Produção de pasta solúvel de brancura elevada

Abstract

A Caima – Indústria de Celulose S.A. produz pasta solúvel através do cozimento sulfito ácido com base de magnésio, cujo branqueamento consiste numa sequência TCF E (extração alcalina) - O (oxigénio) - P (peróxido de hidrogénio). Contudo, a necessidade de remoção de oxalatos e maior brancura da pasta sem diminuição significativa da viscosidade, originou o estudo da implementação de um estágio ácido (A) originando a sequência E-O-A-P. Com a introdução do estágio ácido pretende-se remover os compostos anteriormente mencionados, e, simultaneamente, atingir uma brancura final da pasta solúvel de 93 % ISO sem grandes perdas de viscosidade e reatividade. Na otimização do estágio ácido a diferentes temperaturas utilizou-se pasta à saída do estágio O, previamente caracterizada em termos de viscosidade intrínseca, brancura, índice micro-kappa, resistência alcalina a soluções com 10% e 18% de NaOH (R10 e R18), teor de pentosanas e reatividade. À semelhança da pasta inicial, as pastas resultantes da otimização do estágio ácido, para diferentes temperaturas, foram caracterizadas em termos de brancura, índice micro-kappa, viscosidade intrínseca e teor de pentosanas. O melhor resultado foi obtido com a diminuição do tempo de residência de 2 horas para 1 hora à temperatura de 50 ºC. De seguida, procedeu-se à otimização do estágio P na nova sequência de branqueamento. Para tal, realizaram-se ensaios com diferentes cargas de hidróxido de sódio (NaOH) e peróxido de hidrogénio (H2O2), a diferentes temperaturas (80 e 90 ºC). Neste estágio, o melhor resultado foi obtido para a pasta à temperatura 80 ºC e tempo de residência de 2 horas, verificando-se que as cargas de NaOH e H2O2 que produzem pastas com maior brancura são, respetivamente 0,7 e 2,5. De seguida, estudou-se a ação de dois agentes redutores (o bissulfito e ditionito de sódio), após o estágio P, como agentes branqueadores da pasta. O bissulfito foi realizado a pH 2, enquanto o ditionito de sódio a pH 6. Ambos os agentes redutores ajudam no aumento da brancura da pasta, mas o bissulfito origina uma brancura mais elevada (E-O-A-P-Y). Por fim, analisou-se a quantidade de ácidos hexanurónicos presentes na sequência ótima. Os resultados mostraram que a diminuição destes componentes após o estágio A melhoram a brancura da pasta. No entanto, após estágio P verifica-se um aumento dos ácidos hexanurónicos.

Caima - Indústria de Celulose S.A. produces dissolving pulp by a magnesium-based acid sulphite pulping, followed by a TCF bleaching sequence E (alkaline extraction) - O (oxygen) - P (hydrogen peroxide). However, the need of oxalate’s removal and higher pulp brightness, without significant decrease of pulp viscosity, led to the study of the implementation of an acid stage (A) originating the E-O-A-P bleaching sequence. The introduction of the acid stage aims the removal of the compounds mentioned above and, at the same time, achieve a final dissolving pulp brightness of 93% ISO, without loss of viscosity and reactivity. The optimization of the acidic stage at different temperatures was carried out using the pulp from the O stage, which was used previously characterized in terms of intrinsic viscosity, ISO brightness, micro-kappa number, alkaline resistance to 10% and 18% NaOH solutions (R10 and R18), pentosans content and reactivity. The ensuing pulps were characterized in terms of ISO brightness, micro-kappa number, intrinsic viscosity and pentosans content. The best results were obtained after decreasing the residence time to 1 hour and set the temperature at 50 °C. Afterwards, the P stage was optimized in the new bleaching sequence. For this purpose, trials were carried out with different loads of sodium hydroxide (NaOH) and hydrogen peroxide (H2O2) at different temperatures (80 and 90 °C). For this case, the best pulp was obtained at 80 °C and a residence time of 2 hours with NaOH and H2O2 loads of 0.7 and 2.5 %, respectively. Finally, the effect of two reducing agents (sodium sulphite and sodium dithionite), after the P stage, was studied in order to increase the pulp final brightness. The sodium bisulphite stage was carried out at pH 2, while the sodium dithionite stage was performed at pH 6. Both compounds improved the pulp brightness, although sodium bisulphite led to a higher brightness gain (E-O-A-P-Y). The amount of hexenuronic acids present in the optimum sequence was analysed. The results showed a decrease of these compounds after the acidic stage (A stage) increasing the pulp brightness. However, after the alkaline treatment (P stage), an increase of these compounds was observed.