Processo de Produção de Polpa e Papel

RESUMOProcessos Químicos

Industriais II

• Lignocelulósicos são materiais de origem vegetal de características fibrosas, constituídos de celulose, hemicelulose e lignina.

Celulose

Composição

Celulose 40-50%Hemicelulose 25-35%Lignina 15-25 %

Fibra longa Pinus 2 – 5 mmFibra curta Eucalipto 0,5 – 1,5 mm

Celulose

Fonte: www.tecnicaindustrial.net

Grupos cromóforos Absorção de luzCompostos insaturados

• 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

Processos de separação dos materiais lignocelulósicos

• Licor branco – Solução contendo hidróxido de sódio ( NaOH ) e sulfeto de sódio ( Na2S )

• Licor negro residual – Solução contendo produtos dissolvidos de reação

Licor de cozimento Kraft

LINHA DE PRODUÇÃO

LINHA DE RECUPERAÇÃO

PILHA DE CAVACOS DIGESTOR

BRANQUEAMENTO

LAVAGEM

SECAGEM DE CELULOSE

FORNO DE CAL

CALDEIRA DE FORÇA

EVAPORAÇÃO TRATAMENTO DE EFLUENTES

CALDEIRA DE RECUPERAÇÃO

CAUSTIFICAÇÃO

Processo de obtenção de polpa de celulose e recuperação de reagentes

130°C

170°C

135°C

70°C

Ciclo de recuperação de reagentes - Kraft

BranqueamentoOxidação 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

N Kappa ≤ 20 Branqueamento

DEPURADOR

Classificações do branqueamento

Com cloro elementar: cloro elementar (gasoso) juntamente com outros reagentes;

Elemental Chlorine Free (ECF): substitui o cloro elementar como reagente pelo 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.

Cl2 + lignina cloroligninas (tóxico, mutagênico, carcinogênico

ESTÁGIOS CÓDIGO PRODUTO QUÍMICO

Cloração C Cloro gasoso XExtração alcalina E Soda cáustica Hipocloração H Hipoclorito de Na ou Ca Dióxido de cloro D Dióxido de cloro (maior afinidade) Peróxido P Peróxido de hidrogênio Oxigênio O Oxigênio (poco específico) Ozônio Z Ozônio (degrada celulose) Extração oxidativa EO NaOH e Oxigênio Extração alcalina com peróxido

EP Soda cáustica e peróxido de hidrogênio

Compostos para branqueamento

Sequência de branqueamento

Siglas, como ZPO, informam a sequência combinada do uso de reagentes (no exemplo: ozônio – peróxido de hidrogênio – oxigênio), sempre considerando uma lavagem da polpa entre os estágios. A presença de uma barra entre dois estágios de uma sigla indica que a polpa não é lavada entre ambos (exemplo: C/DEDED).

Alvura Sequência

Até 75% CEH

De 75% a 80% CEHH; CED

De 80% a 85% CHEH; CEHEH; CED; EHD

De 85% a 90% OC/DEOPD; CEDED; CEHDP; ODEOD

Acima de 90% CEHEDP ; CEDED; C/DEDED; OC/DEODD

- Mistura adequada com oxidantes é importante para reduzir custos- Propriedades inicias como Kappa, consistência e viscosidade devem ser controladas- Estabilidade de fluxo nos processos

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.

Papel

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

Caraterização física do papel formado

HidrapulperTurbo

separado

Malha circular

Criva vibratória

Ciclone alta densidade Despastilhador

Refinador

Tanque mistura

Centrífuga

DepuradoresDesarenador

Caixa de Nível

Bobinadeira

SecadoresPrensagemFourdrinierCaixa de entrada

CargasPropriedades 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.

• 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

Agentes de Colagem

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

Retentores de carga

Antiespumante

Microbicidas

Controladores de pH

Amaciante

Outros

Refinação

Fonte: www.tecnicaindustrial.net

1- Abrir as paredes da fibra de modo a romper as cadeias de

polímeros,

Refinação - Função

2- A refinação também causa o corte das fibras,

3-  A hidratação, é a absorção de água através das fissuras

causadas pela fibrilação

Refinador

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)

Fixo Móvel

Visão geral da mesa formadora de papel

Pulsações

Ar

Espuma

Variação de consistência

Fibras floculadas

Redemoinhos

Irregularidades vindas de preparação da polpa

Tipo de fibra

Ângulo de incidência do Jato

Relação velocidade de jato/velocidade tela

Refinação (°SR)

Consistência na caixa de entrada (0,5 – 0,8 %, p/v)

Grau de dispersão das fibras

Tipo de tela formadora

Fatores que influenciam na formação, retenção e drenagem

96% 83% 65% 20% 6%

Formação Prensado Secado Pope

Porcentagem de água durante a formação de papel

•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

Prensagem

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

Estágios de Secagem

Gramatura do papel: 40 a 800 g/m2

Velocidade > 2000 m/minDiâmetro canudo: até 300 MmOperação pneumática ou hidráulica