Branqueamento (bleaching)

 

Branqueamento (bleaching) - Deslignificação com oxigênio

Vantagens da deslignificação com oxigênio:

• Deslignificação adicional em conjunto com o cozimento com maior eficiência que o cozimento continuado.
• Redução das emissões da planta de branqueamento.
• Redução de consumo dos produtos químicos de branqueamento.
• Aumento do nível de alvejamento considerando a tabela de níveis de branqueamento.
• Menor quantidade de shives (pequenas partículas) e menor teor de estratos, mantendo a resistência da polpa de papel.
• Facilidade da parada do sistema.
• Tecnologia aprovada, pronta para mudanças futuras no processo.

A deslignificação com oxigênio pode ser considerada em parte como uma continuação do cozimento e em parte com a primeira fase de branqueamento. Atualmente, esta técnica é uma fase padrão do processo de produção da polpa de papel. O benefício obtido nos custos de produção é mensurável tanto no processo ECF quanto no TCF.

A polpa de papel - na fase de deslignificação com oxigênio - é tratada com oxigênio em um vaso de pressão a alta temperatura, em um meio alcalino. A deslignificação pode variar de 40-70%, dependendo da madeira utilizada como matéria-prima e se são utilizados um ou dois reatores em série. A pasta não branqueada Kraft tem um teor de lignina de 3-5%, que após a deslignificação com oxigênio pode ser reduzida para em torno de 1.5%, ou seja, equivalente a um número Kappa de 8-10.

O equilíbrio entre o cozimento e a deslignificação com oxigênio:

Do ponto de vista do branqueamento, seletividade e produção, é melhor prolongar a deslignificação com oxigênio do que prolongar o cozimento.
O Kappa do cozimento deveria ser otimizado junto com a deslignificação com oxigênio. Prolongue o cozimento, mas não muito – Deixe que a deslignificação com oxigênio faça o seu trabalho!

A importância de uma boa lavagem:

• Uma lavagem ineficiente antes da deslignificação com oxigênio aumenta a alcalinidade e o oxigênio e prejudica a seletividade.
• A transferência do DQO (Demanda Química de Oxigênio) dentro do reator deveria ser menor do que 100 kg/ton.
• A DQO da deslignificação com oxigênio consome os produtos químicos branqueadores. A remoção e a boa lavagem é importante.

Condições em um ciclo de deslignificação em um meio com oxigênio:

Grau de Deslignificação	%	40-50
Consistência da polpa de papel	%	10-15
Pressão	Mpa	0.4-0.6
Temperatura	oC	85-95
Tempo	min	60
CARGAS QUÍMICAS:
NaOH	kg/Adt	20-25
MgSO4	kg/Adt	2-4
O2	kg/Adt	15-20

 

Branqueamento (bleaching) - Extração alcalina reforçada com oxigênio

Vantagens da extração alcalina reforçada com oxigênio:

• Grande economia de dióxido de cloro com uma baixa carga de oxigênio.
• Flexibilidade nas condições de processo: 65-90ºC em sistemas atmosféricos.
• Opção: Pressurização e/ou adição de peróxido para reforço adicional.
• Aplicável em todos os tipos de seqüências: branqueamento tradicional com cloro, ECF e TCF.

A adição de oxigênio na polpa para a extração alcalina é um método eficaz para aumentar o efeito do branqueamento e diminuir o consumo de produtos químicos branqueadores mais custosos. O oxigênio melhora a dissolução da lignina. O ciclo de extração reforçada com oxigênio é denominado EO. Ao se adicionar peróxido passa a se chamar EOP.

Pode-se obter um ciclo mais intenso de extração com oxigênio aumentando-se a temperatura, a carga de oxigênio, pressurizado o vaso de pré-retenção e adicionando peróxido de hidrogênio. O fator mais importante é a temperatura.

Condições em uma etapa de extração reforçada *

Consistência da polpa de papel	%	10-15
Temperatura	oC	60-70
Carga de NaOH	kg/Adt	0.8-1.2 x Kappa No.
Carga de O2	kg/Adt	3-5 (7)
Carga de H2O2	kg/Adt	0-3
Pressão	bar	1.5 (3-4)
Tratamento do oxigênio	min	5-15 (30-60)
Tempo total de retenção	min	30-90
PH (final)		10-11
* As condições indicadas entre parêntesis são referentes a ciclos de extração mais intensos.

 

Branqueamento (bleaching) - Branqueamento com peróxido reforçado com oxigênio

Vantagens do branqueamento pressurizado com peróxido quente:

A pressão e a temperatura (100-110ºC) resultam em uma melhor estequiometria e uma taxa de branqueamento mais elevada do que quando realizado a pressão atmosférica e a 85-90ºC.
Menor tempo de retenção: 1-2 horas, contra 5-15 horas nos sistemas à pressão atmosférica.
Importante etapa para seqüências TCF.
Pode reduzir para 50% a carga de CIO₂ e os níveis de AO_X nas seqüências ECF.

No branqueamento totalmente livre de cloro (TCF) os ciclos pressurizados com peróxidos (PO) apresentam vantagens e permitem alcançar alto nível de alvejamento final. Um ciclo intenso com peróxido reduzirá o consumo de dióxido de cloro e também substituirá uma etapa deste processo nas seqüências com dióxido de cloro (branqueamento ECF).

Um ciclo pressurizado com peróxido quente trabalha com temperaturas acima dos 100ºC, com uma pequena quantidade de oxigênio. Um pré-requisito para obter êxito no branqueamento com peróxido é que seja baixo o conteúdo de íons metálicos, como por exemplo, manganês, cobre e ferro.

 

Branqueamento (bleaching) - Deslignificação / branqueamento com ozônio

Vantagens do ozônio com agente branqueador:

• Oxidante poderoso mesmo em baixas temperaturas.
• Reações rápidas: pouco tempo de retenção é suficiente (com um reator pequeno).
• Possibilidade de reciclar os líquidos filtrados na etapa de recuperação química.
• Deslignificação eficiente para todos os tipos de polpa química.

A introdução do ozônio como branqueador químico em nível industrial ocorreu no inicio dos anos 90. O objetivo desta introdução era obter um branco total sem utilizar produtos químicos que contém cloro. Atualmente, o ozônio é utilizado tanto no branqueamento TCF quanto no ECF. Considerando que o ozônio é um agente branqueador muito poderoso, reduz-se o consumo de outros produtos químicos branqueadores.

O ozônio é gerado na própria fábrica do cliente através de uma descarga elétrica silenciosa em um fluxo de gás que contém oxigênio. A quantidade de ozônio necessária para o branqueamento da polpa – geralmente de 1-10 kg/Adt – é produzida com melhores resultados econômicos a partir do oxigênio. O gás utilizado para produzir ozônio deve estar livre de água e compostos orgânicos. Atualmente, o limite superior de concentração de ozônio deve ser por volta de 13%.

 

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