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