O QUE  POLPAO

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<p>O QUE POLPAO ?</p> <p>O QUE POLPAO ? </p> <p>Polpao o processo pelo qual a madeira reduzida a uma massa fibrosa; Isto significa a ruptura das ligaes presentes na estrutura da madeira possibilitando a individualizao das fibras; Existem duas formas de romper as ligaes na madeira e liberar as fibras:</p> <p>Mecanicamente; Quimicamente; Quimio-mecnico; Semi-qumico.</p> <p>Existem tambm hbridos destes dois mtodos: </p> <p>POLPAO QUMICA</p> <p>POLPAO QUMICA</p> <p>TIPOS DE POLPAO</p> <p>POLPAO QUMICA</p> <p>Uso de reagentes qumicos e calor para dissolver a lignina; Obter o mximo possvel intacto a hemicelulose e celulose; Processos mais usados: </p> <p>Kraft ( Sulfato)( NaOH &amp; Na2S); Soda ( NaOH); Sulfito(SO2 &amp; Bases : Mg(OH), Ca(OH) 2 , NH4 ( OH)</p> <p>Definies </p> <p>Lignina Klason lignina solvel em cido ; um mtodo gravimtrico direto; diz-se que o resduo aps hidrlise cida total de uma poro de carboidratos de madeira/polpa; A lignina cida solvel pode ser estimada espectrofotometricamente (regio UV); Para polpas de eucaliptos: (%)Lignina Klason, = 0.15 x nmero Kappa</p> <p>Definies</p> <p>Polpa Qumica: produzida por vias qumicas; rendimento em 50%, contedo de lignina de 3-5 % Polpa No branqueada: polpa totalmente qumica com colorao tal qual sai do digestor ou seja marrom escuro tendendo a marrom claro Polpa branqueada : polpa qumica que sofreu estgios de branqueamento</p> <p>Definies </p> <p>Polpa Solvel polpa qumica branqueada; rendimento em torno 30-35%; Alto contedo de celulose (95% ou mais); processo Kraft com pr-hidrlise processo sulfito cido; aumento da pureza da celulose atravs da extrao com lcali frio; Usado para produo de derivados de celulose (rayon/viscose, acetato de celulose, celofane).</p> <p>OVERVIEW POLPAO</p> <p>Produo Norte-Americana</p> <p>Polpao Mecnica - 24 %; Polpao Qumica - 70 %; Semi-qumica - 6 %;</p> <p>Produo USA ( 1996) </p> <p>Polpao Mecnica - 9 %; Polpao Qumica - 85 %; Semi-qumica - 6 %;</p> <p>POLPAO KRAFT</p> <p>Polpao kraft significa em alemo uma polpa de elevada resistncia fsico-mecnica; Processo dominante no mundo; Possibilita a recuperao dos produtos qumicos; O rendimento baixo : 40-45 %; Tipos de produtos gerados: Linerboard polpa no branqueada.</p> <p>PRODUTOS PROVENIENTES DAS POLPAS KRAFT</p> <p>POLPAO KRAFT</p> <p>Produtos qumicos usados </p> <p>Operao</p> <p>NaOH; Na2S;</p> <p>Reagentes qumicos e cavacos so carregados no interior do digestor; Aquecimento at T = 165 170 C; Cozimento de 2 a 4 horas dependem da quantidade de lignina removida desejada ( N. Kappa); Polpa e licor negro so descarregados no fim do cozimento; O licor negro consiste: Produtos Qumicos usados; Lignina dissolvida; Carboidratos.</p> <p>POLPAO KRAFT </p> <p>Polpao qumica com NaOH e Na2S; pH acima de 12 ; Temperatura de cozimento em torno de 160-180 o C ; Presso de 8 kg/cm (120 psi); Tempo de cozimento cerca de 0.5-3 h</p> <p>POLPAO KRAFTVantagens : Polpao aplicada a todas espcies de madeira; Gerando polpas de elevada resistncia; Tolerante a presena de casca ; Pouco consumo de energia ; Permite recuperao dos produtos qumicos</p> <p>POLPAO KRAFTDesvantagens: Dificuldade no branqueamento se comparado com as polpas sulfito; Baixos rendimentos (perda de carboidratos ); Gera compostos sulfurosos (TRS)- mal cheirosos em nvel elevado; Durante a polpao kraft so dissolvidos cerca de 80% da lignina, 50% hemiceluloses e 10 % da celulose .</p> <p>Aula 1 - Fundamentos da Polpao Kraft Nomenclatura e definiesConfira agora os principais terminologias usadas no processo Kraft e suas definies: Licor Branco a soluo que contm os reagentes qumicos ativos de cozimento (NaOH e Na2S), sendo estes usados no cozimento dos cavacos.</p> <p>Aula 1 - Fundamentos da Polpao Kraft Nomenclatura e definies</p> <p>Licor Negro asoluo que contm os reagentes qumicos residuais do cozimento (NaOH e Na2S) e aqueles reagentes que ficaram inertes (Na2SO4, Na2CO3, Na2S2O3, etc.), bem como a lignina dissolvida e carboidratos (celulose e hemicelulose) que sofreram degradao.</p> <p>Aula 1 - Fundamentos da Polpao Kraft Nomenclatura e definies</p> <p>lcali Total Titulvel (ATT): so todos os reagentes presentes no licor branco, ou seja, NaOH, Na2S, Na2SO4, Na2CO3, Na2S2O3 expressos como Na2O ou NaOH; lcali Ativo (AA): so todos os reagentes mais ativo durante o cozimento, ou seja, NaOH e Na2S, expressos como Na2O ou NaOH; lcali Ativo (AA): so todos os reagentes que efetivamente so usados durante o cozimento, ou seja, NaOH e Na2S, expressos como Na2O ou NaOH.</p> <p>Aula 1 - Fundamentos da Polpao Kraft Nomenclatura e definies</p> <p>Polpa Qumica: produzida por vias qumicas; rendimento em 50%, contedo de lignina de 3-5 %; Polpa No branqueada: polpa totalmente qumica com colorao tal qual sai do digestor ou seja marrom escuro tendendo a marrom claro; Polpa branqueada : polpa qumica que sofreu estgios de branqueamento.</p> <p>OBJETIVOS DO PROCESSO DE POLPAO </p> <p>GRAU DE DESLIGNIFICAO; VISCOSIDADE; RENDIMENTO; TEOR DE REJEITOS .</p> <p>Definies</p> <p>Deslignificao: quebra da estrutura qumica da lignina; Nmero Kappa : mede o contedo de lignina na polpa; Viscosidade da polpa : mede o comprimento da cadeia de celulose (GP- grau de polimerizao); Ponto de liberao da fibra : (130-180oC) ocorre quando lignina suficiente foi removida durante polpao- cavacos so transformados em fibras com pouca ou nenhuma ao mecnica.</p> <p>CONTROLE ANALTICO DA POLPAO</p> <p>N KAPPA </p> <p>Indica o grau de deslignificao; Proporcional ao teor de lignina ( N kappa x 0,15); No capaz de identificar a condensao da lignina AA, AE, AT, ATT, Sulfidez</p> <p>LCALI DO LICOR BRANCO</p> <p>LCALI RESIDUAL DO LICOR PRETO</p> <p>Definies</p> <p>Nmero Kappa consumo em mL de KmnO4 0.1 N para cada 1 grama de polpa em (H2SO4) 0.1 N usado para monitorar o grau de Deslignificao das polpas qumicas aps polpao e entre os estgios de branqueamento.</p> <p>Tipos de polpa</p> <p>Polpas branqueadas de kappa baixo - Contedo de</p> <p>lignina de 3.0-5 .2 % (20-35 Kappa #) para softwoods ou com contedo de lignina de 1.8-2.4 % lignina (12-18 Kappa #) hardwoods;</p> <p>Polpas com kappa mdio (35-50 Kappa #) - (bag</p> <p>papers) Contedo de lignina de 5.2-7.5% ; Polpas com kappa alto (65-70 Kappa #)- Contedo de lignina de 9-11 % para produo de capa de cartes duplex (top liner boards) e contedo de lignina de 12-16.5 % (80-110 Kappa #) para produo de forro/suporte de cartes duplex ( bottom liner ).</p> <p>Aula 2 - Cozimento Kraft Objetivos do processo Basicamente o grau</p> <p>de deslignificao a mais importante via de monitorar o comportamento do processo de cozimento. Este ser deve ser mantido o mais estvel possvel, porque suas variaes normalmente causam queda no rendimento e na produo, bem como na qualidade final da polpa. As principais causas de variao do n. kappa so: cavaco; licor; circulao do licor; controle; aquecimento;descarga e sada da polpa. A seguir especificaremos de que maneira estes parmetros afetam o grau de remoo de lignina.</p> <p>Aula 2 - Cozimento Kraft Objetivos do processo</p> <p>VARIAES NO N. KAPPA</p> <p>VARIAES NO N. KAPPA QUMICA Sulfidez; lcali Efetivo; Licor irradia na madeira; Uniformidade do licor; Antraquinona; AQUECIMENTO Direto x Indireto; Retirada do trocador de calor; Deslocamento x Esttico; Diminuio do vapor; DESCARGA E SADA DA POLPA Descarga fria X Descarga quente; Zona de lavagem no digestor contnuo; Descarga incompleta;</p> <p>CAVACOS Distribuio de tamanho; Mistura; Espcies; Madeira estocada ou fresca Densidade bsica; Umidade da madeira. CIRCULAO DO LICOR DE COZIMENTO Aquecimento direto x indireto; Retirada de licor pelas peneiras de extrao; Fluxo canalizado. CONTROLE Cozimento muito longo; Preciso dos sensores;</p> <p>EFEITOS DO N KAPPA</p> <p>TEMPO DE COZIMENTO</p> <p>A medida que o tempo de cozimento aumenta reduz-se o n kappa; A medida que a carga de AE diminui reduz-se o n kappa; A medida que o n kappa aumenta, aumenta o rendimento e viscosidade .</p> <p>CARGA DE AE</p> <p>RENDIMENTO E VISCOSIDADE</p> <p>EFEITOS DO N KAPPA</p> <p>SLIDOS NA CALDEIRA</p> <p>A medida que aumenta o n kappa reduz-se os slidos na caldeira; A medida que aumenta o Fator H reduz-se o n Kappa;</p> <p>FATOR H</p> <p>CONSUMO DE REAGENTES DE BRANQUEAMENTO</p> <p>A medida que aumenta o n Kappa aumenta o consumo de reagentes no branqueamento;</p> <p>CONTROLE ANALTICO DA POLPAO</p> <p>VISCOSIDADE DA CELULOSE</p> <p>No um bom indicador de resistncia da celulose; Representa comprimento mdio das cadeias de celulose; Expresso em cP e dm/kg dm/kg = 954 x log( cP) 325 Pode ser afetado pelo teor de lignina ( no pela hemicelulose)</p> <p>TEOR DE PENTOSANAS</p> <p>Indicativo do rendimento, resistncia da celulose, consumo de energia para refino</p> <p>Aula 2 - Cozimento Kraft Objetivos do processoOs principais fatores que a afetam a viscosidade so: N. kappa A medida que o n. kappa aumenta, aumenta a viscosidade; Sulfidez A medida que a sulfidez sofre reduo, reduz-se a viscosidade; Impregnao com licor A medida que a impregnao seja deficiente, menor ser a viscosidade; Descarga a quente da polpa Quanto maior a temperatura de descarga, maior a degradao da polpa, menor a viscosidade final da polpa.</p> <p>Aula 2 - Cozimento Kraft Objetivos do processo</p> <p>Rendimento aquele parmetro que possui uma nfase importantes no que tange ao ponto de vista econmico. Rendimento a relao entre a polpa gerada e a madeira alimentada. Rendimento(%)= polpa gerada/madeira alimentada x 100 ; O rendimento depurado no processo kraft est em torno de 45 a 55%;</p> <p>Aula 2 - Cozimento Kraft Objetivos do processoOs principais fatores que afetam o rendimento: Espcie da madeira; Qualidade da madeira; Impregnao com vapor deficiente; Cozimento desuniforme; Cozimento excessivo; Elevada produo de rejeitos.</p> <p>Aula 2 - Cozimento Kraft Objetivos do processoTeor de rejeitos so aqueles cavacos que no durante o cozimento. Quando em quantidade reduzir o rendimento causam problemas tais aumento nos custos operacionais, aumento insumos e distrbios na depurao da polpa. As causas mais freqentes da gerao de teor de: Cavacos mal dimensionado; Impregnao com vapor e licor deficiente; Cozimento desuniforme; Relao licor/madeira muito baixa; Concentrao do licor baixa. se deslignificaram elevada alm de como: retrabalho, no consumo de de rejeitos advm</p> <p>PARMETROS QUMICOS</p> <p>CELULOSE</p> <p>AFETAM O PROCESSO: </p> <p>Consumo de reagentes; Rendimento; Capacidade sistema de recuperao.</p> <p>HEMICELULOSE</p> <p>AFETAM O PROCESSO: </p> <p>O rendimento e qualidade da celulose; Refinao da celulose; Ligao inter-fibras; Alvura ( reverso); Derivados da celulose .</p> <p>PARMETROS QUMICOS</p> <p>LIGNINA</p> <p>AFETAM O PROCESSO: </p> <p>Degradao carboidratos ( seletividade); Consumo de reagentes; Rendimento; Capacidade sistema de recuperao.Alvura/reverso; Propriedades de resistncias .</p> <p>AFETAM QUALIDADE DO PRODUTO </p> <p>PARMETROS QUMICOS</p> <p>EXTRATIVOS</p> <p>AFETAM O PROCESSO: </p> <p>Consumo de reagentes; Rendimento; Depsitos ( pitch).Alvura/reverso; Absoro de lquidos; Sujidade da polpa.</p> <p>AFETAM QUALIDADE DO PRODUTO </p> <p>PROCESSO DE DESLIGNIFICAO</p> <p>O processo de deslignificao constituise basicamente de 03 fases : Etapa inicial ( holding time ) Etapa principal ( bulk ) Etapa residual ou final</p> <p>ETAPAS DE COZIMENTOEtapa Inicial etapa intensa e rpida consumo de 60 % de lcali (em reaes de neutralizao, dissoluo de carboidratos ) dissoluo da lignina pequena (20 - 25 %) 80 % da madeira permanece crua T = 140 C</p> <p>ETAPAS DE COZIMENTOEtapa Principal ( bulk) onde ocorre a deslignificao da madeira dissoluo da lignina grande ( = 60%) T= 140-170 C ( parte do tempo a temperatura mxima) esta etapa sofre influncias da Concentrao de lcali e Sulfidez</p> <p>ETAPA RESIDUAL OU FINAL </p> <p>Dissoluo de 10-13 % da lignina original Diminui contedo de carboidratos Etapa lenta, pouco seletiva As reaes tornam-se mais importantes quando baixa a concentrao de lcali no licor Pasta sai com 4-5 % de lignina corresponde de 45-50% de rendimento Aumenta o consumo de lcali ( a concentrao baixa ) Diminuio de viscosidade Reaes principais que ocorrem so de Hidrlise</p> <p>REAES DE COZIMENTOReaes com carboidratos inchamento alcalino solubilizao alcalina precipitao de carboidratos reaes de peeling reaes de estabilizao hidrlise alcalina da celulose</p> <p>Parmetros de cozimento</p> <p>As reaes de cozimento alcalino so fortemente influenciadas pela temperatura e concentrao de hidroxilas ( OH- ); Na polpao de celulose as variveis tempo e temperatura so de mxima importncia, pois afetam diretamente a deslignificao.</p> <p>REAES DE COZIMENTOReaes com a Lignina Ruptura dos enlaces lignina-celulose Fragmentos da lignina reagem mais rapidamente c/ ons HS- do que c/ons OH Compostos de lignina so facilmente hidrolisveis -2 = on sulfeto) Reaes de Sulfonao ( S Reaes de Mercaptao Reaes de Condensao</p> <p>VARIVEIS DA POLPAO KRAFT</p> <p>Associadas a Madeira : </p> <p>Densidade bsica; Espcie e variaes dentro da espcie; Estocagem da madeira; </p> <p>Umidade da madeira; Extrativos; Descascamento.</p> <p>Abastecimento da fbrica( mistura de espcies); Distribuio do tamanho dos cavacos; Teor de cascas; Porosidade.</p> <p>VARIVEIS DA POLPAO KRAFT</p> <p>Licor Branco:</p> <p>Concentrao; Sulfidez;</p> <p>Carga e forma de distribuio de lcali no digestor: Relao Licor/Madeira; Tempo x Temperatura Fator H</p> <p>VARIVEIS DA POLPAO KRAFT</p> <p>Carga Alcalina:</p> <p>Eucalipto - 14 - 17 %; Pinus - 18 - 20 %</p> <p>Concentrao: </p> <p>Base Na2O - 100 a 110 g/L Base NaOH - 130 - 140 g/L</p> <p>SULFIDEZ</p> <p>EFEITO DA SULFIDEZ</p> <p>Espcies</p> <p>As frondosas do maior rendimento que as conferas ( p/ sulfidez cte); As frondosas do maior rendimento que as conferas a medida que ocorre aumento de sulfidez;</p> <p>Rendimento</p> <p>EFEITOS DO TEMPO DE COZIMENTO</p> <p>LCALI EFETIVO</p> <p>A medida que aumenta o tempo de cozimento reduz-se o consumo de AE (g/L);</p> <p>LIGNINA</p> <p>A medida que aumenta o tempo de cozimento aumenta a remoo de lignina(g/L);</p> <p>CINTICA DA REAO </p> <p>Cintica a taxa pela qual a reao ocorre; Pode ser descrita por uma equao a qual til nos processos qumicos de colagem; Usada na tentativa de otimizar o processo de cozimento; Usualmente a taxa de reao afetada por duas coisas: </p> <p>Concentrao dos reativos; Temperatura da reao;</p> <p>CINTICA DA REAO</p> <p>CINTICA DA REAO</p> <p>A polpao alcalina uma reao de 1 ordem com respeito a concentrao de OH; Logo quando aumentamos a concentrao de NaOH aumenta-se a taxa de reao ou quando aumentamos a temperatura aumenta-se a taxa de reao.</p> <p>CINTICA DA REAO</p> <p>Equao Arhenius</p> <p>Onde:</p> <p>K = K0 . e</p> <p>(-E/RT)</p> <p>K0 = uma constante ( chamada de fator de frequncia); E = energia de ativao para a reao; R = constante do gs; T = temperatura da reao;</p> <p>EFEITOS DO FATOR H</p> <p>ESPCIES</p> <p>As frondosas do maior rendimento que as conferas ( p/ sulfidez cte); A medida que aumenta o Fator H reduz-se o n Kappa; A medida que aumenta o Fator H reduz-se o consumo de AE;</p> <p>N KAPPA</p> <p>LCALI EFETIVO</p> <p>MODIFICAES NA POLPAO KRAFTCaractersticasBAIXA [ AE] inicial ALTA [HS] inicial BAIXA [ lignina] inicial BAIXA TEMPERATURA meio/final</p> <p>MCCX</p> <p>SUPERBATCH RDHX X</p> <p>ITCXX X</p> <p>X</p> <p>MODIFICAES NA POLPAO KRAFT</p> <p>Distribuio de licor:</p> <p>Digestor ( 3 a 4 nveis); Vaso de Impregnao ( antes e depois) e digestor; Ganhos de viscosidade final; Maior teor de pentosanas; Perfil mais uniforme da concentrao de lca...</p>