PAPEL E CELULOSE 4 (1)

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PAPEL E CELULOSE
Parte 4
Cozimento Contínuo
No processo, os cavacos e o licor de cozimento são alimentados continuamente no digestor e são obrigados a passar por ZONAS DE TEMPERATURAS CRESCENTES até atingirem a temperatura de cozimento, mantida por um tempo determinado.
Silos de Cavacos
Funciona como um Pulmão. O silo de cavacos conserva por um tempo os cavacos com o intuito de manter o fluxo para a próxima etapa.
Medidor de Cavacos
Consiste em um rotor com bolsas medidoras com velocidade variável e controlável. Sua função é calcular a quantidade produzida em um determinado período de tempo e controlar a taxa de produção diária.
Medidor de umidade de cavacos
Medidor de Baixa Pressão
É composto por uma válvula rotativa com rotor cônico e ajustável, sua função principal é separar regiões de pressões diferentes na área de alimentação de cavacos.
Vaso de Pré-vaporização
É composto por uma rosca interna, um espalhador de vapor e uma peneira de exaustão.
A pressão do vaso é mantida entre 1,0 e 1,5 atm, e o vapor requerido é extraído do ciclone ou tanque de expansão (Flash Tank), no qual se recupera o licor preto extraído do digestor para ser enviado aos evaporadores. 
Função do Vaso de Pré-vaporização
Remover os gases não condensáveis e os terpenos dos cavacos;
Preparar os cavacos para imergirem rapidamente no licor branco;
Garantir um cozimento uniforme por meio do controle da temperatura e umidade.
Inchar o cavaco facilitando a penetração do loicor branco.
Calha de Cavacos
Sua função é facilitar a penetração do licor de cozimento nos cavacos. 
Separador de areia
Ciclone por onde circula continuamente boa parte do licor, a areia mais densa é encaminhada para um sistema de eclusas de onde é retirada periodicamente.
Consiste em prolongar a vida útil do sistema.
Alimentador e Alta Pressão
Conduz os cavacos de uma região de baixa pressão para o topo do digestor (região e alta pressão). 
Nessa etapa não há qualquer ação mecânica nos cavacos visando manter sua qualidade e, consequentemente , da pasta celulósica obtida. 
Separador de Topo
Realiza a separação parcial dos cavacos transportados junto ao licor, quando, então aquecidos até a temperatura de pré-hirólise do vapor direto.
Consiste em uma placa cilíndrica ranhurada com um transportador helicoidal girando no centro. O licor sai pelas ranhuras da placa entre o anel e retorna à bomba de circulação no topo. 
A alimentação dos cavacos junto ao licor pode ocorrer no sentido descendente ou ascendente.
Digestor Contínuo
Zona de Impregnação: tempo de retenção suficiente para o licor branco possa penetrar e se difundir no cavaco. Promove a expulsão do ar do seu interior, proporcionando um tratamento químico e térmico idêntico em todas as fibras, acarretando um desfibramento uniforme. Permanecem nesta zona entre 45 a 60 min. Com temperaturas entre 100 a 125 graus.
Tipos de licores 
Licor Branco – NaOH e Na2S 
Os licores são utilizados na digestão, etapa considerada o “coração” do processo de produção de papel e celulose, onde os cavacos chegam ao digestor.
No digestor, ocorre a impregnação do cavaco com o licor branco solução aquosa alcalina que contém reagentes como o hidróxido de sódio (NaOH) e o sulfeto de sódio (Na2S) em temperaturas entre 110º e 120º C e pressão entre 8,0 e 10,0 kgf/cm2.
Em algumas linhas de produção, a impregnação de licor no cavaco pode acontecer em vasos que antecedem o processo de digestão.
Durante o cozimento, ocorre a dissolução da lignina, a partir da reação do licor branco com a madeira, transformando os cavacos em celulose marrom.
Da reação do licor branco com a lignina é gerado o licor negro. Nele, se concentram, além da lignina, quase todos os reagentes e várias outras substâncias vindas da madeira utilizada.
Licor Branco
Licor branco também denominado de lixivia branca é a mistura química utilizada no cozimento da madeira para a produção de pasta celulósica.
É acrescentada no digestor da madeira e aquecida com objetivo de reagir com a lignina e dissolvê-la, transformando assim os cavacos em pasta.
O licor é preparado de acordo com o processo usado pela fábrica de papel.
No Processo Kraft o licor contem NaOH (hidroxido de sódio ou soda caustica) e Na2S (sulfeto de sódio ou sulfureto de sódio) no processo soda o licor é composto apenas por NaOH.
Licor Preto
Dentro do ciclo de recuperação Kraft, o licor preto oriundo do cozimento dos cavacos no digestor, com concentração aproximada de 14 % dos sólidos, é levado aos evaporadores de múltiplo efeito para que a concentração de sólidos seja elevada para acima de 80% 
						
Posteriormente esse fluido é levado para a caldeira de recuperação onde é queimado. A eficiência dessa etapa deve ser alta para que as mais importantes espécies químicas possam ser recuperadas. Essa eficiência está fortemente influenciada pela concentração de licor preto que deixa o sistema de evaporadores.
Após ser queimado o que resta no licor preto são as partículas inorgânicas como: 
Na2S, Na2CO3, Na2SO4 e sais de potássio, formando o smelt. 
Além disso, são gerados gases como: CO2, SO2, CO, CH4, THS (Total Reduced Sulfur) e H2O. 
			(COSTA, 2004; COSTA et al., 2008). 
Licor Verde
O licor verde é formado a partir da adição de licor branco fraco ou água quente nos materiais inorgânicos do licor negro.
A primeira etapa consiste em um tratamento por filtração ou decantação para remover as cinzas e as impurezas sempre presentes após um processo de queima.
A segunda etapa é o processo de caustificação, onde é adicionado ao licor verde o óxido de cálcio (CaO), que reage com o Na2CO3 e forma novamente hidróxido de sódio (NaOH).
Assim, o licor branco forte é recomposto, com a adição de uma lama calcária que é precipitada na reação. Esta lama é separada e enviada para um forno de cal, onde ocorre a calcinação da lama, regenerando o CaO, para reutilização no processo, e liberando CO2.
Licor Verde
Os sais inorgânicos gerados são então levados ao ciclo do cálcio. 
Nesta etapa o smelt é dissolvido gerando uma solução denominada licor verde. 
No sistema de caustificadores o cal adicionado é dissolvido em água para a formação de Ca(OH)2 com liberação de 270 kcal/Kg de CaO (Equação 1). 
O produto gerado reage então com o Na2CO3, presente no smelt, para ser convertido em NaOH (Equação 2), principal componente do licor branco de cozimento de cavacos, fechando dessa forma o ciclo de recuperação
CaO + H2O → Ca(OH)2 Equação(1) 
Na2CO3 + Ca(OH)2 + Na2S → 2NaOH + CaCO3 + Na2S 				 Equação (2) 
Caustificação
O CaCO3 formado na reação de caustificação (Equação 2) é separado do licor branco e lavado antes de ser submetido à calcinação no forno de cal. 
No forno é então submetido a altas temperaturas para ser realizada uma reação de decomposição (Equação 3) objetivando recuperar o CaO utilizado para a formação de licor branco da etapa de caustificação.
	Equação (3)	CaCO3 → CaO + CO2 
ETAPAS DO PROCESO PRODUTIVO DA CELULOSE
1- Zona de Impregnação
Tempo de retenção suficiente para o licor branco possa penetrar e se difundir no cavaco. Promove a expulsão do ar do seu interior, proporcionando um tratamento químico e térmico idêntico em todas as fibras, acarretando um desfibramento uniforme. Permanecem nesta zona entre 45 a 60 min. Com temperaturas entre 100 a 125 graus.
2- Zona de Aquecimento
Os cavacos são elevados a temperatura de 150 graus. Em seguida o licor é extraído pelas peneiras de extração onde são separadas e reintroduzidas no processo posteriormente. 
3- Zona de Cozimento
Etapa onde a temperatura e a velocidade de reação estão ajustadas para que o processo de DESLIGNIFICAÇÃO ocorram em maior velocidade e de maneira efetiva. 
4- Zona de Lavagem
Nesta zona para a reação entre cavaco e licor. O licor de lavagem é injetado desloca o licor de cozimento resfriando-os diminuindo a carga alcalina. Os cavacos resfriados vão perdendo as substâncias solúveis das reaçõesde cozimento pelo processo de lavagem por difusão em contracorrente. 
5- Zona de Resfriamento
Nesta zona os cavacos estão entre 75 a 95 graus e são novamente lavados com água quente ou licor preto. 
6- Zona de Descarga
Nesta etapa estão com temperatura entre 60 a 85 graus. Os cavacos amolecidos e resfriados sãosaem do digestor pela parte inferior para um tanque de descarga (Blow tank) ou vaso de descarga (storage vessel). 
Licor de Cozimento
Produzido em laboratório.
NaOH: hidróxido de Sódio
Na2S: Sulfeto de Sódio
Recuperação Química: é a recuperação do licor negro pós cozimento. O licor recuperado chama-se: licor branco.
Elementos presentes após recuperação: carbonato de sódio (Na2CO3); tiossulfato de sódio (Na2S2O3); sulfato de sódio (Na2SO4); sulfito de sódio (Na2SO3); Silicato de sódio (NaSiO3); sulfeto de sódio (Na2S).
Terminologia
Alcali efetivo (AE): quantidade de alcali presente no licor que efetivamente participa do processo de cozimento.
AE = NaOH + 1/2 Na2S
Terminologia
Alcali ativo (AA): quantidade de alcali com atividade presente no licor.
AA = NaOH + Na2S
Terminologia
Sulfidez (S): quantidade de sulfeto de sódio (Na2S) expressa em porcentagem presente no licor.
AE = (Na2S x 100)/ (NaOH +Na2S)
Terminologia
Alcali Total (AT) ou Alcali Total Titulavel (ATT): quantidade de álcali total presente no licor com ou sem atividade.
ATT = NaOH +Na2S +Na2CO3 +1/2 Na2SO3
Terminologia
Atividade (A): fração dos produtos químicos que tem atividade, presente nio licor de cozimento
%A = AA x 100 / AT
Terminologia
Caustificação: setor que faz parte do ciclo de recuperação química, onde ocorre a transformação do carbonato de sódio em hidróxido de sódio.
Terminologia
Licor Preto (LP): solução aquosa composta por produtos químicos residuais, extrativos e compostos da madeira gerados ou solubilizados durante o processo de cozimento. Estão presentes: carbonato de sódio, sulfeto de sódio, óxido de ferro, óxido de alumínio, cloreto de sódio, hidróxido de potássio, cloreto de sódio.
Dimensões do cavaco
As principais desvantagem são:
a) Polpação desuniforme;
b) Aumento do teor de rejeitos;
c) Diminuição do rendimento depurado;
d) Baixa qualidade da polpa;
e) Aumento do custo de produção;
f) Aumento do manuseio;
g) Entupimento por cavaco e lascas fora da especificação. 
Dimensões do cavaco
O tempo de chegada do licor de cozimento ao centro do cavaco depende das dimensões do cavaco. A superfície fica supercozida e seu interior deficitariamente.
Celulose Kraft de eucalipto: 4 a 6 mm;
Celulose: 2 a 4mm e 6 a 8mm satisfatoriamente.
A velocidade de deslignificação diminui com o aumento da espessura. Aumenta a carga de Álcali, aumenta a temperatura e o tempo de cozimento, aumento do teor de rejeitos.
			 
Desaguamento e Secagem
Para tornar a celulose disponível para o mercado, a polpa precisa passar por estágios de formação e prensagem e ser condicionada na forma de MANTAS ou seja, folhas com teor seco de aproximadamente 50%. Para a redução do custo de transporte e armazenamento deve passar por estágios de secagem e enfardamento. Convém secar até o teor de umidade entre 5 a 10%.
Branqueamento
Tratamento físico-químico que tem por objetivo melhorar as propriedades da polpa celulósica como:
Branqueá-la e limpá-la por meio da remoção de substâncias que absorvem a luz ,que não foram removidas durante a polpação e a deslignificação.
Obter grau de alvura elevada e estável sem comprometer suas características físicas.
Processo de deslignificação complementar chamado de pré-branqueamento.
Branqueamento
No branqueamento são aplicados regentes químicos que modificam quimicamente as substâncias que conferem a cor a polpa, com posterior remoção por processos de lavagem, tornando-a mais clara.