Processo de Produção da Celulose e suas Principais Análises

Prévia do material em texto

1 
 
 
1-Introdução 
 
A celulose é um composto natural existente nos vegetais, podendo ser encontrada nas raízes, 
tronco, folhas, frutos e sementes, por ter forma alongada e de pequeno diâmetro, são 
frequentemente chamadas “fibras”. Os outros componentes encontrados, entre as fibras, são a 
lignina (responsável por unir as células, o que dá a rigidez à madeira) e hemiceluloses. 
 
O processo de produção da celulose baseia-se na separação das fibras e das substâncias que as 
ligam, principalmente a lignina. Tornando a celulose branca e mais pura possível. O processo 
a ser explicado é realizado na empresa Aracruz Celulose (atual Fibria), presente no estado do 
Espírito Santo, é a líder mundial em produção de celulose branqueada de eucalipto. Também 
será comentado sobre os principais analisadores, seus funcionamentos e suas funções dentro 
do processo de produção da celulose. 
 
 
 
 
2-PROCESSO: 
 
2.1 Colheita, descascamento e picagem 
 
A colheita das árvores é feita em florestas administradas pela própria empresa, mantendo 
assim, uma produção mais sustentável. Os troncos de eucalipto podem ser descascados na 
própria floresta ou na fábrica. Após descascados, os troncos seguem para um picador, onde 
viram pequenos pedaços uniformes chamados cavacos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
2.2 Cozimento 
 
Após as toras de madeira terem sido picadas e transformadas em cavacos, elas seguem para o 
digestor (pela parte superior). Esse processo químico que ocorre dentro do digestor, consiste 
em submeter os cavacos a altas temperaturas, cozinhando-os, juntamente com uma solução de 
produtos químicos, chamada licor branco, usada para separar as fibras da madeira e obter a 
polpa de celulose. 
O cozimento acontece entre 2 e 4 horas à temperaturas elevadas. Após esse processo, a polpa 
e o licor negro são expelidos do digestor. 
 
• LICOR NEGRO: restos dos produtos químicos 
utilizados e da lignina dissolvida. Ele é separado 
da polpa (polpa marrom) em sistemas de lavagem. 
Este licor negro é engrossado em sistemas de 
evaporação. O licor negro resultante é então 
queimado em uma caldeira de recuperação. O 
calor gerado pela incineração do licor é usado para 
o cozimento no digestor, na fabricação do papel e 
ainda para produzir energia elétrica. 
 
 
 
 
2.3 Depuração e branqueamento 
 
Depois de passar pelo cozimento, a celulose industrial é peneirada para a retirada de 
impurezas sólidas. Ainda assim, a polpa de celulose mantém uma cor marrom. Por isso, passa 
por um processo chamado branqueamento. Esse processo é considerado uma continuação da 
deslignificação iniciada no cozimento, utilizando-se para isso o cloro e seus compostos 
(hipoclorito e dióxido de cloro) e, ainda, a soda caustica. 
Normalmente, o branqueamento começa com um tratamento com cloro, seguido por uma 
extração alcalina com soda caustica, sendo aplicado, depois disso, uma série de combinações 
ou sequencias em que se alternam dióxido de cloro, hipoclorito, soda caustica e lavagens. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
Obs.: Atualmente o branqueamento com cloro foi substituído por processos que utilizam 
oxigênio como base, pois o cloro não pode ser aproveitado em caldeiras de recuperação e nem 
despejado no meio ambiente por ser altamente perigoso. 
 Branqueamento sem cloro: usado atualmente na Fibria, é um processo sustentável que 
permite que o efluente seja encaminhado para a Caldeira de recuperação. 
 
 
 
2.4 Desfibramento/refinamento e secagem 
 
Após os tanques de branqueamento, a pasta segue para uma batedeira onde se pode adicionar 
produtos como colas e corantes, logo após segue para um refinador Jordan, onde provoca-se o 
máximo de desfibramento e de refinamento à polpa. Para facilitar o transporte e os próximos 
passos da produção, a polpa segue para uma prensa que a transforma em folhas finas para 
serem secas e embaladas para o transporte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
3- Medições e análises durante o processo 
 
3.1 Analisadores 
 
Os sistemas de análise industriais englobam, geralmente, os seguintes elementos: 
 Instrumento de análise ou analisador - equipamento de operação automática e 
independente, que tem mede uma ou mais características de uma amostra do processo 
que por ele flui continuamente. 
 
 Sistema de amostragem - Equipamento de operação (em geral automática) cuja 
finalidade é retirar continuamente do processo uma amostra, enviando-a, após 
preparação, ao analisador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.2 Análises importantes durante o processo de produção da celulose 
 
Em processos na empresa de celulose, o analisador pode garantir o não comprometimento do 
produto, esse que está sujeito a diversos produtos químicos utilizados para modificar as 
propriedades da matéria prima deseja, a celulose. 
 
 PPooddee--ssee eemmpprreeggaarr aannaalliissaaddoorreess eemm:: 
 
-Tanques de armazenamento de licor, tendo em vista que este não deve estar fora de sua 
composição nominal, o que seria suficiente para danificar o produto, comprometendo o 
processo; 
 
-Em reservatórios de produtos químicos utilizados no processo de alvejamento da polpa de 
celulose, para controle dos ácidos fortes, o que seria suficiente para corroer o produto e até 
mesmo o equipamento; 
 
-No digestor, para uma possível análise de gases de combustão, ou de pressão, pois são 
baseados na pressão parcial de oxigênio dentro do equipamento em processo. 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
3.2.1 Análise de pH e condutividade elétrica 
 
As medições de pH e condutividade na Indústria de Papel e Celulose podem ser feitas em 
diversas etapas do processo. No digestor, a medição da condutividade é utilizada para 
relacionar a efetividade alcalina, parâmetro que indica quando o licor que é reutilizado não é 
mais forte o suficiente para decompor adequadamente a madeira. Na lavagem da polpa de 
celulose, o controle da condutividade é utilizado para determinar o fator de diluição. Além da 
condutividade, o pH é outro importante parâmetro para esta etapa do processo utilizado como 
forma de diferenciar o comportamento das fibras em soluções de diferentes pH. Na 
recuperação do licor negro, o sistema de condutividade é utilizado para proteção ao meio 
ambiente e cumprimento de normas, já que o licor negro é muito contaminante. 
 
 
3.3 Medição de pH 
 
O analisador de pH usa o tipo de medição eletrométrico, se assemelha ao fenômeno 
responsável pelo aparecimento de potencial elétrico em uma pilha. A medição ocorre através 
do emprego elementos que geram um potencial elétrico em função da concentração de ions 
hidrônios na solução a medir, esses elementos são os eletrodos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
No eletrodo de medição há um eletrodo de ligação imerso em uma solução de íons constantes. 
Na parte inferior que fica em contato com o processo, há uma membrana sensível aos íons, 
entre as duas faces da membrana surge uma diferença de potencial proporcional diferença de 
concentração de íons entre elas. 
O potencial na superfície externa da membrana do eletrodo de medição é captado por 
meio do eletrodo de referência através da solução a medir. 
 
O eletrodo de referência é constituído por um tubo de vidro contendo no seu interior um 
eletrodo de ligação imerso em um eletrólito. Esses dois elementos constituem o sistemade 
referência. Na extremidade do tubo que está em contato com a solução a medir existe um 
elemento poroso. Esse elemento tem por finalidade fechar o circuito com o eletrodo de 
medição, mantendo ddp constante entre a membrana e a solução. 
 
 
6 
 
 
 Eletrodo combinado 
Os eletrodos de medição e referência podem ser fabricados 
reunidos num só eletrodo, recebendo a denominação de 
eletrodo combinado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Transmissor de pH 
 Transmitir um sinal padronizado de corrente ou tensão, proporcional ao pH da 
solução em medição; 
 Prover os controles necessários para se efetuar a calibração, posicionar os níveis de 
alarme e compensar a temperatura; 
 Indicar, no local, o valor de pH. 
 
Aplicações da medição e análise de pH 
 Processos onde o rendimento e/ou controle de qualidade do produto é função do pH; 
 Inibição de corrosão; 
 Tratamento e neutralização de efluentes. 
 
 
3.4 Medição de condutividade 
 
Medir a condutividade elétrica é determinar a condutância específica de uma solução. A 
Medição é baseada na capacidade de uma solução transportar a corrente elétrica através dos 
seus íons. 
 
 Medição com eletrodos 
Nesse sistema, o elemento sensor é denominado célula de condutividade com eletrodo. 
A célula de condutividade elétrica com eletrodo é montada em contato direto com a 
solução a medir, contida em uma câmara isolada que delimita a porção de fluido a ser medida. 
 
Câmara de operação onde ficam 
localizados os eletrodos. 
 
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O desequilíbrio elétrico da ponte de Wheatstone é dado pela condutividade elétrica da 
solução, que é medida pelo galvanômetro "A", cuja escala é graduada em unidade de 
condutividade elétrica. 
 
 Aplicação 
Os analisadores de condutividade elétrica destinam-se, em muitos casos, à determinação da 
concentração de uma solução de composição conhecida ou à detecção do grau de 
contaminação. 
 
 
 
 
4- ANEXO 1 
 
4.1 Analisador automático de lignina 
 
Utilizado para descrever o grau de deslignificação atingido com o processo químico de 
produção da celulose, o analisador compara qualidade da celulose produzida através número 
Kappa, que é uma referência do teor de lignina presente no produto. 
 A concentração de lignina determina a qualidade da celulose e também o quanto de licor 
branco será necessário para deslignificar a celulose, possibiltando, assim, um produto de 
maior qualidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
5- ANEXO 2 
 
5.1 Fluxograma do Processo de Produção da Celulose 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
Bibliografia 
 
 www.madeira.ufpr.br/disciplinasklock/polpaepapel/kraftbranqcinetica.ppt 
 http://www.proceedings.blucher.com.br/article-details/predio-do-nmero-kappa-de-um-
digestor-contnuo-de-celulose-kraft-usando-anlise-de-regresso-mltipla-18122 
 http://www.pedroosorio.net/3/index.php?area=materias_detail&myid=4 
 https://youtu.be/3sHYKJSq26w 
 http://pt.slideshare.net/jmapeljr/macro-processo-da-produo-de-celulose-industrial-
1423617 
 http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/1380-medio-de-resduos-num-processo-
industrial-celulose 
 https://sites.google.com/site/papelcelulose/branqueamento 
 http://advancedsolutions.zip.net/arch2008-09-28_2008-10-04.html 
 Apostila de Instrumentação Analítica-SENAI 
 Materiais disponibilizados pelo professor