PT91175A - Processo para o processamento de material celulosico em folha - Google Patents
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Description
<7/4 Μ"
Descrição referente â patente de invenção de COURTAULDS PLC, britânica, industrial e comer- i ciai com sede em 18 Hanover Square, London W1A 2 BB, Inglaterra, (inventores: Richard Burley e Lucjan Stanislaw Slota, residentes no Reino Unido), para "PROCESSO PARA 0 PROCESSAMENTO DE MATERIAL CELU-1ÔSIC0 EM FOLHA".
I !
DESCRIÇÃO A presente invenção refere-se ao processamento de material celulósico em folha. Mais particularmente, refere-se â preparaçao de material celulósico em folha antes da esterificação da celulose, por exemplo, acetilação de celulose para formar acetato de celulose. É prática comum esterificar material celulósico para o converter em acetato de celulose. Uma fonte preferencial de material celulósico é polpa de madeira com um conteúdo elevado em alfa celulose, normalmente compreendido entre 95 e 98% de alfa celulose em peso, baseado no peso total da polpa de madeira. Quanto mais elevada é a proporção de alfa celulose maior é a produção de celulose esterifiçada. j A polpa de madeira de conteúdo em alfa celulose elevado é nor-| malmente fornecida como material macio em folha possuindo uma | densidade relativamente baixa compreendida tipicamente entre 1
_3 0,4 e 0,5 g.cm . Estas folhas podem rasgar-se em tiras numa forma adequada para esterificação, por exemplo utilizando um moinho de martelos, com pouca, se houver alguma, desactivaçao de celulose para esterificação. A polpa de madeira de elevado conteúdo alfa é cara e o seu fornecimento esta a tornar-se relativamente escasso. Há, assim, necessidade de encontrar fontes alternativas de celulose. Uma fonte é a polpa de madeira de baixo conteúdo alfa, e isto significa polpa de madeira com um conteúdo de celulose alfa compreendido entre cerca de 90 e um máximo de 95% em peso, com base no peso total da polpa de madeira. Contudo, este tipo de polpa é normalmente produzido como folhas de densidade elevada, possuindo tipicamente uma _3 densidade compreendida entre cerca de 0,6 e 0,85 g.cm Estas folhas de densidade elevada necessitam de ser rasgadas em tiras antes de estarem numa forma adequada para esterifica çao, e o rasgar em tiras provoca desactivaçao da celulose, originando éster de celulose de fraca qualidade com um conteúdo relativamente elevado de celulose nao reagida. É, assim, necessário encontrar uma maneira de processar folhas de densidade elevada de polpa de madeira de baixo conteúdo alfa para esterificação sem desactivaçao da celulose. É conhecido da Patente Norte Americana N9. 2.393.783 a activação de celulose antes da nitração, molhando a folha de polpa de madeira e submetendo-a, então a uma injec ção violenta de ar comprimido para separar as fibras umas das outras. As fibras são então sopradas para uma caixa de recolha utilizando um fluxo de ar que também seca as fibras.
Um tal processo é relativamente dispendioso e perigoso de operar e não rompe as folhas de polpa muito bem. É também conhecido da Patente do Reino Unido N9. 714.163 o processo de aquecer fibras soltas de material celulósico, por exemplo, polpa de madeira que tenha sido descontaminada, com 15-30% de água e depois reduzir o conteúdo de água a 5-7% por intermédio de ar soprado através do material durante 50-150 segundos a 25-65QC para formar uma celulose uniformemente activada que se pode então acetilar. 2
Contudo, é de considerar que o material de partida para o processo desta patente está na forma de fibras soltas e nao de material em folha.
Nenhum dos métodos anteriores é adequado para o processamento de folhas de elevada densidade de polpa de baixo conteúdo alfa para utilização num processo de esteri-ficação comercialmente viável.
De acordo com a presente invenção proporciona-se um método para o processamento de material celulósico em folha para esterificação, caracterizado por se tratar o material celulósico em folha com água, se alimentar uma máquina que essencial e simultaneamenteseca e rasga em tiras o material molhado, sendo a secagem efectuada por gás de secagem quente fornecido â máquina, e se remover o material rasgado da máquina, sendo as condições de operação controladas de forma a que a temperatura do gás de secagem à saída da máquina não exceda 1109C e o conteúdo de humidade do material rasgado removido da máquina esteja compreendido entre 4 e 15% em peso, com base no peso seco do material celulósico.
Embora o método de acordo com esta invenção se possa aplicar a qualquer tipo de celulose na forma de folha, é vantajoso aplicá-lo a folhas de densidade elevada, possuindo tipicamente uma densidade compreendida entre 0,6 e 0,85 g.cm . O método tem a vantagem de evitar a desacti-vação de celulose e permitir assim produzir éster de celulose de qualidade elevada. 0 método é especialmente adequado para polpa de madeira de baixo conteúdo alfa, a qual é, geralmente, produzida na forma de folhas de densidade elevada. A quantidade de água com a qual se trata inicialmente a folha de polpa depende, em parte, da densidade da folha, necessitando uma densidade mais elevada uma quantidade de água maior. Regra geral, a quantidade de água varia, de preferência, de 40 a 80%, mais preferencialmente de 50 a 70%, em peso com base no peso seco da polpa.
De preferência, as folhas molhadas passam inicialmente num dispositivo que as rompe em unidades razoávelmente pequenas antes de se alimentar uma máquina de rasgar 3
em tiras a temperatura elevada e de secagem, com estas unidades . A secagem e o corte em tiras do material molhado efectua-se, de preferência, num moinho de agulhas equipado com meios de secagem, especialmente num moinho de agulhas particular conhecido como um Atritor. Um Atritor tem a vantagem de poder operar a temperaturas de entrada elevadas até cerca de 5509C, e permitir assim que o material que passa através do Atritor seque muito rapidamente, proporcionando baixos tempos de permanência, normalmente inferiores a 5 segundos. Surpreendentemente, verificou-se que as temperaturas elevadas do Atritor se podem utiliazar para secar folhas de densidade elevada de material celulósico molhado, enquanto o material é simultaneamente rasgado em tiras, sem desactiva-ção da celulose, desde que as condições sejam cuidadosamente controladas de forma que ã saída do Atritor a temperaturas do gás de secagem não exceda 1102C e o conteúdo de humidade do material celulósico seco esteja compreendido entre 4 e 15%.
Acredita-se que o Atritor tem também a vantagem, relativamente a outros métodos de rasgar em tiras a polpa de madeira de, na entrada do Atritor, a água contida no material molhado se converter imediatamente o vapor devido às temperaturas elevadas. Isto ajuda a separação das fibras na polpa, proporcionando ã polpa rasgada uma estrutura aberta que ajuda a subsequente esterificação da celulose. 0 conteúdo de humidade do material rasgado removido da máquina varia, de preferência, de 5 a 10%, mais preferencialmente de 6 a 8%, em peso, com base no peso seco do material celulósico. Se se seca a celulose a um conteúdo de humidade inferior a 4% em peso então a celulose começa a tornar-se desactivada e isto finalmente origina um éster de celulose de fraca qualidade. Por outro lado, se o conteúdo de humidade do material seco aumenta acima de 15% em peso, a celulose torna-se difícil de processar e são necessárias quantidades adicionais de reagente de esterificação para converter a celulose a éster. A temperatura do gás de secagem ã saída do moinho de agulhas ou análogo é, de preferência, controlada 4
para variar na gama de 80 a 1109C, mais preferencialmente de 85 a 959C, por exemplo nunca excedendo 909C. Como o material celulósico rasgado é, em regra, removido da máquina no fluxo de gás de secagem a temperatura de salda do material rasgado é, mais ou menos, igual à temperatura do gás. Não é tão essencial controlar a temperatura do gás â entrada do moinho de agulhas ou análogo numa gama tão apertada, e de preferência está compreendida entre 300 e 5509C, mais preferencialmente entre 350 e 4509C. É normal seleccionar primeiro a temperatura de saída e depois controlar a temperatura de entrada e ajus tá-la para proporcionar a temperatura de saída necessária. Este controlo e ajustamento pode convenientemente efectuar-se automáticamente utilizando equipamento de controlo convencional.
Por razões de segurança, o moinho de agu lhas ou análogo opera, de preferência, com um gás de secagem contendo um nível reduzido de oxigénio, comparado com o ar, por exemplo cerca de 8% de oxigénio em volume. A invenção é agora ilustrada pelos Exemplos seguintes e com referência ao desenho anexo o qual mostra o aparelho adequado para efectuar o método desta invenção. A qualidade do acetato de celulose, também conhecido como flocos, produzido nos Exemplos mede-se pelo seu valor tampão (PV). 0 valor tampão define-se como a quan tidade de acetato de celulose seco, na forma de um aditivo constituído por 7,5X em peso de acetato de celulose dissolvido num solvente constituído por 95% em peso de acetona e 5% em peso de água, que se filtra através de uma dada área de um su porte de filtro específico antes do suporte de filtro ficar bloqueado por fibras insolúveis de polpa não acetilada presen „ 2 tes no material.0 suporte de filtro e de 1 cm e consiste de 30 camadas de papel de filtro KIMPAK. colocado entre tecido de algodão.Na parte superior o tecido consiste de duas camadas de tecido com os lados felpudos virados um para o outro.Na parte inferior é constituído por três camadas de tecido com as duas camadas mais próximas dos papéis de filtro possuindo os seus lados felpudos virados um para o outro e possuindo a camada inferior o 5
seu lado felpudo para o lado oposto aos papeis de filtro.
Quanto mais elevado i o valor tampão, melhor a qualidade dos flocos. Regra geral, um P.V. de 30 g.cm ou mais indica um floco de qualidade aceitavel. A presente invenção permite fazer flocos de acetato de celulose de qualidade razoável ou elevada a partir de folhas de polpa de madeira possuindo uma densidade de pelo menos 0,6 g 3 cm, por exemplo incluindo material celulósico de baixo conteúdo alfa.
Exemplo 1
Processaram-se seis porções de 1400 kg de polpa de madeira com um conteúdo alfa de 92^ (disponível de Saiccor (Proprietary) Ltd) na forma de folha para subse-quente acetilaçao. A folha tinha uma densidade de 0,83g.cm Molhou-se a folha de polpa com 65 parte de água/100 partes polpa, um dia depois alimenta-se um transportador de pás a uma velocidade de cerca de 300 kg/hora de polpa, a qual se quebrou em pequenas unidades e se deixou cair gota a gota num fluxo de gás quente que entrava num moinho de agulhas. A polpa rasgada em tiras finas, seca a um conteúdo de humidade de 7,5l, deixou a máquina num fluxo de gás a 80-902C e descarregou-se por um ciclone. A polpa rasgada resultante acetilou--se de uma maneira convencional sem problemas e proporcionou flocos de acetato de celulose com valor tampao médio de 32g. o cm . Estes podem fiar-se em fios de acetato de uma maneira convencional sem problemas.
Exemplo 2
Prepararam-se mais porções da polpa de madeira Saiccor do Exemplo 1 para acetilaçao utilizando o aparelho apresentado no desenho em anexo.
Fardos de folhas de polpa de madeira 1 colocaram-se num transportador 2 e uma apanhadora de folhas 3 apanhou as folhas individualmente e deitou-as num desfibra-dor misturador de pás 4 a uma velocidade de cerca de 1400 kg por hora. Quando as folhas caíam no misturador 4, deitava-se água por aspersão 5A e 5B, nelas (Note-se que se se fornecesse a polpa de madeira na forma de um rolo em vez de folhas 6
em fardos, então este rolo podia alimentar contínuamente o desfibrador misturador 4) . 0 desfibrador de mistura 4 quebrou as folhas individuais numas fibras grossas de aproximadamente 1 a 10 cm de diâmetro com um conteúdo de humidade de cerca de 65% em peso com base no peso seco da polpa. A fibra grossa molhada passou do desfibrador de mistura 4 para um moinho de agulhas Atritor 6 fornecido por Atritor Ltd. 0 gás quente, aquecido a cerca de 4002C, entrou no Atritor 6 via uma entrada 7 e secou a fibra grossa, húmida enquanto simultâneamente foi pulverizada numa fibra fina pela acção mecânica das agulhas 8 no Atritor 6. A velocidade de fluxo do gás quente era de aproximadamente 9300 m por hora. O tempo de residência da polpa no Atritor 6 dependia, em parte, do tamanho da fibra grossa que entrava no Atritor mas, regra geral, estava na gama de 0,25 a 4 segundos. 0 fluxo de gás transportou a polpa rasgada em fibras através do Atritor 6, e â saída do Atritor 9 controlou-se continuamente a temperatura do gás e ajustou-se a cerca de 909C, sendo o conteúdo médio de humidade da polpa seca, em fibras finas à saída 9 cerca de 7,5% em peso com base no peso seco da polpa. 0 gás transportou a polpa do Atritor 6 para um ciclone 10 onde o gás se separou da polpa rasgada em fibras. 0 gás saiu do ciclone pela saída 11 e, depois de depurado para remover o vapor de água e fibras pequenas de polpa, reciclou-se para o Atritor. A polpa rasgada em fibras saiu do cilone 10 pela salda 12 e transportou-se para o aparelho de acetilaçao para conversão em flocos de acetato de celulose utilizando processos padrão de acetilaçao.
Os flocos resultantes tinham um valor tam- -2 pao de 44 g cm
Exemplo 3
Repetiu-se o Exemplo 2 algumas vezes, utilizando a polpa de madeira Saiccor em folhas de densidade 0,83 -3 g.c:m com um conteúdo alfa de 92%, variando a temperatura do 7
gás à saída 9 do Atritor e o conteúdo final de humidade da polpa rasgada em fibras. Os resultados apresentam-se na Tabela 1 adiante na qual T ê a temperatura do gás à saída do Atritor, MC é o conteúdo de humidade da polpa em fibras depois de passar no Atritor e PV ê o valor tampão dos flocos de acetato de celulose preparados da polpa utilizando técnicas padrão de acetilação.
Tabela 1 TQC MC 7o em peso PV g cm 85 9.4 31 85 10.1 47 90 10.2 44 90 8.5 53 95 cerca de 10 42 95 cerca de 10 46 11.0 11.7 37
Exemplo 3A
Obtiveram-se flocos da mesma polpa Saiccor que não tinha sofrido o pré-tratamento de acordo com a presente invenção. Em vez disso, as folhas de polpa deitaram-se di-rectamente num moinha de martelos convencional para produzir um fibrafina.Não se adicionou água ã polpa antes ou durante a operação de rasgar em fibras. Acetilou-se a polpa em fibras utilizando as técnicas padrão e tinham um valor tampão de 14 g cm
Exemplo_4
Repetiu-se o Exemplo 2 com excepção que se substituíramos diferentes tipos de polpa de madeira por Saiccor, tendo as polpas diferentes conteúdos alfa e densidades de folha. Os resultados apresentam-se na Tabela 2. 8
Claims (3)
- Tabela 2 Tipo de Fornecedor Conteúdo Densidade PV Polpa Alfa de folha g cm l g cm SVS extra Borregará 91 0.73 38 Aliceta Western Pulp 95 0.44 41 Acetanier ITT Rayonier 95 0.44 32 Rayaceta ITT Rayonier 97 0.52 36 REIVINDICAÇÕES - 1§ - Processo para o processamento de material celulósico em folha para esterificação, caracterizado por se tratar o material celulósico em folha com água, se alimentar essencial e simultaneamente uma máquina que seca e rasga em tiras o material molhado, sendo a secagem efectuada por gás de secagem quente fornecido à máquina, e se remover o material rasgado da máquina, sendo as condições de operação controladas de forma a que a temperatura do gás de secagem ã saída da máquina não exceda 1109C e o conteúdo de humidade do material rasgado removido da máquina esteja compreendido entre 4 e 15% em peso baseado no peso seco do material. - 9 -
- - 2§ - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura do gás de secagem à saída da máquina estar compreendida entre 80 e 1109C.
- - 3§ - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a temperatura do gás de secagem à saída da da máquina não exceder 909C. _ 4§ _ Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o conteúdo em humidade do material rasgado à saida da máquina estar compreendido entre 5 e 10l em peso baseado no peso seco do material. - 5§ - Processo de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado por o material celulósico em folha antes de ser tratado com água, ter uma densidade _3 de pelo menos 0,6 g cm - 6§ - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o material celulósico em folha incorporar polpa de madeira de baixo conteúdo alfa. - 7§ - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por se tratar o material celulósico em folha com água de forma a que ele possua um conteúdo de água compreendido entre 4o e 80¾ em peso, baseado no peso do material, antes de alimentar a máquina. - 8§ - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a referida máquina 10 ser um tipo do moinho de agulhas equipado com meios de secagem, de preferência do tipo conhecido como um "Atritor". - 9§ - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o tempo de permanência do material celulósico na máquina ser menor do que 5 segundos . A requerente reivindica a prioridade do pedido na Grã-Bretanha, apresentado em 15 de Julho de 1988, sob ο N9. 8816864.6. Lisboa, 14 de Julho de 1989. --r Ί 7J5L'tSIlIM,11
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