celulosa 1

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Descripción General del Proceso Kraft

El proceso kraft es una forma química de obtención de la pulpa. Esto significa que, con el fin de degradar y disolver la lignina y conservar la mayoría de la celulosa y hemicelulosa, las astillas de madera son cocidas en soluciones acuosas con los químicos apropiados a elevada presión y temperatura. El reto principal es formar fibras fibras que estén prácticamente intactas.

Más específicamente, el proceso kraft involucra la cocción de las astillas usando una solución de hidróxido de sodio (NaOH) y sulfuro de sodio (Na2S)

Una característica importante del proceso kraft es que los químicos de cocción son regenerados en un proceso de recuperación que será estudiado más adelante.

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Ventajas y Desventajas del Proceso Kraft

Ventajas: Pulpa más fuerte Emplea técnicas

probadas para la recuperación química

Se emplea en una amplia gama de especies de madera

Tolera corteza en el proceso de obtención de pulpa

Desventajas: La pulpa no

blanqueada se caracteriza por un color café oscuro

Está asociado a gases de olor desagradable (sulfuros orgánicos)

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Definiciones y Nomenclatura (1)

Licor Blanco:Es el licor que contiene los químicos activos de cocción (NaOH y Na2S) y se emplea para cocer las astillas.Licor Negro:Licor residual proveniente de la cocción que contiene los productos de reacción de solubilidad de la lignina. Este licor es concentrado y quemado en un horno de recuperación y permite la fundición del Na2CO3. Licor Verde:Licor obtenido al disolver los productos fundidos. El licor verde es reaccionado con CaO para convertir el Na2CO3 en NaOH y regenerar el licor blanco.

Cocción&

Lavado

AstillasPulpa

Evaporación&

QuemadoCausterización

LICOR NEGROLignina alcalinaSales de Hidrólisis

Productos de Sulfonación

LICOR BLANCO

NAOHNA2S

LICOR VERDENa2CO3

Na2S

Ciclo kraft de sodio(Fuente: Smook, 1994)

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Definiciones y Nomenclatura (2)

TÉRMINO DEFINICIÓN UNIDADES

Álcali Total

Total de todos los compuestos alcalinos de sodio viables i.e. NaOH + Na2S + Na2CO3 + Na2SO4 + Na2S2O3 + Na2SO3 (does not include NaCl)

g/L como Na2O

Álcali Titrable Total (ATT) Total NaOH + Na2S + Na2CO3 g/L como Na2O

Álcali Activa (AA) Total NaOH + Na2S g/L como Na2O

Álcali Efectiva (AE) Total NaOH + ½ Na2S g/L como Na2O

Actividad Razón AA / TTA %

Causticidad Razón NaOH / [NaOH + Na2CO3] % (en base Na2O)

Sulfonación Razón Na2S / AA (or TTA) % (en base Na2O)

Eficiencia de Causticidad (Licor blanco)

Lo mismo que causticidad. (Sin embargo, la concentración de NaOH en el licor verde debe ser reducida de tal forma que el valor del NaOH representa sólo la porción producida por la reacción de causterización.)

% (en base Na2O)

Álcali residual (Licor Negro)

Concentración de álcali determinada por titración

g/L como Na2O

Eficiencia de Reducción (Licor verde)

Razón Na2S / (compuestos azufrados) (simplificado algunas veces como razón Na2S / [Na2S + Na2SO4 ])

% (en base Na2O)

(Fuente:Smook, 1994)

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Ciclo de Sodio vs. Calcio

(Adaptado de la Comisión Europea IPPC, 2001)

Ciclo del Calcio

Ciclo del Sodio

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Fibras de Madera

Las fibras de la pulpa son manufacturadas por una disolución química de aquellos componentes de la madera (principalmente lignina) que mantienen unidas las células de la madera para formar la estructura original de la madera disminuyendo los daños a estos componentes.

Madera

Lignina Extractores

Carbohydrates

TerpenosResinas ácidas (maderas blandas)Ácidos grasosFenolesNo saponificables

2-8%21% Maderas duras25% Maderas blandas

HemicelulosaCelulosa45%35% Maderas duras25% Maderas blandas

GlucosaManosaGalactosaXilosaArabinosa

Glucosa

Compuestos Químicos de la Madera Estructura de la celulosa

Fuente: Smook, 1994

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Panorama General del Proceso Kraft

Digestor

Astillas

Tanque de Soplado

Lavadores

Almacén de licor negro débil

Evaporadores

Almacén de licor negro fuerte

Clarificador de licor blanco

Causterizadores

Slaker

Almacén de licor verde

Clarificador de licor verde

Tanque disolvedorHorno de

recuperación

Lavador de lodos de cal

Espesor de lodos de cal

Horno de cal

Lavador de sedimentos

Almacén de licor débil

Almacén de licor blanco

Agua

Condensadoscontaminados

Pulpa a blanqueado

Gravilla Cal

Almacénde licordébil

Lodosde Cal

Agua

SedimentosSedimentos

Fundicón

Fuente: Smook, 1994

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Digestor

Astillas

Tanque de Soplado

Lavadores

Weak black liquor storage

Evaporators

Strong black liquor storage

White liquor clarifier

Causticizers

Slaker

Green liquor storage

Green liquorclarifier

Dissolving tankRecovering

furnace

Lime mudwasher

Lime mud thickener

Lime kiln

Dregswasher

Weak liquorstorage

White liquorstorage

Lime mud

Water

Fuente: Smook, 1994

Digestor

Tanque de Soplado

Lavadores


Evaporadores



Causterizadores

Slaker




recuperación



Horno de cal




Agua


Pulpa a blanqueado

Gravilla Cal


LodosDe Cal

AguaSedimentosSedimentos

Fundicón

La madera es “descortezada” mecánicamente y cortada en astillas que son tamizadas antes del tratamiento químico.

La lignina y algunos materiales carbohidratados son extraídos de las astillas por disolución durante la cocción en solución acuosa con compuestos alcalinos, neutros o ácidos a presión y temperatura elevada.

Las astillas mantienen su estructura de madera durante el proceso de pulpa químico, pero ésta es después tan débil que se rompe en fibras individuales por medio de una acción mecánica modesta.

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Digester

Blow tank


Evaporators



Causticizers

Slaker




furnace

Lime mudwasher

Lime mud thickener

Lime kiln

Dregswasher

Weak liquorstorage

White liquorstorage

Grits

Fuente: Smook, 1994

PulpaWashers Blanqueado

Digestor

Astillas

Tanque de Soplado

Lavadores


Evaporadores



Causterizadores

Slaker




recuperación



Horno de cal




Agua


Gravilla Cal

Amacénde licordébil

LodosDe Cal

Agua


Fundicón

Lavado: Materia orgánica e inorgánica disuelta gastada es separada de la pulpa por un sistema de lavado de multietapas. El licor gastado es enviado al sistema de regeneración.

Tamizado: Las impurezas sólidas contenidas en la pulpa lavada (principalmente maderas con lignina y nudos) son separadas por tamizado. Los residuos son reprocesados.

Blanqueado: Dependiendo de la aplicación, la pulpa puede ser blanqueada. Pulpa empleada para el proceso kraft es más oscura que la madera original. El blanqueado es el proceso de purificación que modifica las sustancias coloreadas, de forma que, o pierden su habilidad de absorción de luz o son disueltas.


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Digester

Blow tank

Washers


Evaporators



Causticizers

Slaker




furnace

Lime mudwasher

Lime mud thickener

Lime kiln

Dregswasher

Weak liquorstorage

White liquorstorage

Agua

Lime

Fuente: Smook, 1994

Pulpa

Blanqueado

Digestor

Astillas

Tanque de Soplado

Lavadores


Evaporadores



Causterizadores

Slaker




recuperación



Horno de cal





Gravilla


Lodosde Cal

Agua


Fundicón

Con la finalidad de ser usado como combustible, el licor kraft debe ser evaporado en un sistema de evaporación de multietapas.


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Blanqueado

Digester

Blow tank

Washers


Evaporators



Causticizers

Slaker




furnace

Lime mudwasher

Lime mud thickener

Lime kiln

Dregswasher

Weak liquorstorage

White liquorstorage

Grits Lime

Water

Dregs

Fuente: Smook, 1994

Pulpa

Digestor

Astillas

Tanque de Soplado

Lavadores


Evaporadores



Causterizadores

Slaker




recuperación



Horno de cal




Agua


Gravilla Cal


Lodosde Cal

Agua


Fundicón

El licor negro fuerte es quemado en un horno de recuperación donde las sustancias inorgánicas son convertidas en sustancias regenerables.

Sales de sodio y azufre son convertidas en Na2S Na2CO3 fundidos y enviados a un tanque disolvente


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Digester

Blow tank

Washers


Evaporators



Causticizers

Slaker




furnace

Lime mudwasher

Lime mud thickener

Lime kiln

Dregswasher

Weak liquorstorage

White liquorstorage

Dregs

Fuente: Smook, 1994

Pulpa

Blanqueador

Lodosde Cal

Digestor

Astillas

Tanque de Soplado

Lavadores


Evaporadores



Causterizadores

Slaker




recuperación



Horno de cal




Agua


Gravilla Cal

AguaSedimentos

Fundicón

El producto fundido es disuelto en un licor de lavado débil proveniente de la planta de recausterización.

Sedimentos


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Digester

Blow tank

Washers


Evaporators



Causticizers

Slaker




furnace

Lime mudwasher

Lime mud thickener

Lime kiln

Dregswasher

Weak liquorstorage

White liquorstorage

Fu

en

te:

Sm

ook,

19

94

Fuente: Smook, 1994

Pulpa

Blanqueador

Digestor

Astillas

Tanque de Soplado

Lavadores


Evaporadores



Causterizadores

Slaker




recuperación



Horno de cal




Agua


Gravilla Cal


Lodosde Cal

Agua


Fundicón

El licor verde es clarificado.


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Digester

Blow tank

Washers


Evaporators



Causticizers

Slaker




furnace

Lime mudwasher

Lime mud thickener

Lime kiln

Dregswasher

Weak liquorstorage

White liquorstorage

Fuente: Smook, 1994

Pulpa

Blanqueador

Digestor

Astillas

Tanque de Soplado

Lavadores


Evaporadores



Causterizadores

Slaker




recuperación



Horno de cal




Agua


Gravilla Cal


Lodosde Cal

Agua


Fundicón

El licor verde es causterizado cal “re-quemada” para formar el licor blanco:

El CaO y agua reaccionan en el slaker para formar CaOH, que posteriormente reacciona con Na2CO3 en el licor verde para formar NaOH y CaCO3.

El CaCO3, que es insoluble, es separado por filtración y lavado para extraer las sales de sodio.

Después es calcinado a CaO en un horno de cal y reusado.El licor blanco regenerado es reusado en la cocción.


celulosa 1

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