PT1644574E - Método para tratamento de pasta em ligação com o branqueamento de pasta química - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA TRATAMENTO DE PASTA EM LIGAÇÃO COM O BRANQUEAMENTO DE PASTA QUÍMICA" A presente invenção refere-se a um método para redução da quantidade de água limpa necessária para a lavagem de pasta no branqueamento de pasta quimica. A pasta de sulfato é, regra geral, branqueada numa instalação de branqueamento por estágios, onde a pasta é lavada entre os estágios de branqueamento. Por norma, a lavagem é executada quer por prensagem, quer por lavagem por deslocamento. A presente invenção refere-se à intensificação da lavagem no branqueamento de pasta de sulfato entre estágios de branqueamento, quando a lavagem é executada utilizando um dispositivo de lavagem com aplicação de deslocamento. 0 deslocamento pode ser efectuado por meio de, por exemplo, lavadoras de pressão em tambor, prensas de lavagem ou difusores. A publicação de patente europeia 856079 (correspondente à WO 97/10379) divulga um método para intensificar a lavagem por deslocamento da pasta, de modo a que pelo menos parte do filtrado de um estágio de sucção, de prensagem ou de espessamento, o qual se segue à lavagem propriamente dita, é direcionada como liquido de lavagem para um estágio de lavagem imediatamente precedente. Também parte do filtrado de um estágio único ou de um estágio 2 final de lavagem poderá retornar ao início do dito estágio para gue seja utilizado como líguido de lavagem. Desta forma, a quantidade de líquido de lavagem utilizado para lavagem da pasta poderá ser aumentada, levando a que os resultados da lavagem são melhorados quando comparados com uma situação em que a mesma quantidade de líquido é introduzida na lavagem sem direccionamento do filtrado para a lavagem. A patente Finlandesa 67894 (correspondente à US 4.529.478) descreve um método de lavagem em ligação com o branqueamento da pasta, em que um químico de branqueamento é introduzido na pasta alternadamente, de modo a que desloque da pasta o químico utilizado num estágio anterior e que o químico de deslocamento seja direcionado para a pasta por meio de uma lavadora. A lavagem fica completa, por exemplo, numa lavadora com tambor de dois estágios, na qual o líquido deslocado no último estágio é levado, como líquido de deslocamento, para o primeiro estágio. Juntamente com o líquido de deslocamento é introduzido, por exemplo, álcali no primeiro estágio. Este tratamento de deslocamento com álcali poderá ser utilizado para substituir o aparelho de lavagem convencional e torre de álcali de um estágio de cloração. 0 filtrado do primeiro estágio poderá ser levado para uma lavadora precedente. M. Perkola em TAPPI J. (1989), "The drum displacer - a new approach to brownstock washing" descreve uma nova 3 lavadora para pasta, em que a pasta é lavada, no final da lavagem, com líquido fresco. 0 documento US 4.664.749 descreve um método para a lavagem de pasta química por meio de uma máquina de Fourdrinier (máquina de tela plana) em dois ou mais estágios, enquanto a rede de pasta circula sobre a tela plana. 0 líquido contido na rede de pasta é deslocado por um líquido de lavagem. A rede de pasta e a tela circulam, durante a lavagem, submergidas no líquido de lavagem enquanto o líquido de lavagem flui através da rede de pasta e da tela. 0 documento US 4.919.158 refere-se a um método para lavagem de pasta, em que a pasta é levada para uma superfície de suporte móvel permeável a líquidos para formar uma camada essencialmente contínua, sendo introduzido líquido de lavagem na camada de pasta e é passado em vários estágios sucessivos de lavagem através de diferentes áreas da camada, levando a que o líquido de lavagem flua gradualmente na direcção oposta quando comparada com a direcção de fluxo da camada de pasta. 0 líquido de lavagem é dividido em dois ou mais fluxos parciais que passam alternadamente por diferentes estágios de lavagem, levando a que o líquido de lavagem, que num estágio passou através da camada de pasta, flua para além, pelo menos, do estágio de lavagem precedendo-o na direcção de fluxo da camada de pasta. 4

Um objectivo da presente invenção é o de reduzir a quantidade de água limpa ou de outro liquido de lavagem limpo necessário para a lavagem da pasta em ligação com o branqueamento. Especificamente, o objectivo é o de melhorar e intensificar a lavagem entre estágios de branqueamento, de modo a que se obtenha essencialmente a mesma pureza de pasta com uma quantidade reduzida de água limpa quando comparada com os processos de lavagem da técnica anterior. A presente invenção refere-se a um método de tratamento de pasta em ligação com o branqueamento da pasta química, método este que engloba o tratamento de pasta em, pelo menos, um estágio de ozono, de dióxido de cloro ou de álcali e posterior lavagem da pasta num dispositivo de lavagem com um valor de Eio de pelo menos 3, preferencialmente mais de 4, sendo que o líquido de lavagem é introduzido no dispositivo de lavagem contracorrente relativamente à pasta e o filtrado é removido do dispositivo de lavagem. Uma característica específica da invenção é o facto de a pasta ser lavada no dispositivo de lavagem, de modo a que o primeiro líquido de lavagem seja o filtrado obtido do próprio dispositivo de lavagem e a quantidade do dito líquido de lavagem seja de 1,5-3,5 t/adt, sendo que, posteriormente, a pasta é lavada com um líquido de lavagem introduzido no dispositivo de lavagem a partir do exterior do dispositivo, em que a quantidade do dito líquido de lavagem leva a que o factor de diluição na última lavagem seja inferior a 1 t/adt e a quantidade total de líquido de lavagem utilizada no dispositivo de lavagem 5 seja de modo a que o factor de diluição resultante seja superior a 0 t/adt. 0 filtrado obtido do dispositivo de lavagem é fraccionado em pelo menos dois fluxos. Uma fracção é, preferencialmente, inferior a 50%, preferencialmente inferior a 30% do filtrado. O fraccionamento é efectuado de modo a que no início os filtrados sejam conduzidos por meio de um sistema de canais para fora da lavadora e que a porção restante, que está em circulação dentro da lavadora, seja conduzida, por meio de um sistema de canais separado, para o estágio inicial da lavagem. Esta última fracção é utilizada como um filtrado recebido do mesmo dispositivo de lavagem, filtrado esse que será utilizado para lavar primeiro a pasta no dispositivo de lavagem. Depois disto, a pasta é ainda lavada com um líquido, ou líquidos, limpo e introduzido a partir do exterior do dispositivo de lavagem, em que o filtrado é, preferencialmente, um filtrado proveniente de um estágio de branqueamento localizado na direcção de fluxo da pasta posteriormente no processo. A dita fracção final, que preferencialmente engloba menos de 30% do filtrado a ser removido do processo, é gerada na última lavagem da pasta e é, assim, mais limpa que o filtrado recebido da lavagem "preliminar" da pasta. A quantidade da dita fracção é de 1,5-3,5, preferencialmente de 1,5-2,5 t/adt.

Por conseguinte, o estágio de lavagem, de acordo com a invenção, refere-se a uma lavagem contracorrente de estágio 6 único executada entre os estágios de branqueamento, em cuja lavagem o factor de diluição é inferior a 1 t/adt e parte do filtrado desse estágio é levado para o inicio do dito estágio para ser utilizado como liquido de lavagem. Este tratamento da pasta com um filtrado que circula internamente poderá ser considerado como um tipo de lavagem preliminar.

Em especial, a invenção refere-se à lavagem de pasta após um estágio de ozono, de um estágio de dióxido de cloro e/ou de um estágio de álcali. Os estágios de álcali incluem, por exemplo, estágios de E-, E0-, EP-, EOP-, P-, PO ou OP. Os estágios de dióxido de cloro incluem, por exemplo, os estágios (DC) , C/D, D/C, Do, Di, D2 e D3, com possível adição de químicos, tais como cloro, EDTA ou NaOH. 0 método é, preferencialmente, aplicável em ligação com os seguintes dispositivos de lavagem; lavadoras com tambor (preferencialmente lavadoras com tambor Drum Displacer® (DD) [Andritz Oy]), lavadoras com difusor, prensagens de lavagem e filtros de sucção que apresentem uma eficácia de lavagem superior a 3, preferencialmente superior a 4, tipicamente de 3-8, mais tipicamente 4-6, expressa como valor E10. Uma lavagem suficientemente eficaz é inevitável para que se possa obter, da última lavagem, uma fracção de filtrado que está suficientemente limpa para ser reutilizada dentro do mesmo estágio de branqueamento. 0 denominado valor E10 é utilizado para determinar a eficácia de lavagem, de modo a que lavadoras de diferentes tipos 7 possam ser comparadas entre si. 0 valor Eio é um número determinado para uma lavadora ou uma combinação de várias lavadoras, o que expressa quantas misturas ideais a dita lavadora ou combinação de lavadoras atinqe. Uma mistura ideal, por sua vez, é considerada como sendo uma situação em que o liquido de lavagem é misturado na pasta, sendo lavado de forma tão eficaz que as concentrações do líquido que permanece na pasta e do líquido removido da mesma são idênticas. 0 valor numérico "10" no parâmetro Ei0 expressa a percentagem de consistência calculada pela qual a pasta sai da lavadora.

Por factor de diluição entenda-se a diferença entre o líquido de lavagem utilizado e o líquido que sai do dispositivo de lavagem juntamente com a pasta por tonelada de pasta (DF=V2-L2, em que V2 é a quantidade de pasta liquida de lavagem t/adt na pasta que sai do dispositivo de lavagem). A pasta é lavada com líquido de lavagem introduzido a partir do exterior do dispositivo de lavagem, sendo que a quantidade desse líquido é, de acordo com a invenção, a suficiente para que o factor de diluição na dita lavagem final seja inferior a 1, preferencialmente inferior a 0 t/adt, mais preferencialmente inferior a -1 t/adt. 0 factor de diluição do dispositivo de lavagem, como um todo, é superior a 0 t/adt, preferencialmente superior a 1 t/adt. A presente invenção é explicada mais detalhadamente fazendo referência às figuras que a acompanham, nas quais a Fig.l é uma ilustração esquemática de uma realização preferencial para realizar a presente invenção. a Fig.2 é uma ilustração esquemática de uma segunda realização preferencial para realizar a presente invenção, e a Fig. 3 ilustra uma situação de deslocamento no percurso da pasta na direcção de fluxo da pasta. A figura 1 mostra um dispositivo de lavagem para a lavagem por deslocamento. Este tipo de dispositivos de lavagem inclui, por exemplo, difusores e alguns filtros, assim como algumas lavadoras DD. A pasta é lavada por deslocamento com liquido de lavagem 44. De acordo com a invenção, parte do detergente liquido 44 é substituído por filtrado 47 do mesmo estágio, filtrado esse com o qual a pasta é primeiro lavada, e cuja origem é uma lavagem posterior da pasta no dispositivo de lavagem, com o liquido de lavagem 44 introduzido a partir do exterior do dispositivo de lavagem. A circulação interna de filtrado reduz de uma forma significativa a quantidade de líquido de lavagem 44 introduzido a partir do exterior do dispositivo de lavagem. A pasta 43 lavada é, tipicamente, levada para um estágio subsequente de branqueamento, e o filtrado de lavagem gerado neste estágio poderá ser utilizado como líquido de lavagem 44. 9 A figura 2 ilustra uma situação de lavagem num dispositivo no qual a pasta introduzida 51 é primeiro lavada com liquido de lavagem 54, através de deslocamento 55, e a consistência da pasta lavada mediante deslocamento 52 aumenta, então, numa parte de espessamento ou de prensagem 56. Quando a consistência da pasta que sai 53 é superior a 25%, o dispositivo é considerado como sendo uma prensa de lavagem. Caso contrário, é, por norma, considerado como sendo um filtro com uma parte de espessamento 56. São exemplos deste tipo de dispositivo de lavagem, por exemplo, prensas de lavagem e alguns filtros, assim como algumas lavadoras DD.

De acordo com a presente invenção, parte do liquido de lavagem 54 introduzido a partir do exterior do dispositivo de lavagem é substituído pelo filtrado do próprio estágio de lavagem. 0 filtrado interno do estágio forma-se numa parte de deslocamento (55) e/ou parte de espessamento (56). A pasta introduzida 51 introduzida no dispositivo de lavagem é primeiramente lavada com este mesmo filtrado. Desta forma, é reduzida, de forma significativa, a quantidade de líquido de lavagem 54 introduzida a partir do exterior.

De acordo com esta invenção, a pasta é primeiramente lavada com o filtrado interno do dispositivo de lavagem e, em seguida, com o líquido de lavagem introduzido a partir do exterior do dispositivo de lavagem, levando a quantidade 10 deste líquido a um factor de diluição, nesta última lavagem, menor que 1, preferencialmente menor que 0 e, mais preferencialmente, menor que -1. O factor de diluição, também conhecido como excedente de água de lavagem, é o fluxo de líquido de lavagem (44, 54) menos a quantidade de líquido transportada no fluxo de pasta que sai (43, 53) , cuja unidade é t/adt. Exemplo: o fluxo de líquido que entra (44) é 7 t/adt. A consistência do fluxo de pasta que sai é 10%, isto é, o fluxo que sai (43) é de 1 bdt de pasta e 9 t de líquido/bdt ou 0,9 t de adt de pasta e 8,1 t de líquido/adt. (bdt = tonelada seca ordinariamente, isto é, 100% pasta, adt = tonelada seca ao ar, isto é, 90% de pasta, isto é, 900 kg de pasta) . Desta forma, o factor de diluição é de 7 - 8,1 = -1,1 quando a unidade é t/adt.

De acordo com a invenção, a quantidade combinada de líquido de lavagem que é necessária para o dispositivo de lavagem (na conduta 44 e 47 da figura 1, condutas 54, 57 e 58 da figura 2) leva a que o factor de diluição seja superior a 0 t/adt, preferencialmente superior a 1.0 t/adt, tipicamente 0-6 t/adt, e mais tipicamente 1-4 t/adt. De acordo com a invenção, a lavadora utiliza filtrado (47) do seu próprio estágio de lavagem, por exemplo, 2.5 t/adt e, desta forma, o factor de diluição para toda a operação de lavagem (47, 44) acaba por ser -1,1+2,5=1,4 t/adt. Os factores de diluição normais para o branqueamento encontram-se no intervalo entre 1-3. Por conseguinte, o método de acordo com a invenção alcança o mesmo nivel de factor de diluição, tal como é normal numa operação por deslocamento, enquanto que a quantidade de liquido 11 introduzido a partir do exterior é muito inferior à que é expressa, normalmente, como factor de diluição (-1.1 t/adt). Na tecnologia de branqueamento tal corresponde a uma óptima oportunidade para diminuir o uso de água limpa em 1,5-3,5 toneladas/lavadora/toneladas de pasta. Uma instalação de branqueamento engloba 3-5 estágios de branqueamento. Quando o método de acordo com a invenção é aplicado, por exemplo, a dois estágios, a poupança de água conseguida corresponde a 3-7 toneladas por tonelada de pasta, o que é bastante significativo considerando que, regra geral, o consumo total de água numa instalação de branqueamento é de 10-20 t/adt.

Os cálculos dos resultados têm mostrado que a reutilização de água, de acordo com a invenção, no decorrer de um só estágio de branqueamento leva, na prática, ao mesmo resultado de lavagem que a utilização somente de liquido de lavagem introduzido a partir do exterior, desde que o factor de diluição seja igual e desde que a eficácia do dispositivo de lavagem seja suficientemente elevada para garantir a pureza adequada da fracção de filtrado circulado. Este resultado é surpreendente, dado que a técnica até aqui sempre partiu do principio de que não seria possível obter um resultado de lavagem satisfatório entre estágios de branqueamento, sem uma quantidade adequada de água introduzido a partir do exterior. Este método de lavagem recentemente inventado irá, no entanto, diminuir de forma notável o consumo de água de instalações de branqueamento sem a necessidade de investimentos adicionais significativos. 12

Ao proporcionar uma simples circulação de liquido no âmbito de um estágio de lavagem, a necessidade de água limpa e a quantidade de efluentes é reduzida em dezenas de percentagens. Ao mesmo tempo é também obtida uma poupança de energia térmica, dado que o liquido de circulação tem exactamente a temperatura adequada. A figura 3 ilustra uma operação por deslocamento na rede de pasta no interior da lavadora, na direcção do fluxo de pasta. 0 liquido da pasta introduzida apresenta um conteúdo quimico Co. A pasta é lavada com um liquido de lavagem que apresenta um conteúdo quimico Ci. É, então, formada uma primeira fracção de filtrado que apresenta um conteúdo quimico C2. No final da lavagem, forma-se uma fracção de filtrado que apresenta um conteúdo C3.

Este método recentemente inventado pressupõe que a fracção C3, que forma menos que 50%, preferencialmente menos de 30% da parte final do filtrado, é suficientemente pura ou aproximada a um conteúdo de Ci, para que possa ser circulada e utilizada na lavagem inicial de pasta no dispositivo de lavagem. Tal é conseguido se o volume líquido de C3 corresponder a 1,5-3,5 t/adt e o deslocamento é suficientemente eficaz, isto é, maior que 3, preferencialmente maior que 4, representado como valor E10. 13

Outro requisito é o de que a quantidade total de liquido utilizada no deslocamento seja adequada, sendo necessário um factor total de diluição maior que 0, preferencialmente, maior que 1. Caso contrário, não se torna possível uma penetração suficiente do líquido de limpeza Ci introduzido a partir do exterior através da rede de pasta para a fracção C3. A ideia inovadora da presente invenção é a de, no branqueamento, a utilização de água, especialmente de água limpa e introduzida a partir do exterior de um estágio em questão, poder ser diminuída, isto é, de uma maneira em que a lavagem é completada com uma diminuição da água de lavagem. Tal iria ter como resultado uma lavagem insuficiente entre os estágios de branqueamento, caso não seja praticada a circulação interna no âmbito de um estágio de lavagem.

Normalmente, não se torna possível uma lavagem com uma escassez de água de lavagem. Por exemplo, em lavagens de pasta crua, em que os resultados de lavagem pretendidos se situam acima dos 99% e em que o valor E10 de toda a instalação de lavagem poderá ser superior a 20, as diferenças entre as fracções de água de lavagem são relativamente pequenas. Desta forma, uma circulação interna de filtrado não proporciona a vantagem de a pasta poder ser lavada com escassez de água de lavagem. O factor de diluição deverá situar-se no intervalo de 2-4 t/adt para a água limpa introduzida a partir do exterior. 14 0 método de acordo com a invenção é especialmente apropriado para o branqueamento, em que a lavagem entre dois estágios de branqueamento é obtida por lavagem por deslocamento e em que os valores de pH e outras condições dos estágios de branqueamento diferem entre si sendo obtidas diferenças significativas entre as fracções de filtrado em relação ao pH, temperatura ou algumas outras propriedades. Isto é, o filtrado a ser circulado difere essencialmente do restante filtrado no que diz respeito à concentração, pH ou temperatura. Poder-se-á dizer que as propriedades do filtrado a ser circulado têm de apresentar uma maior semelhança às propriedades de água de lavagem introduzida a partir do exterior que às propriedades do filtrado a ser descarregado do dispositivo de lavagem. Também é possivel descrever a situação da forma seguinte: se uma propriedade de água de lavagem introduzida a partir do exterior for CO e a propriedade correspondente introduzida com a pasta for Cl, a diferença de propriedades será de C1-C0. A propriedade do filtrado a ser circulado Circulação=CO + kx(Cl-CO), em que k é menor que 0,35, preferencialmente 0,2. Neste caso, C poderá ser um conteúdo quimico ou uma propriedade correspondente. A presente invenção poderá, preferencialmente, ser aplicada, por exemplo, em relação a sequências de branqueamento A/D0-EOP-D1-D2 e A/D0-EOP-D1-P. Quando a lavagem de acordo com a invenção estiver terminada, após as sequências A/Do, EOP e Di, a quantidade de efluente poderá ser reduzida cerca de 25% quando comparada com uma situação 15 desprovida de uma circulação interna de filtrado de acordo com a invenção. No branqueamento, a pureza da pasta introduzida e extraída permanece essencialmente inalterada, independentemente de a pasta ser lavada de acordo com a invenção ou de forma convencional mediante a utilização de uma quantidade notavelmente superior de água de lavagem introduzida a partir do exterior. 16

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para a conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento de Patente Europeia. Embora tenha sido tomado muito cuidado na compilação das referências, não se poderão excluir erros e omissões e o EPO nega qualquer responsabilidade neste sentido.

Documentos de Patente citados na descrição • EP 856079 A [0002] • WO 9710379 A [0002] • FI 67894 [0003] • US 4529479 A [0003] • US 4664749 A [0005] • US 4919158 A [0006]

Literatura não relacionada com Patente citada na descrição • M. PERKOLA. The drum displacer - a new approach to brownstock washing. TAPPI J., 1989 [0004]

Claims (4)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um método para o tratamento de pasta em ligação com o branqueamento de pasta quimica, englobando o dito método pelo menos o tratamento da pasta num estágio de ozono, dióxido de cloro ou álcali e a posterior lavagem num dispositivo de lavagem com um valor Ei0 de pelo menos 3, preferencialmente superior a 4, em que é introduzido liquido de lavagem no dispositivo de lavagem no sentido contracorrente em relação à pasta e é descarregado o filtrado do dispositivo de lavagem, caracterizado por a pasta ser lavada no dispositivo de lavagem de modo a que o primeiro liquido de lavagem englobe o filtrado obtido a partir do próprio dispositivo de lavagem e que a quantidade deste liquido de lavagem circulado seja de 1,5-3,5 t/adt de pasta, sendo a pasta lavada posteriormente com liquido de lavagem introduzido a partir do exterior do dispositivo de lavagem, sendo a quantidade do dito liquido de lavagem de tal ordem que o factor de diluição nesta última lavagem seja inferior a 1 t/adt e que a quantidade total do liquido de lavagem utilizado no dispositivo de lavagem é de tal ordem que o factor de diluição é superior a Ot/adt.

2. Um método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a quantidade de filtrado de lavagem circulado utilizado na primeira lavagem ser de 1,5-3,5 t/adt.

3. Um método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o filtrado obtido a partir do dispositivo de lavagem ser fraccionado em pelo menos dois fluxos, dos quais pelo menos um, que se encontra no intervalo de 1,5- 2 3,5 t/adt, é formado por uma parte final de filtrado a sair do dispositivo de lavagem, parte final essa que engloba menos de 50%, preferencialmente menos de 30%, da quantidade total de filtrado a sair, e que é utilizada para a primeira lavagem da pasta.

4. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o factor de diluição nesta última lavagem ser inferior a 0 t/adt, preferencialmente inferior a -1 t/adt.