Papel e Celulose

Produção de ácido sulfúrico a partir de gases odoríferos

Quimica e Derivados
13 de novembro de 2020
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    Química e Derivados - Produção de ácido sulfúrico a partir de gases odoríferos ©QD Foto: Divulgação

    Desenho em 3D da unidade de H2SO4

    Artigo Técnico – Produção de ácido sulfúrico a partir de gases odoríferos não condensáveis – Uma nova abordagem para a indústria de papel e celulose

    O processo Kraft de produção de celulose a partir de cavacos de madeira é o método predominante na indústria e já possui mais de cem anos desde a sua concepção.

    Da má reputação inicial, especialmente devido aos impactos ambientais provocados por emissões hídricas e gasosas, caracterizadas por forte e incômodo odor nas comunidades próximas à indústria, o processo Kraft evoluiu de forma expressiva em quesitos ambientais. Na atualidade, as plantas modernas já são consideradas de baixo impacto ambiental e o odor não se faz presente. Isso porque todo o gás odorífero é coletado e incinerado em equipamentos com alta taxa de oxidação.

    Este artigo apresenta uma abordagem alternativa para a conversão destes gases odoríferos em um produto com maior valor agregado, o ácido sulfúrico (H2SO4), um produto químico utilizado no processo de fabricação de celulose.

    O processo Kraft

    O processo Kraft é um processo químico no qual ocorre a quebra e a dissociação das ligações entre a lignina, a celulose e a hemicelulose, componentes básicos da madeira, empregando-se um agente químico denominado licor branco, que é uma solução aquosa composta por hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de sódio (Na2S). A alcalinidade da solução (OH-) reage com a lignina e a torna solúvel em água, além de reagir com as moléculas de celulose e hemicelulose, quebrando as moléculas das fibras, enquanto o sulfeto da solução (S2-) protege as extremidades da molécula de celulose de serem atacadas pelo OH-. Com isso, o emprego de componentes sulfurosos é indispensável para o processo. Esse processo ocorre em uma etapa da produção de celulose denominada cozimento, sendo o digestor o seu equipamento principal, onde, além dos cavacos e do licor branco, emprega-se vapor para que a reação ocorra em temperaturas e pressões próprias para cada tipo de madeira. Existem tecnologias de digestores para cozimento contínuo e em batelada, cada uma com suas vantagens e desvantagens. As fábricas maiores e mais modernas têm empregado com mais frequência a tecnologia de cozimento contínuo.

    Química e Derivados - Produção de ácido sulfúrico a partir de gases odoríferos ©QD Foto: Divulgação

    O produto do cozimento é descarregado em um tanque de descarga. O produto da descarga do cozimento resulta em uma suspensão de fibras em meio a um líquido denominado licor negro.

    As fibras em suspensão são lavadas para recuperação dos compostos inorgânicos que reagiram no digestor. Após a lavagem, as fibras são submetidas a agentes químicos com o objetivo de oxidar a lignina residual e, então, são branqueadas para depois serem secadas e enfardadas como celulose, produto final para venda, ou para a produção de diversos tipos de papéis.

    Por sua vez, o licor negro – resíduo ou subproduto da produção de celulose– é composto basicamente por uma parte orgânica (a lignina, por exemplo) e uma inorgânica, que é o licor branco “neutralizado” e residual da reação de cozimento, juntamente com outros componentes vindos da madeira. Este é formado por sulfato de sódio (Na2SO4), sulfeto de sódio, hidróxido de sódio e carbonato de sódio (Na2CO3), além de quantidades bem menores de cloreto de sódio (NaCl), cloreto de potássio (KCl), carbonato de potássio (K2CO3), sulfato de potássio (K2SO4), entre outros.

    O licor negro passa por um processo conhecido como recuperação química ou ciclo de recuperação, que envolve vários subprocessos: planta de evaporação, caldeira de recuperação, caustificação e forno de cal. O objetivo do ciclo de recuperação química é recuperar o subproduto das reações de cozimento, convertendo esses compostos em licor branco novamente, através de uma série de reações físicas e químicas. Esse é um ciclo fechado com baixíssimas perdas, o que torna a produção de celulose muito econômica e ambientalmente amigável.

    Em complemento à função primária do ciclo de recuperação química, ocorre também a queima da parcela orgânica do licor negro na caldeira de recuperação química. O vapor produzido é direcionado para turbogeradores, onde, através de um processo de cogeração, são produzidas grandes quantidades de energia elétrica, suficientes para suprir toda a demanda industrial, gerando excedentes que se traduzem em uma segunda importante fonte de receita para as fábricas de celulose.



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