Controlo da reatividade da pasta solúvel no processo de branqueamento

Abstract

A Caima-Indústria de Celulose, S.A., fundada em 1888, dedica-se à produção de pasta solúvel a partir do cozimento ao sulfito da espécie Eucalyptus globulus exercendo uma sequência de branqueamento TCF (Total Chlorine Free) constituída pela sequência E-O-P. A pasta solúvel define-se por apresentar um elevado grau de pureza relativamente à quantidade de α-celulose, sendo que as hemiceluloses e a lenhina necessitam de ser removidas praticamente na sua totalidade. Este tipo de pasta é procurado essencialmente para a produção de viscose e outros derivados de celulose. A reatividade é um dos parâmetros de controlo da qualidade da pasta solúvel, visando a sua acessibilidade aos reagentes químicos durante a produção de viscose e poderá ser determinada através do Método de Fock. Com este trabalho pretende-se estudar essencialmente o comportamento da reatividade ao ser introduzida uma simulação laboratorial de um Estágio de Lavagem ácida A, após a etapa de oxigénio O e após a etapa de peróxido de hidrogénio P na sequência de branqueamento da Caima. Em cada uma das etapas foram testadas diferentes condições processuais, tais como o pH da suspensão fibrosa, temperatura de reação e tempo de residência. Durante o estudo laboratorial, a pasta solúvel obtida foi caracterizada para os diversos parâmetros de qualidade aplicados na Caima, nomeadamente a viscosidade intrínseca, teor de α-celulose e grau de brancura. Na sequência E-O-A-P, conclui-se que a variável temperatura de reação representa o parâmetro de controlo, que face aos restantes, apresenta maior influência nos resultados da reatividade da pasta solúvel, atingindo para T=90ºC um valor máximo de 68% de reatividade no estágio P. Para a sequência E-O-P-A, conclui-se que com a aplicação de uma etapa de lavagem ácida após o estágio P, para qualquer que seja a temperatura de reação aplicada, ocorre um aumento de reatividade da pasta solúvel atingindo um valor máximo de 67%. Contudo, para uma temperatura de reação de 90ºC ocorre a redução do teor de α-celulose para 90,8% segundo o parâmetro de R10%, indicando a degradação da celulose pela ocorrência de reações de hidrólise ácida do polímero. Salienta-se ainda, a diminuição do grau de brancura para 90,8% indicando a formação de novos compostos cromóforos. Em suma, comparando as duas sequências estudadas, conclui-se que face à semelhança dos resultados da reatividade da pasta solúvel, a posição da etapa de lavagem ácida na sequência de branqueamento não é um fator decisivo. Além disso, independentemente da posição do Estágio A, as condições processuais ótimas são : T=70ºC, pH=2,0 e Tr=2H, uma vez que se obtém um resultado de reatividade na mesma ordem de grandeza sem afetar os restantes parâmetros de qualidade.

Caima-Indústria de Celulose, S.A. , founded in 1888, is dedicated to the production of dissolving pulp by an acid sulfite cooking process of Eucalyptus globulus, using a TCF (Total Chlorine Free) bleaching sequence with a E-OP sequence.Dissolving Pulp is defined as having a high degree of purity relative to the amount of α-cellulose, with hemicelluloses and lignin needing to be removed almost entirely. This type of pulp is mainly requested to produce viscose rayon and other cellulose derivatives. Pulp Reactivity is one of the quality control parameters of dissolving pulp, aiming at its accessibility to chemical reagents during viscose production and can be determined by the Fock’s Method. The aim of this work is to study essentially the reactivity behavior by introducing a laboratory simulation of an Acid Wash Stage A, after an Oxygen O stage and after a Hydrogen peroxide P stage in the Caima bleaching sequence. In each step, different process conditions were tested, such as the pH of the fibrous suspension, reaction temperature and residence time. During the laboratory study, the dissolving pulp obtained was characterized for the various quality parameters applied in Caima, namely intrinsic viscosity, α-cellulose, brightness, kappa number, pentosan content, filterability and copper number. In the E-O-A-P sequence, it is concluded that the reaction temperature variable represents the control parameter which, in relation to the others, has the greatest influence on the results of dissolving pulp reactivity, reaching a maximum value of 68% of reactivity at stage P for T = 90ºC.For the E-O-P-A sequence, it is concluded that with the application of an acid wash stage after the P stage, whatever the reaction temperature applied, dissolving pulp reactivity increases to a maximum of 67%. However, at a reaction temperature of 90ºC the α-cellulose content is reduced to 90.8% according to the R10% parameter, indicating the degradation of the cellulose by the occurrence of acid hydrolysis reactions of the polymer. In addition, there is a decrease of pulp brightness, indicating the formation of new chromophore compounds. In sum, comparing the two sequences studied, it can be concluded that given the similarity of the results of the reactivity of the dissolving pulp, the position of the acid wash step in the bleaching sequence is not a decisive factor. Besides that, regardless of the position of A stage, the optimal processual conditions are T=70ºC, pH=2,0 and Tr=2H, since a reactivity result of the same order of magnitude is obtained without affecting the remaining quality parameters.