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FABRICAÇÃO DE CELULOSE KRAFT - PREPARAÇÃO DO LICOR DE COZIMENTO_

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Prévia do material em texto

LICOR DE COZIMENTO KRAFT – PREPARAÇÃO E AJUSTES 
 
11-- IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO 
 
O preparo do licor de cozimento alcalino tem a necessidade da correção da sulfidez no 
processo, quando necessária. Os cálculos relacionados com a mistura de licores e 
cozimento são apresentados à seguir 
 
22 --OOBBJJEETTIIVVOOSS 
 
2.1 Preparar o licor a partir de NaOH e S 
 
2.2 Preparar o licor a partir de NaOH e Na2S 
 
2.3 Analisar o licor 
 
2.4 Fazer correções da sulfidez com enxofre e com sulfeto de sódio 
 
2.5 Fazer cálculo sobre mistura de licores e cozimento 
 
 
33 CCÁÁLLCCUULLOOSS DDOO LLIICCOORR EE CCOOZZIIMMEENNTTOO AALLCCAALLIINNOO 
 
33..11 -- LLIICCOORR AALLCCAALLIINNOO 
 
Para se fazer a individualização das fibras de uma determinada matéria prima, precisa-se 
ter: temperatura, tempo e reagentes químicos para forçar esta separação. 
Os produtos químicos utilizados estão contidos no chamado licor de cozimento, também 
denominado lixívia branca ou licor branco 
O licor alcalino é preparado, de acordo com o processo a que se destina: 
Exemplo: 
- processo soda: o licor consiste basicamente de NaOH (soda cáustica) 
- processo kraft: o licor contém NaOH e Na2S (soda e sulfeto de sódio) 
No licor kraft é praticamente impossível especificar as concentrações dos reagentes no 
licor em termos de massa de NaOH e Na2S dissolvidas, exprime-se a concentração dos 
reagentes em termos das quantidades equivalentes de algum material de referência. 
A referência utilizada em fábricas escandinavas é NaOH; na América do Norte adota-se o 
Na2O e no Brasil o padrão empregado varia de uma fábrica para outra, sendo utilizadas as 
duas. 
O composto Na2O não é estável na solução de polpação; só pode existir em 
condições rigorosamente anidras, como, por exemplo, em pequenas quantidades, na 
fornalha de recuperação, sendo instantaneamente convertido NaOH em presença de 
umidade como segue: 
 Na2O + H2O 2NaOH = 2x(23 +16+1) = 2x40 = 80 
Assim, a partir dos pesos moleculares, 62 partes de Na2O são equivalentes a 80 partes de 
NaOH. Tanto o Na2S (Sulfeto de Sódio) como Na2O (óxido de sódio) contém 2 átomos de 
Sódio e portanto 62 partes de Na2O são equivalentes a 78 partes de Na2S. 
A conversão para o sistema padrão Na2O é feita pela simples multiplicação por 1,290 que 
provém deste cálculo : 
 
 2NaOH -------- Na2O 
 2x40 = 80 62 
 x 1  x = 80 x 1/62 = 1,290 
 
x = 1,290 
 
 
Para converter o padrão NaOH para NA2O é só multiplicar por 0,775 como : 
 
2NaOH - Na2O 
 80 62 
 x 1 
 
x = 0,775 
 
O licor kraft, geralmente, provém da caustificação do licor verde, caso isto não seja 
possível, por falta de um sistema de recuperação na indústria, então a cada cozimento 
preparar-se-á o licor a partir de NaOH + S ou NaOH + Na2S 
 
33..22 -- PPRREEPPAARRAAÇÇÃÃOO DDOO LLIICCOORR AALLCCAALLIINNOO AA PPAARRTTIIRR DDEE NNaaOOHH ee SS 
 
Parte-se da seguinte fórmula básica, com as respectivas massas moleculares 
 
6NaOH + 4S 2Na2S + Na2S2O3 + 3H2O 
 240 128 156 158 54 
 
Deve-se expressar estes valores como Na2O para facilitar os cálculos 
 
6NaOH + 4S 2Na2S + Na2S2O3 + 3H2O 
3(Na2O) 2Na2O Na2O 
6 mols 4 mols 2 mols 1 mol 3 mols = 18 mols 
 
Calcula-se novamente as massas moleculares e então : 
 
3Na2O + 4S 2NA2O + NA2O + 3H2O 
 186 124 62 54 
 
Para prosseguir deve-se estipular: sulfidez, concentração e volume desejados e em seguida 
calcular como segue no exemplo abaixo: 
 
1 - Preparar 12 litros de licor de cozimento a partir de NaOH e S com uma 
concentração de 100 g/l e uma sulfididade de 28% 
 Calculando temos : 
 
 
 
 28g Na2S - 100 AA 
 x - 100 g/l 
 
 x = 28g NA2S 
 
 28 x 12 = 336 g NA2S para 12 litros 
 
a) Calcular o enxofre 
 
 S Na2S / Na2O 
128 - 124 
 x - 336 
 
 x = 347g S 
 
b) Calcular o NaOH perdido na formação do Na2S2O3/Na2O 
 
 124 - 62 
 336 - x 
 
 x = 168g Na2O 
 
c) Converter o Na2O para NaOH 
 
 80 - 62 
 x - 168 
 
 x = 217g NaOH 
 
 
d) Calcular o Na2O total 
 
 12 litros a 100g/l 
 
Logo: 
 
1200g Na2S/Na2O 
 
e) Converter o Na2O para NaOH 
 
2NaOH Na2O 
 80 - 62 
 x - 1200 
 
x = 1548g NaOH 
 
 
Receita : 
 
Pesar 1548 g 
 + 217 g + 347 g S e completar o volume com água. 
 1765 g NaOH 
 
Caso haja a necessidade de constatar se o licor está dentro das especificações : 100 
g/l e sulfididade de 28%, fazer a análise como segue. 
 
33..33 AANNÁÁLLIISSEE DDAA LLIIXXÍÍVVIIAA BBRRAANNCCAA ((LLIICCOORR DDEE CCOOZZIIMMEENNTTOO)) 
 
Reagentes utilizados: 
 
HCl - 0,5 N 
BaCl2 - 20% 
Fenolftaleína - Indicador 
Metilorange - Indicador 
 
- Alcali Total Titulável : 
Pipetar 50ml de lixívia branca, passar para balão de 500 ml, completar o volume. 
Tomar uma alíquota de 25ml (corresponde a 2,5ml da amostra original) , passar para 
um erlenmeyer de 300 ml contendo ± 100 ml de água destilada, adicionar gotas de 
metilorange e titular com HCl 0,5 N 
Denominar de gasto "A". 
 
- Alcali Efetivo e Ativo 
 
Pipetar 50 ml de lixívia branca, passar para balão volumétrico de 500 ml contendo 30 ml de 
BaCl2 a 20%. Completar volume, agitar e deixar em repouso. Pipetar cuidadosamente 25 ml 
da solução sobrenadante límpida, passar para um Erlenmeyer de 300 ml contendo 100 ml 
de água, titular com HCl 0,5 N usando fenolftaleína como indicador. Chamar este gasto de 
"B", o qual corresponde ao alcali efetivo 
Prosseguir a titulação, desta feita, usando metiolange como indicador. Anotar o gasto 
total(Fenolftaleína + Metilorange), denominando de "C", o qual corresponde ao alcali ativo. 
 
Cálculos: 
 
1. A x 6,2 = g/l alcali total titulável 
 (expresso como Na2O) 
 
2. B x 6,2 = g/l alcali total efetivo 
 (expresso como Na2O) 
 
3. C x 6,2 = g/l alcali total ativo 
 (expresso como Na2O) 
 
 
 SULFIDADE 
% ou = g/l alcali ativo - g/l alcali efetivo x 200 
 SULFIDEZ g/l alcali ativo 
 
O índice 6,2 é o fator de conversão dos valores para g/l de Na2º 
Encontra-se este índice através do seguinte cálculo: 
 
FATOR VOLUMÉTRICO 
 
50 ml - 500 ml 2,5 ml - 1 aliquota 
 x - 25 ml 1000 ml - x 
 x = 2,5 ml x = 400 
 
F.V = 400 
 
FATOR GRAVIMÉTRICO 
 
Na2O = 62 mm 
 
Peso equivalente = 62 = 31 g/l - 1N 
 2 
 
31g - 1N 
 x - 0,5N 
 x = 15,5 g/1 0,5N 
 
15,5g - 1000 ml 
 x - 1ml 
 x = 0,0155 g 
 
FG = 0,0155 
 
 
Índice de correção = 400 x 0,0155 = 6,2 
 
33..44 PPRREEPPAARRAAÇÇÃÃOO DDOO LLIICCOORR AA PPAARRTTIIRR DDEE NNaaOOHH ee NNaa22 SS 
 
Neste caso não há reação básica para originar o Na2S, já o colocamos como tal, sem 
necessidade de formação. 
Para esta preparação temos que ter especificado: a quantidade de AA (alcali ativo) e a 
sulfidez desejada. Como segue exemplo abaixo 
 
1. Preparar 5070 kg de AA, a partir de NaOH e Na2S , com uma sulfidez de 14 %. Para 
cálculo utilizaremos a fórmula da sulfidez 
 
S = Na2S x 100 
 AA 
Substituindo temos:0,14 = Na2S 
 5.070 
 
Na2S = 709,8 kg 
 
 
A soda calcula-se por: 
 
NaOH = AA - Na2S 
 
Donde: 
 
NaOH = 5070 - 709,8 NaOH = 4360,20 kg 
 
 
Resposta: Na preparação adicionar-se-á 709,8 kg de sulfeto de sódio e 4360,20 kg de soda 
 
2. Preparar 7 litros de licor, a partir de NaOH e Na2S com uma concentração de 105 g/l de 
AA e uma sulfidez de 25% 
 
Calculando temos: 
 
105 g AA - 1000 ml 
 x - 7000 ml 
 
x = 735 g AA 
 
S = Na2S x 100 
 AA 
 
0,25 = Na2S Na2S = 183,75 g 
 735 
 
NaOH = AA - Na2S 
 
NaOH = 735 -183,75 NaOH = 551,25 g 
 
 
Resposta : Será utilizado para tal preparação 183,75 g de Na2S e 551,25 g de NaOH 
 
 
 
 
 
 
33..55 -- CCOORRRREEÇÇÃÃOO DDAA SSUULLFFIIDDEEZZ DDOO LLIICCOORR 
 
33..55..11 -- CCoorrrreeççããoo ccoomm aaddiiççããoo ddee EEnnxxooffrree ,, mmaanntteennddoo--ssee aa ccoonncceennttrraaççããoo ddoo AAAA 
 
Para esta correção deve-se ter posse dos seguintes dados : 
 
- sulfidez disponível 
- sulfidez desejada 
- concentração do AA 
- volume do licor disponível 
 
Exemplificamos a tabela a seguir uma correção do licor : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A tabela anterior foi calculada do seguinte modo : 
- Trabalhou-se com valores para 1000 kg de Na2O 
- Utilizou a forma básica: 
 
6 NaOH + 4S 2 Na2S + Na2S2O3 + 3H2O 
3 Na2O 128 2 Na2O Na2O 
 186 124 62 
 
- Calcula-se o enxofre : da sulfidez de 25% para 30% 
 
128 - 124 128 - 124 
 x - 250 x - 300 
 
x = 258,06 kg x = 309,67 kg 
 
309,67 - 258,06 = 51,61 kg para cada 1000 kg de Na2O 
 
- Calcula-se o NaOH para reposição : 
 
128 - 62 
51,61 - x 
 
 x = 25 kg para cada 1000 kg de Na2O 
 
E esse método serve para os demais valores de sulfidez para a montagem da tabela anterior. 
 
 
33..55..22 -- CCoorrrreeççããoo ccoomm aaddiiççããoo ddee NNaa22SS ,, mmaanntteennddoo--ssee aa ccoonncceennttrraaççããoo ddoo AAAA 
 
Dados necessários : 
- Volume disponível 
- Sulfidez desejada 
- Sulfidez disponível 
- Concentração do AA 
 
O exemplo a seguir demonstra essa correção. 
 
1. Fazer a correção de 3,5 litros de licor, cuja concentração de AA é 100 g/l e sulfidez de 
14%. Corrigir com Na2S, para sulfidez de 23 % 
Calculando temos: 
 
- Sulfeto e soda do licor disponível 
100 g AA - 17g Na2S 
NaOH = 100 - 17 = 83 g NaOH 
 
 
 
- Sulfeto e soda no licor desejado 
100 g AA - 23 g Na2S 
NaOH = 100 - 23 = 77 g NaOH 
 
- Volume de água a adicionar 
1.000 ml - 77 g NaOH 
 x - 83 g NaOH 
 
x = 1077,9 ml 
 
1077,9 ml - 1000 ml = 77,9 ml H2O / litro de licor 
 
- Volume de H2O para 3,5 litros 
77,9 ml – 1.000 ml 
 x - 3.500 ml 
 
x = 272,65 ml de água 
 
- Cálculo do Na2S necessário 
1.077,9 ml - 17 g Na2S 
1.000 ml - x 
 
x = 15,77 Na2S 
 
23 - 15,77 = 7,23 g Na2S/ litro de licor 
 
- Cálculo para os 3,5 litros 
 
 
7,23 g - 1.000 ml 
 x - 3.500 ml 
 
x = 25,3 g Na2S 
 
Resposta: Para a correção, adiciona-se 25,3 g de Na2S e 272,65 ml de água 
 
 
33..66-- MMIISSTTUURRAA DDEE LLIICCOORREESS 
 
Em um cozimento estipula-se um fator de diluição que fixa o volume de líquido no 
digestor. Dependendo das condições do cozimento, o licor (lixívia branca) não é suficiente 
para o total de líquido, então é completado com licor negro dos cozimentos anteriores. É 
claro que em função disto, os valores da análise da lixívia tais como g/l AA e sulfidez serão 
alterados. 
O exemplo abaixo demonstra as alterações sofridas, devido a mistura de licores. 
1 - Qual a sulfidez final do licor de cozimento, onde foram misturados dois licores A e B? 
 
 
 
Licor A 
Sulfidez = 5% como Na2O 
Concentração = 15 g/l AA 
Volume = 10.941 litros 
 
Licor B 
Sulfidez = 30% como Na2O 
Concentração = 100,75 g/l AA 
Volume = 18.259 litros 
 
Calculando temos: 
- Peso de AA no licor A 
15 g AA - 1 litro 
 x - 10941 x = 164.115 g 
 
- Peso do Na2S no licor A 
100 g AA - 5 g Na2S 
164.115 g - x x = 8.205,7 g Na2S 
 
- Peso de AA no licor B 
100,75 - 1 1 
 x - 18.259 x = 1.839,594 g AA 
 
- Peso do Na2S no licor A 
100 g AA - 30 g Na2S 
1839,594 - x x = 551878 g Na2S 
 
- Peso de Na2S na mistura = 8.205,7 g + 551.878 g = 560.083 g 
 
- Peso do AA na mistura = 164.115 g + 1.839,594 g = 2.003,709 g 
 
- Sulfidez da mistura = 560.083 x 100 = 27,95 % 
 2.003,709 
 
 
 
 
33..77 -- CCÁÁLLCCUULLOO DDEE CCOOZZIIMMEENNTTOO 
 
Para se efetuar um cozimento, primeiro passo é analisar o licor branco, ter as condições de 
cozimento tais como: 
% AA/madeira seca e fator de diluição 
E como complemento, ter posse da consistência do cavaco a ser utilizado, e a concentração 
do AA 
Em seguida calcular, como segue no exemplo abaixo: 
1. Deseja-se fazer um cozimento utilizando-se 37T de madeira úmida, licor com 102 g/l 
AA um fator diluição de 4:1 e índice de AA/madeira seca igual a 19%. Sabendo-se que 
a consistência do cavaco é de 65% calcular: volume de licor e líquido a adicionar para 
completar o volume total no digestor 
 
Calculando temos: 
 
- Cálculo da madeira seca 
100 T madeira úmida - 65 T madeira seca 
37 T - x 
x = 24,05 T 
 
- Cálculo do peso de AA 
100 T madeira seca - 19 T AA 
24,05 - x 
x = 4,57 T 
 
- Volume do licor (AA) 
0,001 m3 - 0,000102 T AA 
x - 4,57 T 
x = 44,8 m3 
 
- Volume do licor (AA) 
4 x 24,05 = 96,2 m3 
 
- Água na madeira 
37 - 24,05 = 12,95 m3 
 
- Volume de líquido a adicionar 
96 - (44,8 + 12,95) = 38,45 m3 
 
 
Resposta: Adicionar-se-á 44,8 m3 de licor e 38,45 m3 de líquido como complementação 
do líquido total.

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