Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Substituição do hidróxido
de sódio nos estágios
alcalinos de branqueamento
de polpa kraft de eucalipto
Luciana Souza, Yoni Robles, Wander Reggiane, Eli do Bem
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
•
•
•
•
Introdução
Extração alcalina
Celulose ECF
Custo do hidróxido de sódio
Uso do MgO e Mg(OH)2
– 1kg Mg(OH)2 substitui 1,37 kg NaOH
– 1 kg de MgO substitui 2 kg NaOH
(Thakore et al, 2004; Gibsson e Wajer, 2003)
• Uso do MgSO4
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Objetivo
Avaliar o efeito da substituição parcial ou
total do hidróxido de sódio pelo MgO e
Mg(OH)2 nos estágios EOP e P na
branqueabilidade da polpa de celulose
ECF.
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Metodologia
• Coleta e caracterização da polpa D0
– #kappa, alvura, viscosidade, DQO,
metais
• Branqueamento da polpa (EOP)D1P até
90%ISO
• Os filtrados gerados foram caracterizados
quanto a DQO e DBO5
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Metodologia
Característica da polpa origem - D0
Número Kappa
4,68
DQO, kg/tsa
5,67
Viscosidade, mPa.s
20,76
Alvura, %ISO
69,70
Metodologia
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Condições de Branqueamento
Parâmetros
(EOP)
D1
D1
D1
P
Tempo, min
15+55
160
160
160
160
Temp., oC
80
75
75
75
75
O2, kg/tsa
3,0
-
-
-
-
NaOH, kg/tsa
10,0
-
1,0
1,4
3,0
H2O2, kg/tsa
5,0
-
-
-
3,0
ClO2, kg/tsa
-
6
10
14
-
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Metodologia
• Substituição no estágio EOP
– 0, 25, 50 e 75% de substituição pelo MgO
– 0, 25, 50 e 75% de substituição pelo Mg(OH)2
• Substituição no estágio P
– 0, 25, 50, 75 e 100% de substituição pelo
MgO
– 0, 25, 50, 75 e 100% de substituição pelo
Mg(OH)2
Resultados e Discussão
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio EOP – Alvura no EOP
MgO
82
Alvura, %ISO
80
Mg(OH)2
80,3
79,4
79,079,0
78,7
77,7
78
75,5
76
74
72,2
72
70
Ref.
25%
50%
75%
# kappa 3,8 e 4,2
Resultados e Discussão
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2 no
estágio EOP – pH e consumo de oxidante EOP
MgO
MgO
Mg(OH)2
100 100
11,5 11,5
11,5 11,5
11,2
10,8
11
10,2 10,0
10
pH
99,0 99,2
100
9
8
7
Consumo de oxidante, %
12
Mg(OH)2
99,4
99,4
92,8
76,9
80
60
40
20
0
6
Ref.
25%
50%
75%
Ref.
25%
50%
75%
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Resultados e Discussão
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2 no
estágio EOP – viscosidade no EOP
MgO
Viscosidade, mPaS
19,00
Mg(OH)2
18,60
17,78
18,00
17,76
16,88
17,00
15,97
16,00
15,63
15,32 15,32
15,00
Ref
25%
50%
75%
Resultados e Discussão
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio EOP – Alvura da polpa branqueada
Ref.
92,0
Subst. 25% EOP com MgO
Subst. 50% EOP com MgO
Subst. 75% EOP com MgO
90,8
90,1
90,0
89,4
89,0
90,0 89,9
89,3 89,4
88,5
88,8
Ref.
Subst. 25% EOP com Mg(OH)2
Subst. 50% EOP com Mg(OH)2
Subst. 75% EOP com Mg(OH)2
90,7
91,0
89,2
88,7
87,5
87,0
90,2
Alvura, % ISO
Alvura, % ISO
91,0
88,0
92,0
90,0
89,6
89,2
89,0
88,7
89,0
88,3
88,0
87,8
87,5
87,4
87,0
86,0
88,7
86,4
86,0
D1(6)P
D1(10)P
D1(14)P
D1(6)P
Redução no consumo de ClO2 !
D1(10)P
D1(14)P
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Resultados e Discussão
MgO
Consumo de oxidante, %
100
Mg(OH)2
98,4 98,4
87,6 85,6
91,3
84
79
84,5
80
60
40
20
0
Ref.
25%
50%
Captura de metais pela ação do Mg
reação do H2O2 com os cromóforos
Relação Mg/Mn da polpa origem = 28:1
75%
Maior eficiência na
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Resultados e Discussão
Captura de metais pela ação do Mg
Maior eficiência na
reação do H2O2 com os cromóforos e sem redução do pH na
extração
Outra polpa: Relação Mg/Mn da polpa origem = 70:1
Referência
MgSO4
Consumo de oxidante EOP, %
84,1
82
Consumo de oxidante P, %
79,5
75,4
Viscosidade, mPas
11,5
14,9
Reversão, %ISO
2,1
2,0
Redução no consumo de ClO2 em 1,4 kg/tsa para um alvura de 90%ISO!
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Resultados e Discussão
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2 no
estágio EOP – reversão de alvura p/ 89%ISO
4,80
Reversão de alvura, %ISO
Ref.
MgO
Mg(OH)2
4,50
4,10
3,90
3,80
3,50
3,20
2,80
2,50
1,70
1,50
0,50
25%
50%
75%
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Resultados e Discussão
Alvura final 89%ISO
Custo relaivo R$/tsa
22,00
MgO
Mg(OH)2
20,00
18,00
16,00
14,00
12,00
10,00
Ref.
25%
50%
75%
Apesar de ter ocorrido redução de custo,
a reversão de alvura foi no mínimo maior
que 1,0 unidade
Resultados e Discussão
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
MgO
Mesma carga de ClO2
Mg(OH)2
95
90,8
Alvura, %ISO
90
89,2
90,7
89,2
90
89,6
89,9
88,3
85
80
MgO
Mg(OH)2
17
75
16,3
15,7
Ref.
25%
MgO
50%
75%
Mg(OH)2
Reversão de Alvura, %ISO
6
5
4,6
4,1
3,9
4
2
2,6
2,3
1,7
1,7
1
0
Ref.
25%
50%
15,1
15
14,4
75%
14,6
14
13,2
13
12
11
11
11
10
9
Ref.
3,2
3
Viscosidade, mPa.s
16
70
25%
50%
75%
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Resultados e Discussão
Mesma carga de ClO2
21,00
MgO
Mg(OH)2
Custo relaivo R$/tsa
20,50
20,00
19,50
19,00
18,50
18,00
Ref.
25%
50%
75%
GANHO
3,6 unidades em viscosidade
1,5 unidades em alvura
PERDA
0,6 unidade em reversão
Resultados e Discussão
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio P
MgO
91
MgO
Mg(OH)2
11
90,5
10,9 10,9
Mg(OH)2
10,9
10,6
10,6
90,3
89,8
89,7
9,5
9,3
89,4
89,2 89,2
9,9
10
89,9
89,2
pH
Alvura, %ISO
90,1
90
9
8,5
89
8,0
8
7
88
Ref.
25%
50%
75%
100%
Ref.
25%
50%
75%
100%
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Resultados e Discussão
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio P
MgO
Consumo de oxidante, %
100
MgO
14,0
Mg(OH)2
13,1
96 98
81
86
80
68
72
60 60
60
40
20
Viscosidade, mPas.s
98 98
Mg(OH)2
12,7
13,0
12,0
11,011,0
11,2
12,0
11,5
12,0
10,9
11,0
10,0
9,5
9,0
8,0
0
Ref.
25%
50%
75%
100%
Ref.
25%
50%
75%
100%
Resultados e Discussão
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Substituição do NaOH pelo MgO ou Mg(OH)2
no estágio P
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,7 0,7
0,8
0,8
0,6
25%
50%
75%
Grau de substituição
0,6
100%
Mg(OH)2
2,9
3,00
0,8
0,7
0,60,6
Ref.
MgO
Mg(OH)2
Reversão de alvura,
%ISO
Número de
permanganato
MgO
2,5
2,50
2,00
1,7 1,7
2,0 1,9
2,5
3,0
2,7
2,1
1,50
1,00
0,50
0,00
Ref.
25%
50%
75%
Grau de substituição
100%
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Resultados e Discussão
Caracterização do efluente – DQO e DBO5
MgO
18
Mg(OH)2
16,22 16,22
14,9
14
14,66
12,89
12,1
12
10
8
Ref.
25%
Grau de substituição no EOP
50%
DBO, mg/L
DQO, mg/L
16
6
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
MgO
3,92 3,92
3,6
3,54 3,54
3,08
Ref.
25%
Grau de substituição EOP
50%
Mg(OH)2
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Conclusão
• Houve redução no consumo de ClO2, ganho de
viscosidade para uma mesma alvura final. Porém, a
reversão de alvura fica afetada significativamente;
• Entretanto, para o mesmo consumo de ClO2, o custo das
seqüências com substituição de 25% do NaOH no EOP pelo
MgO ou Mg(OH)2 e a referência foi o mesmo mantendo a
mesma reversão de alvura. Além disso, houve ganho de
viscosidade e alvura;
•Redução da DQO dos efluentes do branqueamento;
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
Conclusão
• O custo da seqüência com substituição no estágio P foi
maior que a referência para uma mesma carga de ClO 2
aplicada, além de ter tido aumento na reversão de
alvura;
• Entretanto, houve ganho na viscosidade, principalmente
na substituição de 25 e 50% pelo Mg(OH)2, sem afetar
significativamente a reversão de alvura.
Celulose Nipo-Brasileira S.A.
OBRIGADA !