PT84777B

PT84777B - Processo de lavagem de polpa celulosica alcalina

Info

Publication number: PT84777B
Application number: PT8477787A
Authority: PT
Inventors: Monica Bokstrom; Raimo Rasimus
Original assignee: Aga Ab
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1990-11-07
Also published as: BR8707606A; MX167744B; FI90256C; SE8605510D0; AU1082688A; ES2003282A6; WO1988004705A1; FI90256B; AU7352587A; PT84777A; FI883851A; AR242276A1; SE8605510L; FI883851A0; CA1286454C; NZ220101A

Description

O presente invento refere-se a um processo de lavagem de polpa celulósica alcalina, realizando-se a lavagem numa ou mais fases consecutivas.

ANTECEDENTES

Em diversos processos da industria celulósica, por exemplo na produção de polpa-sulfato e de polpa químico-mecânica, empre gam-se enormes volumes de produtos químicos relativamente caros. Para tomar estes processos rentáveis é necessário que esses pro dutos químicos de tratamento sejam reciclados e regenerados tanto quanto possível. TJma outra razão, cada vez mais imperiosa, pa ra uma mais vasta reciclagem dos produtos químicos de tratamento ê o rigor das exigências estabelecidas pelas autoridades do governo central e local sobre a redução de emissão de produtos quí micos para o ambiente.

Para obter resultados na lavagem que satisfaçam as exigênci as dessas autoridades, deve fazer-se o balanço entre os custos de investimento de capital e os custos operativos. Enquanto o preço da energia foi baixo era possível aumentar o volume da água de lavagem de acordo com as exigências sobre as perdas nos efluentes de lavagem, à medida que elas se tornavam mais restric tas. Era então possível evaporar os grandes volumes de água assim obtidos. Contudo, agora que o preço da energia é muitas vezes su perior, devem dedicar-se esforços maiores para obter equipamentos de lavagem mais eficientes e também processos de lavagem mais eficientes que libertem a polpa, de modo considerável, dos seus produtos químicos de tratamento.

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-3OBJECTIVOS DO PRESENTE INVENTO:

Um objectivo do presente invento é reduzir as perdas por lavagem da polpa alcalina.

Um outro objectivo do presente invento é empobrecer a polpa celulósica alcalina em iões sódio.

Um terceiro objectivo do presente invento é aumentar a eli minação, na polpa celulósica alcalina, de substâncias que contribuam para o consumo de oxigénio químico (COD) (Chemical Oxygen Demand).

SOLUÇÃO:

Estes objectivos, de acordo com o presente invento, são al cançados na lavagem da polpa celulósica alcalina quando, durante a lavagem numa ou mais fases, o pH é baixado nas fases de la vagem ou pelo menos numa fase de lavagem, sendo o dióxido de carbono o agente preferido de adição à fase de lavagem ou às di versas fases de lavagem.

De acordo com uma concretização do presente invento, o pH, depois da redução, é de aproximadamente 9.

De acordo com outra concretização do presente invento, o pH é reduzido pelo dióxido de carbono numa ou mais fases de lavagem, alcançando-se uma maior eliminação, na polpa, de substân cias que contribuem para um consumo de oxigénio químico (COD), agente preferido para realizar uma lavagem melhorada da polpa é o dióxido de carbono que se junta à água de lavagem usa da para lavar a polpa e/ou a suspensão da polpa, antes da fase de lavagem. Em caso de necessidade pode também juntar-se dióxido de carbono à própria fase de lavagem.

dióxido de carbono é o agente particularmente preferido para alcançar os melhores resultados na lavagem. 0 dióxido de carbono não contém substâncias perigosas para o ambiente, como cloro ou enxofre.

Contudo, para baixar o pH, podem juntar-se outros ácidos,

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-4por exemplo ácido sulfúrico, que evidentemente contém enxofre, uma vez que a polpa que é lavada, de acordo com o presente invento, foi tratada - antes da lavagem - com líquidos de tratamento contendo sulfatos. A ser usado, o ácido sulfúrico é de preferência adicionado juntamente com o dióxido de carbono com o fim de atingir uma redução mais marcada do valor do pH. Note-se que o pH não deve ser excessivamente reduzido pois que poderiam ocorrer reacções indesejáveis com a lenhina residual.

Além disso, a polpa que pode ser lavada com adição de dió xido de carbono ou outro agente que baixe o pH, é a polpa-sulfato de madeira mole e seca ou madeira dura e também polpas qui mico-mecânicas CTMJ? e CMP.

Gomo a operação de lavagem se realiza normalmente em várias fases, o agente que reduz o pH é adicionado numa ou mais fases, não o sendo pelo menos na primeira fase de lavagem.

De acordo com uma concretização particularmente preferida do presente invento, o pH é reduzido na última fase de, por exemplo, uma série de três ou quatro fases de lavagem até 5 aproximadamente. Neste caso pode também usar-se, além do dióxido de carbono, um ácido mineral, especialmente o ácido sulfúrico .

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS EM ANEXO

A natureza do presente invento e os seus aspectos serão me lhor entendidos depois da breve descrição, que se segue, dos De senhos em anexo e da sua discussão.

Nos desenhos em anexo:

A Fig. 1 é uma vista esquemática duma instalação laboratorial para levar a cabo o presente invento; e

A Fig. 2 é uma vista esquemática de uma instalação ligeira mente modificada para lavagem de polpas alcalinas em quatro fa ses.

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-5DESCRIÇÃO DA CONCRETIZAÇÃO PREFERIDA

Em relação aos desenhos, na Fig. 1, a referência número 51 designa a fonte de dióxido de carbono que, por intermédio da conduta 57, está em comunicação com um rotâmetro 52, um manometro 53 e um vaso 54. 0 fundo 58 do vaso 54 é um corpo sinterizado que divide finamente o gás que entra proveniente da fonte 51. Durante a adição de dióxido de carbono, o conteúdo do va so 54 é agitado por meio dum agitador 55 accionado pelo motor 56.

A 25g de polpa seca juntaram-se 200 ml de licor negro. Dei xou-se a mistura repousar durante 48 horas. Depois diluiu-se a mistura em água desionizada até perfazer um litro, isto é, até uma concentração em polpa de 2,5%. Submeteu-se a suspensão a uma hora de agitação antes de remover o filtrado. A polpa foi en tão sujeita a uma lavagem em 4 fases. Em cada fase, juntou-se água desionizada até uma concentração em polpa de 2,5%. Cada fa se de lavagem durou uma hora, sob agitação. Todos os filtrados foram guardados para análise. A quantidade de sódio na água de lavagem foi determinada usando absorção atómica e COD de acordo com o método do Dr. Dange.

Nas séries experimentais controladas, o dióxido de carbono foi adicionado na segunda fase de lavagem durante 5, 10, 20 e 40 minutos, respectivamente. 0 fluxo de dióxido de carbono foi constante e uniforme em todas as experiências. Devido ao reduzi do grau de eficiência da dissolução do dióxido de carbono nestas experiências, não se calculou a quantidade de C0₂. Nas instalações industriais e outras, o equipamento bem conhecido dum perito na arte pode facilmente dissolver o dióxido de carbono na água de lavagem e na suspensão da polpa.

Verifica-se no Quadro I que a quantidade total de sódio eliminado é maior quando se junta C0₂ na segunda fase de lavagem. 0 efeito torna-se já manifesto na fase em que se dá a adição de

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-64 X dióxido de carbono, isto é, na segunda fase.Na é eliminado mais eficientemente devido à redução do pH a qual resulta da adição de 00^.

processo de eliminação de substâncias COD é mais complicado. A quantidade total de COD eliminada é maior quando a adição do 00^ se faz na segunda fase de lavagem. No entanto o efei to é retardado e só se torna aparente na 3^â fase de lavagem.

Não é bem clara a razão porque a eliminação de COD melhora desté modo. Uma explicação possível é a natureza química da sua tensão superficial. Seria aplicável o seguinte:

(RCOO)₂Ca -> RCOONa (RCOOH) resinas e ácidos gordos co₂ + h₂o h₂co₅

Ca²⁺ + C0Í“ -* CaCO_%

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CaCO^ é mais dificilmente solúvel que o (RC00)₂Ca carbonato de cálcio deposita-se temporariamente, sendo o cálcio inactivado. Os sabões de cálcio tem carácter insolúvel e não formam tanto fases laminares como os sabões de sódio. A actividade superficial aumenta no sistema o que melhora a elimi nação de substâncias orgânicas.

Uma instalação modificada para lavagem de polpa tratada pelo sulfato, está esquematizada na Fig. 2.

De acordo com a Fig. 2, a polpa vem dum digestor (não indicado no esquema) através da conduta 1 para o cilindro assoprador 3. A conduta 2 conduz a um condensador. A polpa no cilin dro assoprador 3 é diluída com licor fraco (pouco espesso) via conduta 4 de uma cisterna 19 de licor fraco. 0 agitador do tanque assoprador 3 é designado por 5·

A polpa vinda do tanque assoprador 3 passa pela conduta 29 para um crivo de fios 6. A polpa passa então para o primeiro filtro de lavagem 15 e a seguir pelos três filtros de lavagem seguintes 16, 17 e 18. 0 filtrado do primeiro filtro 15 é reco-

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Ref: PT 2377/GIU/Wi/AM lhido na cisterna 19 de licor fraco, e o filtrado dos outros três filtros nas cisternas 20, 21 e 22, respectivamente. A polpa lavada sai do 4² filtro 18 no ponto de referência 13. Quando a polpa passa de um filtro para o seguinte o bolo filtrado é re duzido a pedaços em 8. 0 liquido filtrado de um filtro serve co mo líquido lavador do filtro precedente e de líquido de diluição do mesmo filtro. Normalmente junta-se água pura ao último fil tro 18, como líquido de lavagem, entrando pela conduta 12.

De acordo com o presente invento, o dióxido de carbono é introduzido nas condutas 31 e/ou 32 via condutas 23 e 24, respectivamente. 0 dióxido de carbono dissolve-se imediatamente no líquido de lavagem e é conduzido para os filtros 17 e 18, respectivamente pelas condutas 31 e 32 e condutas 10 e 11. 0 filtrado do filtro 16 passa pela conduta 26 para a cisterna 20. Um sensor de pH está colocado ou na cisterna 20 ou na conduta 26, controlando o sensor, por intermédio do equipamento de regulação e controlo, o fornecimento de dióxido de carbono à conduta 31. De modo semelhante, um sensor de pH está colocado na conduta 27 ou na cisterna 21, estando este sensor ligado a um dispositivo de controlo que mantém o pH ao nível pre-determinado por ajustamento da adição de COg via conduta 24»

Junta-se água ao último filtro de lavagem 18, estando esta água misturada com dióxido de carbono e/ou dióxido de enxofre. Pode também colocar-se um sensor de pH na conduta 28.

Verificou-se que é possível reduzir as perdas de lavagem, expressas em NagSO^, em aproximadamente 1 kg por kg de dióxido de carbono do lote. Sendo 6 kg, aprox., de dióxido de carbono uma quantidade adequada para uma tonelada de polpa, é então possível reduzir a perda de lavagem em aproximadamente 6 kg/ton de polpa.

Baixando ainda mais o pH pela adição de um ácido mineral, de preferência o ácido sulfúrico, e portanto baixando o pH até 6 ou menos, podem conseguir-se perdas de lavagem ainda mais bai

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Na produção de polpas CTMP e GMP, o material celulósico é pré-tratado com um líquido de tratamento alcalino e é desintegrado em um ou mais refinadores, normalmente refinadores de dis co. A polpa em suspensão passa então para o sector de crivagem. 0 produto de saída passa para uma instalação de lavagem, por exemplo do tipo ilustrado pela Pig. 2.

Usando o processo do presente invento é possível melhorar os resultados de lavagem de todas as polpas celulósicas alcalinas, independentemente da polpa ser de madeira mole ou dura ou qualquer outro tipo de polpa, por exemplo, produzida de bagaço.

presente invento não deve ser considerado como restricto ao que acima se disse e mostrou nos Desenhos, podendqéonceber-se muitas modificações sem nos afastarmos do espirito e âmbito das reivindicações anexas.

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-9QUADRO 1

Adição de COg na 2^ fase de lavagem (adição a caudal constante de COg)

0 amostra	COg 5 min	COg 10 min	COg 20 min	COg 40 min
Na (tot) Na (1)	1.14	1.26	1.23	1,18	3,28
Na (1+2) Na (1)	1.10	1,21	1,19	1,16	1,22
Na (1+2+3) Na (1)	1.13	1,25...........	1,21	1,17	1,24
pH (2)	10.8	7,5	7,4	7,2	5,7
pH (4)	9,4	7,6	7,8	7,6	7,1
COD(tot) COD(l)	1,20	1,29	1,26	1,32 .......	1,32
COD(1+2) COD(l)	1,11	.....1,13.........	1,13	1,12	1.07
COD(1+2+3) COD(l)	1,17	1,21 ........	1.19	1,23	1,25

Na (tot) Na (1)	refere-se ao quociente entre o Na total eliminado e o Na eliminado na l^ã fase da lavagem. Analogamente quanto aos exemplos abaixo
COD(1+2) COD(l)	COD eliminado nas fases 1+2 COD eliminado na fase 1

Não se juntou COg na fase 1 pH(2) refere-se ao pH após a 2& fase de lavagem

Claims

REIVINPIQAgOES ia, - Processo de lavagem de polpa celulósica alcalina, na qual a lavagem se realiza numa ou mais fases consecutivas , caracterizado por se fazer baixar o pH nas fases de lavagem ou pelo menos numa das fases de lavagem.
2&. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se baixar o pH por meio de dióxido de carbono.
3^â. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por se juntar dióxido de carbono à água de lavagem da fase e/ou à suspensão da polpa imediatamente antes da fase de lavagem.
4-. - Processo de acordo com a reivindicação 3, no qual a lavagem se realiza em pelo menos duas fases, caracterizado por se adicionar dióxido de carbono a todas as fases de lavagem excepto à primeira.
5^â. - Processo de acordo com uma ou mais das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por o pH ser reduzido pelo menos até 9·
6^. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o pH ser reduzido pelo menos até 7.
7^â. - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o pH ser reduzido pelo menos até 5·
8&. - Processo de acordo com uma ou mais das reivindicações de 1 a 7, caracterizado por a polpa ser polpa-sulfato e/ou polpa químico-mecãnica (OTMP, CMP).
9^â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se reduzir o pH com um ácido mineral, de preferência com o ácido sulftírico.

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-1110^. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por se juntar também um ácido mineral, de preferência áci do sulfúrico, à última fase de lavagem.