Autores: Leonardo R. Pimenta - UFV

Prof. José Lívio Gomide - UFV

Prof. Jorge Colodette – UFV

Nam Hee Shin – Andritz Inc.

Belo Horizonte,

6 de Março de 2007

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL

LABORATÓRIO DE CELULOSE E PAPEL

COMPORTAMENTO DOS COMPONENTES QUÍMICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTO NA

POLPAÇÃO Lo-SOLIDS®

INTRODUÇÃO - PROCESSOS QUÍMICOS

Lo-

Solids®

EMCC

1983 – MCC

Final 70

Deslignificação

intensiva

1962 – Lavagem Hi-Heat

1958 – Descarga a frio

Até 1950 – Predominância

dos Digetores Batch

1938 – 1ª digestor contínuo

1940 – Branqueamento com ClO2

1920 – Caldeira de recuperação contínua

1879 – Descoberta do processo Kraft

1850 – Polpação química com recuperação de

reagentes

Introdução – Processos químicos

Aument

o

Rend.

Redução da

carga para

recuperaçã

o

Redução no

consumo de

madeira

Sem prejuízo a qualidade

Redução de impactos ambientais

Redução consumo de reagentes

Introdução – Melhoria contínua

PROCESSO DE POLPAÇÃO Lo-SOLIDS®

Introdução – Objetivo primário

C+

lig

lig

ext

cel

ext

hem

hem

C+

C+

cel

OH- HS-

lig lig

lig lig

lig

lig lig

lig

lig

lig

lig lig

lig lig

lig

lig lig lig

lig lig

lig

lig

lig

lig

lig lig

lig lig

lig

lig

ext

A-

ext

cel

ext

ext

ext

hem

hem

hem

hem

hem hem

C+

C+

C+

cel

cel

cel

C+

OH- HS-

lig lig

lig

lig

lig lig

lig lig

A-

Introdução – Princípios básicos

Extrações múltiplas de licor residual;

Reposição e diluição com licor branco pré-

aquecido e licor de lavagem;

Propiciam baixa concentração de sólidos

dissolvidos no licor de cozimento.

Objetivo do estudo

Avaliar o comportamento dos constituintes químicos

da madeira de eucalipto nas diferentes fases do

processo de polpação kraft Lo-Solids®, simulando

em laboratório as diferentes regiões do digestor.

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais e Métodos

Cavacos e licor branco cedidos pela VCP

Simulação do processo Lo-Solids® utilizando digestor MK e

vaso acumulador

Interrupção do cozimento nas seguintes fases do processo:

1. Após etapa de impregnação (45 min)

2. Metade da zona de cozimento superior (90 min)

3. Final da zona de cozimento superior (120 min)

4. Metade da zona de cozimento inferior (180 min)

5. Final do cozimento (240 min)

Materiais e Métodos

Materiais e Métodos

Metade do cozimento superior

(MCS)

Polpa marrom

Cavacos

(MAD)

Final do cozimento superior

(FCS)

Final da impregnação

(FI)

Metade do cozimento inferior

(MCI)

Final do cozimento

(FC)

50 % LB

30 % LB

20 % LB

LN

LN

Zona de

Impregnação

Zona de

Cozimento

Superior

Zona de

Cozimento

Inferior

Materiais e Métodos

Concentração do LB = 104 g/L de AE como NaOH; S = 30,5%

Vaporização: 105-110ºC; 1,5 Bar; 10+20 min

Parâmetros de polpação Impregnação Cozimento

Superior

Cozimento

Inferior

Tempo até temperatura (min.) 15 15 -

Tempo à temperatura (min.) 30 60 120

Temperatura (ºC) 110 155 156

Carga alcalina (AE% base madeira) 17,5 17,5 17,5

Divisão alcalina (% AE total ) 50 30 20

Relação licor/madeira 3,5 3,5 3,5

RESULTADOS

Parâmetro Impregnação Cozimento

Superior

Final do

Cozimento

Superior

Cozimento

Inferior

Final do

Cozimento

Número kappa --- 75,4 46,5 21,9 16,5

Número kappa AHex* --- 3,5 3,8 4,4 4,8

Número kappa corrigido --- 71,9 42,7 17,5 11,7

Rendimento depurado (%) 0 32,5 51,4 56,1 55,3

Teor de rejeitos (%) 89,6 34,2 13,4 0,2 0

Rendimento total (%) 89,6 66,6 63,7 56,3 55,3

Viscosidade (cP) --- 102,5 100,1 68,5

Fator H 2 160 280 561 839

Resultados do processo

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Total Yield Screened Yield Rejects

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Resultados do processo

89,6

66,6

63,7

56,3 55,346,5

21,9

16,5

75,4

102,5 100,3

68,5

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

Total Yield Kappa Viscosity

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Resultados do processo

84,6

74,5

64,5

10,1

6,90

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% R

em

ain

ing

ba

se

wo

od

Glucans Xylans Arabinans Galactans Mannans Acetyl

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Glucans

Xylans

Arabinans

Galactans

MannansAcetyl

Carboidratos

85,886,3

89,1

89,8

96,1

74,6

51,149,6

46,1 46,1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% R

em

ain

ing

ba

se

wo

od

Cellulose Hemicelluloses

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Carboidratos

90,8

34,2

24,7

5,8 3,0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% R

em

ain

ing

ba

se

wo

od

Lignin

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Lignina

2,72

2,87

2,64

2,54

2,47

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

Wood Impregnation Middle Upper

Cook

Final Upper

Cook

Middle Lower

Cook

Final

Re

lati

on

Sir

/Gu

a

Relação Siringila/Guaiacila

Seletividade

0,9

4,96

9,76

6,39

7,44

0

2

4

6

8

10

12

Impregnation Middle Upper Cook Final Upper Cook Middle Lower

Cook

Final

Sele

cti

vit

y

74,074,4

77,378,389,7

90,8

34,2

24,7

5,83,0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% R

em

ain

ing

ba

se

wo

od

Carbohydrates Lignin

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Seletividade

Alk

75,2

42,337,1

29,724,2

77,673,2

70,668,0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% R

em

ain

ing

ba

se

wo

od

Uronics HexA

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Ácidos urônicos e hexenurônicos

3,77

3,844,15

4,29

4,45

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

AH

ex

/10

0 x

ylo

se

s

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Ácidos hexenurônicos/100 xiloses

13,3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% R

em

ain

ing

ba

se

wo

od

Lipofilics extractives

Impregnation Upper Cook Zone Lower Cook Zone

Extrativos lipofílicos

38,0

31,0

9,2

15,1

6,8

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

Impregnation Middle Upper

Cook

Final Upper Cook Middle Lower

Cook

Final

Alk

ali

co

ns

um

pti

on

(%

)

Consumo de álcali

80

90

100

110

120

130

140

150

160

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Time (min)

Te

mp

era

ture

(°C

)

0

2

4

6

8

10

12

14

Efe

tiv

e a

lka

li (

g/L

)

Temperature Efetive Alkali

Licor negro

2,7

7,18,1 8,4

4,3

6,4

6,5

7,4 7,2

6,2

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

Impregnation Middle Upper Cook Final Upper Cook Middle Lower Cook Final

So

lid

s (

%)

Organics Inorganics

Licor negro

Conclusões

1. Na etapa final do processo (60 minutos finais), apesar da

baixa perda rendimento (1%) e uma considerável redução

do número kappa (5,5 unidades), ocorreu grande queda na

viscosidade da polpa (31,8 cP);

2. A deslignificação no cozimento Lo-Solids ocorreu em 5

etapas;

3. A relação sir/gua não apresentou um comportamento

esperado;

4. Ocorreu durante o processo uma redução total de 14,2% no

teor de celulose e 53,9% das hemiceluloses;

Conclusões

5. A zona de impregnação foi pouco seletiva e a maior

seletividade foi observada na segunda metade da zona de

cozimento superior;

6. Na zona de impregnação houve uma rápida formação do

ácido hexenurônico e na primeira metade da zona de

cozimento superior o teor de ácido hexenurônico diminuiu;

7. O teor de sólidos e a concentração alcalina mantiveram-se

praticamente homogêneas ao longo do processo.

AGRADECIMENTOS!!!

PERGUNTAS???

QUESTIONS???