“Ampliación etapa de pre blanqueo con oxígeno de pulpa celulósica”
POLPA E PAPEL OBTENÇÃO DA PASTA CELULÓSICA E PAPEL.
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POLPA E PAPEL
OBTENÇÃO DA PASTA CELULÓSICA E PAPEL
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FIBRAS PARA PAPEL
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INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL
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O que é polpação?
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O que é polpação?
Polpação é o processo pelo qual a madeira é reduzida a uma massa fibrosa.
Isto significa romper as ligações entre as estruturas da madeira separando as fibras.
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TIPOS DE POLPAÇÃO
• Existem duas maneiras de romper as ligações na madeira e liberar as fibras:
• Mecânicamente e,• Quimicamente.
• Também existem hibridos desses dois métodos:
• Quimiomecanico, Termomecânico e,• Semi-químico.
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POLPAÇÃO MECÂNICA
• Utiliza energia mecânica, com pouco ou nenhuma substância química.
• Dividem-se em dois processos:• Desfibramento: toretes de madeira são forçados
contra uma pedra em revolução que possue superfície abrasiva. (Processo mecânico convencional). (SGW)
• Refinação: cavacos de madeira são lançados entre dois discos metálicos de superfícies abrasivas, sendo que um deles em revolução.
• (Processo Mecânico de Refinador) (RMP)
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Polpação Mecânica – Pasta Mecânica
• Maioria dos constituintes da madeira permanecem;
• Resulta em alto rendimento – 85 a 95%• Papel pouco resistente, é necessário
misturar fibras químicas longas;• Descolore rapidamente e facilmente;• Processo consome muita energia.
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Produtos de Pasta Mecânica
• Papel jornal,• Papéis de impressão,• Papéis revestidos;• Misturas em papéis.
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Polpação Química
• Utiliza produtos químicos e calor para dissolver lignina;
• A celulose permanece quase intacta, uma fração de polioses permanece na polpa.
• Principais processos:• Kraft ou Sulfato,• Soda e,• Sulfito.
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•POLPAÇÃO KRAFT
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POLPAÇÃO KRAFT
• KRAFT significa forte em alemão,• É a polpa de maior resistência• Processo dominante nos EUA, Brasil e no
mundo em geral;• Flexível, e possui tecnologia eficiente de
recuperação dos produtos químicos;• Rendimento na faixa de 40 a 50%;• Larga faixa de classificação: de
branqueada a não branqueada.
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Produtos de polpa Kraft
• Papel cartão,• Papel para copiadoras,• Papéis para alimentos,• Muitos outros tipos,• È uma fonte de fibras resistentes.
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A polpação kraft
• Produtos químicos utilizados:• NaOH e Na2S
• Operação:• Químicos e cavacos de madeira são
carregados em um digestor;• Temperaturas se elevam a 170°C,• Cozimentos são de 2 a 4 horas, dependendo
da quantidade de lignina a ser removida.
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A polpação kraft
• Operação:• A polpa e licor negro são expelidos do
digestor no final do cozimento;
• Licor negro consiste de:• Químicos utilizados,• Lignina dissolvida e,• Carbohidratos.
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Equipamentos
• Digestores contínuos• Digestores por batelada (Batch)
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Exemplos: Digestor por batelada de aquecimento direto
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Digestor em batelada
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Sistema em batelada
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Exemplo: Sistema Kamir de Vaso digestor simples
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Sistema contínuo
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Recuperação química
• Para cada tonelada de polpa produzida tem-se de 9000 a 15000 litros de licor negro.
• O licor negro contem:• Material orgânico – componentes da
madeira que foram dissolvidos e,• Material inorgânico – químicos do
cozimento na forma inativa.
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Recuperação química
• Por razões economicas e ambientais, o licor negro precisa ser recuperado – daí o SISTEMA DE RECUPERAÇÃO QUÍMICA.
• Objetivos:• Queimar material orgânico para gerar
energia,• Converter material inorgânico inativo em
material de cozimento ativo.
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Recuperação química
• O licor negro é retirado da polpa em sistemas de lavagem de polpa marrom,
• Este licor negro fraco é engrossado pela retirada de água em sistemas de evaporação;
• O licor negro resultante chamado de forte é então queimado em caldeira, chamada de caldeira de recuperação.
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Caldeira de Recuperação
• O calor gerado pela incineração do licor negro forte é usado para produzir vapor super aquecido,
• Este vapor é utilizado na polpação (cozimento) e na fabricação do papel e ainda para produzir energia elétrica.
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Fluxograma simplificado do Processo Kraft
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BRANQUEAMENTO
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O QUE É BRANQUEAMENTO?
• Branqueamento é o processo químico aplicado as polpas celulósicas para aumentar suas alvuras.
• A celulose e as polioses não contribuem na coloração das polpas pois são naturalmente brancas,
• A lignina, sujeira, feixes de fibras, rejeitos, contribuem na cor escura.
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Objetivos do branqueamento
• Atacar e remover a lignina residual,• Atacar e destruir moléculas
causadoras da cor escura,• Atacar e remover/descolorir
sujeiras e feixes de fibras,• Aumentar a alvura da polpa e
também promover sua limpeza.
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Mensurar a alvura
A Alvura é medida por incidir luz sobre uma folha e medir quanto dessa luz incidente é refletida – Unidade %.
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Alvura do papel
• TIPO DE PAPEL ALVURA %ISO
• Impressão/cópia 80-90• Jornal 60-70• Embalagem (sacos) 25-30
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Como a polpa é branqueada?
• Os alvejantes mais comuns são oxidantes,
• Na maioria dos casos esses oxidantes são fortemente eletrolíticos, roubam elétrons da lignina e de outras moléculas, quebrando as ligações existentes.
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Principais químicos branqueadores nas diferentes etapas:• Cloração - C - Cl2
• Extração - E - NaOH• Hipocloração - H - NaClO• Dióxido de Cloro - D - ClO2
• Oxigênio - O - O2 e NaOH• Peróxido de Hidrog- P - H2O2
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Sequências típicas do branqueamento
• Kraft• (CD)(EO)DED – comuns até 1995• D(EOP)DED – requeridas por legislação• OD(EOP)D – requeridas por legislação
• Mecânicas• P• PY (Y = Hidrosulfito)
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Exemplo: estágios do branqueamento
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Esquema do processo de branqueamento
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Esquema do processo de branqueamento
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Esquema do processo de branqueamento
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Esquema do processo de branqueamento
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Esquema do processo de branqueamento
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Torres de branqueamento
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Impactos ambientais do branqueamento
• Efluentes de qualquer tipo de sequência que usa cloro não pode ser queimado na caldeira de recuperação, causam corrosão e explosões.
• Efluentes precisam ser tratados e despejados no ambiente, afetam a vida aquática.
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O branqueamento sem cloro
• Mudança para sequências que usam apenas oxigênio como base, ex. ozônio, peróxido, etc.
• Permitem que o efluente possa ser encaminhado para a Caldeira de recuperação,
• Podem promover o circuito fechado de produção: sem a necessidade de água fresca, sem efluentes para fora do sistema.
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Papel
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FORMAÇÃO DO PAPEL
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Formação do papel
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Formação do papel
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Formação do papel
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Polpação Kraft
•Ciência Fundamental,•Conceito da polpação,•Cinética da reação química.
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Balanço de massa – processo Kraft
Licor branco
Polpa Sulfat (Kraft)Madeira – Pinus spp
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No processo kraft os carboidratos são atacados a uma temperatura relativamente baixa, o que ocasiona eliminação dos grupos acetila antes que se alcance a temperatura máxima de cozimento. A reatividade dos polissacarideos varia dependendo de suas acessibilidade e de sua estrutura, por exemplo, devido a que a celulose é de natureza cristalina e tem um alto grau de polimerização, sofrem menos perdas que as hemiceluloses.
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O que é Cinética?
• Cinética é a razão na qual a reação química ocorre,
• Pode ser descrita por uma equação, que é útil no dimensionamento do equipamento para o processo químico,
• Pesquisadores tentam obter dados que poderão resolver a razão cinética por equação.
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Razão cinética
• Usualmente, a razão ou a velocidade de uma reação é afetada por dois fatores:
• Concentração dos reagentes;• Temperatura da reação.
• A velocidade da reação deve portanto levar estes aspectos em consideração.
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Exemplo de uma reação simples de dois componentes
• A + B C