Engenharia Industrial Madeireira polpa e papel

1. Engenharia Industrial Madeireirapolpa e papel OBTENÇÃO DA PASTA CELULÓSICA E PAPEL Umberto Klock

2. FIBRAS PARA PAPEL

3. INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL

4. Objetivo:Descrever de forma geral os procedimentos de obtenção de pastas celulósicas, seus usos

5. O que é polpação?

6. 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.

7. 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.

8. 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)

9. 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.

10. Produtos de Pasta Mecânica • Papel jornal, • Papéis de impressão, • Papéis revestidos; • Misturas em papéis.

11. Obtenção de pasta mecânica

13. 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.

14. Polpação Química • PROCESSO KRAFT • NaOH e Na2S • PROCESSO SODA • NaOH • PROCESSO SULFITO • SO2 e bases : Mg(OH)2, Ca(OH)2, NH4(OH)

15. Alguns dados: • Produção de polpas na América do Norte: • Pastas mecânicas - 24% • Polpas químicas - 70% • Semiquímicas - 6% • Produção de polpas nos EUA • Pastas mecânicas - 9% • Polpas químicas - 85% • Semiquímicas - 6%

16. POLPAÇÃO KRAFT

17. 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.

18. Produtos de polpa Kraft • Papel cartão, • Papel para copiadoras, • Papéis para alimentos, • Muitos outros tipos, • È uma fonte de fibras resistentes.

19. 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.

20. 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.

21. Equipamentos • Digestores contínuos • Digestores por batelada (Batch)

22. Exemplos: Digestor por batelada de aquecimento direto

23. Digestor em batelada

24. Sistema em batelada

25. Exemplo: Sistema Kamir de Vaso digestor simples

26. Sistema contínuo

27. 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.

28. Recuperação química • Por razões economicas e ambientais, o licor negro precisaser recuperado – daí o SISTEMA DE RECUPERAÇÃO QUÍMICA. • Objetivos: • Queimar material orgânico para gerar energia, • Converter material inorgânico inativo em material de cozimento ativo.

29. 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.

30. 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.

31. Fluxograma simplificado do Processo Kraft

32. BRANQUEAMENTO

33. 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.

34. 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.

35. Mensurar a alvura A Alvura é medida por incidir luz sobre uma folha e medir quanto dessa luz incidente é refletida – Unidade %.

36. Alvura do papel • TIPO DE PAPEL ALVURA %ISO • Impressão/cópia 80-90 • Jornal 60-70 • Embalagem (sacos) 25-30

37. 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.

38. 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

39. 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)

40. Exemplo: estágios do branqueamento

41. Esquema do processo de branqueamento

42. Esquema do processo de branqueamento

43. Esquema do processo de branqueamento

44. Esquema do processo de branqueamento

45. Esquema do processo de branqueamento

46. Torres de branqueamento

47. 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.

48. 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.

49. Papel

50. FORMAÇÃO DO PAPEL