Universidade Federal de Viosa

FRANCISCO DE ASSIS BERTINI MORAES

REDUO DA RELAO SLIDOS-QUEIMADOS POR CELULOSE PRODUZIDA , NA UNIDADE DE LUIS ANTONIO DA VOTORANTIM CELULOSE E PAPEL

Problema Especial apresentado Universidade Federal de Viosa como parte das exigncias do Curso de PsGraduao Lato Sensu em Tecnologia de Celulose e Papel, para obteno do ttulo de Especialista

VIOSA Estado de Minas Gerais Brasil Maio - 2004

REDUO DA RELAO SLIDOS-QUEIMADOS POR CELULOSE PRODUZIDA , NA UNIDADE DE LUIS ANTONIO DA VOTORANTIM CELULOSE E PAPEL

Autor : FRANCISCO DE ASSIS BERTINI MORAES

Orientador : JOS LVIO GOMIDE , Ph.D. Reviso : JOS ROBERTO VILARROEL (VCP)

Problema Especial apresentado Universidade Federal de Viosa como parte das exigncias do Curso de PsGraduao Lato Sensu em Tecnologia de Celulose e Papel, para obteno do ttulo de Especialista

VIOSA Estado de Minas Gerais Brasil Maio 2004

CONTEDO

LISTA DE QUADROS...............................................................................................................01 LISTA DE FIGURAS.................................................................................................................01 RESUMO....................................................................................................................................02 01.INTRODUO.....................................................................................................................03 02. VARIVEIS QUE INFLUEM NA RELAO SLIDOS / POLPA.................................07 2.1 Carga de lcali Ativo ao Digestor..................................................................................07 2.2 Atividade do Licor Branco..............................................................................................08 2.3 Rendimento da Madeira..................................................................................................10 2.4 Perda de lcali................................................................................................................11 03. BALANO NO CICLO DE RECUPERAO DA VCP-LUIS ANTONIO......................12 04. PROPOSTAS PARA REDUO DA RELAO SLIDOS / POLPA............................13 4.1 Reduo da Carga de lcali ao Digestor........................................................................14 4.2 Aumento da Atividade do Licor Branco.........................................................................15 4.3 Reduo da Carga de lcali e Aumento da Atividade....................................................16 4.4 Reduo da Carga de lcali , Aumento da Atividade e Aumento do Rendimento........17 4.5 - Comentrios....................................................................................................................18 05. RESULTADOS E DISCUSSO..........................................................................................19 06. CONCLUSO......................................................................................................................23 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS........................................................................................24

LISTA DE QUADROS 01. Dados de processo de maro-2004..................................................................................12 02. Dados de processo com menor carga de lcali................................................................14 03. Dados de processo com maior atividade do licor branco................................................15 04. Dados de processo com menor carga de lcali e maior atividade...................................16 05. Dados de processo com menor carga de lcali e maior atividade e rendimento............17 06. Dados comparativos entre as propostas de reduo da relao slidos/polpa................18

LISTA DE FIGURAS 01. Ciclo de recuperao kraft.............................................................................................04 02. Principais reaes qumicas na caldeira de recuperao.................................................05 03. Equilbrio da reao qumica de caustificao................................................................09 04. Balano material no ciclo recuperao base maro/2004............................................12 05. Balano material no ciclo recuperao menor carga de lcali.....................................14 06. Balano material no ciclo recuperao maior atividade do licor branco.....................15 07. Balano material no ciclo recuperao menor carga lcali e maior atividade.............16 08. Balano material no ciclo recuperao menor carga lcali, maior ativ. e rendimento.17 09. Relao slidos/polpa e carga de lcali durante abril/2004............................................19 10. Relao slidos/polpa versus carga de lcali total dados de abril/2004.......................20 11. Fator-H e lcali ativo residual durante abril/2004...........................................................21 12. Consumo de cloro ativo durante abril/2004....................................................................22

01

RESUMO

BERTINI, Francisco de Assis Moraes, Autor, Universidade Federal de Viosa, Curso de Ps-Graduao Lato Sensu em Tecnologia de Celulose e Papel, 2004. Reduo da Relao Slidos-Queimados por Celulose Produzida na Unidade de Luis Antonio da Votorantim Celulose e Papel. Orientador : Jos Lvio Gomide , Ph.D. Na unidade da VCP em Luis Antonio , a produo de celulose est limitada capacidade de queima da caldeira de recuperao em 1500 ton.slidos/dia. A relao slidos-queimados/celulose-produzida est em 1,55 , o que determina a produo de equilbrio da linha de fibras com a rea de recuperao em 1500/1,55 = 968 ton.celulose/dia. A gerao de slidos pelo cozimento , mesmo em nveis timos de kappa , podem apresentar variaes significativas em funo de variaes no rendimento da madeira. Muitas dessas variaes podem ser relacionadas com a variabilidade de qualidade da madeira mas outras, certamente esto fortemente relacionadas com as condies de processo utilizadas no cozimento. O objetivo deste trabalho propor medidas que visam minimizar a gerao de slidos no licor pelo cozimento, atuando na reduo da carga alcalina , aumento da atividade do licor, maximizao do rendimento da madeira e adequada gesto da perda alcalina no licor negro. A produo de equilbrio pode ser aumentada da atual 968 ton./dia para aproximadamente 985 ton./dia , mantendo a queima de slidos em 1500 ton/dia , desde que ocorra reduo na carga alcalina de 19,0 para 17,5% , aumento na atividade do licor branco de 83 para 85% e mantenha ou maximize o rendimento da madeira. A reduo na carga de carga de lcali pode penalizar a branqueabilidade da polpa e maior ateno deve ser dispensada com relao a possibilidade de formao de incrustraes na peneiras do digestor e placas dos evaporadores.

02

01 INTRODUO

No processo de polpao kraft , a recuperao qumica parte integrada do processo , sendo que as principais etapas so : Concentrar o licor preto fraco, diludo pelo processo de lavagem da polpa, por evaporao de 15 a 16% para 70 a 72% de slidos. Adio das cinzas no licor Queimar licor negro concentrado na caldeira de recuperao a 72,5 74,5% Dissolver o fundido da fornalha para formar o licor verde. Caustificar o licor verde com cal para formar o licor branco. Calcinar a lama de cal , formada na caustificao , para recuperar a cal. Depois do estgio de evaporao e adio de cinzas, o licor negro atinge 72,5 a 74,5% de slidos e ento pulverizado e queimado na caldeira de recuperao. Entre 1300 a 1600 kg de slidos secos recuperado por tonelada de polpa produzida, dependendo das condies de cozimento e rendimento da madeira. Cerca de 40 a 50% dos slidos queimados consistem de qumicos recuperveis e o restante de 50 a 60% de substncias orgnicas dissolvidas. As razes para a queima do licor negro so : Recuperar os qumicos do cozimento. Gerar vapor e/ou energia a partir da combusto da matria orgnica. Proteger o meio ambiente de cargas poluentes. As emisses resultantes da queima do licor negro so principalmente de dixido de enxofre, a qual se no controladas , contribuem para a acidificao do meio ambiente. Ocorrem tambm, emisses de particulados , sulfeto de hidrognio , xidos de nitrognio, gs carbnico e gua e em menor proporo formao de dixido de enxofre e compostos orgnicos reduzidos de enxofre que devem ser minimizados e controlados a fim de reduzir o efeito de impacto ambiental.

03

O ciclo de recuperao kraft pode ser representado como :

ILT

MADEIRA

B

2

LI

BI

VAPOR ALTA PRESSO DEI CO2 SOx NOx H2S R-S

REPOSI O LCALI NaOH e S

LI OR VERDE I I GRITS / DREGS CaO Ca2CO3CaO + CO2 CO2 DE

CaCO3

FIGURA-01

Como mostra a FIGURA-01 acima, algumas perdas de qumicos ocorrem nas diversas etapas do ciclo de recuperao : Na Ps-Lavagem , devido lavagem incompleta da polpa e sdio combinado as fibras. Na Evaporao, junto com o condensado contaminado gerado, que apesar do tratamento alguma perda acaba por ocorrer, apesar de muita pequena. Na Caldeira de Recuperao, juntamente com a emisso dos gases da combusto. Na Caustificao , juntamente com os grits e dregs.

04

NaOH + Ca2CO3

- CaO + Na2CO3

Na2 O3 Na2S

T ADO

! " !$# "# " !

0)

LI OR BRANCO NaOH Na2S Na2CO3

VAPOR DE DIA E BAIXA PRESSO

ENERGIA ELTRI A

%

LI

ILU

% !$# "!

DI

-

B

CONDENSADO CONTAMINADO

ORGNI OS-Na ORGNI OS-S Na2 O3 Na2SO4 SULFETOS

(

1

CAVACOS

$(

UA

%'! &

POLPA

Abaixo, uma viso simplificada das principais reaes na caldeira de recuperao qumica :

N2H2O , CO2 , O2 , SO4 , Nox , (CO , H2S) , Na2SO4 , NaCl , HCl

VAPOR GUA

ZONA OXIDAO Na , SO2 , O2 -

Na2SO4

AR TERCIRIO

H2S , O2 H,C,O -

SO2 , H2S CO2 , H2O

H2O , C , Na , NaOH , H2S

1050 C AR SECUNDRIO

LICOR NEGRO CONCENTRADO

ZONA SECAGEM

CO , CO2 AR PRIMRIO NaOH , Na , H2S ZONA REDUO Na2SO4 , C , O2 800 C Na2S , Na2CO3 , CO2 Na2S , Na2CO3 , Na2SO4 , NaCl

FIGURA-02

As reaes qumicas esto envolvidas nos seguintes estgios : --> Secagem e pirlise do licor negro. --> Combusto redutiva acima e na camada de fundido (abaixo dos queimadores). --> Combusto oxidativa e formao de particulados nas zonas superiores da caldeira.

05

Na unidade da VCP-Luis Antonio , a produo de celulose est limitada capacidade de queima da caldeira de recuperao em 1500 ton.slidos/dia (com cinzas). Este limite est determinado por : Temperatura de sada dos gases e vazo do vapor Nvel de formao de incrustraes nos bancos de tubos e superaquecedor da caldeira Atualmente , a relao slidos-queimados/celulose-produzida est em 1,55 , o que determina a produo de equbrio da linha de fibras com a rea de recuperao :Produo de Equilbrio = 1500 (ton.slidos/dia) / 1,55 (ton.slidos/ton.celulose) = 968 ton.celulose/dia

Portanto , quanto menor a gerao de slidos no licor licor negro pelo digestor , para queima na caldeira de recuperao , maior ser a produo de celulose. O objetivo deste trabalho propor medidas que visam minimizar a gerao de slidos no licor negro pelo cozimento , atuando na : Reduo da Carga Alcalina ao digestor. Aumento da Atividade do licor branco. Maximizao do Rendimento da madeira no cozimento. Gesto da Perda Alcalina no licor negro. Para efeito de gesto da maximizao da produo de celulose , o acompanhamento dirio da relao slidos-queimados/celulose-produzida , torna-se uma importante ferramenta de interao entre as reas de produo de celulose e recuperao de qumicos.

06

02- VARIVEIS QUE INFLUEM NA RELAO SLIDOS/POLPA (RSP) A seguir descreveremos a ordem de grandeza da influncia das principais variveis na gerao de slidos inorgnicos e/ou orgnicos no licor negro pelo cozimento. 2.1- Carga de lcali Ativo ao digestor (CA) A carga de lcali influe diretamente no teor de material inorgnico gerado pelo digestor no licor negro. Para a VCP-Luis Antonio , temos que a relao entre os slidos contidos no licor branco e o seu lcali total de 1,46 (ton.slidos)/(ton.lcali total-NaOH) , a qual medida em laboratrio , determinando-se o lcali total por titulao e dissolvidos por estufa. A atividade (ATI) do licor branco representa a quantidade de lcali ativo (AA) em relao ao lcali total (AT). Quanto maior a atividade , menor a quantidade de carbonato de sdio contido no licor branco. Conhecendo-se o rendimento da madeira (R) , possvel estimar a ordem de grandeza do teor de inorgnicos enviado rea de recuperao :Teor Inorgnicos = CA/100 (AA/Madeira) . 100/R (Madeira/Polpa) . 100/ATI (AT/AA) . 1,46 (Slidos/AT)

os slidos

Teor Inorgnicos = ( CA . 1,46 . 100 ) / ( R . ATI ) Slidos/Polpa

Por exemplo, uma reduo na carga de lcali ativo de 19,0 para 17,0 % , considerando um rendimento de 53% e atividade do licor branco de 83%, teremos : CA = 19,0% ---> Teor de Inorgnicos = (19 . 1,46 . 100)/(53 . 83) = 0,6306 Slidos/Polpa CA = 17,0% ---> Teor de Inorgnicos = (17 . 1,46 . 100)/(53 . 83) = 0,5642 Slidos/Polpa Diferena....0,0664 Slidos/Polpa Considerando-se , hipoteticamente , que todos os outros parmetros no ciclo de recuperao , fossem mantidos constantes e a relao Slidos/Polpa fosse 1,55 , o impacto da reduo da carga de lcali em 2 pontos percentuais na produo de equilbrio, seria : Aumento de Produo de Celulose = (0,0664) . 100 /(1,55) = ~ 4,0 %

07

A reduo da carga de lcali , normalmente acompanhada de aumento no Fator-H , desde que os residuais nas diversas circulaes do digestor permaneam num nvel aceitvel, de maneira a no prejudicar a formao de incrustraes nas peneiras do digestor , placas dos evaporadores e mantenha a branqueabilidade da polpa sobre controle. Normalmente, analisa-se : o perfil de lcali no cozimento e se necessrio alteralo em funo da distribuio de lcali praticada. Deve-se ter sobre controle a carga de lcali consumida , a qual pode ser calculada medindo-se o residual de lcali ativo e fluxo do licor negro a qual extrado do digestor para a evaporao. Tambm , estudos recentes em cozimentos estendidos de eucalipto (Gomide J.L. , Colodette J.L. , Oliveira R.C. ) indicam que polpas produzidas com baixo residual de lcali e maior Fator-H apresentam maior rendimento , maior viscosidade e propriedades de resistncias superiores, exceto o ndice de rasgo , apesar de ser observado menor branqueabilidade da polpa. De qualquer forma , no caso da VCP-Luis Antonio , onde a caldeira de recuperao o limitante, o aumento de produo proporcionado pela reduo do teor de inorgnicos (carga de lcali) e possibilidade de aumento de rendimento da madeira viabiliza menor branqueabilidade da polpa.

2.2- Atividade do licor branco (ATI) A atividade do licor branco representa o porcentual de lcali ativo em relao ao lcali total no licor branco. ATI = 100 . (NaOH Na2S) / (NaOH Na2S Na2CO3) Como o carbonato de sdio no ativo no cozimento , este representa uma carga inerte de slidos para a rea de recuperao , ou seja , quanto maior a atividade do licor branco , menor a quantidade de carbonato de sdio (Na2CO3) no licor branco e conseqentemente , menor o teor de inorgnicos no licor negro rea de recuperao. Para efeito de otimizao do sistema de caustificao do licor verde , a eficincia de caustificao deve estar sempre prxima ao limite permitido pelo equilbrio da reao de caustificao (Na2CO3 CaO ---> NaOH CaCO3) , a qual depende da sulfidez , lcali total do licor verde a caustificar e pureza da cal utilizada. 08

A atividade de equilbrio (mxima) dada na FIGURA-03 , abaixo : FIGURA-03100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 0Atividade do Licor ranco , %

20

40

Por exemplo, se para AT = 159,0 g-NaOH/l e sulfididade = 30% , o mximo de atividade possvel de se atingir ser 89,0% . Portanto, aumentando a atividade de 83,0 para 86,0% , considerando uma carga alcalina de 17,0%AA e rendimento de 53,0% , teremos : ATI=83,0% ATI=86,0% Teor Inorgnicos = (17 . 1,46 . 100) / (53 . 83) = 0,5642 slidos/polpa Teor Inorgnicos = (17 .1,46 . 100) / (53 . 86) = 0,5445 slidos/polpa Diferena = 0,0197 slidos/polpa Considerando-se , hipoteticamente , que todos os outros parmetros no ciclo de recuperao , fossem mantidos constantes e a relao Slidos/Polpa fosse 1,55 , o impacto de aumento na atividade em 3 pontos percentuais na produo de equilbrio, seria : Aumento de Produo de Celulose = (0,0197) . 100 /(1,55) = ~ 1,0 %

2

Sulfididade 30%

Sulfididade 15%

60

80

100

120

140

160

180

200

lcali Total g-NaOH/litro

09

2.3- Rendimento da madeira ( R ) O rendimento influe diretamente no teor de material orgnico (lignina, celulose,hemicelulose,extrativos,etc) gerado pelo digestor no licor negro : R = (polpa/madeira) . 100 Teor Orgnicos = (madeira polpa)/(polpa) = (100 R)/R slidos/polpa Portanto, quanto maior o rendimento da madeira , menor a gerao de slidos orgnicos rea de recuperao. Por exemplo, aumentando o rendimento da madeira de 53 para 54% , teremos : R = 53% R = 54% Teor de Orgnicos = (100 53) / 53 = 0,8868 slidos/polpa Teor de Orgnicos = (100 54) / 54 = 0,8519 slidos/polpa Diferena = 0,0349 slidos/polpa Considerando-se , hipoteticamente , que todos os outros parmetros no ciclo de recuperao , fossem mantidos constantes e a relao Slidos/Polpa fosse 1,55 , o impacto de aumento de 1,0% no rendimento na produo de equilbrio, seria : Aumento de Produo de Celulose = (0,0349) . 100 /(1,55) = ~ 2,2 % O aumento de rendimento pode ser obtido com : . Otimizao na aplicao de lcali no digestor. . Controle adequado das variveis de cozimento . Uniformidade no tamanho dos cavacos. . Estabilidade operacional e de produo no digestor. . Uniformidade na qualidade da madeira consumida.

10

2.4- Perda de lcali Como j comentado , a perda de lcali ocorre em diversas partes do ciclo de recuperao. Obviamente, esta perda ser reposta como make-up de lcali ao ciclo de recuperao. O make-up pode ser efetuado comumente em dois locais : . Como sulfato de sdio (Na2SO4) a ser adicionado no licor negro. . Como soda custica (NaOH) e enxofre (S NaOH Na2S) no licor branco. Em processos de polpao , onde a caldeira de recuperao est no limite da capacidade de queima de licor , o make-up de lcali pode ser efetuado no licor branco (NaOH e S) , pois quando efetuado no licor negro (Na2SO4) ocorrer aumento no teor de inorgnicos no licor negro para queima na caldeira , reduzindo assim a produo de equilbrio, uma vez que o fluxo de slidos para a queima fixo. Tambm , o make-up quando efetuado no licor branco (NaOH e S) tem-se a vantagem de permitir maior flexibilidade no controle do estoque de lcali e sulfidez separadamente, mantendo o licor mais homogneo e com melhor controle da sulfidez, o que contribue com menor variabilidade da combusto na caldeira de recuperao. Por exemplo, para uma perda alcalina de 15 kg-NaOH/ton.polpa , se o makeup for realizado no licor negro com sulfato de sdio (Na2SO4), isto representar um acrscimo no teor de slidos inorgnicos para queima em :15 (kg-NaOH/ton.polpa) . (142 kg-Na2SO4/80 kg-NaOH) . (1 ton/1000 kg) = 0,0266 ton.slidos/ton.polpa

Considerando-se , hipoteticamente , que todos os outros parmetros no ciclo de recuperao , fossem mantidos constantes e a relao Slidos/Polpa fosse 1,55 , o impacto na produo de equilbrio, seria : Reduo de Produo = (0,0266 . 100) / 1,55 = 1,7 %

11

03- ALANO NO CICLO DE RECUPERAO DA VCP-LUIS ANTONIO No perodo de maro de 2004, os dados mdios do processo foram :. Rendimento da madeira......................= 53,0 % . Carga de lcali Ativo.........................= 19,0 % . Sulfidez do licor branco......................= 26,5 % . Atividade do licor branco....................= 83,0 % . Perda de lcali total.............................= 15,0 kg.NaOH/adt . Perda de lcali na lavagem..................= 7,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na evaporao.............= 1,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caldeira...= 6,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caustificao..........= 1,0 kg.NaOH/adt

UADRO-01

DI ESTOR

395,19 K - NaO /ADT 1,4375 TON.S L./ADT 0,8401 TON.OR ./ADT 0,5974 TON.INOR ./ADT 409,19 K - NaO /ADT

RAN UEA ENTO

Produo de Equilbrio = 1500 (ton.slidos/dia) / 1,55 (ton.slidos/ADT) = 968 ADT/dia

I URA-04

12

5 5

4

6

5

5

0,0216 TON.S L./ADT 0,0126 TON.OR ./ADT 0,0090 TON.INOR ./ADT 7 K -NaO /ADT

43

LAVA E

EVAPORAO

1,06 ADT 0,95 ODT

1,00 ADT 0,90 ODT

5

9

3

5

9

3

1,06 ADT

5

5 5

3

3

@

5

1,4159 TON.S L./ADT 0,8275 TON.OR ./ADT 0,5884 TON.INOR ./ADT 402,19 K - NaO /ADT

5

0,0054 TON.S L./ADT 0,0039 TON.OR ./ADT 0,0015 TON.INOR ./ADT 1 K -NaO /ADT

1,4105 TON.S L./ADT 0,8236 TON.OR ./ADT 0,5869 TON.INOR ./ADT 401,19 K -NaO /ADT

3

3

5 5

5 3

3

@

9

3

9

3

5 5

3

3

@

5

1 K - NaO /ADT

@

7

9

5

409,19 K -NaO /ADT

CAUSTI ICAO CALDEIRA 1,5500 TON.S L./ADT 0,8236 TON.OR ./ADT 0,7264 TON.INOR ./ADT

5

3

5

0,5974 TON.INOR ./ADT

0,1395 TON.INOR ./ADT

5

9

3

5

9

3

3

3

9

8 8

1,7875 TON. ADEIRA/ADT 1,9861 TON. ADEIRA/ODT 50,3 1,8868 TON. ADEIRA/ODT - 53,0

5

3

5 5

5 5

5 5

5

5 3

3

3

9

3

@

@

9

3

4 4 4

15 K -NaO /ADT

6 K - NaO /ADT

3

3

04- PROPOSTAS PARA REDUO DA RELAO SLIDOS/POLPA

Avaliando-se a carga de lcali ativo aplicado (19,0%AA) juntamente com os residuais praticados , conclue-se que cerca de 85% do lcali ativo aplicado consumido, o que sugere a reduo dos residuais de lcali ativo de maneira a aumentar o lcali consumido para cerca de 92%, proporcionando uma reduo na carga alcalina aplicada de 19,0 para 17,5%AA ( - 1,5%AA ) e com possibilidade de se obter maior rendimento da madeira.A sulfidez do licor branco pode ser aumentada de 26,5 para 30% , face o bom sistema de coleta de gases no condensveis diludos e concentrados, assim como a inexistncia de ocorrncias de odor na regio. Tambm a atividade do licor branco atual est bastante aqum da atividade de equilbrio para a sulfidez e concentrao de lcali total praticada, alm do mais a reduo na carga de lcali proposta pode proporcionar uma reduo de cerca de 10% na carga de lcali para o processo de caustificao.

Portanto, prope-se como medidas para aumento da produo, atravs da reduo da relao slidos/polpa, as seguintes alteraes no processo : Reduo de 19,0 para 17,5 % na carga de lcali ativo aplicado ( - 1,5 %AA ) Aumento na atividade do licor branco de 83 para 85%, atravs da maior dosagem de cal na caustificao e reduo da concentrao do lcali total, assim como necessidade de aumento da capacidade de retirada de lama de cal no lavador de lama. Aumento de 53,0 para 53,5% no rendimento da madeira ( funo da reduo na carga alcalina e aumento da sulfidez. 0,5 % ) , em

13

4.1- Reduo da Carga de lcali ao Digestor. Rendimento da madeira......................= 53,0 % . Carga de lcali Ativo.......................= 17,5 % . Sulfidez do licor branco......................= 26,5 % . Atividade do licor branco....................= 83,0 % . Perda de lcali total.............................= 15,0 kg.NaOH/adt . Perda de lcali na lavagem..................= 7,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na evaporao.............= 1,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caldeira...= 6,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caustificao..........= 1,0

QUADRO-02

15 G-NaOH/ADT

6 G-NaOH/ADT

0,5502 TON.INORG./ADT 376,88 G-NaOH/ADT

0,1348 TON.INORG./ADT

DIGESTOR

CAUSTIFICAO CALDEIRA 1 G-NaOH/ADT 1,4981 TON.SL./ADT 0,8236 TON.ORG./ADT 0,6745 TON.INORG./ADT 362,88 G-NaOH/ADT

1,06 ADT LAVAGEM

EVAPORAO

FIGURA-05Produo de Equilbrio = 1500 (ton.slidos/dia) / 1,4981 (ton.slidos/ADT) = 1001 ADT/dia

14

A

1,06 ADT 0,95 ODT

RANQUEAMENTO

1,00 ADT 0,90 ODT

A A

A

0,0216 TON.SL./ADT 0,0126 TON.ORG./ADT 0,0090 TON.INORG./ADT 7 G-NaOH/ADT

A

A

B

A

1,3687 TON.SL./ADT 0,8275 TON.ORG./ADT 0,5412 TON.INORG./ADT 369,88 G-NaOH/ADT

1,3633 TON.SL./ADT 0,8236 TON.ORG./ADT 0,5397 TON.INORG./ADT 368,88 G-NaOH/ADT

A A

A

0,0054 TON.SL./ADT 0,0039 TON.ORG./ADT 0,0015 TON.INORG./ADT 1 G-NaOH/ADT

A A

A

B

A A

A

B

A

1,3903 TON.SL./ADT 0,8401 TON.ORG./ADT 0,5502 TON.INORG./ADT 376,88 G-NaOH/ADT

A

A

B

A

B

B

1,7875 TON.MADEIRA/ADT 1,9861 TON.MADEIRA/ODT 50,3% 1,8868 TON.MADEIRA/ODT - 53,0%

A

A

A

B

B

A A

A A

A A

A

A

B

B

4.2- Aumento da Atividade do Licor ranco. Rendimento da madeira......................= 53,0 % . Carga de lcali Ativo........................= 17,5 % . Sulfidez do licor branco......................= 26,5 % . Atividade do licor branco....... .........= 85,0 % . Perda de lcali total.............................= 15,0 kg.NaOH/adt . Perda de lcali na lavagem..................= 7,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na evaporao.............= 1,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caldeira...= 6,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caustificao..........= 1,0 kg.NaOH/adt

UADRO-03

1,7875 TON.MADEIRA/ADTB 1,9861 TON.MADEIRA/ODTB 50,3% 1,8868 TON.MADEIRA/ODT - 53,0% 0,5754 TON.INORG./ADTB

15 KG-NaOH/ADTB

6 KG-NaOH/ADTB

0,1373 TON.INORG./ADTB 399,56 KG-NaOH/ADTB

CA STI ICA

1 KG-NaOH/ADTB

1,4155 TON.SL./ADTB 0,8401 TON.ORG./ADTB 0,5754 TON.INORG./ADTB 399,56 KG-NaOH/ADTB

LA A EM

EVA ORA

0,0216 TON.SL./ADTB 0,0126 TON.ORG./ADTB 0,0090 TON.INORG./ADTB 7 KG-NaOH/ADTB

1,06 ADT 0,95 ODT

IGURA-06roduo de Equilbrio = 1500 (ton.slidos/dia) / 1,5258 (ton.slidos/ADT) = 983 ADT/dia

15

GFE

BRA

EAMENTO

I P

1,06 ADT

1,3939 TON.SL./ADTB 0,8275 TON.ORG./ADTB 0,5664 TON.INORG./ADTB 392,56 KG-NaOH/ADTB

H

I P

DI ESTOR

Q G

C D

C

O CALDEIRA 1,5258 TON.SL./ADT 0,8236 TON.ORG./ADT 0,7022 TON.INORG./ADT 385,56 KG-NaOH/ADT

0,0054 TON.SL./ADTB 0,0039 TON.ORG./ADTB 0,0015 TON.INORG./ADTB 1 KG-NaOH/ADTB 1,3885 TON.SL./ADTB 0,8236 TON.ORG./ADTB 0,5649 TON.INORG./ADTB 391,56 KG-NaOH/ADTB

O

1,00 ADTB 0,90 ODTB

4.3- Reduo da Carga de lcali e Aumento da Atividade. Rendimento da madeira......................= 53,0 % . Carga de lcali Ativo.......................= 17,5 % . Sulfidez do licor branco......................= 26,5 % . Atividade do licor branco....... .........= 85,0 % . Perda de lcali total.............................= 15,0 kg.NaOH/adt . Perda de lcali na lavagem..................= 7,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na evaporao.............= 1,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caldeira...= 6,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caustificao..........= 1,0 kg.NaOH/adt

QUADRO-04

1,7875 TON.MADEIRA/ADTB 1,9861 TON.MADEIRA/ODTB 50,3% 1,8868 TON.MADEIRA/ODT - 53,0% 0,5336 TON.INORG./ADTB

15 KG-NaOH/ADTB

6 KG-NaOH/ADTB

0,1332 TON.INORG./ADTB 368,01 KG-NaOH/ADTB

CAUSTI ICA

1 KG-NaOH/ADTB

354,01 KG-NaOH/ADT 1,3737 TON.SL./ADTB 0,8401 TON.ORG./ADTB 0,5336 TON.INORG./ADTB 368,01 KG-NaOH/ADTB

0,0054 TON.SL./ADTB 0,0039 TON.ORG./ADTB 0,0015 TON.INORG./ADTB 1 KG-NaOH/ADTB 1,3521 TON.SL./ADTB 0,8275 TON.ORG./ADTB 0,5246 TON.INORG./ADTB 392,56 KG-NaOH/ADTB AVAGEM 1,3467 TON.SL./ADTB 0,8236 TON.ORG./ADTB 0,5233 TON.INORG./ADTB 360,01 KG-NaOH/ADTB

EVA ORA

0,0216 TON.SL./ADTB 0,0126 TON.ORG./ADTB 0,0090 TON.INORG./ADTB 7 KG-NaOH/ADTB

1,06 ADT 0,95 ODT

BRANQUEAMENTO

IGURA-07roduo de Equilbrio = 1500 (ton.slidos/dia) / 1,4799 (ton.slidos/ADT) = 1014 ADT/dia

16

UT

1,06 ADT

O

R

S

UT

DIGESTOR

O CA DEIRA 1,4799 TON.SL./ADT 0,8236 TON.ORG./ADT 0,6563 TON.INORG./ADT

V

R

1,00 ADTB 0,90 ODTB

4.4- Reduo da Carga de lcali , Aumento da Atividade e Aumento do Rendimento. Rendimento da madeira..................= 53,5 % . Carga de lcali Ativo.......................= 17,5 % . Sulfidez do licor branco......................= 26,5 % . Atividade do licor branco....... .........= 85,0 % . Perda de lcali total.............................= 15,0 kg.NaOH/adt . Perda de lcali na lavagem..................= 7,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na evaporao.............= 1,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caldeira...= 6,0 kg.NaOH/adt . Perda de alkali na caustificao..........= 1,0 kg.NaOH/adt

QUADRO-05

15 G-NaOH/ADTB

6 G-NaOH/ADTB

0,5286 TON.INORG./ADTB 364,58 G-NaOH/ADTB 0,1311 TON.INORG./ADTB

DIGESTOR

CAUSTIFICAO CALDEIRA 1 G-NaOH/ADTB 1,4562 TON.SL./ADT 0,8070 TON.ORG./ADT 0,6492 TON.INORG./ADT 350,58 G-NaOH/ADT

1,3521 TON.SL./ADTB 0,8235 TON.ORG./ADTB 0,5286 TON.INORG./ADTB 364,58 G-NaOH/ADTB

0,0054 TON.SL./ADTB 0,0039 TON.ORG./ADTB 0,0015 TON.INORG./ADTB 1 G-NaOH/ADTB 1,3305 TON.SL./ADTB 0,8109 TON.ORG./ADTB 0,5196 TON.INORG./ADTB 357,58 G-NaOH/ADTB LAVAGEM

1,06 ADT

EVAPORAO

0,0216 TON.SL./ADTB 0,0126 TON.ORG./ADTB 0,0090 TON.INORG./ADTB 7 G-NaOH/ADTB

1,06 ADT 0,95 ODT

BRANQUEAMENTO

FIGURA-08Produo de Equilbrio = 1500 (ton.slidos/dia) / 1,4562 (ton.slidos/ADT) = 1030 ADT/dia

17

W

W

W

W

W

1,7708 TON.MADEIRA/ADTB 1,9675 TON.MADEIRA/ODTB 50,8% 1,8692 TON.MADEIRA/ODT - 53,5%

W

W

W

W

1,3251 TON.SL./ADTB 0,8070 TON.ORG./ADTB 0,5181 TON.INORG./ADTB 356,58 G-NaOH/ADTB

W

1,00 ADTB 0,90 ODTB

4.5- Comentrios O quadro abaixo , compara os resultados das propostas apresentadas :

Varivel

Re erncia lcali ,

Carga de

AA

19,0 83,0

Atividade ,

Rendimento,

53,0 0,7264 0,8236

Relao Inorgnicos/ADTB Relao Orgnicos/ADTB

Relao Slidos/ADTB

1,5500

Produo de Equilbrio, ADTB/dia

Pelo quadro acima , podemos estimar como ordem de grandeza que : . Reduo de 1,0 . Aumento de 1,0 . Aumento de 1,0 na carga de lcali ,aumenta cerca de 20 ton.celulose/dia na atividade do licor branco aumenta cerca de 7 ton.celulose/dia no rendimento da madeira aumenta cerca de 25 ton.celulose/dia

Como a carga de lcali e a atividade do licor branco so variveis, que sobre certas condies, podem ser alteradas , estas devem ser objeto de controle e manipulao para gesto da relao slidos/polpa e conseqentemente da produo de equilbrio do digestor com a queima de licor negro na caldeira de recuperao.

X

Proposta 4.1

Proposta 4.2 19,0

Proposta 4.3

Proposta 4.4

`

`

`

Y

17,5

17,5

17,5

83,0

85,0

85,0

85,0

53,0 0,6745 0,8236

53,0 0,7022 0,8236

53,0 0,6563 0,8236

53,5

0,6492 0,8070

1,4981

1,5258

1,4799

1,4562

968

1001

983

1014

1030

QUADRO-06

18

5.0- RESULTADOS E DISCUSSO

Durante o perodo de 15 a 30 abril , reduziu-se a carga de lcali ativo no cozimento, aumentando-se o fator H para manter o kappa na faixa de controle de 17 a 18 e a atividade do licor branco da faixa de 83,5% 84,5% para 84,5% 85,5% .

Relao Slidos/Polpa e Carga lcali DigestorTSS QM , TC10 e Fbrica, TSS/ADt 1,700 25,00000 1,650

-

Abril/2004TSS_FBRICA, TSS/ADT.C 1,479 9120TC_CAEF_TOTAL 16,81729 %

29/4/2004 17:30:05

1,600

1,550

TSS/ADTB

1,500

1,450

1,400

Carga lcali Efetivo

1,350 1,300 10,00000 10,00000 1/4/04 CARGA ALC. EFET calc

8/4/04

15/4/04 22/4/04 Process Information - PI VCP Luis Antonio

FIGURA-09

A figura acima ilustra a reduo da carga de lcali a partir do dia 15 e a respectiva resposta na relao slidos.queimados por celulose produzida como base diria. interessante notar que a resposta da reduo na relao slidos/polpa no imediata em funo da desconcentrao dos tanques de armazenagem de licor negro em teor de inorgnicos, o que levou alguns dias para estabilizar.

19

A figura abaixo ilustra o efeito na relao slidos/polpa tanto da reduo da carga de lcali (NaOH Na2S) no cozimento como do aumento da atividade (Na2CO3) do licor branco , expressando-se ambos como carga de lcali total (NaOH Na2S Na2CO3).

1 ,5 7 1 ,5 6 1 ,5 5 1 ,5 4 1 ,5 3 1 ,5 2 1 ,5 1 1 ,5 0 1 ,4 9 1 ,4 8 1 ,4 7 1 ,4 6 1 ,4 5 1 ,4 4

Relao Sli os/ ol a

Curva Estima a

1 8 ,0

1 8 ,5

1 9 ,0

1 9 ,5

2 0 ,0

2 0 ,5

2 1 ,0

2 1 ,5

2 2 ,0

2 2 ,5

FIGURA-10

Comparando-se os dados estimados com a disperso dos dados reais obtidos que dependem tambm da variao da perda alcalina no licor negro , rendimento da madeira e concentrao do licor negro , verifica-se que clculos de balano de massa antes de alteraes nas condies de cozimento podem razoalmente estimar o efeito na composio do licor negro e as conseqncias na rea de recuperao e produo de equilbrio.

20

e

Carga

lcali Total -

N aOH so re m a eira

i

a

f

d

g

h

g

01 a 30

e a r il e 2004

c b

a

2 3 ,0

Para manter o nmero kappa aps o cozimento na faixa de controle de 17 a 18, a reduo na carga carga alcalina foi compensada pelo aumento no fator-H e reduo da concentrao de lcali residual no licor negro para a rea de recuperao.

Fator H 01 a 30/abril/2004Fator H 550 29/4/2004 17:58:30 9120AOC126 501

500

450

400

350

300 1/4/04 SET POINT FATOR H 8/4/04 15/4/04 22/4/04

Process Information PI VCP Luis Antonio

Residual de lcali g/lRESIDUAL C8 5,0

- 01 a 30/abril/20047/5/2004 18:13:58 9120ALCE003 1,7 g/l c/ NaOH

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 1/5/04 2/5/04 DIG-ALC.EFETIVO ZONA LAV 3/5/04 4/5/04 5/5/04 6/5/ 04 7/5/04

Process Information PI Luis Antonio

FIGURA-11

21

A branqueabilidade da polpa , no foi significativamente afetada pela reduo da carga alcalina e conseqente reduo no teor de lcali residual :Consumo de Cloro Ativo CLORO 80,0q rq p w

g/Ton.Cel. Abril/200429/ /2004 :26:26v r u t s

I O OTAL

CLOROATI O. 47,0

70,0

60,0

50,0

40,0

30,0

20,0

10,0

0,0 1/4/04 8/4/04 15/4/04 22/4/04PI Process Information VCP Luis Antonio

FIGURA-12

22

06 CONCLUSO

possvel reduzir a relao slidos/polpa e aumentar a produo de equilbrio com a caldeira de recuperao, atuando na reduo da carga alcalina no cozimento , no aumento da atividade do licor branco e maximizando o rendimento da madeira. Estas variveis devem fazer parte , como KPIs da gesto de performance da produo de celulose da VCP-Luis Antonio, dado o limite de queima de slidos da caldeira de recuperao. A capacidade de produo de celulose em funo do limite de queima de slidos na caldeira de recuperao, tem considervel influncia das condies de cozimento praticadas, e a produo de equilbrio pode ser aumentada da atual 968 ton./dia para aproximadamente 985 ton./dia , mantendo a queima de slidos em 1500 ton/dia , desde que ocorra reduo na carga alcalina de 19,0 para 17,5% , aumento na atividade do licor branco de 83 para 85% e mantenha ou maximize o rendimento da madeira. A reduo na carga de carga de lcali pode penalizar a branqueabilidade da polpa e maior ateno deve ser dispensada com relao a possibilidade de formao de incrustraes na peneiras do digestor e placas dos evaporadores, alm de maior controle da qualidade da madeira recebida, como por exemplos alto teor de extrativo e maior densidade bsica , que podem requerer maior aplicao de lcali na polpao destas madeiras.

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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