Tecnologia de mistura PARETO

Tecnologia de mistura PARETO
UMA SOLUÇÃO INTEGRADA E INOVADORA
Tecnologia de mistura PARETO
Um sistema com projeto e patente, que aprimora o desempenho químico
através da otimização da injeção de aditivos químicos nos fluxos do
processo industrial, a Tecnologia de mistura PARETO permite uma distribuição mais uniforme de aditivos em um período de tempo menor se
comparada aos tradicionais sistemas de injeção. Para aplicações como
adição de floculantes na parte úmida do sistema da máquina de papel,
é possível obter economia de água e energia, aumento da produção e
melhoria da qualidade quando esta inovadora solução é usada em substituição das tradicionais tecnologias de injeção.
Tecnologia de mistura
PARETO foi especificamente
projetada para reduzir as
ineficiências e desafios
inerentes aos tradicionais
métodos de fabricação de
papel.
A tecnologia PARETO representa um importante avanço em aplicações
de injeção de produtos químicos, com sucesso confirmado em várias
instalações comerciais. Esta tecnologia se aplica à maioria de injeções
químicas e é especificamente aplicável a polímeros de alto peso molecular, normalmente encontrados no tratamento de água e/ou em produtos que são alimentados no topo de um tanque (gotejados em tanques
abertos), tais como eliminadores de espuma, híbridos ou coagulantes
(orgânicos e inorgânicos).
Ao analisar os fundamentos da tecnologia de injeção, há uma série de
métodos usados para a aplicação de produtos químicos na tubulação do
processo, inclusive a conexão direta entre mangueira e tubo (ou seja,
conexão T-jet), ponta de injeção, tubo perfurado e vários outros métodos
projetados muito mais novos. Cada um desses métodos tem vantagens e
desvantagens inerentes ao fabricante de papel e requer certos compromissos e compensações técnicas para ser implementado com sucesso
A tecnologia PARETO foi especificamente projetada para reduzir as
ineficiências e desafios inerentes a tais métodos. Embora esta tecnologia seja aplicável a todos os aditivos químicos, ela é particularmente
eficiente na otimização da dosagem de floculantes pela característica
rápida e irreversível do processo de adsorção de polímero pelos aditivos
Soluções inovadoras em resposta aos
seus desafios
O principal objetivo do otimizador PARETO (Figura 1) é aplicar a mistura
de aditivo e alimentar o tubo com água de modo a garantir: (a) A rápida
mistura de produto químico no fluxo e (b) a mistura desse produto com a
água de alimentação em condições hidrodinâmicas controladas para se
evitar a desativação do químico.
O otimizador PARETO é acoplado ao tubo através de um adaptador, como
mostra a Figura 2. É essencial usar o adaptador especialmente projetado
para esta finalidade de modo a misturar previamente o líquido de
alimentação e o produto químico para poder garantir a penetração
uniforme desta mistura na tubulação do processo. A construção é de
aço inoxidável AISI 316.
Figura 1 - Otimizador PARETO
Como mostra a Figura 3, a representação convencional posterior a 10 m
(33 pés) – distância que o Depurador Vertical encontra-se da Caixa de
Entrada ou na unidade de clarificação como DAF - ainda não ocorreu uma
boa homogeinização, resultando em altas concentrações localizadas de
produtos químicos ou em formações de flocos. Isto resulta não apenas
na menor eficácia do produto químico, mas também em variabilidade na
formação de flocos, o que pode causar um impacto prejudicial em certas
características do produto acabado, tais como formação, porosidade e
perfil de umidade, bem como na eficiência operacional.
Conforme ilustrado na parte inferior da Figura 3, ocorre uma mistura
quase completa em sete metros (23 pés) da injeção. Este procedimento
elimina muitos problemas decorrentes de uma mistura inadequada,
permite aproximar o ponto de injeção e melhorar o desempenho do
polímero.
Figura 2 - Otimizador PARETO
Instalação
T-Jet x Tecnologia de mistura PARETO
% da área boa mistura
T-Jet
10%
25%
Distância até a
unidade de operação (caixa de
entrada/DAF/
clarificador/etc.)
55%
Ponto de aplicação
3 m (10 pés)
7 m (23 pés)
PARETO
10 m (33 pés)
20%
Área de boa mistura
Figura 3
65%
87%
Tecnologia de mistura PARETO
Benefícios
Quando a tecnologia PARETO é combinada com
extensivas tecnologias de produtos químicos e práticas
de qualidade do sistema oferecidas pela Nalco, os
clientes recebem uma solução completa e abrangente,
diferente de qualquer outra disponível no setor, que
proporciona resultados e valor incomparáveis. O uso
da tecnologia PARETO também é um meio importante
que os clientes da Nalco dispõem para economizar
água e energia de forma significativa e aumentar
o seu comprometimento com a sustentabilidade. A
Nalco também comunica o Retorno de Investimento
Ambiental (eROI) valor para o cliente considerando
as contribuições do desempenho ambiental e retorno
financeiro. A tecnologia PARETO tem demonstrado
uma maior eficiência de polímeros em uma série de
implementações do programa e, ainda, os clientes
conseguiram a estabilidade do sistema e um melhor
desempenho da unidade (máquina de papel/DAF/
prensa desaguadora de lodo/lavador/clarificador)
com o uso desta tecnologia.
A tecnologia PARETO pode ser usada em aplicações
RDF, na máquina de papel, e também em outras
aplicações, como é possível ver os benefícios na
próxima página.
Aplicações no processo de papel – Programas RDF
(retenção/drenagem/formação) na máquina
Diferentes tipos de produtos químicos usados na fabricação de papel
podem ser introduzidos com a tecnologia PARETO, entre eles: floculantes,
micropartículas, agentes de colagem, amido e agentes de resistência a
úmido e seco Em geral, o maior impacto no consumo de produtos
químicos é aproximar o ponto de aplicação à caixa de entrada ( préDepurador Vertical para pós-Depurador Vertical) sendo assim é possível:
Reduzir o consumo de água industrial (água do processo em substituição à água industrial, normalmente na diluição de um polímero secundário)
Reduzir gastos com energia
Reduzir o uso de produtos químicos
Melhorar o andamento de máquina (reduzindo as quebras
causadas por furos e melhorando o perfil da folha
Atingir a especificação física da folha, como teor de cinzas
e formação (qualidade)
Aplicações em papel não
Os programas de tratamento de água são processos muito dinâmicos e a
variabilidade pode ser resultado de condições mecânicas, práticas
operacionais ou simplesmente pela característica da estação de
tratamento de águas residuais/bruta (variabilidade dos contaminantes
no fluxo). Com a instalação de otimizadores PARETO nesta área, a Nalco
consegue minimizar esta variabilidade mesmo que as condições não
sejam ideais. De um modo geral, os resultados alcançados nestas
aplicações são:
Melhoria no desempenho do sistema e estabilidade operacional
Desempenho confiável do tratamento para estações de
tratamento de águas residuais/bruta
Redução no consumo de produtos químicos através de uma
mistura mais eficaz no fluxo do processo (10%-40%) e potencial para mudar pontos de aplicação dos químicos para uma área de menor cisalhamento (onde for adequado para a aplicação)
Substituição de água industrial (fresca) por fonte água do
processo/clarificada disponível
E
C
Aplicações no mercado
PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAPEL
A tecnologia PARETO se aplica a diferentes processos de injeção de produtos químicos.
Quando integrada a programas de floculantes e micropartículas da Nalco, o programa
resultante na parte úmida poderá agregar valor às operações dos clientes e, assim, oferecer
um programa exclusivo, que se diferencia de qualquer outra solução alternativa. Isto é
particularmente verdadeiro pelas aplicações existentes de floculantes pré-Depurador
Vertical e de polímeros, que têm água de diluição em quantidade insuficiente. Nestes casos,
a Tecnologia de mistura PARETO pode melhorar significativamente a situação atual de
injeção de produtos químicos e obter outras melhorias, permitindo que agentes de retenção
possam ser dosados pós-Depurador Vertical, e conseguir:
Aproximar pontos de aplicação de agentes de retenção/drenagem pós-Depurador
Vertical à Caixa de Entrada para diminuir o consumo de produtos químicos e minimizar impactos negativos na formação.
Esta tecnologia segura e inovadora permite que aditivos químicos sejam diluídos pela água do processo, e não pela água (fresca) industrial, trazendo economia de água e energia.
Outros produtos químicos da parte úmida, como os agentes de colagem, amido,
agentes de resistência a úmido e seco e outros aditivos do processo, possam ser
alimentados através do uso dos otimizadores PARETO
A
B
E
D
C
TRATAMENTO EM NÃO RDF (PROCESSO DE PAPEL) ou de ÁGUA
O uso da tecnologia PARETO é adequado também para aplicações químicas em máquinas
de papel, DAFs, prensas desaguadoras de lodo, limpeza da fábrica de celulose e outras
operações da unidade (normalmente sem o envolvimento do componente Feed Skid
no processo de papel). As instalações atuais incluem:
A. Espessamento de lodo (desaguamento)
• Aumentando os sólidos na torta de lodo e otimizando a dosagem de polímero
B. Separação de sólido/líquido (DAF/Clarificadores)
• Melhorando a estabilidade do sistema e obtendo melhor água clarificada para reutilização
C. Eliminador de espuma (máquinas de celulose e papel/siderúrgica)
• Melhorando o tratamento com pontos de aplicação em dutos aberto para uma
tubulação mais próxima
D. Tratamento de aparas
• Limitando a variação normal de carga aniônica, permitindo um melhor controle do processo
E. Tratamento de água bruta
• Reduzindo as variações na água bruta e otimizando o uso de coagulante
Projeto/Instalação do programa
OTIMIZADOR PARETO
O otimizador PARETO é capaz de misturar agentes químicos e água do processo antes
da sua introdução na tubulação do processo, com o sistema tecnicamente projetado,
minimizando o tempo de contato entre as soluções. Isto representa uma otimização na mistura dos agentes químicos injetados com a água de alimentação pressurizada antes
da introdução no processo (Figura 4).
Os produtos químicos são alimentados axialmente no centro do reator. O líquido de
alimentação é colocado tangencialmente na zona de baixo cisalhamento para que, na
câmara de reação, o químico se misture completamente com o líquido, com controle da
intensidade de cisalhamento e do tempo de reação. Na saída, o jato cônico é injetado na
tubulação de processo com o objetivo de misturar da forma mais ampla e rápida possível,
conforme a Figura 5.
A manutenção exigida pelo sistema PARETO também é simples e segura. O otimizador foi
projetado para ser robusto, durável e fácil de instalar e desmontar para inspeção e limpeza.
Os principais componentes do sistema, como a bomba, medidor(es) de fluxo, mangueiras,
válvulas, são construídos com materiais da mais alta qualidade disponíveis no mercado. O
sistema PARETO requer inspeção periódica para observar qualquer mudança nas pressões
e fluxos dos valores designados. Nas paradas de uma máquina de papel, os otimizadores
podem ser abertos para inspeção.
BOMBA DE RECALQUE
A bomba de recalque proporciona o aumento necessário de fluxo de água de diluição e de
pressão para misturar adequadamente a matéria-prima e produtos químicos na parte úmida.
A saída da bomba pode variar para fornecer a quantidade precisa de água de diluição
necessária para a aplicação. As bombas verticais multiestágio e horizontais de estágio
único estão ilustradas nas Figuras 6 e 7.
É necessária uma fonte pressurizada e de volume constante e é possível obter e fornecê-la
para o Self Balancing Manifold (SBM) (Fig. 8). Dependendo do tipo de otimizador e da
quantidade necessária, o volume total da água de alimentação exigido será determinado
como parte dos levantamentos técnicos locais.
Figura 4 – Conjunto típico de instalação do otimizador PARETO
Entrada de produtos
Entrada do fluido
de transmissão (água)
Figura 5
Figura 6 – Bomba vertical multiestágio
Figura 7 – Bomba horizontal de estágio único
Figura 8 – Self Balancing Manifold 4 gang
Projeto/Instalação do programa
SELF BALANCING MANIFOLD (SBM)
Os SBMs, conforme mostra a Figura 9, são usados para distribuir igualmente produtos
químicos e água de alimentação de diluição para os otimizadores PARETO quando são
empregados três ou mais otimizadores (normalmente no processo de fabricação de papel).
Os SBMs são recomendados para a instalação próximo ao ponto de adição química. Uma
conexão de tubulação rígida pode ser usada entre a bomba e o SBM, enquanto que do
SBM para os otimizadores PARETO, recomenda-se a tubulação flexível para facilitar a
manutenção.
Em geral, os tratamentos de água ou aplicações em papel não RDF não exigem dois ou mais
otimizadores PARETO. Portanto, se um cliente normalmente usar um otimizador, não haverá
necessidade de um self-balancing manifold, conforme ilustrado nas Figuras 10, 11, 12 e 13.
Como mostra a Figura 14, PARETO é uma solução com projeto especial, que garante a
homogeneidade entre a aplicação de químicos e o processo em estado de equilíbrio
Otimizador PARETO - garante uma injeção adequada de químicos
Feed Skid - Shear (eficiência, energia e tipo)
Química - peso molecular, carga, arquitetura
Melhores práticas - substituição de água fresca ( industrial) por água do
processo para economizar energia e água
Figura 14 – componentes da tecnologia
PARETO
Figura 9 – Instalação real do SBM para água de
alimentação e, ao fundo, os filtros da solução
com o SBM
Figura 10 – um otimizador na entrada DAF
Figura 11 – um otimizador na entrada do
clarificador de água bruta
Figura 12 – um otimizador no lavador
de polpa
Figura 13 – um otimizador na prensa de rosca
Tecnologia de mistura PARETO – Valor agregado ao cliente
Fábrica de cartão para revestimento reciclado (RDF)
Resultados: eROI
Região: Background:
Desafios:
Solução:
Redução de 45,8 milhões de litros (10,4 MM galões) por ano de água fresca
ÁQUA
(industrial) abrandada Melhoria de 30% na formação medida pelo “PPF Formation Tester
América do Norte, Fábrica de cartão para revestimento reciclado (RDF)
Os fatores críticos para este cliente foram a redução de custos gerais e o consumo
de água fresca (industrial).
Um programa inadequado de injeção de floculantes catiônicos tinha resultado em
variação na qualidade do papel, elevados gastos com energia e baixa eficiência de
retenção.
Converteu o programa de floculantes do convencional conjunto de tubos perfurados
para o sistema com a tecnologia PARETO; eliminou o uso de água fresca (industrial)
e passou para o uso de água branca para diluição de agente de retenção com melhoria
no desempenho.
Fabricante de papel branco não revestido (RDF)
Resultados: Economia de água de 116.55 milhões de litros/ano (26,460 MM
eROI
galões/ano); redução de 11% no uso total de produtos químicos
Região: EARTH
RESOURCES
ÁQUA
Ásia-Pacífico, Fabricante de papel branco não revestido (RDF
Background: O fator crítico do cliente foi a melhoria da produtividade da máquina; a meta
operacional da fábrica era uma taxa de 85% de eficiência da máquina (OME).
Desafios:
A fábrica precisava reduzir efetivamente a variabilidade do processo na parte
úmida e melhorar a variabilidade da consistência na água branca.
Solução:
A fábrica implementou a tecnologia PARETO no programa RDF para gerenciar o
controle da consistência na água branca
Estação de tratamento de água residual (siderúrgica)
Resultados: Aumento de sólidos na torta de 44% para 49%; redução no custo de
eROI
transporte ~ $5 /ton; total de economia > $20.000/ano
Região: TERA
América do Norte, Espessamento de lodo (centrífuga) na estação de tratamento de
água residual (siderúrgica)
Background: O cliente queria melhorar a porcentagem de sólidos na torta; queria também
aumentar o teor de sólidos no lodo perto de 50%
Desafios:
Os sólidos descarregados tinham que ser transportados para um aterro e o
centrado precisava voltar para o poço da parte úmida.
Solução:
Converteu o programa de polímeros do convencional conjunto de injeção T-jet para
o sistema com a tecnologia PARETO. O sistema PARETO também foi instalado na
centrífuga, mantendo o mesmo ponto de aplicação.
Estação de tratamento de água residual
Resultados:
eROI
Redução de 75% no uso de água doce no sistema DAF/Meri;
redução na dosagem de polímeros de 17% a 40%
Região: América Latina
EARTH
RESOURCES
ÁQUA
Background: O cliente queria melhorar a eficiência do sistema para poder aumen
Desafios:
O convencional sistema de injeção T-jet de polímero estava exigindo
dosagens maiores de floculante catiônico.
Solução:
Converteu o programa de polímero do convencional conjunto de injeção T-jet
para o sistema com a tecnologia PARETO e instalou também o sistema PARETO em
duas unidades Meeri e uma unidade Krofta DAF.
Lavador no fabricante de celulose (antiespumante)
Resultados:
eROI
Redução de 30% na dosagem do antiespumante; o cliente alcançou
também uma economia de $50.000/ano
Região: América do Norte, Lavador no fabricante de celulose (antiespumante)
EARTH
RESOURCES
Background: O cliente queria melhorar a distribuição do antiespumante no lavador para aumentar sua eficiência e diminuir a dosagem geral do produto.
Desafios:
A Nalco trabalhava com este fabricante de celulose, que queria implementar
programas de controle de espuma mais eficientes.
Solução:
Um novo programa de controle de espuma foi implementado, do convencional
sistema de alimentação para a tecnologia PARETO. O sistema com a tecnologia
PARETO também foi aplicado à linha de diluição no tanque.
Estação de tratamento de água bruta
EARTH
RESOURCES
Resultados:
eROI
Estabilidade do processo (menos descargas) e redução
> 34% no tratamento de quimicos
Região: América do Norte, Tratamento de água bruta em fábrica de papel tissue
ÁQUA
Background: Este grande fabricante de papel tissue teve que substituir o alumínio por uma
química mais ecológica no clarificador para tratar água bruta.
Desafios:
Tratamento de 44,000,000 GPD, alcançando uma meta de turbidez <1 NTU sem
causar distúrbios na operação antecedente
Solução:
Substituição do alumínio por N8140 sendo aplicado pelo otimizador PARETO
na entrada do clarificador
ENERGIA
Economia com o PARETO...
em tempo real
A economia de energia e água com a tecnologia PARETO
está sempre disponível em tempo real em www.nalco.
com/pareto, como aparece na tela à direita.
Para obter mais informações sobre a Tecnologia de
mistura PARETO, visite http://www.nalco.com/
applications/pareto.htm.
ENERGY
WATER
EARTH
EARTH
RESOURCES
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