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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-06052020-142338
Documento
Autor
Nome completo
Camila Sarto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2020
Orientador
Banca examinadora
Silva Junior, Francides Gomes da (Presidente)
Bortoletto Junior, Geraldo
Segura, Tiago Edson Simkunas
Vivian, Magnos Alan
Título em português
Estratégias para maximização do rendimento no processo kraft de polpação para a madeira de eucalipto
Palavras-chave em português
Alto número kappa
Impregnação dos cavacos
Polpação kraft
Polpação modificada
Resumo em português
Este trabalho teve como objetivo avaliar modificações no processo kraft de polpação visando o aumento global do processo de produção de polpa celulósica branqueada de eucalipto. Para isso, a matéria-prima foi caracterizada e em seguida foi avaliado o impacto da intensidade de deslignificação, utilizando uma condição operacional de uma unidade industrial com digestores Lo-Solids®, onde foram considerados os números kappa 17, 23 e 26±5%. Foi avaliado também o efeito da inclusão de um vaso de impregnação para a produção de polpa com número kappa 26±5% onde foram testadas as temperaturas de 100 e 120°C com os tempos de retenção de 30 e 60 minutos para cada temperatura testada, com base no maior rendimento e no menor consumo de álcali obtido nessa etapa foi determinada a condição otimizada que foi replicada para as polpas com número kappa 17 e 23. Como um maior número kappa tende a consumir mais reagentes durante o processo de branqueamento e assim um maior impacto ambiental, as condições da deslignificação com oxigênio foram alteradas para cada nível de deslignificação. Foram utilizadas duas sequências de branqueamento, após essa etapa as polpas passaram pelo processo de refino e foram analisadas as propriedades físico-mecânicas. Os resultados mostram que no processo de polpação utilizando a condição padrão, quanto menor a intensidade de deslignificação maior o rendimento e consequentemente menor o consumo específico de madeira. O vaso de impregnação com 30 minutos de tempo de retenção e 100°C apresentou maior rendimento e menor consumo alcalino, sendo denominado neste estudo como condição otimizada. Nesta condição os níveis de deslignificação 23 e 26 apresentaram maiores valores de rendimento, menor consumo específico de madeira e menor teor de sólidos gerados. O rendimento calculado após a deslignificação com oxigênio, que leva em consideração o rendimento do processo de polpação e o rendimento da deslignificação com oxigênio, apresentou maior valor quanto maior o número kappa da polpa inicial. Na sequência de branqueamento DA(Ep)DP, a alvura foi similar para as duas polpas avaliadas; no entanto a polpa marrom com número kappa 23 apresentou maior consumo de reagentes químicos. Na sequência A(PO)DP a alvura de 89,5±0,5%ISO não foi atingida nas condições utilizadas. O rendimento global na produção de celulose branqueada de eucalipto apresentou ganho de 2,39% e redução de 2,16% no consumo específico de madeira para a polpa celulósica com número kappa 23, oriunda do processo com vaso de impregnação (condição otimizada). Nos testes físico-mecânicos a polpa celulósica com número kappa da polpa marrom de 23 apresentou maior volume específico, maior opacidade e maior capilaridade klemm, enquanto a polpa com número kappa 17 apresentou maior índice de tração, índice de estouro e índice de rasgo.
Título em inglês
Strategies for yield maximizing eucalyptus pulping kraft process
Palavras-chave em inglês
Chip impregnation
High kappa number
Kraft pulping
Modified pulping
Resumo em inglês
This work aimed to evaluate changes in the kraft process aiming at the global increase of the bleached eucalyptus pulp production process. For this, the raw material was characterized and then the intensity delignification impact was evaluated, using an industrial unit operating condition with Lo-Solids ® digesters, where kappa numbers 17, 23 and 26± 5% were considered. It was also evaluated the inclusion effect of an impregnation vessel for the production 26±5% kappa number pulp where 100 and 120°C temperatures were tested with the 30 and 60 minutes retention time for each temperature tested. Based on the highest yield and the lowest alkali consumption obtained in this step, the optimized condition was determined and than was replicated for kappa number 17 and 23. As high kappa number tends to consume more reagents during the bleaching process and thus a greater environmental impact, the oxygen delignification conditions were changed for each delignification level. Two bleaching sequences were used, after this step the pulps went through the refining process and the physical-mechanical properties were analyzed. The results show that in pulping process using standard condition, the lower delignification intensity the higher yield and consequently the lower specific wood consumption. The impregnation vessel with 30 minutes of retention time and 100°C presented higher yield and lower alkaline consumption, being named in this study as optimized condition. In this condition delignification levels 23 and 26 presented higher yield values, lower specific wood consumption and lower solids content. The calculated yield after oxygen delignification, which takes into account the pulping process yield and the oxygen delignification yield, present higher yield when the initial pulp kappa nember was higher. In the bleaching sequence DA(Ep)DP, the brightness was similar for the two evaluated pulps, however, brown pulp kappa number 23 presented higher chemical reagents consumption. In the A(PO)DP sequence the 89.5%ISO brightness was not achived under the conditions used. The overall yield in the eucalyptus bleached pulp production showed a gain of 2.39% and a 2.16% in the specific wood consumption 23 kappa number pulp from the impregnation vessel process (otimized condition). In the physical-mechanical tests the brown pulp 23 kappa number presented higher bulk, higher opacity and higher klemm capillarity, while the pulp 17 kappa number presented higher tensile index, burst index and tear index.
 
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Data de Publicação
2020-05-08
 
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