Branqueamento Branqueamento

da celuloseda celulose

PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRAIS II

Objetivos do branqueamentoObjetivos do branqueamento

� A lignina é responsável pela tonalidade escura dapolpa de celulose.

� Dependendo do grau de cozimento efetuado, apolpa pode conter até 5% de lignina.

� A remoção da lignina é necessária, não só para seobter uma celulose pura, mas também para darum aspecto de alvura elevado, característicafundamental de um produto final com altaqualidade.

� Branquear a celulose é levar a fibra ao seu estadonatural de alvura, que é o branco.

Características do processoCaracterísticas do processo

� Por razões técnicas e econômicas, a eliminação dalignina é realizada em vários estágios, de acordocom a alvura desejada.

� Um maior grau de alvura com menor degradação� Um maior grau de alvura com menor degradaçãodas fibras pode ser alcançado ao se aplicarquantidades menores de reagentes debranqueamento em etapas sucessivas, comlavagens intermediárias.

� A intensidade do branqueamento é determinada emfunção da finalidade a que se destina a celulose, bemcomo dos custos inerentes ao processos debranqueamento

SimbologiaSimbologia

ESTÁGIOS CÓDIGO PRODUTO QUÍMICO

Cloração C Cloro gasoso Extração alcalina E Soda cáustica Hipocloração H Hipoclorito de Na ou Ca Hipocloração H Hipoclorito de Na ou Ca Dióxido de cloro D Dióxido de cloro Peróxido P Peróxido de hidrogênio Oxigênio O Oxigênio (O 2) Ozônio Z Ozônio (O 3) Extração oxidativa E O NaOH e O2 Extração alcalina com peróxido

EP Soda cáustica e peróxido de hidrogênio

A L V U R A S E Q Ü Ê N C IA

A té 7 5 % C E H

D e 7 5 % a 8 0 % C E H H ,C E D

D e 8 0 % a 8 5 % C H E H , C E H E H , C E D ,

SEQÜÊNCIAS MAIS COMUNS

D e 8 0 % a 8 5 % C H E H , C E H E H , C E D ,

E H D

D e 8 5 % a 9 0 % O C /D E O P D , C E D E D ,

C E H D P , O D E O D

D e 9 0 % o u m a is C E H E D P , C E D E D ,

C D E D E D , O C D E O D D

Monitoramento do processoMonitoramento do processo

� O monitoramento do processo é realizado pormeio de dosagens da viscosidade do meio e donúmero Kappa

�Viscosidade está diretamente relacionada com oteor de celulose: Redução deve ser minimizada

�Número Kappa está diretamente relacionado com

o teor de lignina: Redução deve ser maximizada

� A polpa de celulose obtida após a digestão, apresentaum valor do número de Kappa da ordem de 20.

� Quanto maior for o valor do número Kappa, maior seráo teor de lignina presente na polpa celulósica;maisintenso será o processo de branqueamento.

CAVACOS DE MADEIRA LAVAGEM

O

PROCESSO DE

BRANQUEAMENTODIGESTORES

O/P

O2

H2O2

FILTROS LAVADORES ROTATIVOS

SEQÜÊNCIA DO PROCESSO D/CEDED:

+ Cl O2 + Cl O2+ NaOH + NaOH

PARA DEPURAÇÃO

ClO2 + Cl2

E1 E2D1 D2D/C

Descrição da sequência CEHDDescrição da sequência CEHD

� Cloro gasoso: Era geralmente empregado noprimeiro estágio das sequências debranqueamento, tendo como principal função adeslignificação e não a redução da cor.

� O cloro livre transforma rapidamente a lignina em� O cloro livre transforma rapidamente a lignina emclorolignina, que é sólúvel em água e facilmenteremovível por uma lavagem na extração alcalina.

� O amplo emprego do cloro como reagente debranqueamento era devido seu baixo custo emrelação a outras substâncias de ação similar, comodióxido de cloro.

EXTRAÇÃO ALCALINAEXTRAÇÃO ALCALINA

� Visa remover os componentes coloridos da pasta,solubilizando-os em álcali após tratamentooxidante.

� Neste estágio, consegue-se uma substancial� Neste estágio, consegue-se uma substancialremoção da lignina clorada (clorolignina), e comoconsequência o grau de alvura alcançado nosestágios subsequentes é mais estável, havendomenor consumo de reagentes.

� A operação é realizada numa temperatura de 50-70º C, pH de 10 a 11, com tempo de retenção de 1hora.

DIÓXIDO DE CLORODIÓXIDO DE CLORO

Geralmente empregado no último estágio

de alvejamento e permite obter celulose

com elevados graus de alvura.com elevados graus de alvura.

A ampla aceitação deste agente deve-se a

sua propriedade de oxidar a lignina,

preservando a celulose.

AGENTES QUÍMICOS DE REFINAMENTO DA POLPA

Hipoclorito de sódio: é utilizado em estágiosintermediários ou ainda em certos estágios finais dasseqüências alvejantes.

Oxigênio: Empregado também com o intuito deOxigênio: Empregado também com o intuito deoxidar a lignina e aplicado em íntimo contato com a fibrade celulose em suspensão a 10%, num reator operandonuma pressão de 5 atm, temperatura de 95ºC, comretenção de 1 hora.

Garante uma boa alvura a fibra de celulose.

DepuraçãoDepuração

Concluída a operação de branqueamento, a polpa sofre mais um processo: Depuração.

Nesta etapa são eliminadas as impurezas da pasta de celulose. A depuração é realizada em peneiras centrífugas de dois estágios, e em seguida, em multi-limpadores.

Ao fim da depuração a polpa é concentrada e estocada em torres de alta consistência, sendo encaminhada para a fabricação de papel ou para secagem e enfardamento

Consumo de regentes por tonelada de celulose seca

Reagentes Quantidade Cloro gasoso 15-20 kg Soda cáustica 15-25 kg

Dióxido de cloro 5-8 kg Peróxido de hidrogênio 4-6 kg

Oxigênio 16-24 kg

TENDÊNCIAS TENDÊNCIAS

Até pouco tempo atrás, o cloro era oagente alvejante mais empregado nasindústrias.

O aumento das pressões ambientais, temprovocado uma considerável redução noconsumo do cloro e o aumento doconsumo de outros alvejantes (peróxidode hidrogênio, oxigênio, hipoclorito desódio, entre outros).

Demanda mundial de agentes de Demanda mundial de agentes de branqueamentobranqueamento

2500

3000

3500

4000

Cloro

0

500

1000

1500

2000

2500

1988 1993

oxigênio

Peróxido dehidrogênioClorato de sódio

Problema das sequências Problema das sequências com alto índice de clorocom alto índice de cloro

� A quantidade de compostos organocloradosliberados para o meio ambiente nas águasde lavagens. A quantidade dessescompostos é agrupada pela sigla AOX =Adsorbable Organic HalogenAdsorbable Organic Halogen

� AOX: São compostos halogenados nãohidrofóbicos mais solúveis em água que emsolventes orgânicos e que apresentam atendência de serem adsorvidos emsuperfícies sólidas

Liberação de AOXLiberação de AOX

� Numa sequência típica CEHH, há liberaçãode 3 a 5 Kg de AOX por tonelada de polpatratada.

� 50 mil toneladas de pasta branqueada

– 250 mil toneladas de cloro ligadoorgânicamente, perfazendo mais que 200compostos identificados, até o momento.

Pressões AmbientaisPressões Ambientais

� Primeiro houve a eliminação do cloro livre(Cl2) ou elementar, sendo adotadassequências ECF

� Elemental Chlorine Free� Elemental Chlorine Free

� Atualmente, o objetivo é eliminação total do cloro das sequências de branqueamento= TCF

� Totally Chlorine Free

Conceito TEFConceito TEF� Total Effluent Free

� Prevê unidades com mínima geração de efluentes. A água de lavagem ficaria em circuito fechadocircuito fechado

� Atualmente 60m3 de H2O /tonelada de polpa

Com o conceito TEF é previsto uma redução para 20 a 25m3 /ton de polpa

Etapas do BranqueamentoEtapas do BranqueamentoCavacos de MadeiraCavacos de Madeira

Saída do DigestorSaída do Digestor

Após estágio OApós estágio O22

Após estágio W Após estágio W Pré BranqueamentoPré Branqueamento

Após estágio Z Após estágio Z OzônioOzônio

Após estágio EOPApós estágio EOPOxigênio e PeroxidaçãoOxigênio e Peroxidação

Após estágio D Após estágio D Dióxido de CloroDióxido de Cloro

Celulose em folhaCelulose em folha