Relação Sólidos/Polpa

Universidade Federal de Viçosa

FRANCISCO DE ASSIS BERTINI MORAES

REDUÇÃO DA RELAÇÃO SÓLIDOS-QUEIMADOS POR CELULOSE PRODUZIDA ,
NA UNIDADE DE LUIS ANTONIO DA VOTORANTIM CELULOSE E PAPEL

Problema Especial apresentado à Universidade Federal de
Viçosa como parte das exigências do Curso de Pós-
Graduação Lato Sensu em Tecnologia de Celulose e
Papel, para obtenção do título de Especialista

VIÇOSA
Estado de Minas Gerais – Brasil
Maio - 2004

REDUÇÃO DA RELAÇÃO SÓLIDOS-QUEIMADOS POR CELULOSE PRODUZIDA ,
NA UNIDADE DE LUIS ANTONIO DA VOTORANTIM CELULOSE E PAPEL

Autor : FRANCISCO DE ASSIS BERTINI MORAES

Orientador : JOSÉ LÍVIO GOMIDE , Ph.D.

Revisão : JOSÉ ROBERTO VILARROEL (VCP)

Problema Especial apresentado à Universidade Federal de
Viçosa como parte das exigências do Curso de Pós-
Graduação Lato Sensu em Tecnologia de Celulose e
Papel, para obtenção do título de Especialista

VIÇOSA
Estado de Minas Gerais – Brasil
Maio – 2004

CONTEÚDO

LISTA DE QUADROS...............................................................................................................01

LISTA DE FIGURAS.................................................................................................................01

RESUMO....................................................................................................................................02

01.INTRODUÇÃO.....................................................................................................................03

02. VARIÁVEIS QUE INFLUEM NA RELAÇÃO SÓLIDOS / POLPA.................................07

2.1 – Carga de Álcali Ativo ao Digestor..................................................................................07
2.2 – Atividade do Licor Branco..............................................................................................08
2.3 – Rendimento da Madeira..................................................................................................10
2.4 – Perda de Álcali................................................................................................................11

03. BALANÇO NO CICLO DE RECUPERAÇÃO DA VCP-LUIS ANTONIO......................12

04. PROPOSTAS PARA REDUÇÃO DA RELAÇÃO SÓLIDOS / POLPA............................13

4.1 – Redução da Carga de Álcali ao Digestor........................................................................14
4.2 – Aumento da Atividade do Licor Branco.........................................................................15
4.3 – Redução da Carga de Álcali e Aumento da Atividade....................................................16
4.4 – Redução da Carga de Álcali , Aumento da Atividade e Aumento do Rendimento........17
4.5 - Comentários....................................................................................................................18

05. RESULTADOS E DISCUSSÃO..........................................................................................19

06. CONCLUSÃO......................................................................................................................23

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................................24

LISTA DE QUADROS

01. Dados de processo de março-2004..................................................................................12

02. Dados de processo com menor carga de álcali................................................................14

03. Dados de processo com maior atividade do licor branco................................................15

04. Dados de processo com menor carga de álcali e maior atividade...................................16

05. Dados de processo com menor carga de álcali e maior atividade e rendimento............17

06. Dados comparativos entre as propostas de redução da relação sólidos/polpa................18

LISTA DE FIGURAS

01. Ciclo de recuperação kraft.............................................................................................04

02. Principais reações químicas na caldeira de recuperação.................................................05

03. Equilíbrio da reação química de caustificação................................................................09

04. Balanço material no ciclo recuperação – base março/2004............................................12

05. Balanço material no ciclo recuperação – menor carga de álcali.....................................14

06. Balanço material no ciclo recuperação – maior atividade do licor branco.....................15

07. Balanço material no ciclo recuperação – menor carga álcali e maior atividade.............16

08. Balanço material no ciclo recuperação – menor carga álcali, maior ativ. e rendimento.17

09. Relação sólidos/polpa e carga de álcali durante abril/2004............................................19

10. Relação sólidos/polpa versus carga de álcali total – dados de abril/2004.......................20

11. Fator-H e álcali 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 Viçosa, Curso de
Pós-Graduação Lato Sensu em Tecnologia de Celulose e Papel, 2004. Redução da Relação
Sólidos-Queimados por Celulose Produzida na Unidade de Luis Antonio da
Votorantim Celulose e Papel.
Orientador : José Lívio Gomide , Ph.D.

Na unidade da VCP em Luis Antonio , a produção de celulose está limitada à
capacidade de queima da caldeira de recuperação em 1500 ton.sólidos/dia.
A relação sólidos-queimados/celulose-produzida está em 1,55 , o que determina
a produção de equilíbrio da linha de fibras com a área de recuperação em 1500/1,55 = 968
ton.celulose/dia.
A geração de sólidos pelo cozimento , mesmo em níveis ótimos de kappa ,
podem apresentar variações significativas em função de variações no rendimento da
madeira. Muitas dessas variações podem ser relacionadas com a variabilidade de qualidade
da madeira mas outras, certamente estão fortemente relacionadas com as condições de
processo utilizadas no cozimento.
O objetivo deste trabalho é propor medidas que visam minimizar a geração de
sólidos no licor pelo cozimento, atuando na redução da carga alcalina , aumento da
atividade do licor, maximização do rendimento da madeira e adequada gestão da perda
alcalina no licor negro.
A produção de equilíbrio pode ser aumentada da atual 968 ton./dia para
aproximadamente 985 ton./dia , mantendo a queima de sólidos em 1500 ton/dia , desde que
ocorra redução 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 redução na carga de carga de álcali pode penalizar a branqueabilidade da polpa
e maior atenção deve ser dispensada com relação a possibilidade de formação de
incrustrações na peneiras do digestor e placas dos evaporadores.

02

01 – INTRODUÇÃO

No processo de polpação kraft , a recuperação química é parte integrada do
processo , sendo que as principais etapas são :
 Concentrar o licor preto fraco, diluído pelo processo de lavagem da polpa, por
evaporação de 15 a 16% para 70 a 72% de sólidos.
 Adição das cinzas no licor
 Queimar licor negro concentrado na caldeira de recuperação 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 caustificação , para recuperar a cal.

Depois do estágio de evaporação e adição de cinzas, o licor negro atinge 72,5 a
74,5% de sólidos e então é pulverizado e queimado na caldeira de recuperação. Entre 1300
a 1600 kg de sólidos secos é recuperado por tonelada de polpa produzida, dependendo das
condições de cozimento e rendimento da madeira. Cerca de 40 a 50% dos sólidos
queimados consistem de químicos recuperáveis e o restante de 50 a 60% de substâncias
orgânicas dissolvidas.
As razões para a queima do licor negro são :
 Recuperar os químicos do cozimento.
 Gerar vapor e/ou energia a partir da combustão da matéria orgânica.
 Proteger o meio ambiente de cargas poluentes.

As emissões resultantes da queima do licor negro são principalmente de dióxido
de enxofre, a qual se não controladas , contribuem para a acidificação do meio ambiente.
Ocorrem também, emissões de particulados , sulfeto de hidrogênio , óxidos de nitrogênio,
gás carbônico e água e em menor proporção formação de dióxido de enxofre e compostos
orgânicos reduzidos de enxofre que devem ser minimizados e controlados a fim de reduzir
o efeito de impacto ambiental.

03

O ciclo de recuperação kraft pode ser representado como :

ÁGUA
FILTRADO

CAVACOS PRÉ POLPA
DIGESTOR BRANQUEAMENTO BRANQUEAMENTO
LAVAGEM PÓS - LAVAGEM
MADEIRA O2

LICOR NEGRO DILUÍDO

CONDENSADO
CONTAMINADO
EVAPORAÇÃO

LICOR BRANCO VAPOR
NaOH DE MÉDIA E ENERGIA
Na2S BAIXA PRESSÃO ELÉTRICA ORGÂNICOS-Na
Na2CO3 LICOR NEGRO ORGÂNICOS-S
CONCENTRADO Na2CO3
Na2SO4
SULFETOS

VAPOR
TURBINAS
CO2
ALTA PRESSÃO
SOx
NOx
CALDEIRA
H2S
R-S

REPOSIÇÃO ÁLCALI

NaOH e S
NaOH + Ca2CO3 - CaO + Na2CO3 Na2CO3
LICOR VERDE Na2S

CAUSTIFICAÇÃO
GRITS / DREGS

CaCO3 CaO
Ca2CO3- CaO + CO2
CO2
FORNO DE CAL

FIGURA-01

Como mostra a FIGURA-01 acima, algumas perdas de químicos ocorrem nas
diversas etapas do ciclo de recuperação :
 Na Pós-Lavagem , devido à lavagem incompleta da polpa e sódio combinado as fibras.
 Na Evaporação, junto com o condensado contaminado gerado, que apesar do tratamento
alguma perda acaba por ocorrer, apesar de muita pequena.
 Na Caldeira de Recuperação, juntamente com a emissão dos gases da combustão.
 Na Caustificação , juntamente com os grits e dregs.

04

Abaixo, uma visão simplificada das principais reações na caldeira de
recuperação química :

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

VAPOR

ÁGUA

ZONA OXIDAÇÃO
Na , SO2 , O2 - Na2SO4
AR TERCIÁRIO

H2S , O2 - SO2 , H2S

H , C , O - CO2 , H2O

H2O , C , Na , NaOH , H2S
1050 C
AR SECUNDÁRIO
LICOR NEGRO
CONCENTRADO

ZONA SECAGEM

CO , CO2

AR PRIMÁRIO
NaOH , Na , H2S
ZONA REDUÇÃO
Na2SO4 , C , O2

800 C
Na2S , Na2CO3 , CO2

Na2S , Na2CO3 ,
Na2SO4 , NaCl

FIGURA-02

As reações químicas estão envolvidas nos seguintes estágios :

--> Secagem e pirólise do licor negro.
--> Combustão redutiva acima e na camada de fundido (abaixo dos
queimadores).
--> Combustão oxidativa e formação de particulados nas zonas
superiores da caldeira.

05

Na unidade da VCP-Luis Antonio , a produção de celulose está limitada à
capacidade de queima da caldeira de recuperação em 1500 ton.sólidos/dia (com cinzas).
Este limite está determinado por :
- Temperatura de saída dos gases e vazão do vapor
- Nível de formação de incrustrações nos bancos de tubos e superaquecedor
da caldeira

Atualmente , a relação sólidos-queimados/celulose-produzida está em 1,55 , o
que determina a produção de equíbrio da linha de fibras com a área de recuperação :

Produção de Equilíbrio = 1500 (ton.sólidos/dia) / 1,55 (ton.sólidos/ton.celulose) = 968 ton.celulose/dia

Portanto , quanto menor a geração de sólidos no licor licor negro pelo digestor ,
para queima na caldeira de recuperação , maior será a produção de celulose.

O objetivo deste trabalho é propor medidas que visam minimizar a geração de
sólidos no licor negro pelo cozimento , atuando na :
 Redução da Carga Alcalina ao digestor.
 Aumento da Atividade do licor branco.
 Maximização do Rendimento da madeira no cozimento.
 Gestão da Perda Alcalina no licor negro.

Para efeito de gestão da maximização da produção de celulose , o
acompanhamento diário da relação sólidos-queimados/celulose-produzida , torna-se uma
importante ferramenta de interação entre as áreas de produção de celulose e recuperação de
químicos.

02- VARIÁVEIS QUE INFLUEM NA RELAÇÃO SÓLIDOS/POLPA (RSP)
06

A seguir descreveremos a ordem de grandeza da influência das principais
variáveis na geração de sólidos inorgânicos e/ou orgânicos no licor negro pelo cozimento.

2.1- Carga de Álcali Ativo ao digestor (CA)

A carga de álcali influe diretamente no teor de material inorgânico gerado pelo
digestor no licor negro.
Para a VCP-Luis Antonio , temos que a relação entre os sólidos contidos no licor
branco e o seu álcali total é de 1,46 (ton.sólidos)/(ton.álcali total-NaOH) , a qual é
medida em laboratório , determinando-se o álcali total por titulação e os sólidos
dissolvidos por estufa.
A atividade (ATI) do licor branco representa a quantidade de álcali ativo (AA)
em relação ao álcali total (AT). Quanto maior a atividade , menor a quantidade de
carbonato de sódio contido no licor branco.
Conhecendo-se o rendimento da madeira (R) , é possível estimar a ordem de
grandeza do teor de inorgânicos enviado à área de recuperação :
Teor Inorgânicos = CA/100 (AA/Madeira) . 100/R (Madeira/Polpa) . 100/ATI (AT/AA) . 1,46 (Sólidos/AT)
Teor Inorgânicos = ( CA . 1,46 . 100 ) / ( R . ATI ) Sólidos/Polpa
Por exemplo, uma redução na carga de álcali 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 Inorgânicos = (19 . 1,46 . 100)/(53 . 83) = 0,6306 Sólidos/Polpa
CA = 17,0% ---> Teor de Inorgânicos = (17 . 1,46 . 100)/(53 . 83) = 0,5642 Sólidos/Polpa
Diferença....0,0664 Sólidos/Polpa

Considerando-se , hipoteticamente , que todos os outros parâmetros no ciclo de
recuperação , fossem mantidos constantes e a relação Sólidos/Polpa fosse 1,55 , o impacto
da redução da carga de álcali em 2 pontos percentuais na produção de equilíbrio, seria :
Aumento de Produção de Celulose = (0,0664) . 100 /(1,55) = ~ 4,0 %

07

A redução da carga de álcali , normalmente é acompanhada de aumento no
Fator-H , desde que os residuais nas diversas circulações do digestor permaneçam num
nível aceitável, de maneira a não prejudicar a formação de incrustrações nas peneiras do
digestor , placas dos evaporadores e mantenha a branqueabilidade da polpa sobre controle.
Normalmente, analisa-se : o perfil de álcali no cozimento e se necessário altera-
lo em função da distribuição de álcali praticada. Deve-se ter sobre controle a carga de álcali
consumida , a qual pode ser calculada medindo-se o residual de álcali ativo e fluxo do licor
negro a qual é extraído do digestor para a evaporação.
Também , estudos recentes em cozimentos estendidos de eucalipto (Gomide
J.L. , Colodette J.L. , Oliveira R.C. ) indicam que polpas produzidas com baixo residual de
álcali e maior Fator-H apresentam maior rendimento , maior viscosidade e propriedades de
resistências superiores, exceto o índice de rasgo , apesar de ser observado menor
branqueabilidade da polpa. De qualquer forma , no caso da VCP-Luis Antonio , onde a
caldeira de recuperação é o limitante, o aumento de produção proporcionado pela redução
do teor de inorgânicos (carga de álcali) 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 álcali ativo em relação ao
álcali total no licor branco.
ATI = 100 . (NaOH + Na2S) / (NaOH + Na2S + Na2CO3)
Como o carbonato de sódio não é ativo no cozimento , este representa uma carga
inerte de sólidos para a área de recuperação , ou seja , quanto maior a atividade do licor
branco , menor a quantidade de carbonato de sódio (Na2CO3) no licor branco e
conseqüentemente , menor o teor de inorgânicos no licor negro à área de recuperação.
Para efeito de otimização do sistema de caustificação do licor verde , a eficiência
de caustificação deve estar sempre próxima ao limite permitido pelo equilíbrio da reação de
caustificação (Na2CO3 + CaO ---> NaOH + CaCO3) , a qual depende da sulfidez , álcali
total do licor verde a caustificar e pureza da cal utilizada.
08

A atividade de equilíbrio (máxima) é dada na FIGURA-03 , abaixo :

FIGURA-03

Atividade do Licor Branco , %
100
99
98
97
96
95
94
Sulfididade 30%
93
92
91
90
Sulfididade 15%
89
88
87
86
85
84
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Álcali Total – g-NaOH/litro

Por exemplo, se para AT = 159,0 g-NaOH/l e sulfididade = 30% , o máximo de atividade
possível de se atingir será 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%  Teor Inorgânicos = (17 . 1,46 . 100) / (53 . 83) = 0,5642 sólidos/polpa
ATI=86,0%  Teor Inorgânicos = (17 .1,46 . 100) / (53 . 86) = 0,5445 sólidos/polpa
Diferença = 0,0197 sólidos/polpa
de aumento na atividade em 3 pontos percentuais na produção de equilíbrio, seria :

2.3- Rendimento da madeira ( R )
09
O rendimento influe diretamente no teor de material orgânico (lignina,
celulose,hemicelulose,extrativos,etc) gerado pelo digestor no licor negro :

R = (polpa/madeira) . 100
Teor Orgânicos = (madeira – polpa)/(polpa) = (100 – R)/R sólidos/polpa

Portanto, quanto maior o rendimento da madeira , menor a geração de sólidos
orgânicos à área de recuperação.

Por exemplo, aumentando o rendimento da madeira de 53 para 54% , teremos :
R = 53%  Teor de Orgânicos = (100 – 53) / 53 = 0,8868 sólidos/polpa
R = 54%  Teor de Orgânicos = (100 – 54) / 54 = 0,8519 sólidos/polpa
Diferença = 0,0349 sólidos/polpa

de aumento de 1,0% no rendimento na produção de equilíbrio, seria :


O aumento de rendimento pode ser obtido com :
. Otimização na aplicação de álcali no digestor.
. Controle adequado das variáveis de cozimento
. Uniformidade no tamanho dos cavacos.
. Estabilidade operacional e de produção no digestor.
. Uniformidade na qualidade da madeira consumida.

10

2.4- Perda de Álcali

Como já comentado , a perda de álcali ocorre em diversas partes do ciclo de
recuperação. Obviamente, esta perda será reposta como “make-up” de álcali ao ciclo de
recuperação.

O “make-up” pode ser efetuado comumente em dois locais :
. Como sulfato de sódio (Na2SO4) a ser adicionado no licor negro.
. Como soda cáustica (NaOH) e enxofre (S+NaOHNa2S) no licor branco.

Em processos de polpação , onde a caldeira de recuperação está no limite da
capacidade de queima de licor , o “make-up” de álcali pode ser efetuado no licor branco
(NaOH e S) , pois quando efetuado no licor negro (Na2SO4) ocorrerá aumento no teor de
inorgânicos no licor negro para queima na caldeira , reduzindo assim a produção de
equilíbrio, uma vez que o fluxo de sólidos para a queima é fixo.
Também , o “make-up” quando efetuado no licor branco (NaOH e S) tem-se a
vantagem de permitir maior flexibilidade no controle do estoque de álcali e sulfidez
separadamente, mantendo o licor mais homogêneo e com melhor controle da sulfidez, o
que contribue com menor variabilidade da combustão na caldeira de recuperação.

Por exemplo, para uma perda alcalina de 15 kg-NaOH/ton.polpa , se o “make-
up” for realizado no licor negro com sulfato de sódio (Na2SO4), isto representará um
acréscimo no teor de sólidos inorgânicos para queima em :
 15 (kg-NaOH/ton.polpa) . (142 kg-Na2SO4/80 kg-NaOH) . (1 ton/1000 kg) = 0,0266 ton.sólidos/ton.polpa

na produção de equilíbrio, seria :
Redução de Produção = (0,0266 . 100) / 1,55 = 1,7 %

11

03- BALANÇO NO CICLO DE RECUPERAÇÃO DA VCP-LUIS ANTONIO

No período de março de 2004, os dados médios do processo foram :

. Rendimento da madeira......................= 53,0 %
. Carga de Álcali Ativo.........................= 19,0 %
. Sulfidez do licor branco......................= 26,5 %
. Atividade do licor branco....................= 83,0 % QUADRO-01
. Perda de álcali total.............................= 15,0 kg.NaOH/adt
. Perda de álcali na lavagem..................= 7,0 kg.NaOH/adt
. Perda de alkali na evaporação.............= 1,0 kg.NaOH/adt
. Perda de alkali na caldeira………...…= 6,0 kg.NaOH/adt
. Perda de alkali na caustificação..........= 1,0 kg.NaOH/adt

1,7875 TON.MADEIRA/ADTB
1,9861 TON.MADEIRA/ODTB – 50,3% 15 KG-NaOH/ADTB 6 KG-NaOH/ADTB
1,8868 TON.MADEIRA/ODT - 53,0%

0,5974 TON.INORG./ADTB
409,19 KG-NaOH/ADTB

DIGESTOR
CAUSTIFICAÇÃO
CALDEIRA

1,5500 TON.SÓL./ADT
1 KG-NaOH/ADTB
0,8236 TON.ORG./ADT
0,7264 TON.INORG./ADT
395,19 KG-NaOH/ADT
1,4375 TON.SÓL./ADTB
0,8401 TON.ORG./ADTB
409,19 KG-NaOH/ADTB

1 KG-NaOH/ADTB
1,4159 TON.SÓL./ADTB 1,4105 TON.SÓL./ADTB
0,8275 TON.ORG./ADTB 0,8236 TON.ORG./ADTB
0,5884 TON.INORG./ADTB 0,5869 TON.INORG./ADTB
1,06 ADT 402,19 KG-NaOH/ADTB 401,19 KG-NaOH/ADTB
EVAPORAÇÃO
LAVAGEM

7 KG-NaOH/ADTB 1,06 ADT 1,00 ADTB
0,95 ODT 0,90 ODTB
BRANQUEAMENTO

Produção de Equilíbrio = 1500 (ton.sólidos/dia) / 1,55 (ton.sólidos/ADT) = 968 ADT/dia

FIGURA-04

12

04- PROPOSTAS PARA REDUÇÃO DA RELAÇÃO SÓLIDOS/POLPA

Avaliando-se a carga de álcali ativo aplicado (19,0%AA) juntamente com os
residuais praticados , conclue-se que cerca de 85% do álcali ativo aplicado é consumido, o
que sugere a redução dos residuais de álcali ativo de maneira a aumentar o álcali
consumido para cerca de 92%, proporcionando uma redução 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 não condensáveis diluídos e concentrados, assim como a
inexistência de ocorrências de odor na região.

Também a atividade do licor branco atual está bastante aquém da atividade de
equilíbrio para a sulfidez e concentração de álcali total praticada, além do mais a redução
na carga de álcali proposta pode proporcionar uma redução de cerca de 10% na carga de
álcali para o processo de caustificação.

Portanto, propõe-se como medidas para aumento da produção, através da
redução da relação sólidos/polpa, as seguintes alterações no processo :

 Redução de 19,0 para 17,5 % na carga de álcali ativo aplicado ( - 1,5 %AA )
 Aumento na atividade do licor branco de 83 para 85%, através da maior
dosagem de cal na caustificação e redução da concentração do álcali 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 ( + 0,5 % ) , em
função da redução na carga alcalina e aumento da sulfidez.

13

4.1- Redução da Carga de Álcali ao Digestor

. Carga de Álcali Ativo.......................= 17,5 %
. Atividade do licor branco....................= 83,0 %
QUADRO-02

. Perda de alkali na caustificação..........= 1,0


376,88 KG-NaOH/ADTB

DIGESTOR
CAUSTIFICAÇÃO
CALDEIRA

1 KG-NaOH/ADTB
0,8236 TON.ORG./ADT
362,88 KG-NaOH/ADT
376,88 KG-NaOH/ADTB
FIGURA-05
1 KG-NaOH/ADTB
EVAPORAÇÃO
LAVAGEM

0,95 ODT 0,90 ODTB
BRANQUEAMENTO

14

4.2- Aumento da Atividade do Licor Branco

. Carga de Álcali Ativo........................= 17,5 %
. Atividade do licor branco....... .........= 85,0 %
QUADRO-03


399,56 KG-NaOH/ADTB

DIGESTOR
CAUSTIFICAÇÃO
CALDEIRA

1 KG-NaOH/ADTB
0,8236 TON.ORG./ADT
385,56 KG-NaOH/ADT
399,56 KG-NaOH/ADTB FIGURA-06

1 KG-NaOH/ADTB
EVAPORAÇÃO
LAVAGEM

0,95 ODT 0,90 ODTB
BRANQUEAMENTO


4.3- Redução da Carga de Álcali e Aumento da Atividade
15

QUADRO-04


368,01 KG-NaOH/ADTB

DIGESTOR
CAUSTIFICAÇÃO
CALDEIRA

1 KG-NaOH/ADTB
0,8236 TON.ORG./ADT
354,01 KG-NaOH/ADT
368,01 KG-NaOH/ADTB
FIGURA-07
1 KG-NaOH/ADTB
EVAPORAÇÃO
LAVAGEM

0,95 ODT 0,90 ODTB
BRANQUEAMENTO

4.4- Redução da Carga de Álcali , Aumento da Atividade e Aumento do Rendimento
16

. Rendimento da madeira..................= 53,5 %
QUADRO-05


364,58 KG-NaOH/ADTB

DIGESTOR
CAUSTIFICAÇÃO
CALDEIRA

1 KG-NaOH/ADTB
0,8070 TON.ORG./ADT
350,58 KG-NaOH/ADT
364,58 KG-NaOH/ADTB
FIGURA-08
1 KG-NaOH/ADTB
EVAPORAÇÃO
LAVAGEM

0,95 ODT 0,90 ODTB
BRANQUEAMENTO


4.5- Comentários
17

O quadro abaixo , compara os resultados das propostas apresentadas :

Variável Referência Proposta 4.1 Proposta 4.2 Proposta 4.3 Proposta 4.4

Carga de Álcali , %AA 19,0 17,5 19,0 17,5 17,5

Atividade , % 83,0 83,0 85,0 85,0 85,0

Rendimento, % 53,0 53,0 53,0 53,0 53,5

Relação Inorgânicos/ADTB 0,7264 0,6745 0,7022 0,6563 0,6492

Relação Orgânicos/ADTB 0,8236 0,8236 0,8236 0,8236 0,8070

Relação Sólidos/ADTB 1,5500 1,4981 1,5258 1,4799 1,4562

Produção de Equilíbrio, ADTB/dia 968 1001 983 1014 1030

QUADRO-06

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

Como a carga de álcali e a atividade do licor branco são variáveis, que sobre
certas condições, podem ser alteradas , estas devem ser objeto de controle e manipulação
para gestão da relação sólidos/polpa e conseqüentemente da produção de equilíbrio do
digestor com a queima de licor negro na caldeira de recuperação.

18

5.0- RESULTADOS E DISCUSSÃO

Durante o período de 15 a 30 abril , reduziu-se a carga de álcali 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% .

Relação Sólidos/Polpa e Carga Álcali – Digestor - Abril/2004
TSS QM , TC10 e Fá bri ca , TSS/ADt 29/4/2004 17:30:05
1,700 25,00000 TSS_FÁBRICA, TSS/ADT.C
1,479

1,650 9120TC_CAEF_TOTAL
16,81729
%
1,600

1,550 TSS/ADTB

1,500

1,450

Carga Álcali Efetivo
1,400

1,350

1,300 10,00000
10,00000
1/4/04 8/4/04 15/4/04 22/4/04
CARGA ALC. EFET cal c Process Information - PI – VCP Luis Antonio

FIGURA-09

A figura acima ilustra a redução da carga de álcali a partir do dia 15 e a
respectiva resposta na relação sólidos.queimados por celulose produzida como base diária.
É interessante notar que a resposta da redução na relação sólidos/polpa não é
imediata em função da desconcentração dos tanques de armazenagem de licor negro em
teor de inorgânicos, o que levou alguns dias para estabilizar.

19

A figura abaixo ilustra o efeito na relação sólidos/polpa tanto da redução da
carga de álcali (NaOH + Na2S) no cozimento como do aumento da atividade (Na2CO3) do
licor branco , expressando-se ambos como carga de álcali total (NaOH+Na2S+Na2CO3).

1 ,5 7
Relação Sólidos/Polpa
01 a 30 de abril de 2004
1 ,5 6
Curva Estimada
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
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 2 3 ,0

Carga Álcali Total - %NaOH sobre madeira

FIGURA-10

Comparando-se os dados estimados com a dispersão dos dados reais obtidos que
dependem também da variação da perda alcalina no licor negro , rendimento da madeira e
concentração do licor negro , verifica-se que cálculos de balanço de massa antes de
alterações nas condições de cozimento podem razoalmente estimar o efeito na composição
do licor negro e as conseqüências na área de recuperação e produção de equilíbrio.

20

Para manter o número kappa após o cozimento na faixa de controle de 17 a 18, a
redução na carga carga alcalina foi compensada pelo aumento no fator-H e redução da
concentração de álcali residual no licor negro para a área de recuperação.

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

500

450

400

350

300
1/4/04 8/4/04 15/4/04 22/4/04
SET POINT FATOR H
Process Information – PI – VCP Luis Antonio

Residual de Álcali – g/l - 01 a 30/abril/2004
RESIDUAL C8 7/5/2004 18:13:58
5,0 9120ALCE003
1,7
g/l c/ NaOH
4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

FIGURA-11
2,0

1,5

1,0

0,5

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

Process Information – PI – Luis Antonio

A branqueabilidade da polpa , não foi significativamente afetada pela redução da
21
carga alcalina e conseqüente redução no teor de álcali residual :
Consumo de Cloro Ativo – Kg/Ton.Cel. – Abril/2004
CLORO ATIVO TOTAL 29/4/2004 15:26:26
80,0 CLOROATIVO.N
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 22/4/04
PI – Process Information – VCP Luis Antonio

FIGURA-12

22

06 – CONCLUSÃO

É possível reduzir a relação sólidos/polpa e aumentar a produção de equilíbrio
com a caldeira de recuperação, atuando na redução da carga alcalina no cozimento , no
aumento da atividade do licor branco e maximizando o rendimento da madeira.
Estas variáveis devem fazer parte , como “KPI´s” da gestão de performance da
produção de celulose da VCP-Luis Antonio, dado o limite de queima de sólidos da caldeira
de recuperação.

A capacidade de produção de celulose em função do limite de queima de sólidos
na caldeira de recuperação, tem considerável influência das condições de cozimento
praticadas, e a produção de equilíbrio pode ser aumentada da atual 968 ton./dia para
aproximadamente 985 ton./dia , mantendo a queima de sólidos em 1500 ton/dia , desde que
ocorra redução 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 redução na carga de carga de álcali pode penalizar a branqueabilidade da polpa
e maior atenção deve ser dispensada com relação a possibilidade de formação de
incrustrações na peneiras do digestor e placas dos evaporadores, além de maior controle da
qualidade da madeira recebida, como por exemplos alto teor de extrativo e maior densidade
básica , que podem requerer maior aplicação de álcali na polpação destas madeiras.

23

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Smook, G.A. Handbook for Pulp and Paper Technologists , Edited by M.J.Kocurek.Atlanta
and Montreal:Joint Textbook Committee of the Paper Industry , 1982.

Mimms, A. ; Kocurek M.J. ; Pyatte J.A. ; Wright E. E. , Kraft Pulping A Compilation of
Notes , TAPPI PRESS , 1990.

Hough, G. , Chemical Recovery in the Alkaline Pulping Process , TAPPI PRESS , 1985.

Environmental Protection in the Pulp and Paper Industry , Royal Institute of
Technology ,Department of Cellulose Technology , 1992.

Rydholm, S.A. , Pulping Process , Interscience Publishers , London , 1965.

Gomide, J.L. ; Colodette, J.L. ; Oliveira, R.C. ; Girard, R. ; Argyropoulos, D.S. , Fatores
que Afetam a Branqueabilidade de Polpa Kraft de Eucalyptus. 2: Influência de Parâmetros
da Polpação , ABTCP-TAPPI Congresso Internacional de Celulose e Papel , outubro-2000,
São Paulo , Brasil.

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