polpa e papel obtenÇÃo da pasta celulÓsica e papel

POLPA E PAPEL

OBTENÇÃO DA PASTA CELULÓSICA E PAPEL

FIBRAS PARA PAPEL

INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL

O que é polpação?

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.

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.

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)

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.

Produtos de Pasta Mecânica

• Papel jornal,• Papéis de impressão,• Papéis revestidos;• Misturas em papéis.

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.

•POLPAÇÃO KRAFT

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.

Produtos de polpa Kraft

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

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.

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.

Equipamentos

• Digestores contínuos• Digestores por batelada (Batch)

Exemplos: Digestor por batelada de aquecimento direto

Digestor em batelada

Sistema em batelada

Exemplo: Sistema Kamir de Vaso digestor simples

Sistema contínuo

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.


• Por razões economicas e ambientais, o licor negro precisa ser recuperado – daí o SISTEMA DE RECUPERAÇÃO QUÍMICA.

• Objetivos:• Queimar material orgânico para gerar

energia,• Converter material inorgânico inativo em

material de cozimento ativo.


• 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.

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.

Fluxograma simplificado do Processo Kraft

BRANQUEAMENTO

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.

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.

Mensurar a alvura

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

Alvura do papel

• TIPO DE PAPEL ALVURA %ISO

• Impressão/cópia 80-90• Jornal 60-70• Embalagem (sacos) 25-30

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.

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

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)

Exemplo: estágios do branqueamento

Esquema do processo de branqueamento

Torres de branqueamento

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.

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.

FORMAÇÃO DO PAPEL

Formação do papel

Polpação Kraft

•Ciência Fundamental,•Conceito da polpação,•Cinética da reação química.

Balanço de massa – processo Kraft

Licor branco

Polpa Sulfat (Kraft)Madeira – Pinus spp

No processo kraft os carboidratos são atacados a uma temperatura relativamente baixa, o que ocasiona eliminação dos grupos acetila antes que se alcance a temperatura máxima de cozimento. A reatividade dos polissacarideos varia dependendo de suas acessibilidade e de sua estrutura, por exemplo, devido a que a celulose é de natureza cristalina e tem um alto grau de polimerização, sofrem menos perdas que as hemiceluloses.

O que é Cinética?

• Cinética é a razão na qual a reação química ocorre,

• Pode ser descrita por uma equação, que é útil no dimensionamento do equipamento para o processo químico,

• Pesquisadores tentam obter dados que poderão resolver a razão cinética por equação.

Razão cinética

• Usualmente, a razão ou a velocidade de uma reação é afetada por dois fatores:

• Concentração dos reagentes;• Temperatura da reação.

• A velocidade da reação deve portanto levar estes aspectos em consideração.

Exemplo de uma reação simples de dois componentes

• A + B C

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