria seca é aumentada), em comparação com a concentração de matéria seca combinada, quando de simples mistura da solução (A) e da pastafluida(B). A presente invenção refere-se ainda a um processo no qual a solução (A") é reciclada para a etapa a) e é usada como a única solução (A), ou é combinada com qualquer outra solução (A) de auxiliares de reação (A') dissolvidos.

Em uma concretização preferida, a solução (A") é concentrada (aumento de matéria seca) por qualquer método de concentração conven- cional conhecido daqueles versados na técnica, antes de reciclagem para a etapa a) do processo.

Na etapa a), a solução concentrada (A") pode ser a- plicada como a única solução de auxiliares de reação, ou pode ser combina- da com outra solução (A) (recém-preparada ou recuperada por qualquer ou- tro meio). A presente invenção refere-se a um processo caracterizado pelo fato de que a pasta fluida (B") é aplicada em um processo de modificação de ' amido. A modificação é uma oxidação, acidificação, esterificação, eterifica- ção, reação de reticulação, alquilação, hidroxialquilação, hidrólise, ou uma i combinação compreendendo uma ou mais delas, de preferência, uma hidro- xialquilação, particularmente, uma hidroxietilação ou uma hidroxipropilação.

Em uma concretização preferida, o processo é caracterizado pe- lo fato de que a solução (A) de auxiliares de reação (A') dissolvidos é recu- perada de um processo de modificação de amido. Um exemplo para o fluxo de material nessa bateria de hidroci- clones, por uso de um sistema de lavagem em contracorrente, é mostrado esquematicamente nas figuras 1 - 3. Na figura 3, uma bateria de nove está- gios de hidrociclones é mostrado. De acordo com o sistema de lavagem em ' contracorrente, o fluxo superior de um hidrociclone, que contém a fração : mais leve ou mais fluida, é alimentado ao hidrociclone denotado pelo próxi- mo número inferior, e o fluxo inferior, contendo a fração mais espessa ou mais densa, é alimentado ao estágio de hidrociclone denotado pelo número superior seguinte. A pasta fluida (B) é alimentada ao quarto estágio de hi- drociclone nesse exemplo, enquanto que uma solução (A) é alimentada ao oitavo estágio de hidrociclone. A pasta fluida coletada (B") final é obtida co- moo fluxo inferior do nono hidrociclone na bateria. No entanto, se os com- ponentes desejados forem enriquecidos na fração menos densa, o fluxo su- perior do primeiro hidrociclone pode ser também coletado.

Além do mais, a presente invenção tem, potencialmente, outras vantagens, tal como descrito abaixo, mas não é limitada a essas.

O ajuste da concentração das partículas da pasta fluida coleta- da, em uma unidade de hidrociclone, ou uma centrífuga de disco ou bocal, propicia ainda conduzir a preparação de uma pasta fluida, como um proces- so contínuo. Isso vai permitir a alimentação de várias reações em batelada, a intervalos escalonados, ou a alimentação contínua de uma reação contí- nuadapastafluida.

Dependendo do tipo da pasta fluida coletada (B"), o ajuste de concentração pode ser ainda auxiliado por condução do processo a uma temperatura particular. Por exemplo, o processo pode ser conduzido a tem- . peraturas elevadas. Essas temperaturas elevadas podem ser obtidas por qualquer processo possível conhecido na técnica, tal como preaquecimento : do suprimento de alimentação. Alternativa ou adicionalmente, o material po- de sertambém aquecido devido à entrada de energia, durante a operação de um equipamento de hidrociclone ou de uma centrífuga de disco ou bocal, embora esse aumento em temperatura possa ser regulado por aquecimento ou resfriamento adicional do aparelho, se desejado. Para algumas reações, verificou-se que um aumento particularmente bem adequado da concentra- ção pode ser atingido em temperaturas acima de 30ºC, tais como entre 40 e 60ºC, ou 50 a 55ºC.

De acordo com uma concretização particularmente preferida da : presente invenção, o processo usa uma solução (A), em que a dita solução é : recuperada de uma reação anterior. Essa solução, que é recuperada de uma reação prévia, pode derivar de qualquer tipo de reação que permite a recu- peração de partículas úteis para a pasta fluida de reação. No entanto, prefe- re-se particularmente recuperar a solução de um substrato de amido, para uma nova hidroxialquilação de outra batelada de substrato de amido. Com- ponentes, tais como catalisadores, reagentes, e/ou auxiliares de reação, que não são consumidos durante a reação e que são solúveis, podem ser facil- mente recuperados de uma reação, tal como a modificação de amido por separação dos produtos da reação. Por exemplo, se o produto desejado da reação for um produto de amido modificado, que não é solúvel no líquido de reação, pode ser facilmente separado por uma etapa de filtração e/ou centri- fugação. Os componentes solúveis não consumidos se mantêm solubiliza- dos no filtrado ou sobrenadante de centrifugação, e podem ser, desse modo, canalizados para reutilização para a preparação de uma nova pasta fluida coletada (B"), para a modificação de uma nova batelada de substrato de a- mido, por introdução da solução no equipamento de hidrociclone, ou a cen- trífuga de disco ou bocal. Esse procedimento também reduz a proporção de refugo ou á- gua residual produzido na reação. As partículas dissolvidas no meio, após a reação, não precisam ser dispostas no meio ambiente ou separadas do re- . fugo, por uso de processos de purificação onerosos, para reduzir a concen- tração no refugo, mas podem ser reutilizadas em outras reações.

A presente invenção refere-se ainda a um processo no qual a pasta fluida coletada (B") é aplicada como o produto acabado.

Em certas aplicações, pode ser útil ter-se uma pasta fluida de amido e/ou de derivado de amido, que contém auxiliares de reação dissolvidos, catalisadores e/ou reagentes, de preferência, sais.

As aplicações adequadas podem ser previs- tas na indústria de papel, e qualquer outro tipo de indústria em que se prefe- reter uma pasta fluida à base de amido contendo sal.

A pasta fluida (B"), quando aplicada como produto acabado, pode ser concentrada (= aumento de teor de matéria seca), eventualmente, até secura total (menos de 5% de ' teor de umidade), antes de uso. : Finalmente, a presente invenção refere-se ao uso de pelo menos um estágio de hidrociclone, ou bateria de hidrociclones, para combinar a ma- téria seca de duas correntes em uma única corrente, tendo uma concentra- ção total de matéria seca que é maior do que a concentração de matéria se- ca das correntes combinadas.

Além do mais, refere-se ao uso de pelo menos um estágio de hi- —drociclone ou bateria de hidrociclones, para combinar a matéria seca de du- as correntes, caracterizado pelo fato de que uma corrente é uma solução (A) de partículas dissolvidas (A'), e a outra corrente é uma pasta fluida (B) de partículas suspensas (B'). Para que se tenha um processo efetivo, a concentração total de matéria seca (expressa em peso por peso) das partículas suspensas (B) e das partículas dissolvidas (A'), na pasta fluida (B"), é pelo menos 3%, com base na concentração inicial, de preferência, pelo menos 5%, particularmen- te, pelo menos 7%, mais particularmente, 10%, ainda mais particularmente, 15%, especialmente, 20%, ainda até 50% maior do que a concentração de matéria seca da solução (A) e pasta fluida (B) combinadas.

A polpa (B") é concentrada (= a concentração de matéria seca é aumentada), em compa- ração com a concentração de matéria seca combinada, quando da simples mistura da solução (A) e da pasta fluida (B). . Em uma concretização particular da presente invenção, a pasta fluida coletada é uma lama de amido e/ou derivado de amido.

O processo de acordo com a presente invenção é explicado a seguirem mais detalhes por referência aos exemplos de hidroxipropilação de amido.

Deve-se entender que esses exemplos são apenas para fins ilus- trativos, e não são intencionados para limitarem de modo algum o âmbito da presente invenção.

EXEMPLOS ; Os exemplos apresentados abaixo são conduzidos com uma pasta fluida de amido de milho ceroso em uma bateria de hidrociclones con- tendo 7 a 9 estágios, usando um sistema de lavagem em contracorrente.

À : pasta fluida de amido (B) foi suprida à bateria de hidrociclones no estágio 4. . A solução (A) contendo as partículas dissolvidas foi introduzida no estágio 7 ou8. Um diagrama das operações da unidade de hidrociclone é proporcio- nado na figura 3, mostrando um sistema de 9 estágios, no qual a solução é introduzida no estágio 8. Análise: A medida de teor de matéria seca de pasta fluida de amido pela pesagem Baume foi conduzida de acordo com o método padrão NEN 3090:1982nl.

A medida do teor de umidade de pasta fluida de amido foi con- duzida de acordo com o método padrão NEN 1666:1997 EN.

A medida de sódio (ou de potássio, magnésio) foi conduzida de —acordocomo método padrão NEN 6869. Exemplo 1 Uma bateria de hidrociclones de acordo com a figura 3 foi usada.

A solução (A) era um fluxo superior e uma bateria de lavagem de amido de uma batelada prévia de hidroxipropilação de amido.

Os outros dados de pro- cessoforam os seguintes: : Configuração do hidrociclone (Dorr Oliver, tendo um diâmetro in- terno de 10 mm): todas essas figuras descrevem os vários hidrociclones presentes por estágio: por exemplo, o estágio 1 contém 7 hidrociclones; o . estágio 2 contém 10 hidrociclones, etc.: 7, 10, 12, 12, 8,8, 10, 6. Número de estágios: 9 ' Estágio de suprimento de pasta fluida (B): 4 —Estágiode solução (A): 9 (nenhum estágio de concentração envolvido) Vazão de alimentação de pasta fluida (B): 900 L/h Amido em pasta fluida (B): 360 9g/kg Vazão de alimentação de solução (A): 880 L/h Fluxo inferior (B"): 982 L/h Amido no fluxo inferior: 32,43% = 98,7% de recuperação Sulfato de sódio na alimentação de solução (A): 44.400 mg/kg Sulfato de sódio no fluxo inferior (B"): 23.482 mg/kg = 66,5% de recuperação : Como esse exemplo, foi possível mostrar:

1. o sistema de hidrociclones é capaz de produzir uma pasta fluida de amido ricaem sulfato (B"); e

2. por mistura da solução e da pasta fluida, a concentração final de amido foi de 19,2% e o sulfato de sódio estava a 20.700 mg/kg. Exemplo 2 Nesse exemplo, a alimentação de solução foi introduzida no es- tágio7,e com um número total de 9 estágios, 2 estágios de concentração foram usados. Além disso, a alimentação de pasta fluida e a alimentação de solução contendo sulfato de sódio foram introduzidas a temperaturas eleva- das, o que provocou, conjuntamente com a entrada de energia da operação do hidrociclone, a uma temperatura do fluxo inferior de 55ºC. Número de estágios: 9 Estágio de suprimento: 4 Estágio de água de lavagem: 7 Configuração do hidrociclone: 7, 10, 12, 12, 8,8, 10,6 Vazão de alimentação de pasta fluida (B): 850 L/h —Amidoem pasta fluida (B): 360 g/kg Vazão de alimentação de solução (A): 900 L/h Fluxo inferior (B"): 838 L/h

19/19 : Temperatura de alimentação de pasta fluida: 38ºC . Temperatura de alimentação de solução: 43ºC Temperatura do fluxo inferior: 55ºC “+ Densidade do fluxo inferior: 1.164 g/L Amido no fluxo inferior (B"): 35,39% = 97,7% de recuperação Sulfato de sódio na alimentação de solução (A): 44.400 mg/kg Sulfato de sódio no fluxo inferior (B"): 22.680 mg/kg = 53,4% de recuperação Por uso de um estágio de concentração, após o estágio de lava- gem, uma maior concentração de amido pode ser obtida.

Por mistura da solução e da pasta fluida, a concentração final de amido foi de 18,4% e o sulfato de sódio estava a 21.600 mg/kg.

Claims (22)

1. REIVINDICAÇÕES . 1. Processo para preparação de pastas fluidas contendo partícu- las suspensas e dissolvidas, e o dito processo compreende as seguintes ' etapas: a Tomaruma solução (A) de partículas dissolvidas (A'); b. Tomar uma pasta fluida (B) de partículas suspensas (B'); c. Proporcionar a solução (A) e a pasta fluida (B) a um equipamento de hi- drociclone, equipamento de centrífuga de disco e/ou equipamento de centrí- fuga de bocal, de preferência, um equipamento de hidrociclone; e d.Coletara polpa (B") contendo pelo menos uma parte de partículas dissol- vidas (A').
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo ] fato de que a pasta fluida coletada (B") tem uma concentração de matéria seca das partículas suspensas (B') e das partículas dissolvidas (A') que é | 15 mais alta do que a concentração de matéria seca combinada da solução (A) e da pasta fluida (B).
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida (B) é uma pasta fluida de amido e/ou deriva- dos de amido.
4. 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, caracterizado pelo fato de que o equipamento de hidrociclone da etapa c) é um estágio de hidrociclone.
5. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, caracterizado pelo fato de que o equipamento de hidrociclone da etapac)é uma bateria de estágios de hidrociclones contendo pelo menos dois estágios de hidrociclones.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, em que a solução (A) e a pasta fluida (B) são adicionadas a um estágio diferente da bateria de estágios de hidrociclones.
7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o processo compreende uma etapa de concentração em pelo menos um estágio de hidrociclone.
8. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a . 7, caracterizado pelo fato de que o processo compreende ainda uma etapa de clarificação em pelo menos um estágio de hidrociclone. :
9. 9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, caracterizado pelo fato de que as partículas dissolvidas (A') com- preendem um ou mais catalisadores, reagentes e/ou auxiliares de reação.
10. 10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as partículas dissolvidas (A') com- preendem sais.
11. 11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, e o dito processo compreende as seguintes etapas: a. Tomar uma solução (A) de partículas dissolvidas (A'); ' b. Tomar uma pasta fluida (B) de amido e/ou derivados de amido (B'); c. Proporcionar a solução (A) e a pasta fluida (B) a diferentes estágios de uma bateria de estágios de hidrociclones; d. Coletar a polpa (B") de amido e/ou derivados de amido contendo pelo menos 10% em peso do peso total de auxiliares de reação (A') presentes na solução (A); e e. Coletar a solução (A") contendo um máximo de 90% em peso do peso totalde auxiliares de reação (A') presente na solução (A).
12. 12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida coletada (B") contém pelo menos 90% em peso do amido e/ou dos derivados de amido iniciais (B').
13. 13. Processo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracteri- —zado pelo fato de que, na etapa a), as partículas dissolvidas (A') são auxilia- res de reação dissolvidos.
14. 14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a solução (A") é reciclada para a e- tapaa).
15. 15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que a solução (A") é concentrada a uma maior concentração de matéria seca de auxiliares de reação (A') dissolvidos,
16. e é reciclada à etapa a). . 16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida (B") é aplicada em um : processo de modificação de amido.
17. 17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a modificação é uma oxidação, acidificação, esterificação, eterificação, reação de reticulação, alquilação, hidroxialquilação, hidrólise, ou uma combinação compreendendo uma ou maisdas mesmas, de preferência, uma hidroxialquilação, particularmente, uma hidroxietilação ou uma hidroxi- propilação.
18. 18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 16, caracterizado pelo fato de que a solução (A) de auxiliares de reação ' (A') dissolvidos é recuperada de um processo de modificação de amido.
19. 19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações | 15 11a15, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida (B") é aplicada como produto acabado.
20. 20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida (B") é concentrada a uma maior concentração de matéria seca e é aplicada como produto acaba- do.
21. 21. Uso de um elemento fixo ou bateria de hidrociclones para combinar a matéria seca de duas correntes em uma única corrente, tendo uma concentração total de matéria seca que é maior do que a concentração de matéria seca das correntes combinadas.
22. 22. Uso de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fa- to de que uma corrente é uma solução (A) de partículas dissolvidas (A'), e a outra corrente é uma pasta fluida (B) de partículas suspensas (B').