Transcript PRODUCAO_DE_PAPEL_Revisão 2014.
Processo de Produção de Polpa e Papel RESUMO
Processos Químicos Industriais II
Celulose
• Lignocelulósicos são materiais de origem vegetal de características fibrosas, constituídos de celulose, hemicelulose e lignina.
Composição
Celulose Hemicelulose Lignina 40-50% 25-35% 15-25 %
Fonte: www.tecnicaindustrial.net
Celulose
Fibra longa Pinus 2 – 5 mm Fibra curta Eucalipto 0,5 – 1,5 mm Grupos cromóforos Absorção de luz Compostos insaturados
Processos de separação dos materiais lignocelulósicos
• Mecânico – apenas energia mecânica, baixo custo, alta eficiência, baixa qualidade • Físico – vapor, vapor + explosão, raios gama • Semi químico – poucos químicos, qualidade maior em relação ao mecânico • Químico – quimicamente desenvolvida com ou sem processos de branqueamentos • Biotecnológico – em estudo de viabilidade
• Licor branco – Solução contendo hidróxido de sódio ( NaOH ) e sulfeto de sódio ( Na 2 S ) • Licor negro residual – de reação Solução contendo produtos dissolvidos
Licor de cozimento Kraft
Processo de obtenção de polpa de celulose e recuperação de reagentes
BRANQUEAMENTO SECAGEM DE CELULOSE PILHA DE CAVACOS DIGESTOR LAVAGEM CAUSTIFICAÇÃO LINHA DE PRODUÇÃO LINHA DE RECUPERAÇÃO CALDEIRA DE FORÇA CALDEIRA DE RECUPERAÇÃO EVAPORAÇÃO FORNO DE CAL TRATAMENTO DE EFLUENTES
130 ° C 170 ° C 135 ° C 70 ° C
Ciclo de recuperação de reagentes - Kraft
Branqueamento
Oxidação ou redução de compostos cromóforos, lignina e outros.
Alvura:
Brancura de um produto.
Papéis de alta
alvura
produzem maior contraste de tintas gráficas
Número Kappa
: obtido pela retrotitulação, em meio ácido, do volume restante do excesso de uma solução de permanganato de potássio 0,1 N para deslignificação de 1 g de pasta de celulose.
N Kappa ≥ 35 Kraft DEPURADOR N Kappa ≤ 20 Branqueamento
Classificações do branqueamento
Com cloro elementar:
reagentes; cloro elementar (gasoso) juntamente com outros Cl 2 + lignina cloroligninas (tóxico, mutagênico, carcinogênico
Elemental Chlorine Free (ECF):
pelo substitui o cloro elementar como reagente dióxido de cloro e/ou hipoclorito de sódio, mais seletivos para a remoção de lignina.
Totally Chlorine Free (TCF):
não emprega quaisquer compostos clorados como reagentes, mas pode consumir 10% a mais de madeira para o mesmo de volume de produção de polpa.
Compostos para branqueamento
ESTÁGIOS Cloração Extração alcalina Hipocloração Dióxido de cloro Peróxido Oxigênio Ozônio E xtração oxidativa Extração alcalina com peróxido CÓDIGO C E H D P O Z E O E P PRODUTO QUÍMICO Cloro gasoso Soda cáustica X Hipoclorito de Na ou Ca Dióxido de cloro (maior afinidade Peróxido de hidrogênio ) Oxigênio Ozônio (poco específico) (degrada celulose) NaOH e Oxigênio Soda cáustica e peróxido de hidrogênio
Sequência de branqueamento Siglas, como
ZPO
, informam a reagentes (no exemplo: sequência combinada do uso de ozônio – peróxido de hidrogênio – oxigênio), sempre considerando uma lavagem da polpa entre os polpa não é lavada entre ambos (exemplo:
C/DEDED
).
estágios. A presença de uma barra entre dois estágios de uma sigla indica que a
Alvura
Até 75% De 75% a 80% De 80% a 85% De 85% a 90% Acima de 90%
Sequência CEH CEHH; CED CHEH; CEHEH; CED; EHD OC/DE OP D; CEDED; CEHDP; ODE O D CEHEDP ; CEDED; C/DEDED; OC/DE O DD
Este agente oxidante tem que ter duas qualidades principais:
Seletividade:
ataca a lignina preservando a celulose.
Custo:
O valor proibitivo inviabiliza o processo.
Segurança:
toxidade controlável e, se possível, nula, facilidade de manuseio, etc .
- Mistura adequada com oxidantes é importante para reduzir custos - Propriedades inicias como Kappa, consistência e viscosidade devem ser controladas - Estabilidade de fluxo nos processos
Papel
Carateriza ção física do papel formado Resistência à tração e ao alongamento Resistência ao arrebentamento Estabilidade dimensional Absorção de água Teor de umidade Gramatura Espessura Densidade aparente (inclui o volume dos poros) Densidade real Porosidade
Hidrapulper Turbo separado Criva vibratória Ciclone alta densidade Despastilhador Tanque mistura Depuradores Desarenador Caixa de Nível Caixa de entrada Malha circular Fourdrinier Refinador Centrífuga Prensagem Secadores Bobinadeira
Cargas
Propriedades específicas
Caulim, talco, carbonato de calcio e dióxido de titânio melhoram as propriedades físicas, lisura, óticas e de impressão do papel. Preenchem espaços (recheio) entre fibras para obter uma folha densa, branca, lisa e opaca. De forma geral, os papeis contêm 10% do peso em cargas.
Agentes de Colagem • Confere ao papel características de resistência à água • A resistência à água nos papéis é muito importante quanto a impressão offset ao produto acabado, onde se exige uma resistência à água muito mais alta • Existem dois tipos de colagem: Ácida e Alcalina
Amidos resistência interna, lisura, rigidez, resistência a líquidos, aumenta características mecânicas .
Corantes e Pigmentos Tingimento das fibras com corantes, que são adicionados à massa (celulose) no pulper ou tanques de mistura Outros Retentores de carga Antiespumante Microbicidas Controladores de pH Amaciante
Refinação
Fonte: www.tecnicaindustrial.net
Refinação Função
1- Abrir as paredes da fibra de modo a romper as cadeias de polímeros
,
2- A refinação também causa o corte das fibras
,
3- A hidratação, é a absorção de água através das fissuras causadas pela fibrilação
Refinador
Fixo Móvel Pasta deve chegar como consistência 3-4% Hidratação, Corte e Fibrilação Aumenta a superfície da fibra em contato com o meio O grau de refinação varia em função das características do papel que se deseja fabricar (0,2 a 1,5 mm de luz)
Visão geral da mesa formadora de papel
Irregularidades vindas de preparação da polpa
Pulsações Ar Espuma Variação de consistência Fibras floculadas Redemoinhos
Fatores que influenciam na formação, retenção e drenagem
Tipo de fibra Ângulo de incidência do Jato Relação velocidade de jato/velocidade tela Refina ção (°SR) Consistência na caixa de entrada (0,5 – 0,8 %, p/v) Grau de dispers ão das fibras Tipo de tela formadora
Porcentagem de água durante a formação de papel
96% 83% 65% 20% 6% Formação Prensado Secado Pope
Prensagem
•Início: 80 a 85 % de água retirar parte da água •É formado por 2 rolos cilíndricos •Inferior borracha ou ebonite •Superior granito (material mais duro) •Feltro Extrai água por absorção •Término: 60 a 65 % de água
Estágios de Secagem
Primeiro:
•Há aquecimento da folha •Curta duração •Quase não há evaporação
Segundo:
• Há o contato da folha entre a superfície quente do secador e o feltro • A folha aquece • Estabelecimento de uma diferença de temperatura entre as duas superfícies • A transferência de calor é feita por condução • A água da folha começa a vaporizar e o vapor entra em contato com as regiões mais frias e condensa
Estágios de Secagem
Terceiro:
•O feltro deixa de envolver a folha e o vapor é liberado •A velocidade de evaporação diminui
Quarto:
•A folha se destaca da superfície •Há decréscimo brusco da evaporação
Gramatura do papel: 40 a 800 g/m 2 Velocidade > 2000 m/min Diâmetro canudo: até 300 Mm Operação pneumática ou hidráulica