Processo de
Produção de
Polpa e Papel
RESUMO
Processos
Químicos
Industriais II
Celulose
• Lignocelulósicos são materiais de origem vegetal de características
fibrosas, constituídos de celulose, hemicelulose e lignina.
Composição
Celulose
Hemicelulose
Lignina
40-50%
25-35%
15-25 %
Celulose
Fibra longa
Fibra curta
Pinus
Eucalipto
2 – 5 mm
0,5 – 1,5 mm
Grupos cromóforos
Absorção de luz
Compostos insaturados
Fonte: www.tecnicaindustrial.net
Processos de separação dos materiais
lignocelulósicos
• Mecânico – apenas energia mecânica, baixo custo, alta
eficiência, baixa qualidade
• Físico – vapor, vapor + explosão, raios gama
• Semi químico – poucos químicos, qualidade maior em relação
ao mecânico
• Químico – quimicamente desenvolvida com ou sem processos
de branqueamentos
• Biotecnológico – em estudo de viabilidade
• Licor branco – Solução contendo hidróxido de sódio ( NaOH ) e
sulfeto de sódio ( Na2S )
• Licor negro residual – Solução contendo produtos dissolvidos
de reação
Licor de cozimento Kraft
Processo de obtenção de polpa de celulose e
recuperação de reagentes
BRANQUEAMENTO
SECAGEM DE
CELULOSE
PILHA DE
CAVACOS
LAVAGEM
DIGESTOR
CAUSTIFICAÇÃO
CALDEIRA DE
FORÇA
CALDEIRA DE
RECUPERAÇÃO
FORNO DE CAL
LINHA DE PRODUÇÃO
LINHA DE RECUPERAÇÃO
EVAPORAÇÃO
TRATAMENTO DE
EFLUENTES
130°C
170°C
135°C
70°C
Ciclo de recuperação de reagentes - Kraft
Branqueamento
Oxidação ou redução de compostos cromóforos, lignina e outros.
 Alvura: Brancura de um produto.
Papéis de alta alvura produzem
maior contraste de tintas gráficas
 Número
Kappa:
obtido
pela
retrotitulação, em meio ácido, do
volume restante do excesso de uma
solução
de
permanganato
de
potássio 0,1 N para deslignificação de
1 g de pasta de celulose.
N Kappa ≥ 35 Kraft
DEPURADOR
N Kappa ≤ 20
Branqueamento
Classificações do branqueamento
 Com cloro elementar: cloro elementar (gasoso) juntamente com outros
reagentes;
Cl2 + lignina
cloroligninas (tóxico, mutagênico, carcinogênico
 Elemental Chlorine Free (ECF): substitui o cloro elementar como reagente
pelo dióxido de cloro e/ou hipoclorito de sódio, mais seletivos para a remoção
de lignina.
 Totally Chlorine Free (TCF): não emprega quaisquer compostos clorados
como reagentes, mas pode consumir 10% a mais de madeira para o mesmo de
volume de produção de polpa.
Compostos para branqueamento
ESTÁGIOS
Cloração
Extração alcalina
Hipocloração
Dióxido de cloro
Peróxido
Oxigênio
Ozônio
Extração oxidativa
Extração alcalina com
peróxido
CÓDIGO
C
E
H
D
P
O
Z
EO
EP
PRODUTO QUÍMICO
Cloro gasoso X
Soda cáustica
Hipoclorito de Na ou Ca
Dióxido de cloro (maior afinidade)
Peróxido de hidrogênio
Oxigênio (poco específico)
Ozônio (degrada celulose)
NaOH e Oxigênio
Soda cáustica e peróxido de
hidrogênio
Sequência de branqueamento
 Siglas, como ZPO, informam a sequência combinada do uso de
reagentes (no exemplo: ozônio – peróxido de hidrogênio – oxigênio),
sempre considerando uma lavagem da polpa entre os estágios. A
presença de uma barra entre dois estágios de uma sigla indica que a
polpa não é lavada entre ambos (exemplo: C/DEDED).
Alvura
Sequência
Até 75%
CEH
De 75% a 80%
CEHH; CED
De 80% a 85%
CHEH; CEHEH; CED; EHD
De 85% a 90%
OC/DEOPD; CEDED; CEHDP; ODEOD
Acima de 90%
CEHEDP ; CEDED; C/DEDED; OC/DEODD
Este agente oxidante tem que ter duas qualidades principais:
Seletividade: ataca a lignina preservando a celulose.
Custo: O valor proibitivo inviabiliza o processo.
Segurança: toxidade controlável e, se possível, nula, facilidade de manuseio, etc.
- Mistura adequada com oxidantes é importante para reduzir custos
- Propriedades inicias como Kappa, consistência e viscosidade devem ser controladas
- Estabilidade de fluxo nos processos
Papel
Caraterização física do papel formado
 Resistência à tração e ao alongamento
 Resistência ao arrebentamento
 Estabilidade dimensional
 Absorção de água
 Teor de umidade
 Gramatura
 Espessura
 Densidade aparente (inclui o volume dos poros)
 Densidade real
 Porosidade
Hidrapulper
Turbo
separado
Criva
vibratória
Malha circular
Caixa de
entrada
Fourdrinier
Ciclone alta
densidade
Despastilhador
Tanque
mistura
Refinador
Centrífuga
Prensagem
Depuradores
Desarenador
Caixa de
Nível
Secadores
Bobinadeira
CargasPropriedades específicas
Caulim, talco, carbonato de calcio e dióxido de titânio melhoram as
propriedades físicas, lisura, óticas e de impressão do papel. Preenchem
espaços (recheio) entre fibras para obter uma folha densa, branca, lisa e
opaca. De forma geral, os papeis contêm 10% do peso em cargas.
Agentes de Colagem
• Confere ao papel características de resistência à água
• A resistência à água nos papéis é muito importante quanto a impressão
offset ao produto acabado, onde se exige uma resistência à água muito mais
alta
• Existem dois tipos de colagem: Ácida e Alcalina
Amidos  resistência interna, lisura, rigidez, resistência a líquidos,
aumenta características mecânicas.
Corantes e Pigmentos Tingimento das fibras com corantes, que
são adicionados à massa (celulose) no pulper ou tanques de mistura
Outros
 Retentores de carga
 Antiespumante
 Microbicidas
 Controladores de pH
 Amaciante
Refinação
Fonte: www.tecnicaindustrial.net
Refinação - Função
1- Abrir as paredes da fibra de modo a romper as cadeias de
polímeros,
2- A refinação também causa o corte das fibras,
3- A hidratação, é a absorção de água através das fissuras
causadas pela fibrilação
Refinador
Fixo




Móvel
Pasta deve chegar como consistência 3-4%
Hidratação, Corte e Fibrilação
Aumenta a superfície da fibra em contato com o meio
O grau de refinação varia em função das características do papel que
se deseja fabricar (0,2 a 1,5 mm de luz)
Visão geral da mesa formadora de papel
Irregularidades vindas de preparação da polpa
 Pulsações
 Ar
 Espuma
 Variação de consistência
 Fibras floculadas
 Redemoinhos
Fatores que influenciam na formação, retenção e
drenagem
 Tipo de fibra
 Ângulo de incidência do Jato
 Relação velocidade de jato/velocidade tela
 Refinação (°SR)
 Consistência na caixa de entrada (0,5 – 0,8 %, p/v)
 Grau de dispersão das fibras
 Tipo de tela formadora
Porcentagem de água durante a formação de papel
96%
83%
Formação
65%
Prensado
20%
Secado
6%
Pope
Prensagem
•Início: 80 a 85 % de água  retirar parte da água
•É formado por 2 rolos cilíndricos
•Inferior  borracha ou ebonite
•Superior  granito (material mais duro)
•Feltro  Extrai água por absorção
•Término: 60 a 65 % de água
Estágios de Secagem
Primeiro:
•Há aquecimento da folha
•Curta duração
•Quase não há evaporação
Segundo:
• Há o contato da folha entre a superfície quente do secador e o feltro
• A folha aquece
• Estabelecimento de uma diferença de temperatura entre as duas
superfícies
• A transferência de calor é feita por condução
• A água da folha começa a vaporizar e o vapor entra em contato com as
regiões mais frias e condensa
Estágios de Secagem
Terceiro:
•O feltro deixa de envolver a folha e o vapor é liberado
•A velocidade de evaporação diminui
Quarto:
•A folha se destaca da superfície
•Há decréscimo brusco da evaporação
Gramatura do papel: 40 a 800 g/m2
Velocidade
> 2000 m/min
Diâmetro canudo:
até 300 Mm
Operação pneumática ou hidráulica