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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2019.tde-20191218-174612
Document
Author
Full name
Fernando Soares Ribeiro de Vasconcelos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2005
Supervisor
Title in Portuguese
Avaliação do processo SuperBatchTM de polpação para Pinus taeda
Keywords in Portuguese
PINHEIRO
POLPA CELULÓSICA
POLPAÇÃO KRAFT
PROCESSO SUPERBATCH
TECNOLOGIA DE CELULOSE E PAPEL
Abstract in Portuguese
Neste trabalho avaliou-se a eficiência do processo SuperBatchTM de polpação kraft em relação ao processo convencional de polpação, bem como da adição de antraquinona (AQ), visando a produção de celulose não branqueável (número kappa 58 ± 2) e branqueável (número kappa 28 ± 2) de Pinus taeda, com 9 anos de idade, por ser esta a principal espécie utilizada no Brasil para produção de polpa celulósica de fibra longa. Para isso foram realizados cozimentos testemunhas de ambos os processos comparando-os entre si; foi feito um estudo da etapa de impregnação no processo convencional, onde variou-se o tempo de aquecimento até a temperatura máxima, e o tempo de cozimento foi ajustado para um fator H de 2300; também foi feito o estudo da deslignificação ao longo dos processos estudados, sendo que para isso o processo foi interrompido a cada 15 minutos. Os resultados da polpação mostraram que no processo SuperBatchTM, na produção de polpa não branqueável, é gerado um teor de rejeitos consideravelmente menor comparativamente ao processo convencional; a adição de antraquinona, mostrou-se eficiente na redução do número kappa no processo SuperBatchTM, contudo sem ganhos significativos quando se analisa a seletividade; no processo convencional a aplicação do aditivo permitiu a redução de 0,5 pontos percentuais do álcali ativo, mas também sem ganhos na seletividade. Nas polpas branqueáveis, o processo SuperBatchTM foi mais seletivo comparativamente ao processo convencional, e em ambos os processos a adição de antraquinona não se mostrou eficiente. Na avaliação da impregnação do processo convencional, considerando- se polpas não branqueáveis, um maior tempo de impregnação proporcionou a redução no teor de rejeitos e aumento no rendimento depurado; para as polpas branqueáveis o aumento do tempo de impregnação no processo sem antraquinona resultou em um aumento do rendimento depurado e quando da adição de antraquinona os parâmetros de polpação analisados foram semelhantes para todos os tempos de impregnação estudados, mostrando que a antraquinona foi eficiente para compensar condições mais drásticas de processo. Por fim, na análise da deslignificação ao longo do cozimento, para todos os tratamentos estudados o modelo matemático logístico apresentou um bom ajuste sendo identificada três fases de deslignificação em todos os casos: (i) fase inicial onde há uma pequena remoção da lignina, (ii) fase principal, onde a deslignificação é intensa e (iii) fase residual onde a remoção de lignina novamente é discreta; No processo SuperBatchTM, considerando-se os dois tipos de polpa, durante a etapa de impregnação praticamente não houve reações com a lignina da madeira, na fase de licor negro quente (LNQ) cerca de 25-30% da lignina é dissolvida e na etapa de cozimento cerca de 50-60% da lignina é removida, sendo que durante a lavagem não ocorre deslignificação. A adição de antraquinona ao processo SuperBatchTM, na produção de polpas não branqueáveis, acelerou a intensidade das reações com a lignina, promovendo uma deslignificação mais rápida durante a fase principal de cozimento, já na produção de polpas branqueáveis não foi observado qualquer efeito catalítico da antraquinona, provavelmente estando relacionado a alta carga alcalina utilizada no processo
Title in English
Evaluation of the SuperBatch TM pulping process for Pinus taeda
Abstract in English
In this research was evaluated the efficiency of the SuperBatchTM kraft pulping process in comparison to conventional pulping process as well as the effects of the anthraquinone (AQ), aiming the production of unbleachable grades (kappa number 58 ± 2) and bleachable grades (kappa number 28 ± 2) for Pinus taeda with 9 years old, the main specie used in Brazil to produce long fiber pulp. A study of the impregnation phase in the conventional cooking was performed, where the heating up time was variable and the time at the maximum temperature was adjusted to a H factor of 2300. It was also studied the evolution of the delignification during the SuperBatchTM and conventional process. The pulping results show that in the SuperBatchTM process, regarding unbleachable pulps, a smaller amount of rejects was produced in comparison to conventional process; the addition of anthraquinone was efficient to reduce the kappa number in the SuperBatchTM process, however without significant gains of selectivity; in the conventional process with the addition of anthraquinone a reduction of 0,5 percentual points in the initial active alkali was possible. Considering the bleachable grade, the SuperBatchTM process had a greater selectivity in comparison to conventional process and in both process the addition of anthraquinone was not efficient. During the evaluation of the impregnation phase in the conventional process, considering unbleachable grade, the adoption of a longer time during the heating up phase results in a reduction of the rejects and an increase in the screened yield; to bleachable grades, a longer heating up time in the kraft process results in an increase of the screened yield while in the kraft-AQ process the parameters analyzed were similar in all heating up times studied, showing that the anthraquinone was efficient to compensate drastic conditions in the pulping process. Finally, in the study of the delignification during the cooking, the logistic mathematical model developed showed a good adjustment with three phases identified for all the cases: (i) initial delignification phase when a small amount of lignin is removed, (ii) bulk delignification phase, when the intensity of delignification increase and most of the lignin is dissolved and a (iii) residual delignification phase, when the delignification is small again. In the SuperBatchTM process, regarding both kappa number grades, during the impregnation phase, practically did not happen any reaction between reagents and lignin; during the hot black liquor (HBL) about 25-30% of the lignin is dissolved, in the bulk phase about 50-60% of the lignin is removed. The addition of anthraquinone in the SuperBatchTM process, considering unbleachable grade, increased the intensity of the reactions with the lignin, resulting a faster delignification during the bulk delignification phase while in the production of bleachable grades it was not observed any catalytic effect for the anthraquinone, probably related to the high alkali charge used
 
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Publishing Date
2019-12-19
 
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