BRPI0609343A2 - método e arranjo para cozimento contìnuo de polpa - Google Patents

Abstract

MéTODO E ARRANJO PAIRA COZIMENTO CONTìNUO DE POLPA. A invenção se refere a um arranjo e a um método para o cozimento contínuo de polpa de celulose química em um sistema digestor contínuo (100) . O sistema digestor contínuo (100) compreende uma admissão (102) para a alimentação de uma suspensão de aparas, e uma descarga (103) para a descarga de urna suspensão cozida de polpa. A suspensão de aparas é alimentada para a admissão através de uma linha (105) no começo do cozimento, onde a suspensão de aparas tem um volume de fluído de cozimento de partida que estabelece uma razão de fluido/madeira que é maior do que 3,5. A invenção é caracterizada em que um fluido de cozimento final está presente durante o cozimento para a maior parte do cozimento, e é retirado através de um filtro de retirada (106) somente durante os 15 minutos finais do cozimento. O fluido de cozimento final assegura uma razão de fluido/madeira que é maior do que 3,5 em associação com a retirada. O fluido de cozimento final retirado durante os 15 minutos finais do cozimento consiste de licor negro gasto, que mantém um nível de álcali residual que está abaixo de 15 g/l.

Description

"MÉTODO E ARRANJO PARA COZIMENTO CONTÍNUO DE POLPA".

Área Técnica

A presente invenção se refere a um método para ocozimento continuo de polpa de celulose química, conformeespecificado pela introdução da reivindicação 1, e a umarranj o para o cozimento continuo de polpa de celulosequimica, de acordo com a introdução da reivindicação 7.

A Técnica Anterior

Um número de métodos tem sido desenvolvido para ocozimento continuo de aparas (ou cavacos) de madeira demodo a aperfeiçoar em modos diferentes a qualidade da polpacom relação a, por exemplo, resistência a rasgo, capacidadede resistência a golpe, resistência à tensão, etc. Muitosdestes métodos têm se focalizado em modos diferentes decontrolar a concentração de álcali no digestor de modo a,desse modo, influenciar o processo de deslignificação. Foi,em adição, descoberto, que de modo a obter uma qualidade depolpa constante, é de grande importância que o perfil deálcali através da seção transversal do digestor sejamantido o mais constante possivel, e que o perfil de álcaliseja constante e não alto bastante durante as várias fasesdo cozimento.

Várias sugestões para o ajuste do álcali durante ocozimento têm sido usadas de modo a tornar constante operfil de álcali durante o cozimento. É possivel, porexemplo, usar fluxos de ajuste, no qual um volume de fluidode cozimento é retirado a partir do digestor, e retornadopara o digestor após ajuste do álcali, ou onde o fluido decozimento retirado que é retornado para o digestor ésubstituído totalmente ou parcialmente pelo fluido dediluição, que principalmente dá uma redução no o que sãoconhecidos como "DOMs" (um acrônimo para "materiaisorgânicos dissolvidos"), onde o DOM é principalmenteconstituído por hemicelulose e lignina, mas também decelulose e outras substâncias extraídas a partir das aparasde madeira. A retirada de fluido de cozimento em váriasposições, e a substituição subseqüente do fluido decozimento retirado por outro fluido, contudo, envolve umaredução no rendimento, visto que fibras residuais ehemicelulose desaparecem com o fluido de cozimentoretirado•

A Figura 1 mostra tecnologias de cozimento diferentespara digestores contínuos introduzidos durante os anos de1957, 1962, 1983, 1991, 1993, 1997, junto com uma variantepatenteada posterior conhecida como "Xylan". Seções defiltro são mostradas como seções tracejadas com retiradaspara instalações de recuperação/REC (uma seta ampla com umaseta com ponta sólida) , ou na forma de fluxos de digestor/Circ, no qual o fluido é recirculado de volta para ocentro do digestor através de tubos centrais convencionais.CLiqFLUXO indica a direção de fluxo do fluido de cozimentono digestor. A adição de licor branco é mostrada por WL. Emadição aos fluxos que são mostrados, existe também,naturalmente, a adição de fluido de diluição no fundo dodigestor, e um separador superior na admissão ao digestor.TC denota uma primeira circulação de digestor comaquecimento em que a adição de licor branco pode serefetuada em adição àquela que é adicionada antes dodigestor, ou na parte superior do digestor. WC denota ofluxo de lavagem inferior em que ele é aquecido a umatemperatura de lavagem alta (tipicamente a 120-130°COM) nossistemas.

Na tecnologia muito anterior para digestorescontínuos, todos os químicos de cozimento eram adicionadosem bateiadas antes do cozimento, ou em sua parte superior,e o fluido de cozimento estava presente durante a maiorparte do cozimento, para ser finalmente retirado a partirdo digestor através de filtros de retirada dispostos nofundo. Esta tecnologia era principalmente pretendida paradigestores pequenos com uma capacidade de produção de umaspoucas centenas de toneladas de polpa por dia, onde odigestor tinha um diâmetro limitado da ordem de um máximode 3-4 metros. Era ainda possível, nestes digestorespequenos, retirar-se volumes suficientemente grandes defluido de cozimento gasto a partir do digestor, visto queele estava somente a 1,5-2 metros do centro da coluna deaparas dentro do digestor, e a velocidade das aparas erabaixa devido a baixa produção. Este tipo de processo decozimento é mostrado esquematicamente na Figura 1; - 57.

A tecnologia na qual o digestor não tem várias seçõesde filtro no digestor, e tem somente uma seção de filtroúnica no fundo, foi usada também para o cozimento de lascasfinamente aparadas, serragem, e instalação de um ano, ondeo material original era, desse modo, finamente dividido,que era dificil de efetuar a retirada a partir do digestor,visto que o material em aparas estava muito hermeticamenteacondicionado.

Na tecnologia de digestor convencional estabelecidadurante o periodo de 1960-1970 para digestores contínuosmaiores com capacidades de produção de aproximadamente 1000toneladas de polpa por dia, essencialmente todo áleali foiadicionado em batelada na parte superior do digestor comfiltros de retirada altamente localizados no digestor, ondeum REC de retirada de fluido de cozimento gasto para oprocesso de recuperação ocorre em um tempo no qual asaparas tenham tido um tempo de retenção de aproximadamente50-70% do tempo de retenção total no digestor. Eraconvencional que uma zona de cozimento em contra-corrente efluxo de lavagem eram estabelecidos sob este filtro deretirada onde o fluido de lavagem introduzido no fundo eraretirado oposto ao fluxo das aparas em depósito. O fluidonesta zona de cozimento em contra-corrente e de lavagemassenta essencialmente bem sob a temperatura de cozimentodurante a parte principal do tempo de retenção das aparasnesta zona de fluxo em contra-corrente. Era normal queexistisse também um fluxo de aquecimento mais baixo nestazona de fluxo em contra-corrente (no começo do fluxo emcontra-corrente) em que o fluido foi aquecido a umatemperatura que tipicamente assenta em 10-30°COM sob atemperatura de cozimento estabelecida na zona de cozimentosuperior. Este tipo de zona de lavagem em contra-corrente éconhecido também como lavagem "Hi-Heat". Este tipo deprocesso de cozimento é mostrado esquematicamente na Figura1; - 62.

A tecnologia de cozimento continuo modificada, MCC,foi introduzida durante os anos 80, a medida querequerimentos mais altos para a qualidade de polpa eramdesej ados. A tecnologia de MCC significa que o áleali édividido em várias bateladas, e é tipico que também umapequena batelada de licor branco/WL foi adicionada em umfluxo para torná-lo igualado fora do disposto sob o filtrode retirada, e na zona de fluxo em contra-cor rente. Foipossível, desse modo, obter uma certa igualdade do perfilde áleali no cozimento, e uma grande parte do digestor foiativamente usada como uma zona de cozimento com um nivelefetivo de áleali, que permite tempos de cozimento maislongos e temperaturas de cozimento inferiores, que dãomelhor qualidade de polpa, e capacidade de produção maisalta.

Este tipo de processo de cozimento é mostradoesquematicamente na Figura 1; -83, onde o fluxo de MCC foiindicado.

O método adicional para aperfeiçoar a qualidade dapolpa com a tecnologia de ITC (uma abreviação para"Cozimento Iso Térmico"), onde a temperatura de cozimentomais alta e o nivel de áleali foram reduzidos em relação àtécnica anterior, e foram mantidos em niveis constantesatravés de todo o cozimento. Esta tecnologia significa quefluido de lavagem e fluido de cozimento adicionados nofundo do digestor foram retirados em uma seção de filtroextra, e foram aquecidos à temperatura de cozimento totalantes de retornarem ao digestor. 0 tempo durante o qual asaparas foram mantidas à temperatura de cozimento total foiestendido desta maneira para ser válido para essencialmentea zona completa de fluxo em contra-corrente sob a seção deretirada que retirou fluido de cozimento gasto para oprocesso de recuperação. Este tipo de processo de cozimentoé mostrado esquematicamente na Figura 1; -91, onde o fluxode ITC foi indicado.

Razões muito altas de fluido/madeira começaram a seremusadas em vasos de pré-impregnação, e nas zonas decozimento do digestor com o objetivo de igualaradicionalmente o perfil de álcali durante o cozimento. Estatecnologia constitui uma das bases do conceito COMPACTCOOKING™ desenvolvido por Kvaerner Pulping. A concentraçãode álcali no fluido de cozimento pode, deste modo, serreduzida, enquanto que, ao mesmo tempo, a quantidade deálcali necessária para um processo de neutralização efetivopermanece no fluido de cozimento. Visto que a fração defluido por medida de aparas é consideravelmente elevada,tipicamente com uma razão de fluido/madeira que assenta bemacima de 3,0, permanece possível garantir que umaquantidade suficiente de álcali, medida como uma quantidadede quilogramas de álcali por quilogramas de madeira, estápresente para o processo de deslignificação, enquanto que aconcentração de álcali, ao mesmo tempo, não necessita sertão alta. À medida que a produção é elevada a niveismaiores do que 1.800-2.000 toneladas de polpa por dia,também a posição do fluido de cozimento final retirado édeslocada para baixo no digestor, freqüentemente emcombinação com várias posições de retirada durante ocozimento. Este tipo de processo de cozimento é mostradoesquematicamente na Figura 1; -93, onde duas posições deretirada são indicadas, e na Figura 1; -97, onde trêsposições de retirada são indicadas.

Capacidades de produção de 2.500-3.500 toneladas depolpa por dia são requeridas nos dige stores contínuos paraaparas que são instaladas agora. Estes digestores contínuossão muito grandes com diâmetros de digestor de 8-10 metros,e, ocasionalmente, ainda maiores - ao redor de 12 metros dediâmetro. O problema de implementar seções de retirada éexacerbado nestes digestores, visto que torna-se maisdifícil retirar fluido de cozimento a partir do centro dacoluna de aparas com estas seções de filtro. As seções deretirada alcançam rapidamente um limite para o volume defluido de cozimento que é possivel de retirar. Um desejo,portanto, é limitar o número de seções de filtro, e reter ofluido de cozimento o mais distante possivel no digestorcom uma razão de fluido/madeira alta, de acordo com oconceito COMPACT COOKING™.

É também sabido que o rendimento de polpa éaperfeiçoado pela adição de aditivos de tipo polisulfito,conforme é mostrado em, por exemplo, US 6.241.851 e US6.569.851. A concentração de álcali efetiva e as condiçõesde temperatura na primeira zona de tratamento são tais queessencialmente nenhuma quebra de áleali da celulose ocorre:ao invés, o material é efetivamente penetrado pelopolisulfito. 0 material é subseqüentemente tratado com umlicor de cozimento de áleali na temperatura de cozimento demodo a produzir uma polpa de celulose quimica comrendimento mais alto a partir do processo de cozimento doque seria alcançado se pré-tratamento a baixa temperatura,álcali baixo, e na ausência de polisulfito.

Através do documento SE 520 956 é conhecido um métodopara aumentar a qualidade da polpa com relação àresistência da polpa, branqueabilidade e amarelamentosubseqüente reduzido, enquanto que o rendimento do digestoraumenta ao mesmo tempo. Isto é possível em que todos osfluidos de retirada, e, em particular, o fluido deimpregnação rico em hemicelulose, são permitidos um tempode retenção estendido fora do digestor antes deste serretornado para a mesma zona, ou para a zona imediatamentesubseqüente. Isto significa que o fator H dos fluidos decozimento e impregnação aumenta, isto é, significa que aeste fluido de cozimento é dado um tempo de retenção maisestendido na temperatura de cozimento do que o tempo deretenção que às aparas são dados. O principio é que umtempo longo é requerido antes que a hemicelulose comece aprecipitar nas fibras, que é um processo que ocasionalmentetoma um tempo de retenção para o fluido de cozimento ricoem hemicelulose mais longo que 60 minutos. É possivel comesta tecnologia simplificar para estender o tempo deretenção do fluido de cozimento no sistema, tal que esteprocesso de precipitação possa ser iniciado, às vezes que éapropriado para os sistemas de cozimento que não têm temposuficiente para ativar o processo de precipitação com otipo relevante de madeira. É a intenção que tanto quantopossível à hemicelulose será dada a oportunidade de tertempo para precipitar na fibra, o que dá um rendimentoaumentado de fibra e, em certos casos, um aumento em suaspropriedades de resistência.

Tem se comprovado, contudo, ser o caso que o método dodocumento SE 520 956 não dá o aumento pretendido daspropriedades de resistência da fibra de polpa em todos ossistemas de cozimento, ou para todos os tipos de madeira. Oaumento do fator H do licor de impregnação através de umtempo de retenção que aumenta o tempo, será, de fato, ocaso que muita da hemicelulose que é dissolvida a partirdas aparas re-precipitarão na fibra de polpa, mas aspropriedades que elevam a resistência da hemicelulosediminuem com o tempo. A resistência da polpa da fibra depolpa, por esta razão, será somente levemente aumentada emvários processos de cozimento. Tornou-se,

surpreendentemente aparente que o que é desejado a um graumaior é somente obter-se esta parte da hemicelulosedissolvida que tem as cadeias mais longas, e, nesta fraçãoda hemicelulose que precipita primeiro. Se o tempo emcertos sistemas de cozimento torna-se muito longo, tambémaquelas frações da hemicelulose com comprimentos de cadeiacurtos precipitarão, enquanto que, ao mesmo tempo, ascadeias mais longas de hemicelulose que j á foram re-precipitadas serão quebradas.

Outra variante para a influência da precipitação dehemicelulose na fibra é revelada em EP B 1.115.943. Nestavariante, o fluido de cozimento que é rico em hemiceluloseé retirado anteriormente no cozimento, e este fluido decozimento com um alto teor de hemicelulose dissolvida éretornado para a fase final do cozimento. Um tempo deretenção substancial na fase final do cozimento, maior doque 60 minutos, é requerido de modo que ao processo deprecipitação se j a dado um tempo suficiente para serativado. Este tipo de processo de cozimento é mostradoesquematicamente na Figura 1, "Xylan", onde é mostrado quefluido de cozimento com um alto teor de hemicelulose éretirado anteriormente (a segunda seção de filtro a partirda parte superior), e retornado para o digestor em um fluxode cozedor (a quarta seção de filtro a partir da partesuperior), onde um certo volume de fluido de cozimentogasto pode, ao mesmo tempo, ser retirado. Este fluido decozimento com um alto teor de hemicelulose pode, destamaneira, ser re introduz ido no cozimento, de modo a estarpresente durante a fase final do cozimento, com uma duraçãode pelo menos 60 minutos.

O Objetivo da Invenção

Um primeiro obj etivo é oferecer uma invenção quesolucione total ou parcialmente as desvantagens e problemasacima descritos, e que seja capaz efetivamente de reduzir otempo de retenção do fluido de cozimento através docozimento completo em sistemas com um tempo de retençãomuito longo do licor no sistema de digestão. 0 fluido decozimento é para estar presente com as aparas (ou cavacos)no vaso de cozimento tanto quanto possivel, mas o tempo deretenção é para ser reduzido ao máximo possivel.

0 principio da invenção é que o nivel de hemicelulosedissolvida seja mantido no fluido de cozimento através detodo o cozimento, cuj a hemicelulose é dissolvida muitoanteriormente no cozimento, tipicamente dentro dosprimeiros 20-30 minutos do cozimento. O processo para re-precipitação de hemicelulose requer um tempo de retençãolongo de modo a notar um efeito mensurável na elevação dorendimento, tipicamente um tempo de retenção de pelo menos50-7 0 minutos sendo requerido.

Um segundo objetivo da invenção é oferecer um método eum arran j o para cozimento continuo que dê uma polpa decelulose com qualidade de polpa otimizada e aperfeiçoadacom relação a resistência à tensão, resistência à rasgo ecapacidade de resistência a golpe da fibra de polpa.

Têm-se comprovado ser o caso que o rendimento e aresistência da polpa aumentam com o aumento da precipitaçãoanterior da hemicelulose na fibra, mas as cadeias dehemicelulose mais longas são quebradas com tempos deretenção mais longos, e a resistência da polpa diminui.

Um terceiro objetivo é manter a hemicelulosedissolvida no cozimento, e assegurar que ela se mantenhaconveniente até os 15 minutos finais de cozimento, de modoa assegurar que ela tenha tempo suficiente para re-precipitar na fibra de polpa.

Um quarto obj etivo da invenção é reduzirespecificamente o fator H do fluido de cozimento, isto é, otempo que o fluido de cozimento é mantido na temperatura decozimento. Isto significa que é possível controlarativamente o tempo de retenção da hemicelulose que foiliberada a partir das aparas no cozimento, tal que ela nãotenha tempo suficiente para ser quebrada: ela pode, aocontrário, ser influenciada de uma maneira controlada talque a forma e estruturas originais da hemicelulose nãosejam mudadas como um resultado da quebra, e ela possa serprecipitada na fibra de polpa nesta forma.

Um quinto obj etivo éter uma razão de fluido/madeiraalta através do cozimento completo. Isto proporciona váriasvantagens, visto que a concentração de áleali pode sermantida mais constante durante o cozimento, visto que umamaior quantidade de quilogramas de áleali por quilogramasde aparas pode ser estabelecida no fluido de cozimento, oque assegura que a concentração de álea li não caia tãograndemente durante o processo de cozimento, conforme oálcali é consumido à medida que a madeira é deslignifiçada.

Um sexto objetivo é implementar em digestorescontínuos modernos que tenham capacidades de produção nafaixa de 2.000-3.000 toneladas, ou maiores, de polpa pordia, onde estas instalações de digestão consistem dedigestores com diâmetros que excedem facilmente 6-8 metros,um conceito de cozimento completamente novo que adotaseções de filtro extremamente grandes na extremidade dodigestor, onde volumes muito grandes de fluido de cozimentogasto são retirados, ou do ponto de vista de controle,tenta-se retirar tais volumes. Esta técnica de cozimento étotalmente diferente das outras técnicas de cozimentomodernas para instalações de digestão grandes nas quaisvárias posições de retirada no cozimento são disponíveispara várias propostas diferentes, e o cozimento, destemodo, perde a hemicelulose que foi dissolvida no fluido decozimento antes das fases finais do cozimento. Um objetivoda pluralidade de retiradas é manter niveis baixos dos DOMsdissolvidos (incluindo hemicelulose) durante o cozimento,mas isto inevitavelmente dá perdas da hemicelulosedissolvida. Outro objetivo é que limitações foram vistas naretirada de fluido de cozimento a partir do cozimentonestes digestores grandes, e é, portanto, necessário usarvárias posições de retirada, e isto também removehemicelulose dissolvida a partir do cozimento antes dasfases finais do cozimento.

Um sétimo objetivo é tornar possivel reduzir aconcentração de áleali mais alta durante o cozimento,tipicamente aquela que é estabelecida no começo docozimento, enquanto, ao mesmo tempo, retém uma concentraçãode álcali relativamente alta e constante durante ocozimento completo, até as fases finais do cozimento. 0tempo durante o qual o álcali no fluido de cozimento éconsumido é reduzido através do estabelecimento de umarazão de fluido/madeira alta no cozimento, e a redução dotempo de retenção do fluido de cozimento no cozimento, soba condição que as aparas têm um tempo de retenção pre-determinado. Se, por exemplo, uma e a mesma carga de álcalié usada no começo do cozimento, enquanto o tempo deretenção do fluido de cozimento é reduzido, o nivel deálcali residual no licor negro retirado aumentará como umresultado da redução no tempo de reação. Isto pode serexplorado através da redução, ao contrário, da carga deálcali no começo do cozimento com o objetivo de manter omesmo nivel de álcali residual no licor negro. A razão defluido/madeira alta e a redução no tempo de retenção dofluido de cozimento operam juntos para reduzir aconcentração de álcali no começo do cozimento, sob acondição que é ainda possível assegurar um dado nivel deálcali residual no licor negro retirado, e uma concentraçãode álcali efetiva durante o cozimento completo. Istopermite uma melhor resistência da polpa, visto que é sabidoque concentrações de álcali durante o cozimento que sãomuito altas podem ter uma influência adversa na resistênciada polpa.

Os obj etivos descritos acima são alcançados com ummétodo de acordo com a reivindicação 1, e com um arranjo deacordo com a reivindicação 7.

Breve Descrição da Invenção

A invenção sugerida se refere à um método e a umarranj o que, em combinação com o cozimento continuo depolpa de celulose quimica, é para dar uma fibra de polpa decelulose com alta durabilidade à tensão, resistência arasgo e capacidade de resistência a golpe.

A fibra de polpa forte é alcançada tendo-se uma razãode fluido/madeira alta mantida através do cozimentocompleto com essencialmente o mesmo fluido de cozimento nofinal do cozimento como em seu começo. 0 tempo de retençãopara o fluido de cozimento no digestor é, deste modo,reduzido, e, deste modo, também o fator H do fluido decozimento. A quantidade total de hemicelulose dissolvida é,deste modo, reduzida, cuja hemicelulose precipita de voltana fibra de polpa de celulose, e dá à fibra suaspropriedades de aumento de resistência. Contudo, visto queas propriedades de aumento de resistência da hemicelulosesão mais altas no começo do cozimento, e tornam-se menorescom o tempo, as aparas obterão resistência à tensão,resistência à rasgo e capacidade de resistência a golpemais altas do que a que teria ocorrido em um processo decozimento com um fator H mais alto e tempo de retenção maislongo do fluido de cozimento. É, contudo, necessário que amaior parte do fluido de cozimento seja retida através detoda passagem completa através do cozimento, tal que tantoquanto possível das propriedades de aumento de resistênciaa partir da hemicelulose tenha tempo suficiente paraprecipitar na fibra.

Outras características e aspectos da invenção, e suasvantagens, tornar-se-ão claras a partir das reivindicaçõesde patentes em anexo, e pela descrição detalhada de algumasconcretizações dadas abaixo.Descrição dos Desenhos

A Figura 1 mostra as etapas de desenvolvimento paracozimento continuo desde 1957 até o presente; e

A Figura mostra concretizações preferidas de acordocom a invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

0 conceito "suspensão de aparas" será usado nadescrição seguinte da invenção. "Suspensão de aparas" éaqui usado para denotar um fluxo consistindo de aparas efluido que é continuamente alimentado em uma instalação decozimento continuo. 0 fluido na suspensão de aparas éprincipalmente constituído por condensado, umidade deaparas, licor branco, fluido de lavagem e licor negro apartir do cozimento completado. 0 termo "licor negro apartir do cozimento completado" é aqui usado para denotaruma retirada de fluido de cozimento gasto a partir dodigestor durante os 15 minutos finais do cozimento, cu j olicor negro gasto contém um nivel de áleali residual demenos do que 15 g/l. 0 termo "os 15 minutos finais docozimento" é aqui usado para denotar os 15 minutos finaisdo tempo de retenção das aparas no digestor na temperaturade cozimento total, e em um tempo durante o qual as aparasestão ainda na forma de uma coluna compacta de aparas, e emassociação com a coluna de aparas que alcança o filtro deretirada final. É tipico que o tempo de retenção para acoluna de aparas nesta seção de filtro final atinge a 30-70minutos, dependendo da altura de filtro total da seção defiltro.A coluna de aparas alcança sob esta seção de filtrouma zona de diluição e lavagem na qual fluido de diluiçãomais frio é introduzido e retirado acima em direção à seçãode filtro, por cuja maneira um arrefecimento é alcançado.

0 conceito "razão de fluido/madeira" também seráusado. 0 termo "razão de fluido/madeira" é aqui usado paradenotar a razão entre fluido e madeira que prevalece nasuspensão de aparas.

Em adição, os conceitos "fluido de cozimento departida" e "fluido de cozimento final" serão usados. 0termo "fluido de cozimento de partida" é aqui usado paradenotar o volume de fluido na suspensão de aparas queestabelece uma certa razão de fluido/madeira no inicio dote de retenção na instalação de cozimento. Este fluido decozimento de partida é constituído por um ou mais fluidosconsistindo de condensado, licor branco fresco, umidade deaparas, filtrado de lavagem, e licor negro gasto, cuj olicor negro gasto tenha estado presente em pelo menos 7 5%do tempo de cozimento total do cozimento. 0 termo "fluidode cozimento final" é aqui usado para densidade um volumefluido de cozimento que é um volume parcial do. fluido decozimento partida, e onde este volume parcial está presenteno cozimento durante a parte principal do cozimento, e éprimeiro retirado durante os 15 minutos finais do tempo deretenção das aparas no cozimento, onde o fluido decozimento final assegura uma razão de fluido/madeira que émaior do que 3,5. O volume de fluido de cozimento final émenor do que ou igual ao volume de fluido do cozimento departida.

Finalmente, as expressões "filtro de retirada" e"seção de retirada" serão usadas. "Filtro de retirada" éaqui usado para denotar uma área da qual fluido é retiradoem associação com o cozimento. Está área pode ser, ou umaplaca de filtro, isto é, uma placa com divisões deretirada, ou pode ser um filtro de haste composto de hastesessencialmente paralelas com uma certa distância entre elasque estabelece as divisões de retirada. Uma "seção deretirada" pode consistir de filtros de retirada dispostossobre a seção de retirada completa, ou pode ser construídaa partir de um número de filtros de retirada que cobrempelo menos 50% da seção de retirada total. A capacidade deretirada total pode ser estabelecida com filtros deretirada dispostos em um modelo de tabuleiro de xadrezconhecido como "peneira disparada", com placas cegas entreos filtros de retirada, onde aproximadamente 50% da seçãode retirada consiste de superfícies com divisões deretirada, e 50% consiste de placas cegas. Dentro doconceito de "seção de retirada" está também compreendido oque são conhecidos como "canais de filtrado" ou"travessões", que estão localizados por convenção sob umasérie de filtros, e que tem uma área sem divisões quefaceiam na coluna de aparas, a função da qual sendo coletaro fluido de cozimento de retirada a partir da série defiltros que está acima do mesmo, e conduzir este para forado digestor. Uma seção de retirada, desse modo, podeconsistir de um número de séries de filtros, com ou semplacas cegas entre superfícies de filtro nesta série, ecanais de filtrado que assentam abaixo de cada série defiltros. Desse modo, várias variantes de seção de retiradasão possíveis.

A Figura 2 mostra uma primeira concretização preferidade um arranj o de acordo com a invenção no qual o método éusado. 0 arranjo é usado durante o cozimento continuo depolpa de celulose quimica em uma instalação de cozimentocontinuo 100. A instalação de cozimento continuo 100,mostrada na Figura 2, revela um sistema de vaso simples comum digestor no qual impregnação ocorre na parte superior dodigestor. Contudo, sistemas de dois vasos (não mostrados nodesenho) com um vaso de impregnação separado antes dodigestor, são possíveis.

A instalação de cozimento continuo 100 tem uma linha105 para a alimentação de uma suspensão de aparas para umaadmissão 102 em uma extremidade da instalação de cozimentocontinuo, preferivelmente em sua parte superior 101 para aadmissão da suspensão de aparas. A instalação de cozimentotem também uma descarga 103 em sua outra extremidade,preferivelmente o fundo, para a descarga de aparas cozidasna forma duma suspensão de polpa para a linha 112.

No inicio do cozimento, isto é, na parte superior 104da instalação de cozimento superior, a suspensão de aparastem um volume de fluido de cozimento de partida, cuj ofluido de cozimento de partida estabelece uma razão defluido/madeira que é maior do que 3,5, mais preferivelmentemaior do que 4, e, mais preferivelmente, maior do que 4,5.

Um volume parcial no fluido de cozimento de partida nocomeço do cozimento, conhecido como "fluido de cozimentofinal" está presente no cozimento durante a maior parte docozimento, e é retirado primeiro durante os 15 minutosfinais do cozimento através de uma seção de retirada 106 naqual o fluido de cozimento final assegura uma razão defluido/madeira em conjunto com a retirada que é maior doque 3,0, pref erivelmente maior do que 3,5, maispreferivelmente maior do que 4,0 e, mais preferivelmente,maior do que 4,5.

O fluido de cozimento final que foi retirado a partirdo filtro de retirada 106 consiste de licor negro gasto,que mantém um nivel de álcali residual menor do que 15g/l,pref erivelmente menor do que 12 g/l. O volume de fluido decozimento final é menor do que ou igual ao volume de fluidode cozimento de partida. A diferença na razão defluido/madeira entre o começo do cozimento e os 15 minutosfinais do cozimento pode ser baixa, dentro do intervalo de0-0,5 unidades, embora diferenças maiores na razão defluido/madeira possam ser estabelecidas em certascircunstâncias se o volume retirado na retirada 110 égrande.

Desse modo, um volume parcial do fluido de cozimentode partida pode ser retirado via uma ou várias seções deretirada 107, e enviado em uma ou várias linhas 110 diretaou indiretamente para o processo de recuperação (REC). Umaparte desta retirada a partir da linha 110 pode ser enviadapara o começo do cozimento em uma linha 111.

Mais do que 70%, pref erivelmente mais do que 80%, emais preferivelmente mais do que 90% do licor negro gasto apartir do filtro de retirada 106 é enviado direta ouindiretamente para o processo de recuperação (REC) via umalinha 108. O volume remanescente que não é enviado para oprocesso de recuperação pode ser enviado através de umalinha 109 para a suspensão de aparas antes do digestor, ouno começo do cozimento.

É uma vantagem se o digestor 101 tem um diâmetro que émaior do que 5 metros. A seção de retirada 106 tem uma áreaque constitui mais do que 7 0%, pref erivelmente mais do que80% da área de retirada total do digestor 101. A seção deretirada 106 está localizada a uma altura h acima do fundodo digestor, onde h é menor que 2 x o diâmetro D dodigestor.

O tamanho da área de seção de retirada medido emmetros quadrados depende estritamente da produção atual depolpa digerida a partir do digestor calculado comotoneladas de polpas por dia.

Desse modo, a área necessária da seção de retiradapara várias posições de processo no digestor pode serexpressa como um relacionamento de acordo com:

Área de seção de retirada [m2]= fator K * produção(toneladas de polpa por dia)A seção de retirada total 106 no final do cozimento épara ter, de acordo com a invenção, um fator k que excede0,06, e que preferivelmente excede 0,08.

O fator k normalmente assenta dentro do intervalo0,08-0,12.

Os seguintes relacionamentos são, deste modo, obtidospara niveis diferentes de produção:

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O fator H para fluido de cozimento no digestor seráreduzido por ter razões de fluido/madeira muito grandesatravés de todo digestor completo 101, e uma retiradagrande no final do cozimento, visto que o tempo de retençãopara o fluido de cozimento no digestor será reduzido, dadoque a polpa alimentada para fora a partir do fundo dodigestor mantém essencialmente a mesma consistência, e queo fluxo de retirada total a partir da seção de retirada 106é aumentado por um volume que corresponde ao volumeretornado através da linha 109, e dado que todos os outrosvolumes adicionados como bateladas são mantidosessencialmente iguais, exceto para um ajuste na razão decarga de álea li para licor branco, de modo a a j ustar aconcentração de álcali-

0 método, de acordo com a invenção, requer que aquantidade total de hemicelulose que é precipitada a partirdo fluido de cozimento nas aparas seja um tanto reduzida emextensão. Contudo, visto que as cadeias mais longas dahemicelulose dissolvida dominam no inicio do cozimento, ediminuem com o tempo como um resultado de suas quebras, apolpa de celulose cozida virá a ter resistência à tensão,resistência a rasgo e capacidade de resistir à golpe maisaltas do que aquelas que teriam sido alcançadas em umprocesso de cozimento tendo um fator H mais alto, e umtempo de retenção mais longo para o fluido de cozimento nocozimento. É, contudo, necessário que a maior parte dofluido de cozimento esteja presente através de todo ocozimento completo, tal que o máximo possivel daspropriedades de aumento de resistência a partir dahemicelulose tenha tempo suficiente para ser precipitado nafibra.

Isto pode ser comparado com a tecnologia a partir de1957 (Figura 1), em que as aparas e fluido de cozimento têmessencialmente o mesmo tempo de retenção no digestor e,desse modo, essencialmente o mesmo fator H. 0 que foiadicionado na parte superior do digestor foi também aqueleque foi retirado no fundo. Se, por exemplo, uma razão defluido/madeira de 2,5 foi estabelecida na parte superior dodigestor, então o volume total de licor negro retirado epolpa de descarga (excluindo o fluido de diluiçãoadicionado no fundo) corresponde a essencialmente a mesmarazão de fluido/madeira.

Alternativa 1: reduzir o fator H com licor negroretornado

Pelo aumento do volume retirado a partir da seção deretirada 106 por um volume parcial especificado eretornando este dado volume parcial de licor negro gastopara o inicio do cozimento, enquanto se mantém outrosfluxos, é possivel regular o fator H do fluido decozimento, visto que a velocidade do fluido de cozimentoatravés do digestor é, desse modo, aumentada. A regulaçãoem direção a um fator H inferior para o fluido de cozimentoespecificamente requer um volume aumentado de licor negrogasto que é retirado a partir da seção de retirada 106, eretornado para o inicio do cozimento, e inversamente, umaregulação em direção ao fator H mais alto para o fluido decozimento requer especificamente um volume reduzido delicor negro gasto que é retirado a partir da seção deretirada 106, e retornado para o inicio do cozimento.

Alternativa 2: diminuição do fator H com um volumeaumentado de filtrado de lavagem

Pelo aumento do volume de Liq. de Lav. de filtrado delavagem adicionado através de 114 com um dado volumeparcial e aumento do volume retirado a partir da seção deretirada 106 por um volume parcial correspondente, enquantose mantém outros fluxos, é possivel regular o fator H dofluido de cozimento, visto que a velocidade do fluido decozimento através do digestor é, desse modo, aumentada. Aregulação em direção a um fator H inferior para o fluido decozimento especificamente requer um volume aumentado deLiq. de Lav. de filtrado de lavagem adicionado, e um volumecorrespondente de licor negro gasto que é retirado a partirda seção de retirada 106, e inversamente, uma regulação emdireção ao fator H mais alto para o fluido de cozimentorequer especificamente um volume reduzido de Liq. de Lav.de filtrado de lavagem adicionado e volume reduzidocorrespondente de licor negro gasto que é retirado a partirda seção de retirada 106.

É, naturalmente possível, efetuar uma combinaçãodestas duas alternativas, e estes são os parâmetrosregulatórios que são mais facilmente de influenciar. Ovolume de condensado que acompanha as aparas não pode serinfluenciado de uma maneira simples, visto que este volumedepende diretamente de quanto vapor direto é suprido àsaparas para aquecimento.

O volume de licor branco é regulado com o obj etivoprincipal de manter pelo menos uma de uma certaconcentração de álcali no cozimento, e a um certo nivel deálcali residual no licor negro, e este volume é umaregulação secundária que depende dos volumes mudados dosfluidos.

A Figura 1 mostra esquematicamente como é possíveldetectar em uma maneira adequada as propriedades da polpana linha de sopro 112 com um sensor em linha 113b, ou comoutros meios de amostragem apropriados. A detecção daspropriedades de resistência da polpa pode ocorrer aqui, oua fração de hemicelulose precipitada na fibra cozida, ouambos estes fatores podem ser detectados. É também possiveldetectar a fração de hemicelulose no fluxo de retirada 108usando-se um sensor em linha apropriado 13a, ou usandomeios de amostragem correspondentes.

O resultado a partir da detecção de pelo menos umsensor, ou meios de amostragem 113a/113b, é usado em umaunidade de controle 115 para regular o fluxo de retiradaatravés de, por exemplo, a válvula 114a de modo a aumentarou diminuir o volume parcial regulado atual. Um aumento oudiminuição correspondentes no volume parcial de licor negroretornado ocorrem ao mesmo tempo, pela regulação da válvula114b, ou um aumento ou diminuição correspondentes no volumeparcial de filtrado de lavagem adicionado ocorrem ao mesmotempo, pela regulação da válvula 114c, ou ambas destaspodem ocorrer.

Exemplo:

Quando aplicado em uma instalação de cozimentocontinuo que produz 2.000 toneladas de polpa por dia, e emque 8 m3 de licor negro por tonelada de polpa é retiradopara recuperação a partir da seção de retirada 106, épossivel reduzir o tempo de retenção para o fluido decozimento por 33% se o volume de retirada é aumentado para10 m3 de licor negro por tonelada de polpa, e para retornar2 m3 para o inicio do cozimento, dado que o fator dediluição é mantido constante a 2.0. O fator de diluiçãosignifica que de um total de 8 m3 que é retirado pararecuperação, 6 m3 é retirado a partir da zona de cozimento,e 2 m3 é retirado a partir do fluido de diluição, enquantono caso em que 10 m3 é retirado para recuperação, então 8 m3é retirado a partir da zona de cozimento, e 2 m3 a partirdo fluido de diluição.

Isto mostra que o fator H do fluido de cozimento podeser substancialmente influenciado com ajustes relativamentelimitados dos volumes de retirada. Se o tempo de retenção éreduzido por 33%, o fator H é influenciado a um graucorrespondente.

Dependendo do tipo de madeira sendo usado,madeira/aucalipto deciduo (madeiras duras), madeiraconifera (madeiras macias), etc, e do processo de cozimentosendo usado, o tempo de retenção do fluido de cozimento éajustado de tal maneira que precipitação da hemicelulose éotimizada tal que é principalmente as cadeias mais longasde hemicelulose dissolvidas que são precipitadas na fibra,e não têm tempo suficiente para serem quebradas durante ocozimento. Se, por exemplo, a amostragem da polpa cozidamostra que a resistência da polpa alcança um dado valor,então os volumes regulados que influenciam o tempo deretenção podem ser aumentados tal que o tempo de retençãodo fluido de cozimento diminui. Se pode sersubstancialmente mostrado que a resistência da polpaaumenta, é possível continuar a aumentar os volumesregulados em etapas, considerando-se que ou odesenvolvimento da resistência de polpa é positiva, ou afração de hemicelulose precipitada na fibra tendoestruturas de ceia mais longas aumenta, ou ambos.

A invenção não está limitada às concretizações aquimostradas: várias variantes são possíveis dentro daestrutura das reivindicações de patente em anexo.

É, naturalmente, possível, implementar a invenção emum sistema digestor de dois vasos em que impregnação, e, emcertos casos, também tratamento de vapor das aparas,ocorrem em um primeiro vaso separado, e onde o fluido decozimento/impregnação adicionado como uma bateiada noprimeiro vaso acompanha as aparas durante impregnação noprimeiro vaso, e o cozimento no segundo vaso. Uma retiradacorrespondente à retirada 107-110 pode, ao invés, ocorrerem tais sistemas de dois vasos a partir do fluxo deretirada que é obtido a partir de um separador superior naparte superior do segundo vaso. Um primeiro filtro superiorpode também ser colocado em tais sistemas de dois vasos naparte superior do vaso de impregnação, cujo filtroprincipalmente retira condensado e pequenos volumes delicor negro a partir di vaso de impregnação longo antes doprocesso de impregnação das aparas tiver iniciado e, poresta razão, tais superfícies de filtro são excluídas apartir das figuras de percentagem que se referem ao tamanhodo filtro de retirada em relação às outras áreas de filtrototal no vaso de impregnação, ou no digestor, ou ambos.

Claims (13)

1.- Método para o cozimento continuo de aparas demadeira para a produção de polpa de papel em um sistemadigestor (100), onde o sistema digestor (100) compreendepelo menos um digestor continuo (101) no qual aparas sãocontinuamente alimentadas para o topo do digestor, e apolpa cozida é continuamente alimentada para fora a partirdo fundo do digestor a uma dada consistência de polpa, onde a suspensão de aparas no começo do cozimento tem um volumede fluido de cozimento de partida que é constituído por umou mais fluidos a partir do condensado, fluido de cozimentofresco, umidade de aparas, filtrado de lavagem, e licornegro gasto, cujo licor negro gasto tenha estado presentedurante pelo menos 7 5% do tempo de retenção do cozimento nodigestor, cujo fluido de cozimento de partida tem um volumepara estabelecer uma razão de fluido/madeira que é maior doque 3,5, caracterizado pelo fato de• que um fluido de cozimento final que é um volumeparcial do fluido de cozimento de partida onde o fluido decozimento final está presente no cozimento durante a maiorparte do cozimento, e é retirado somente durante os 15minutos finais do cozimento, onde o fluido de cozimentofinal assegura uma razão de fluido/madeira que é maior doque 3,5;• que o fluido de cozimento final retirado durante osúltimos 15 minutos do cozimento consiste de licor negrogasto, que mantém uma concentração de áleali residual demenos do que 15 g/l;• que o volume de fluido de cozimento final é menor doque ou igual ao volume de fluido de cozimento de partida;• que o volume de fluido de cozimento de partida éinfluenciado, com o objetivo de regular o fator H parahemicelulose que está presente no fluido de cozimento, eque tenha sido dissolvido a partir das aparas de admissão,de tal maneira que, com a manutenção da consistência depolpa da polpa de descarga, que o volume de fluido decozimento de partida é aumentado quando o fator H parahemicelulose que está presente no fluido de cozimento, eque tenha sido dissolvido a partir das aparas de admissão épara ser reduzido, e inversamente que o volume de fluido decozimento de partida é reduzido quando o fator H parahemicelulose que está presente no fluido de cozimento, eque tenha sido dissolvido a partir das aparas de admissão épara ser aumentado, onde o volume de fluido de cozimento departida é influenciado principalmente através da influênciano volume de, ou filtrado de lavagem, ou licor negro gasto,cujo licor negro gasto tenha estado presente durante pelomenos 7 5% do tempo de retenção do cozimento no digestor.

2.- Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o fluido de cozimento departida estabelece uma razão de fluido/madeira que é maiordo que 4,0 no começo do cozimento, e que o fluido decozimento final assegura uma razão de fluido/madeiradurante os 15 minutos finais do cozimento que é maior doque 4,0.

3. - Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o fluido de cozimento departida estabelece uma razão de fluido/madeira que é maiordo que 4,5 no começo do cozimento, e que o fluido decozimento final assegura uma razão de fluido/madeiradurante os 15 minutos finais do cozimento que é maior doque 4,5.

4. - Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de que pelomenos 75%, pref erivelmente pelo menos 80%, e ainda maispreferivelmente pelo menos 90% do volume de fluido decozimento de partida está presente no digestor através detodo o cozimento completo.

5. - Método, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que a zona de cozimento antes daretirada de fluido de cozimento final é uma zona decozimento concorrente em que ambos o fluido de cozimento eas aparas se movem para baixo no digestor.

6. - Método, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que a zona de cozimento completono disgestor ocorre como um cozimento concorrente no qualambos o fluido de cozimento e as aparas se movem para baixono digestor.

7. - Arranjo para o cozimento continuo de polpa decelulose quimica em um sistema digestor continuo (100),para a regulação do fator H da hemicelulose dissolvida nolicor de cozimento, onde o sistema digestor continuo (100)compreende pelo menos uma admissão (102) para a alimentaçãocontinua de uma suspensão de aparas, e uma descarga (103)para a descarga continua de uma suspensão cozida de polpa,a suspensão de aparas é alimentada para a admissão atravésde uma linha (105), a suspensão de aparas tem na partesuperior (104) do sistema digestor um volume de fluido decozimento de partida que estabelece uma razão defluido/madeira que é maior do que 3,5, onde o fluido decozimento de partida é constituído por um ou vários doscondensado de fluidos, fluido de cozimento fresco, umidadede aparas, filtrado de lavagem e licor negro gasto, cujolicor negro gasto tenha estado presente durante pelo menos75% da duração total do cozimento, caracterizado pelo fatode• que um volume de fluido de cozimento final que é umvolume parcial do fluido de cozimento de partida, onde ofluido de cozimento final está presente no cozimento para amaior parte do cozimento, e é retirado através de uma seçãode retirada (106) que é disposta a uma altura (h) que émenor do que 2*D a partir da borda superior da seção deretirada abaixo do flange de fundo do digestor;• que o fluido de cozimento final constitui uma razãode fluido/madeira na posição de retirada de pelo menos 3,5;que a área da seção de retirada (106) como umafunção a partir da produção de polpa de celulose cozida éexpressa como:área de seção de retirada [m ] = k* produção[toneladas de polpa por dia]onde o fator k ^ 0,06, e, preferivelmente ^ 0,08;que a área da seção de retirada (106) constitui maisdo que 7 0% da área total de seções de retirada do digestor;e que o diâmetro do digestor é maior do que 5 metros.

8. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que mais do que 80% da retiradaa partir da seção de retirada (106) é conduzida em umalinha (108) para o processo de recuperação (REC).

9. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que mais do que 90% da retiradaa partir da seção de retirada (106) é conduzida em umalinha (108) para o processo de recuperação (REC).

10. - Arranj o, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que mais do que 95% da retiradaa partir da seção de retirada (106) é conduzida em umalinha (108) para o processo de recuperação (REC).

11. - Arranj o, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 8-10, caracterizado pelo fato de que umvolume parcial da retirada na linha (108) é conduzido parao fluido de cozimento de partida (105), via uma linha deretorno (109).

12.- Arranjo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 8-11, caracterizado pelo fato de que o fatork está dentro do intervalo 0,08-0,12.

13.- Arranjo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 8-12, caracterizado pelo fato de que asrazões de fluido/madeira do fluido de cozimento de partidae do fluido de cozimento final na posição da retirada sãomaiores do que 4,0, e, mais preferivelmente, maiores do que