C o @ U@@fuO@@ r chniw A tid

Avaliacao de diferentes tecnologiasde branqueamento para obtencao

de polpa kraft de eucaliptoEvaluation ofdifferent bleaching technologies for obtaining eucalyptus krajt pulp

Autores AilthofS Robles Y A M

Souza L c

Filho C L3

Palavras chave Eucalyptus spp Baixo Impacto Am

biental Custo Operacional Seqiiencias ECF Light Flexi

bilidade Substituiao de CIO Peroxido de HidrogenioOzonio

RESUMIl

5N

o

2

Avaliando as altemativas de tecnologia disponiveis atu

almente no mercado de celulose e papel estudos faram re

alizados visando a obtenyao de uma polpa celulosica com

92 ISO de alvura boa estabilidade baixo impacto ambi

ental baixo OX e AOX e llexibilidade operacionaL As

altemativas usadas para minimizayao do usa de dioxido de

claro nas sequencias de branqueamento contemplarama

etapa de hidrolise acida a quente OTe estagios Com

ozonio em alta consistencia ZHC aMm de estagios com

peroxido dehidrogenio atmosferico P e pressurizado PO

o branqueamento com per6xido de hidrogenio atmosferico

ou pressurizado foiaplicado na seqUencia oracomo agentealvejante ora como ferramenta importante para manter a

polpa celulosica com bons niveis de estabilidade dealvura

P final Neste artigo foram avaliadas varias seqUencias de

branqueamento alternativas objetivando minimizar 0 con

sumo de dioxido decloro As seqUencias de branqueamento avaliadas em comparayao com a seqUencia referencia

DhjEOP DP foram Dh EOP D PO Ah EOP DP

Ah D EOP DP AhjZhP EOP DP Ah EOP ZhP P e

AhZhlDP Os resultados foram interpretados com base no

custo dos produtos quimicos no rendimento de branqueamento e na minimizayao do impacto ambiental do processode branqueamento Apesar das restriyoes no processo aci

ma mencionadas mantiveram se altos niveis de alvura na

faixa de 91 a 93 5 ISO as seqUencias avaliadas foramlIll

o

Keywords Eucalyptus spp LolEnvironmental Impact

Operational Cost ECF Light Sequences Flexihility ClO

Replacernent Flydrogen Peroxide Ozone

ABSTRACT

Evaluating the technology alternatives available at pre

sent on the pulp and paper market studies 1vere accomplished aiming to achieve a cellulosic pu pwith 92 ISO hri

ghtnes I good stahilitv OYienvironmental impact UH OX

and A 0 and operatingjleJ ibility The alternahves used to

minimize chlorine dioxide usage in the hleaching sequences

included hot acid hydrolysis AHm and high consistencJozone stages ZmJ besides hydrogen peroxide stages at

mospheric P andpressurized PO Atmospheric orpressu

rized hydrogen peroxide hleaching vas applied in the hlea

ching sequences sometimes as bleaching agent sometimes

as an important too to maintain the pulp vith good levels of

hrightness stability P final Several alternative hleaching

sequences i ere evaluated in this article aiming to minimize

ch orirJe dioxide consumption The hieaching sequences ap

praised in cornparisonwith the reference sequence

D jEOP DP were D jEOP D PO AJJEOP DP

A D EOP DP A JZhPEOP DP AhJEOPZhP P and

Ah ZhDP The results l vere interpreted hased on the cost of

chemicals bleaching process yield and minimization ofthe

environmental irnpact of the bleaching proces I in spile oflhe above mentioned process restrictions high brightnesslevel i vere maintained rangingfrom 91 to 93 5 1S0 and

the evaluated sequences were cornparedjx a 92 ISO le

vel Inserting stages such as acid hydro vsis pressurized

Referencias dosautores1 Cenibra Belo Or iente MG Brasil e mail yoni robles@cenibra com br

2 Cenibra Belo Oriente MG Brasil e mail luciana souza@cenibra com br3 Degussa sp Brasil e mail cesar leporini@degussa com

comparadas para umnivel de92 ISO A inseryao de esta

gios tais comohidroliseacida peroxidopressurizado e ozo

nio nas seqilencias de branqueamento permiteaumentar a

ilexibilidade operacional e tambemreduzir 0 impacto am

biental ECF Light

INTRilDU liilo mereado de polpa branqueada de alta alvura tern si

nalizado no sentido deelevar os niveisde alvura corrente

mente praticados 88 90 ISO para valores mais altos da

ordem de 92 ISO A motivaao para tal demanda tern

sido 0 alto preyo de alvejantes otic os na fabrica depapel e

os riscosambientais relativos aouso excessivo de tais aditi

vose tambem pela solicitayao do mercado consumidor

A obtenyao de alvllra 92 ISO e muitas vezes possivel utilizando se tecnologias de branqueamento ja exis

tentes e implantadas nas fabricas porem 0 custo de rea

gentes quimicos pode ser excessivo Em alguns casos a

obtenyao de alvuras nesses niveis nao e possivel jaque a

oferta de oxidantes nao esuficiente e oua planta de bran

queamento nao est a apta a receber novos oxidantes e ou

elevar suas dosagens

SegunddL l uma sequencia altemativa para obter 92

ISO e D EOP D EP D porem recomenda utilizar dosagenselevadas de CIO noS estagios Do e DI lavagem eficiente e

condiyoes normais de tempo e temperatura nos varios esta

gios de branqueamento Os autores sugerem tambem a se

qiiencia D EOP DP como altemativa para 92 ISO de al

vura mas nesse caso indicam a necessidade de dosagensainda mais elevadas de CIO nOs estagios Do e DI

o uso de peroxido de hidrogenio e ozonio tern aumen

tado significativamente nos ultimos anos particularmentena produao de polpas ECF ECF Light e TCF A crescente

necessidade da industria de celulose e papel em atender os

requisitos de orgaos ambientais e exigencias de mercado

tern sido a forya motora para 0 desenvolvimento e a pniticade processos que utilizam compostos menos agressivos ao

meio ambiente

Apenas 0 uso de dioxidode cloro comoprincipal agentede branqueamento para obtenyao de altas alvuras pode ser

dificultado se nao houver capacidade adicional de produ

yao dedioxido de cloro A forma mais rapida de superar

esta necessidade tern sido 0 usa deperoxido de hidrogenioe ozonio em substituiyao ao dioxido adicional que seria

necessario para a elevayao da alvura final da celulose

o ozonio vem conquistando cada vezmais espayo em

varias plantas de branqueamento sejam elas ECF ECF

Light ou TCF Sendo urnsubstituto potencial para 0 claro

molecular e ou do dioxido de cloro A utilizayao do ozo

nio devera minimizar 0 problema de gerayao de organo

clorados sem necessariamente impactar no custo opera

cional do branqueamento 31 Ao mesmo tempo 0 ozonio

peroxide md ozone into the bleaching sequences allovs in

creasing the operational flexihility as ell as reducing the

environmental impact ECF Light

IllfffliJfJUCrlOIl

The market lhigh brightne is bleached pulp has been

zgnaling to increase the currently practiced brightnesslevels 88 90 ISO to higher values ofabout 92 ISO

The motivation for such a demandhas heen the high price

ofoptical hrightening agents at the paper mill as v ell as

the environmental riks concerning the excessive we ofsuch

additives and also the consumer market demand

Obtaining 92 ISO hrightness is often possible by using

bleaching technologies alrea v eTisting and irnplanted in

the mills hlfl the cost ofchemical reagents rnay be ex cessi

ve In some cases ohtaining these brightness levels is not

posihle since the suppl v ofoxidants is notsufficient and

or the bleaching plant is notahle to receive neyoxidants

and or increase their dosages

According toll l an alternative sequence to achieve 92

ISO is D EOP D EP D but it recommend to use high do

sages of CIO at stages Do and Dr efjicient rvashing and

normal time and temperature conditions at the various ble

aching stages The authors also suggest sequence

D EOP DP as an alternative for 92 ISO hrightness but

in this case thev indicate the need ofeven higher dosages

ofelO at stages Do and DrThe use ofh vdrogenperoxide and ozone has significantv increased in the past years particularl in the

production ofECF ECF Light and TCFpulps The in

creasing need qfthepulp and paper industry to meet the

requirements of environmental organs and market de

mands has been the driving j rce for the developmentand practice ofprocesses using compound less aggres

sive to the environment

JoY ever the use ofchlorine dioxide as main bleaching

agent for achieving high brightness levels maygroyv difjicult if there is no additional capacity of chlorine dioxide

production The quickest yvay to overcorne thil need has

been the llse qfhydrogen peroxide and ozone in replacement for the additional dioxide that yt ould he required to

increase the finalpulp brightnessOzone has been conquering more and more room at

several bleaching plants yvhether they are ECF ECF Li

ght or TCF and is a potential substitutefor molecular chlo

rine and or chlorine dioxide Using ozoneshould minimize

the problem oforganochlorine compound generation wi

thout necessarily impacting on the operational cost ofble

aching 3 At the same time ozoneadapts well to ECF ble

ooN

o

lIll

o

adapta se bem a processo de branqueamento ECF 4 50

que 0 toma atrativo na conjuntura atual na industria de

celulose branqueadaPara 0 caso do per6xido de hidrogenio apesar de sua

facilidade de aplica9ao sua rela9aocusto beneficio tern limi

tado sua aplica9ao a cargas da ordem de 3 a 5 kg t em estagios de extra9ao resultando em pequenos incrementos de al

vura 0 per6xido de hidrogenio tern sido tradicionalmente

usado a temperaturas menores que 90oC ou em longos tem

pos de rea9ao para que seu consurnoseja efetivo No entanto

a demanda por polpas ECF ECF Light e mesmo rCF tern

exigido maior efetividade do per6xido a fun de diminuir seu

custo operacional de aplica9ao no branqueamentoRecentemente varios autores 6 14 tern sugerido novas

condi9oes de aplica9ao de per6xido Os conceitos baseiam

se nos principios de Arrhenius onde a velocidade de rea

9ao e proporcional a temperaturaR

Estudos mostraram

que a pressao e 0 tipo de gas pressurisante e outro fator

importante para aurnentar a eficiencia de uso do per6xidosendo utilizado principalmente 0 oxigenio

12 Na literatu

ra e reportado que teoricamente altas pressoes retardam

as rea90es laterais tomando 0 per6xido mais eficiente Ou

tros autores sugerem que 0 aurnento da pressao propiciamelhor difusao da solU9ao de per6xido nas fibras R Esses

dois metodos propostos aurnento de pressao e de temperatura permitem ganhos no tempo de rea9ao com per6xidomelhorando a flexibilidade da planta mas tern que se to

mar cuidado para nao se trabalhar com per6xido emcondi

90es extremasde temperatura e pressao pois este fato oca

sionara urn aurnento na DQO e por conseqUencia uma per

da de rendimento do processo embora nao apresentem di

feren9assignificativas quanto ao consurnode per6xidoOutro fator fundamental para evitar as rea90es late

rais e 0 gerenciamento de metais pesados na polpa Me

tais como ferro cobre e manganes atuam efetivamente

na decomposi9ao do

per6xido sendo essen

cial urn pre tratamento

para rem09ao de me

tais Os principais tiposde tratamentos aplicados tern sido a quela9aodos metais em pH ligeiramente acido e acid i

fica9ao com estagiosacidos como por exem

plo 0 estagio DHOT ou

AHOT em pH 2 5 a 3 5

o que tambempermiteadicionalmente redu

5N

o

2

lIll

o

1 liiiifili A lii 4lmi lr

Pfessa o 3 5 oor

Tet1iXltatur 85 13Q Cfjjrrlpl H a 3Jmit

VjdTouJ TD i H t

Pi4f k jjj 1jtjif4 iilll

cornml lDfl jjjTtcIMiSl

I i IUflI

El lllll

aching process4 5J Yhich makes it attractive in the present

conjuncture of the bleached pulp industry

Asfar as hydrogen peroxide is concerned in spite ofits

ease ofapplication its cost benefit relationship has limi

ted its application to load ofabout 3 to 5 kg t at extrac

tion stages re ulting insmall brightness increments Hydro

gen peroxide has been traditionally lised at temperaturesIO A erthan 9WJC or in long reaction times hr its consump

tion to be reallv effective Nevertheless demandfor ECF

EC Light and even TCF pulps has dernanded higher pe

roxide effectiveness in order to reduce its operational cost

ofapplication in bleachingSeveral author 6l4J have recently suggested nnv con

ditions for peroxide application The concepts are based

on Arrhenius principle Yi here the reaction velocity is

proportional to the temperature 81 Studies shoyved thatpres

sure and the type ofjJresslirizing gas arefurther irnporlantfactors to increase the efjiciency of use ofperoxide for

Yvhich purpose mainly oxygen is used I2J 1t is reported in

the literature that theoreticall v high pressures delay the

side reactions making peroxide more efficient Other au

thors suggest that pressure increasefavors a better difJitlion ofperoxide solution in the jibers 8J These tyVO propo

ed methods increase in pressure and in ternperature

alloHhaving gains in the reaction timeA ithperoxide thus

improving the flexibility ofthe plant hut caremust he taken

in order not to Hyrkwithperoxide under extreme tenlpera

ture and pressure conditions as thisjact will cause an in

crease in COD and consequently a loss ofyield of the pro

cess although they do not present significant differencesas to peroxide consumption

Anotherfundamentalfactor to avoid side reactions is

the management ofheavy metals in pulp 1vfetals such as

iron copper and man

ganese act ejfectivelyon peroxide decomposition so that a pretreat

ment for metal removal

is essential The main

f Gltitf i

Pr s11io tliL1lM 6tiea

Terrlpamtu ilS 85 f18C

D v t H i M 0iJW i f

I 1QiJ rulDYi kC filllilfr

jllitr I 1 il1i1f dGt

tj jlli1 jIi

r o I1

9ao nos teores de acidos Figura 1 Estagio PHT

ascendente descendente

hexenuronicos 15 21

Figure 1 Upffowldownflow stage PHT

types qf treatments ap

plied have been metal

chelation at slightlyacid pH and acidification with acid stages as

e g stage DHOT or AHOTat pH 2 5 to 3 5 which

also alhnvs additionalv

a reduction in hexenu

ronic acid contents 52fJ

Numero Kappa k Kappa Number k

Viscosidade mPa s Viscosity mPa s

Alvura ISO Brightness iSO

HexJls mmol kg 16 IexA 5 mmal kg16

000 da polpa kg Olt Pulp COD kg Ojt

Metais ppm Metals ppm

Ca

Cu

Fe

Mn

Mg

Na

K

8 9

19 2

58 6

477

6 6

372

0 24

6 6

5 9

34 2

971

134

Quadro 1 Principais Caracteristicas da Amostra de Polpa Kraft 02Chart 1 Main Characteristics of Kraft O Puip Sample

G etais deiBra l

Parametros Parameters Dho Ahot ZhC EOP 0 P PO

Consistencia Consistency 10 40 10 10 10 10

Temperatura C Temperature C 90 25 80 75 90 90

Tempo min Time min 100 2 15 67 172 60 60

Pressao kPa Pressure kPa 250 400

pH tinal t0 2 Final plto 2 3 0 2 5 10 8 3 8 4 5 10 8 10 8

03 kg t 03 kg t 4 0

CIO tator kappa CO kappa factor 0 26

H O kgt 10 kg t 3 0 3 0 3 0

MgS04 kg t MgSO kg t 0 5

Quadro 2 Principais Condi4oes dos Estagios de BranqueamentoClmrt 2 Main Conditions of Ihe Bleaching Stages

A aplicayao destesnovos conceitos em fabricas jiexis

tentes exige altos investimentos principalmente em plantas de branqueamento com torres descendentes sendo mais

indicados para fibricas em construyao Noentanto varias

fabricas tern buscado a aplicayao das tecnicas mais recen

tes com baixo investimentos RI 0 estigio de extrayao oxi

dativa com urn reator pressurizado ji e urna realidade em

varias fibricas do mundo todo e e 0 que apresenta as me

Ihores condiyoes de aplicayao destas novas tecnicas 6 RI

Altemativas de tecnologias existentes permitem inclu

SaG de reator pressurizado para per6xido de hidrogenio e

aproveitamento de torre atmosferica existente E Eo ou

Applying these netv concepts at already existing mills

demands high invecNments especially at bleaching plantswith downflrnF tower so that the are more suitableformills under construction Hoyvever several mills have tried

to apply the latest techniques Fith low investments jgJ The

oxidizing rtraction stage with a pressurized reactor is al

rea v a reality at a number ofmills all over the 1i Jrld and

is the one presenting the best conditions ofapplication ofthese neH techniques jli gJ

Alternatives to exi iting technologies alloi including a

pressurized reactorfor hydrogen peroxide and reusing the

ooN

o

lIll

o

Eop seja ascendente ou descendente para complementaro tempo de retenyao necessario e minimizando investimen

tos 221 Conforme exemplo da tecnologia com estagio PHT

Peroxido pressurizado em alta temperatura ilustrado na

figura lOutros trabalhos utilizam peroxido de hidrogenio no

ultimo estagio da sequencia susbstituindo dioxido de cloro

em virtude da limitayao de capacidade da planta na gera

yao do mesmo em funyao da demanda crescente por celu

lose ECp141

Nesse estudo foi feita umaanalise comparativa de alter

nativas de branqueamento com potencial para obtenyao de

alvuras de 92 ISO a partir de umapolpa kraft a de eu

calipto Tais altemativas contemplam 0 uso da hidrolise

acida a quenteAb

e 0 branqueamento com ozonio em

alta consistencia Zb e com peroxido pressurizado Neste

trabalho procurou se tambem aumentar a flexibilidade da

seqUencia de branqueamento visando a produyao de pol

pas de altas alvuras

MATERIAlS E METllDOS

5N

o

2

cia foi efetuado emurnre

ator de vidro pela passa

gem de urn fluxo de gasde concentrayao conheci

da de ozonio atraves de

urn leito de polpa previamente afofada sob con

tante mistura 0 ozonio re

lIll

o

M O

eiIt 93 1

923i

915i

90JJ

l BEl @

8E D

0 0 2 0 40

ClO KWtM J Q 1 i stagio Of gt kQ f3 fhe t n Ioife

existing atmo pheric toVer E Eo or Eop either upjlovor drrrfloyv to complete the retention time required and

minimizing investments fm according to the example oftechnology vv ith stage P

HTPeroxide pressurized at high

temperature illustrated injigure 1

Other vvorh llse hydrogen peroxide at the last stage ojthe sequence replacing chlorine dioxide due to the plant

capacity limitation 10 generate it as a jimctiofl of increa

sing demandfor ECF pulp f141

A comparative analysis lbleaching alternatives vith po

tential to achieve 92 1S0hrighrnes ifrom a eucalyptus kraflO pulp tvas carried out in this stud Such alternatives con

template the use ofhot acid hydrolvsis Ah and bleachingvvith high consistency ozone Z and Yvith pressurizedpero

xide In tin Vv ork it YiGS also tried to increase the hleaching

sequence jlexibility aiming toproduce high hrightness pulps

MATfflfAlS AND MHHfll1S

A sample ofindustrial euca vlJtuskrafi O pulp was used

and the results qf its characterization are ShOV71 in Chart 1

The hleaching simulation procedures yvere standardi

zed the jirst hleaching sequence stage having hegun with

pulp samples qf300g o d After each bleaching stagepulpswere washedby a standardizedprocedure udng a distilled

water volume equivalenllo the specific oneof 7m3 t

The atmospheric hleaching stages with dioxide DhOl and

D and l iith peroxide P vere carried out inpolyeth iene

bags The following stages were performed in ivark V

Quantum Technologies Increactor hot acid Ahooxi

dizing eTtraction EOP

and the pressurizedpe

roxide stage PO

High consistencyozone hleaching was

carried out in a glassreactm by the passage

ofa gasjloti oIknownF

ill mJJliEOP 111P AD

ii1 OMitEQP DPO Atl

DlXiiltlP CP OD

Oi11 EOPjD PO OO

6 0 M 00

Foi utilizada uma amostra de polpa industrial Kraft a

de eucalipto os resultados de sua caracterizayao sao apre

sentados no Quadro 1

Os procedimentos de simula9ao de branqueamento fo

ram padronizados tendo se iniciado 0 primeiro estagio das

seqUenciasde branqueamento com amostras de 300g a s de

polpa Apos cada estagio de branqueamento as polpas fo

ram lavadas com procedimentopadronizado utilizando se

volume de agua destilada equivalente aoespecifico de 7m3 t

Os estagios de branqueamento atmofericos com dio

xi do Db e D e com pe

roxido P foram efetu

ados emsacosde polietileno No reator Mark

V Quantum Technolo

gieslnc foram realiza

dos os estagios acido a

quente Abu extrayaooxidativa EOP e 0 es

tagio com peroxidopressurizado PO

obranqueamento com

ozonio em alta con isten

Figura 2 Efeito da inser iio do estagio PO na alvura AD e OD

em fun4aO do consumo de CIO ton no segundo estagio de dio

xida iio das sequencias DboEOP DP vs DboEOP D PO Figure 2 Effect of inserting stage PO on AD and OD brightness as a

function of consumption of CIOIt at the second dioxidation sta

ge ofsequences D o EOP DP vs D o EOP D PO

12 0

ozone concentration

through a hed ofpre

viously flu ffed pulp un

der constant mixingThe residual ozonewas

collected in a solution

ojK15 and titrated hy

iodomeny The ozone

consumption vas calcu

lated by the differencehet veen appliedand re

sidual ozone

sidual foi coletado em soluyao de KI 5 e titulado por iodo

metria 0 consumo de ozonio foi calculado pela diferenya en

tre ozonio aplicado e ozonio residual

Asanalises da polpa dos licores residuais e dos filtra

dosde branqueamento foram efetuadas seguindo os proce

dimentos analiticos da IAPPI CPPA Standard Methods

for the examination of Water and Wastewater e SCAN

Iodas as analises foram efetuadas em duplicata Os testes

de reversao de alvura foram realizados apos acondiciona

mento das folhas por 4 h em sala climatizada em estufa a

105 oc por 4 h com 0 umidade relativa Os rendimentos

da polpa branqueada foram estimados de maneira precisapela tecnica da determinayao do teor de carbono organicototal IOC nos licores gerados nos branqueamentos por

exemplo quanto menor 0 valor de IOC indica menOr de

gradayaoda polpa e portanto maior rendimento 23 241

Neste estudo utilizou se 0 fator kappa de 0 26 base

numero kappa dapolpa Pre O

e base numero kappa apos hi

drolise acida No estagioEOP foi fixada umacarga de

H O de 3 Okg t de polpa no

estagiode ozonolise 0 foi fi

xada umacarga de 4 0 kg t no

estagio P ou PO foram fixa

das cargas de 3 0 kg t e somen

te no estagio DI

foram testa

dasdiferentes dosagens de di

oxido de claro CIO com 0

objetivo de obter polpas com

alvura de 92 ISO

Foram testadas as seguintes altemativas de branqueamento Dh EOP DP Referen

cia Dh EOP D PO

AhjEOP DP Ah P EOP DP

Ah

Zh

D E OP DP

AhjEOP ZhP P e Ah ZhPPAsprincipais condiyoes opera

cionais dos estagios de bran

queamento sao apresentadasno Quadro 2

Neste trabalho sao avaliadas

as mudanyas tecnologicas a

partir da seqUencia referencia

DhjEOP DP Estas mudanas

tecnologicas consistiram na in

seryao de estagio de ozonolise

em altaconsistencia estagio de

hidrolise acida a quente esta

giocom ou sem dioxido de clo

ro

Dh ouAh

Figura 3 Efeito da inser iio do estagio PO no Clo

ro Ativo Total CAT na viscosidade e TOC das se

qiHincias DhoEOP DP vs DhoEOP D PO I Figure3 Effect of inserting stage PO em TotalActive ChiD

rine CAT viscosity and TOC of sequences

D IEOP DP vsDIEOP D PO

1i

1

2

ux

wc

The pulp residual liquor and hleaching filtrate analyses vereperformed bibllo ving the ana vtical procedures

of TAPPI CPPA Standard A1ethod fiR the examination

of FflLlfer and WasteV1mter and SCAN All ana vse lJvere

carried out induplicate The brightness reversion fests rvere

perf rmed after sheet conditioningf r 4 h in a climatic

chamber in a greenhouse at 105 ocfor 4 h at 0 relative

humidity The bleached pulp yield yvere accurately esti

mated hv the technique of determining the total organiccarhon TOC content in the liquors generated in the blea

ching proce ses e g the loYer the TOC value the lower

the pulp degradation therefore indicatinghigher yield 2324

The kappafactor 0 26 kappa numher hasis of thepre

0 pulp and kappa numher hasis after the acid hydrolysis was used in this study A IlO load of3 0kg t ofpulpwas fixed at stage EOP a load of 4 0 kg t l 1 as fixed

at the ozonolysis stage 0

loads of3 0 kg t verefixed at

stage P or PO and only at

stage D different dosages ofchlorine dioxide ClO Aere

tested aiming to ohtain pulpsy ith 92 ISO brightness

Thefollowing bleaching al

ternatives ere tested

48

46

JI

IfI

G4H

Dlli1t EOPj DPRi r l1ci ti

OhMrf OPJ DjPOi

H

jJ

n

H

w

J

u

h1 ti J1iJDP Oi j r t OPIDrf

i

BJ

S

0

h

S S

5

DJ EOP DP reference

Dj EOP D PO A EOP DP

A D EOP DP

A Z D EOP DP

AhEOP ZD P andA ZiDPThe main operating conditions

of the bleaching stages are

ShOHTl in Chart2

The technological changes

from the reference sequence

DjjEOP DP are evaluated in

this work Theve technological

changes consisted in in iertinga high consistenqJ ozonolysis

stage a hot acid hydrolysis sta

ge and a stage with or without

chlorine dioxide Dwr

or 1110

ooN

o

RESUlTS AND DISClISSlllN

3 1 Effect of Stage PO on

Dw

EOP DP Type Sequence

Figure 2 shows the effects of

replacing stage P by the pres

surized peroxide stage PO on

lIll

o

RESULTADOS E DISCUSSAD3 1 Efeito do Estagio PO na Sequencia do TipoD EOP DP

Na Figura 2 estao apresentados os efeitos da substitui1aodo estagio P pelo estagio com peroxido pressurizado PO

nos resultados dealvura AD e OD em funyao da dosagem de

dioxido de cloro em kgde ClOt de polpa aplicadosnosegundo estagiode dioxidayao

Para alvuras de 92

ISO a inclusao do estagiocomper6xido pressurizado PO permitiu obter

uma economia de 1 71 kgClOt mostrando tam

bem uma tendencia para

obtenyao de polpas com

maiar teto de alvura An

mesmo tempo fOl verifi

cado que para estas pol

pas de maiores alvuras

ocorreram tambem mai

oresrevers5es an redorde

1 7 a 24 ISO para a se

qiiencia DhJEOP DP e

1 8 a 2 3 ISO para a se

quenciaDh EOP DPOou seja 0 ganho no mai

or teto de alvura e perdido em forma de maiar re

5N

o

2

versao principalmentepara alvuras fmais supe

riores a 93 ISO

Osresultados do Clo

ro Ativo Total CAT

viscosidade e rendimen

to estimado pela tecnica

de TOC estao apresentados na Figura 3

o Cloro Ativo Total

CAT para a obtenao de

polpa de 92 ISO de al

VUfa para as seqilenclas

Dh iEOP DPe Dh EOP

DPO foram respectivamente de 46 64 e 42 14

kg de Cl ativo total A

inserao do estagio PO

acarretou uma economia

lIll

ode 4 5 kg de CJ

tallt CAT

ativo to

94 0

930

92 0

Z 9Jl

S90 0

68 0

g 8M

B C

1l6 0

85 0

G O

AD and OD hrightness results as ajimetion ofthe chlorine

dioxide dosage in kg of CIO t ofpulp applied at the se

conel dioxidation stage

For 92 ISO brightness including the pre isurized

peroxide stage PO alloyved obtaining saving of 1 71

kg of CIO t shovt ing also a tendency to obtain pulpswith higher hrightness

ceiling At the same

time it Ii as found out

that also higher rever

ions happened to the

se higher brightnes i

pulps around 1 7 to

2 4 ISOfor sequence

DhJEOP DP and ofl S

to ISO for se

quenceDhJEOP D PO

i e the gain in higher hri

ghtness ceiling is lost in

theform ofa higher re

version especially for

final hrightness levels

over 93 ISO

The re ults of Total

Active Chlorine CAT

Wffl

41

Jf@Dh8t O iQPAi

Dj4 E iDP OD

ill A Klli EOPlfR ODij

2 0 4 0 G O a D 1M 12Aj 14 0

c okgton no 22 stjgio D Clef kifal O jj fJStiJ 1W

Figura 4 Efeito da rem04aO do dioxido de cloro do primeiro es

tagio da sequencia Dho EOP DP vs Aho EOP DP na alvura AD e

00 em fun4aO do consumo de CIO t no segundo estagio de dio

xida4aO Figure 4 Effect of chlorine dioxide removal from the

firststage ofsequence D o EOP DP vs A o EOP DP onAD and

00 brightness ievels as a funcllon of consumption of CiO I at

the second dioxidation stage

l4 G

g 935

9 0

12

92 G

915

91 G

2l 00 5

90l 5

aM

5

0 0

iTii Dll 5QPDP AD

lIiIJ JIDjECDPoJ D

J ECPfDP crJ

f MillD EOPiDPOO

d

2 0 40 M M 00

CJOgton nO 21 e stfgw OJ 1t ld ktY i iJ ii1 O

Figura 5 Efeito da inser4aO do estagio AhotOo no primeiro estagiode dioxida4aO da sequencia referencia Ohot EOP OP vs

Ahopo EOP DP nos resultadosde alvura AD e OD em fun iio do con

sumo de CIO t de polpa aplicado no segundo estagio de dioxida

4aO Figure 5 Effect of inserting stageAIWpo into the firstdioxida

tlonstage ofference sequence D fOP DP vsADo EOP DP on

AD and 00brightness sults as a function of consumption of CIO

tof pulp applied at the second dioxldatlonstage

tiS a

12 0

viscosi v and yield es

tirnated by the TOC te

chnique are sho vn in

Figure 3

The Total Active

Chlorine CAT for ob

taining pulp with 92

ISO brightness vas

46 64 and 42 14 kg ofrotal active Clt for se

quences l JEOP DP

and DhjEOP D PO

re l jJectively Inserting

stage PO resulted in

avings of 4 5 kg of to

tal active ClIt CAT

The pulp viscosityin the equence ended

yvitli stage PO lvas 2 4

unit higher than that ofthe pulp obtained hy al

ternative DilO EOP DP

The hestpejYrmance ofthe sequence can he at

A viscosidade da polpa na seqUencia finalizada com

estagio PO foi de 24 unidades superior a polpa obtida

pela altemativa DhJEOP DP 0 melhor desempenho da

sequencia pode ser atribuido a aplicaao de 0 5 kg deMgS04anidro no estagio PO que minimizoua decomposiyao do

peroxido de hidrogenio preservando 0 potencial oxidativo

deste reagente Neste caso haveria possibilidade de otimi

zayao das condiyoes operacionais para tambem preservarviscosidade na seqUencia com peroxido atmosferico

Osresultados de TOC foram ligeiramente menores para

a seqUencia com estagio PO indicando urn ganho marginal de rendimento

33 Efeilos da Substilui ao

doEsrngioDh 110 EsrngioADo

ua Seqiieucia Dh EOP DP

Na Figura 5 observa se 0

efeito da inseryao de urn esta

gio AhoPO naseqUencia referen

ciaDhJEOP DP nos resultados

8

4B

6ij

2

4rJo8

trihuted to the application of 0 5 kg ofanhydrous JvfgSO4

at stage PO lihich minimized the hydrogen peroxide de

cornposition preserving the oxidizingpotential of this rea

gent In this case there YiYJUld he the possihili v of optimi

zing the operating conditions in order to also preserve vis

cosity in the sequence lvithatmospheric peroxideThe TOC results l ere slightly lovvu jbr the sequence

with stage PO indicating a marginal yield gain

3 2 EjjectofChlorine Dioxide Re1110valjrmn the FirstSlage

Figure 4 show AD and OD hrig htness results as ajimction ofconsumption of CIO t ofpulp applied at the se

cond dioxidation stage for achieving pulp with 92 ISO

hrightness Thepurpose Ii as to evaluate the effect ofrepla

cing dioxidation stage DhOi with

hot acid hydrolysis stage AhOl in

chlorine dioxide consumptionImplanting stage A

hot impairedthe performance ofthe sequen

ce ince this stage does not

have the same lignin removing

capaci v w stage Dho The

kappa number after stages

Aho EOP was 5 5 versus 2 3 in

the sequence 0 ith stage

Dho EOPThus sequence

Aho EOP DP did not allov

achieving the targetbrightness

considering that the maximum

brightness obtainedwas 89 4

ISO The viscosity and yield

i CltDtEOPjDP

i IHftDr PI DP

Ahogt jE il rOr

Figura 6 Efeito da insen ao do estagio AhOPO no primeiro estagio de dioxida4ao da sequEmcia referEm

cia Dho EOP DP vs AhoDo EOP DP no consumo de

Cloro Alivo Tolal CAT na viscosidade e noTOC do

filtrado I Figure 6 Effect of inserting stage AhOlJointo the first dioxidation stage of reference sequen

ce D o EOP DP lIs A opo EOP DP on the TotalActi

ve Chlorine CAT consumption on viscosity and on

the TOC of the filtrate

w

Jf

U

16

3432J

3 2 Efeilo da Remo ao do Dioxido de Cloro do Primei

ro EstagioNa Figura 4 estao mostra

dos os resultados de alvura AD

e OD em funyao do consurno

de ClOt depolpa aplicado no

segundo estagio de dioxidayaopara obtenyao de polpas com

92 ISO de alvura Oobjetivofoi avaliar 0 efeito da substi

tuiyao doestagio de dioxida9aoDhO pelo estagio de hidrolise

acida a quente Aho no consu

mo de dioxido de cloro A im

plantayao do estagioAh

pre

judicou a performance da se

qUencia urna vez que este es

tagio nao tern a mesma capacidadede remoyao da lignina que

oestagioDhr0 nurnero kappa

apos os estagiosAh

EOP foi

de 5 5 contra 2 3 da sequenciacom DhEOP Assim a se

quenciaAh

EOP DP nao permitiu atingir alvura objetivosendo que a alvura maxima

obtida foi de 894 ISO Os re

sultados de viscosidade e ren

dimento atraves de perfil de

TOC nao foram comparadosdevido as diferentes alvuras

Dh6tjEDJiDP

UI

CI

t Hiir

4

h

Dh@ttEOPilDP

II

W C

cit

S 45

11 9

i itS

X s

6 S

j

Dlhli I Z P Dj

results ohtained through TOC

pndile have not been compa

red due to the different brightness levels

33 EjJec ofReplacing Sta

ge Diw by Slage AiwPO in Se

quence DhJEOP DP

Figure 5 illustrates the

effect d inserting a stage AhoDo into the reference sequen

ce D JEOP DP on AD and OD

hrightness results as a jimc ior

of consumption of CIO t ofpulp applied at the second di

oxidation stage

For 92 ISO brightness

sequence AhorDo EOP DP re

ooN

o

lIll

o

de alvura AD e aD em funao do consumo de ClO t de

polpa aplicado no segundo estagio de dioxidayaoPara alvuras de 92 ISO a seqiiencia Ah Do EOP DP

resultou numa economia de 5 32 kg de ClO t para este

caso foi utilizado 0 fator kappa 0 26 base numero kappaapos 0 estagio de hidrolise acida Ah cujo kappa foi

igual a 6 0 unidades A comparayao com a seqUencia refe

rencia DhJEOP DP indica beneficios significativos pelainclusaodo estagio

AhDe forma geral a tecnologia

Ah Do EOP DP permitiu ganhos de alvura para tetos supe

riores a 92 ISO de alvura ate 93 5 ISO e semaumento

significativo nas reversoes de alvura

Os resultados de cloro ativo total CAT viscosidade e

geraao de TOC estao mostrados na Figura 6 0 CAT da

sequencia Ah Do EOP DP foi de 32 64 kg de Cl ativo t

repercutindo em umaeconomia de 14 kg de Cl ativo t em

relaao a sequencia referencia 46 64 kg de Cl ativo tOs resultados de TOC foram urnpoucosuperiores indi

cando tendencia demenores rendimentos A viscosidade da

polpa obtida pela novasequencia foi de 1 5 unidades supe

rior a polpa referencia

34 Efeito da Inclusao de urnEstagio de Hidrolise Acida

e Ozouolise ua Seqiieucia Dh EOP DP

Na Figura 7 observa se 0 efeito da inseryao do estagiode hidrolise acida e ozon6lise em alta consistencia Zh na

alvuraAD e aD em funao do consumo de ClO t de polpaaplicado no segundo estagio de dioxidayao

Para alvuras de 92

5N

o

2

ISO a sequencia

AhJZhPO EOP DP re

sultou numa economia

de 3 18 kg de cIa IA

comparayao com a se

quenCia referencia

DhEOP DP indica be

neficios significativospel a inclusao do est agio

Ahoj e Zhc De forma ge

ral houve ganho nos te

tos de alvura ate 94

ISO e sem aumento

significativo nas rever

s5es de alvura

Os resultados de clo

ro ativo total CAT vis

cosidade e gerayao de

TOC estao mostrados na

Figura 8 0 CAT da se

quencIa Ah ZhPOEOP DP foi de 37 94 kg

de CI ativo t repercutin

lIll

o

95 0

g wo

ii 93J

x

92 0

913o2 90 0

J 59

Si Q

0 0 2 0 40

CJO kgttonnortlstaglo 0ICtt Jitti 11 1 th6 f stDiii chlorine CAl viscosi

v and TOC generatioriresults are shovvn in

suIted in savings ofS32 kg ofCIO t for this case havingbeen used kappafactor 0 26 kappa number hasis ajter rhe

hot hvdrolysis rage Ah the kappa ofvhich vas equalto 6 0 units The comparison v ith reference sequence

Dho EOPjDP indicatessignificant henejits by including sta

ge AflOt In general the AhorDo EOP DP technology allo ved

hrightness gains for ceilings higher than 92 ISO hrightness up to 93 5 ISO lA ithout a sibTfrijicant increase in

hrightness reversions

The rotal active chlorine CAT vl vcoiity and TOC ge

neration results are shorl n in Figure 6 The CAT ofsequence AhorDo EOP DP HaS 32 64 kg ofactive ClIt resulting in

savings of14 kg ofactive ClIt Ivith regard to the reference

sequence 46 64 kg ofactive CI tjThe TOC results 1 ere a little higher indicating a ten

dency to vardoVoer yields The viscosity of the pulp ob

tained hv the ne1 sequence vas 1 5 units higher than that

of the reference pulp

34 EJJect afIncluding anAcid Hydro ysis and Ozmw v

s is Stage into Sequence Dj jEOP DR

Figure 7 illustrates the qfect qfinserting the acid hydro

lvsis and high consistenc v ozonolysis Zh stage on AD

and OD brightness levels as a function ofconsumption ojC O t ofpulp applied at the second dioxidation stage

For 92 ISO brightness sequence Aho ZhcDo EOPjDP

resulted insavings qf3 18

kg ofelo t The compa

rison Iilh the rejerence

sequence Dho EOPjDPindicates significant be

nefIts by including sta

ges Ahf

and Zk In gene

ral there was a gain in

hrightness ceiling up to

94 lSO lvi how a sig

nificant increase in bri

ghtness reversions120

The total active

f I ill

Ii Ij il gOP WAP

Iii AimHZhtDi i1i OPPF l JJ

i2ht1 EOPJDf 0D

60 1 0 0 0

Figura 7 Efeito da insen ao do estagio de hidrolise acida e

ozonolise na sequencia referencia Dhoj EOP DP vs

Aho ZhPoEOP DP nos resultados de alvura AD e 00 em fun

4aO do consumo de CIO t de polpa aplicado no segundo esta

gio de dioxida4aO Figure 7 Effect ofinserting an acid hydrolysis and ozonolysis stage into reference sequence D1wlEOP DP

vs A ZhcDoEOP DP an AD and 00 brightness results as a

function or consumption or CIO t of pulp applied at the se

eond dioxidation stage

Figure 8 The CAT of

sequence Aho Zhi Do

EOP DP was 37 94 kg

ofactive Clt resultingin saving of 8 7 kg ofactive Clt in regard to

the reference sequence

do numa economia de 8 7 kg de CI ativo t em relayao a se

qUencia referencia

Os resultados de TOC foram urnPOUCD superiores indi

cando tendencia demenores rendimentos A viscosidade da

polpaobtida pela nova seqUencia pode ser considerada se

melhante a referencia

de dioxido de cloro a figura9 indica que a sequencia

AhJEOPZhP P permitiuuma economia de 1 9 kg ClO

t para atingir 92 ISO de al

vura quando comparada com

a sequencia Ah ZhiDP 0 que e

explicado por seu maior teto

de alvura propiciado pela ex

trayao oxidativa As reversoes

de alvura foram similares en

treasseqUencias avaliadas da

ordem de 1 6 a 2 ISO com

pequeno aumento para as al

Vuras mais elevadas

Os resultados de cloro ativo

total CAT viscosidade e ren

dimento medido atravesde TOC

estao apresentadosnaFigura 10

A seqiiencia AhJEOP ZhP P

precisou de urn CAT de 47 54

kg de Cl ativo t repercutindo

484644

42eft

Jf 836

34f

3Z30

TI

d

g

Dhot WlD 1

II

tCiSw

TOC results Yvere a little higho indicating a ten

dency towards lmiyr vields The viscosity of the pulpobtained by the neYv equence can be considered 10 be

similar to the reference

3 5 Alternative Sequences to Facilitate the Partial Clo

sure of the Filtrate Circuit

The results of the alternative sequences evaluated

aiming the partial co ure of the filtrate circuit and the

re pective effect on pulp bleachability Ahozh JP and

Aho EOP ZhcD P are hOt71 in Figure 9 This figureindicate AD and OD hrightnes i results as a function

ofconsurnption ofCIO t ofpulp applied at the second

dioxidatiorf stage in order to obtain pulps vith 92

ISO hrightness

hD lZhcD0HEDp DP

Ahot1Zl1c D01IEOPrDP

Figura 8 Efeito da insen aodo estagiode hidrolise aci

da e ozon61ise nasequencia referencia Dhot EOP DP

VS A Z Dol EOP DP no Cloro alivo Total CAT na

viscosidade e no TOC do fillrado I Figure 8 Effect of

inserting the acid hydrolysis and ozonolysis stage into

the reference sequence DhOlEOP DP vs

AlZ D EOP DP onTotalActive Chlorine CAT on

viscosily and on the TOC ofthe filtrate

3 5 SeqiienciasAlternativas para Facilitar 0 Fechamento

Parcial de Circuilo de Fillrados

Apresentam se na Figura 9 Os resultados das seqilencias altemativas avaliadas visando 0 fechamento parcial de

circuito de filtrados e seu efeito na branqueabilidade da

polpa Ah ZhPP e Ah EOP ZhP P Nesta figura estao

mostrados os resultados de alvura AD e OD em funyao do

consUmo de ClOt de polpa aplicado no segundo estagiode dioxidaao para obter se polpas de 92 ISO de alvura

As seqUencias Aho Zh DP e

Ah EOPZhP P atingiramalvuras da ordem de 92 a 93

ISO respectivamente A per

formance urn pouco superiordesta ultima seqUenciadeve se

ao estagio adicional de bran

queamento no casu 0 EOP

pois mesmo sem lavagem en

tre a ozonizayao e a dioxida

yao este estagio adicional per

mitiu urn melhor branqueamento da polpa

Em termos de consumo

MM 85

Ku

J

nhJ EOp np

Sequences Aholh DP and

Ah EOPZhP P achieved

brightness levels of ahout 92

and 93 1S0 respective v The

slightly hetter performance ofthe latter sequence is due to

the additional hleaching sta

ge namely the EOp as even

ytithout washing henveen ozo

nization and dioxidation this

additional stage provided a

hetter pulp hleachingIn ternlS ofchlorine dioxide

consumption the ahove figuresho vs that sequence Aho EOP

P P allov edsavings qll 9 kgCIO t to achieve 92 ISO

brightness compared to

sequence AholhcDP which is

e rplained by its higher hrightness ceiling provided by the

oxidizing extraction The hrightness reversion i A ere similar

arnong the evaluated equen

ces of about 1 6 to 2 iSO

with a slight increase for the

higher hrightness levels

The results of total active

chlorine CAT VIwo it and

yield measured by nzeans ofTOC are ShOHrl in Figure 10

Sequence Ah EOPZhPJP re

quired a CAT 0 47 54 kg acti

ve ClIt resulting in an increa

ooN

o

lIll

o

num aumento de 0 9 kgde Cl ativo t emrelayaoa seqUencia referencia A

sequencia Aho Zhl D

EOP DP quando com

parada com a seqUencia

Ah EOP ZhP P a primeira resultou numa eco

00

93 0

92

920

n 9t5

Aho1jEP ltj DiP tD

se of0 9 kgofactive el

t Vith regard to the re

ference sequence Com

pared to sequence

AhjEOPZhP P seOJ

ii 91 0

J0 90 5l

eO a5

nomia de 9 57 kg de Cl

ativot mostrando a im

portancia doposicionamenta do estagiode ozo

n6lise mais proximo do

inicioda sequenciacomo da importancia do

1 0

estagio de dioxidayaoA sequencia Ah l

Zh DP requereu demaior

dosagem de dioxido de

cloro para atingir alvura

objetivo Entretanto esta

seqUencia apresentou gerayao de TOC significativamentemenor indicando portanto maior rendimento Os resulta

dos de viscosidade foram similares

A escolha das seqiiencias Ah ZhPP e AhJEOP ZhP P

foi feita visando 0 retorno dos filtradosdos primeiros esta

gios para a lavagem da polpa Pre O pois nao apresentaCI nos filtrados Entretanto essa recirculayao deve ser

melhor estudada pois estes filtrados contem alto teor de

inorganicQs podendo causar incrustayoes nos equipamentos alem deapresentarem valor de pH diferente ao da polpa pre O podendo causar problemas operacionais

Em relayao ao fechamento parcial de circuito deefluen

tes estas duas sequenciasAh ZhPP eAh EOP ZhP P per

mitem 0 retorno dos filtrados dos dois primeiros estagiosde branqueamento para lavagem da polpa marrom Este

retorno de filtrados e os pontos de recirculayao devem ser

bem estudadosparaevitar incrustayoes no branqueamento

89 Y

00 0

8l5

2 0 4 0 nJ

CIO kgltoill no estagro CIO kfj ldl tifl Dni fjU

iiAtW1hrCAD

tt h D2 PijP Slquence A

ho

ZhD

ri AhmfEOP1Z1i DpGD EOP DP resulted in

savings of 9 57 kg ofactive Clt s u Hiing

k

hAIlQiZJlCtw OO

ti Dh IftQP W OO

3D

the importance ofpo

sitioning the ozonolysis stage nearer to the

beginning of the se

quence as 1tell as the

importance of the Is

dioxidation stage

Sequence A1w ZhcDPrequired a higher chlo

rine dioxide dosage to

achieve the target bri

ghtness HOi ever this sequence presented a significantv

oVier TOC generation indicating therej re a higher i

e d Viscosity results veresimilat

inon 12 0 14 0 fB 0 m G 2M

Figura 9 Valores de alvura AD eOD em fun4ao do consumo de

CIO t de polpa aplicado no 20 estagio de dioxida4ao nas se

quencias alternativas para fechamento parcial de circuito I

Figure 9 AD and OD brightness values as a function of con

sumption of CIO tof pulp applied at the 2ddloxldatlonstage In

the alternative sequences for partial circuit closure

The choice ofsequences AhorZhcDP andAho EOP ZhcD P

lA as made aiming the return of the filtrates of the jirst sta

gesfor pre Opu p 1vashing as there is no Cl in thejiltrates Nevertheless this recirculation should he better studi

ed as the ve filtrates contain a high content of inorganicmatters and may cause incrustations on the equipmentbesides presenting a pI value different from that of the

pre O pulp lvhich may cause operating problemsWith regard to the partial closure ofthe efjluent circuit

these nvo sequences A1wzhc DP andAhiEOP ZhcD P allow

the filtrates of the to 0 jirst hleaching stages to return forhrotvn pulp H 7shing purposes Thisjiltrate return and the

recirculating points should he accurately studied to avoid

Dhot EOP DP 28 6

Dhot EOP D PO 27 6N

0

AhoP EOP DP 237

Aho ZhcDEOP DP 27 0

lAho EOPZhcD P 33 2Ill

AhihcDP 26 6

0Quadro 3 Custos com Reagentes Quimicos Utilizados nas Sequencias Avaliadas

Chart 3 Costs with Chemical Reagents Used in the Evaluated Sequences

principalmente com carbonatos e oxalatos uma vez que

choques de pH e temperatura poderao ocorrer

A decisao quanto a melhor seqUencia para fechamento

de circuitos tambem deve consideraro custo operacional de

cada seqUencia neste sentido urn enfoque em custo opera

cional com reagentes quimicos e abordado no proximo to

pico deste trabalho

16A

42

3

G

r

irl

i

Z

t

Bl

tf2A32

iJ

Dblj Ol iD

1 2

Ii

B

CjJ

9

incrustations in the bleaching process mainly vitli carbo

nates and oxalate since pH and temperature shocks

may occur

The decision a to the best sequence for circuit closure

should also consider the operational cost ofeach sequen

ce so that the neTt topic lthisYiiorkfocuses on the opera

tional cost Y1 ith chemical reagents

3 6 Operational Cost with Chemical ReagentsThe results of the operational cost of each sequence

evaluated for 92 ISO brightness are shoVn in the follo

wing Chart 3

The cost vas calculated based on the folloYv ing pre

mises The follmving indices have been used as base ofcalculation of the chernical reagents 0 560 US kgNaOH 1 040 US kg CiO OJI96 US kg H SO 0 90

US kg Ho 0 12 US kg

01 1 US kg 03 0 276

USkg AZ SO

A comparison between

sequences Dho EOPjDP and

DhjEOP D PO indicates a

little signjficant reduction in

the operational cost ofahoutUS 28 6 t to US 27 6 t i e

J lGiiEOFllZb DjP il t hlH

3 6 Custo Operacional com Reagentes QuimicosA seguir serao mostrados os resultados do custo opera

cional de cada seqUencia avaliada para 92 ISO de alvura

Quadro 3

o Custo foi calculado baseado nasseguintes premissaspara base de calculo dos reagentes quimicos foram utiliza

dos oS seguintes indices 0 560 US kg NaOR 1 040 US

kg CIa 0 096 US kg R SO 0 90 US kg R O 0 12

US kg 0 11 US kg 03 0 276 US kg MgS04A comparayao das seqUencias

DhjEOP DP COll DhjEOPD PO indica uma reduao pouco

significativa no custo operacionalda ordell de US 28 6 t paraUS 27 6 t ou seja a adiao do

estagio PO permitiu reduyao adi

cional de somente 3 6 de redu

ao para alvura de 92 ISO

Quando maiores alvuras sao con

sideradas 0 efeito do estagio pres

surizado COll per6xido PO tor

na se significativo por exemploell alvura 93 0 ISO 0 custo ope

racional foi reduzido da ordern de

US 34 lit para cerca de US 29 3

t indicando reduyao de 1411 no

custo que pode ser atribuido ao

estagio PO

o menor custo com quimicosdestaca se na seqUencia com inclu

sao de estagio dehidrolise acida

Ah D EOP DP A inclusao do es

tagio acido a quente reduziu significativamente 0 custo com reagen

tes quimicos pela conhecida redu

yaono teor de acidos hexenuroni

cos e conseqUente economia de di

oxido de doro A reduyaono custo

com reagentes foi da ordemde

17 1 cerca de US 28 6 para

US 23 7 0 que e significativo

Porem deve se considerar que este

efeito foi obtido considerandoum

estagio completo incluindo lavador

I

6

AjlmiEri I hcUIP iW I ildYi

Figura 10 Valoresde cloro ativo total viscosidade

e rendimento em fun4aO do consumo de CIO t de

polpa aplicado nassequEmcias alternativas para

fechamento parcial de circuito Figure 10 Tota ac

tive chlorine viscosity and yield values as a functi

on of consumption of CIO ofpulp applied in the

alternative sequences forpartial circuitcfosure

the addition of stage PO

providedan additional reduc

firm ojjust 3 6 fOf 92 1S0

brightness When higher bri

ghtness levels areconsidered

the effect of the pressurized

tage with peroxide PO be

comes sigrliJicant fhr instan

ce at 93 0 ISO brightnessthe operational cost lvas re

ducedfrom about US 34 1 t

to about US 293 1 indica

tinga 14 1 reduction in the

cost which may be attrihuted

to stage PO

The lowest chemical cost

correspondto the sequence

with inclusion of an acid

hydrolysis stageAhD

EOPjDP The inclu ion qfthehot acid tage significantly re

duced the chemical reagent

cost due to the vvell krloVTl re

duction in the hexenuronic

ooN

o

lIll

o

adicional ou seja comparando se uma seqUencia de 5 esta

gios com outra de 4 estagios Alemdisto deve se considerar

eventual perda de rendimento em funyao da hidrolise acida

AsseqUencias com ozonio permitiramelevar significativamente 0 teto de alvura no caso Ah ZhPO EOP DP

AhJEOP ZhP P e Ah ZhPP porem os custos operacionais mantiveram se na faixa de US 26 6 t a s a US 33 2 t

A seqiiencia AhJEOP ZhP P apresentou urn custo 16 1

superiora seqUencia referencia Dho EOP DP Porem estas

seqUencias podem ser interessantes quando altas alvuras

san necessanas

A seqUencia com ownioque merecedestaque e a tecnologia

A O ZhlDP pois apresentou menor custo operacional que a de

mais cerca de US 26 6 t uma reduao de 7 0 em relaao it

seqUenciareferencia Esta seqUenciapodeser interessante quan

do 0 fechamento parcial de circuito de efluentese desejavelEmbora a seqiiencia Dh EOP D PO apresente menor

custo operacional do que a seqUencia referencia nao permitiria 0 fechamento de circuito de efluentes mesmo que fosse

parcial Caso seja este 0 objetivo e ao mesmo tempo atingirelevadas alvuras a seqUencia deve ser com ozonio edo tipo

AhJEOP ZHCD P porem com maior custo operacional

5N

o

2

3 7 Teor de OX na PolpaNa Figura 11 estao mostrados os resultados do teor de OX

para cada seqUencia avaliada a umnivel dealvura de 92 ISO

A polpa obtida pela seqiiencia DhJEOP D PO apre

sentou 20 7 menos OX do que a polpa referencia

DhJEOP DP

A seqiiencia Ah p EOP DP apresentou uma reduao

de 42 7 no OX da polpa em relaao a polpa referencia

DhJEOP DP

Todaas seqUencias comestagio de ozonio Zh apresen

taram teores de OX infe

nores as seqUenclas re

ferencia DhJEOP DP

Dh EOP D PO e

Ah D EOP DP Das se

qUencia com 0 estagiode

ozonolise a sequencia

AhJZhPO EOP DP

apresentou 0 menor teor

deOX 36g1t 75 2 in

ferior a polpa referencia

tOO

t40

t20

O

x80

0 6D

o

20

oD

fiow

os

lIll

o

3 8 Propriedades Fisico

medinicas da PolpaBranqueada

Nas Figuras 12 a 14

estao mostrados os resul

tados referentes ao refi

no epropriedades fisico

acid content and cOlNlequent chlorine dioxide saving The

reduction in the reagent cost lIvas ahout 17 1 jfYJm approxi

mately US 286 10 US 237 vv hich is significant fIoyiever it

shouldbe taken into account that thi 1J effect vas obtained con

sidering a complete stage including an additional vasher i e

hy comparing a 5 stage sequence vith a 4 stage one inaddi

tion an eventual loss oj vield as ajimction qfthe acid hydrol sis should be also taken into cOrsideration

The sequences vvith ozone f1 nely Aho ZhcDo EOPjDP

Aho EOPZlcP

P and AhozhcDP allolliied increasing signifi

cantly the hrightnes I ceiling hut the operational costs rema

ined in the rangefrom US 26 6 t o d to US 332 t Sequence

A1EOP ZhcD Ppresented a higher cost 16 1 higher than

reference sequence Dho EOPDP However these sequences

TlUI he interesting i ihen high brightness levels are requiredThe sequenceA ith ozonedeserving to be highlighted is

AhorZhcDP tec molobY as it presented a IOlver operationalcost than rhe remaining ones ofahout US 26 6 t a 7

reduction yvith regard to the reference sequence This se

quence may he interesting when the partial closure of the

efjluent circuit is desirahle

Although sequence Dho EOP D PO presents a lotier

operational cost than the reference sequence it vould

not allow closing even partially the ejjluent circuit

in case this is the purpose and at the same time to achie

ve high hrightness levels the sequence mU t include ozo

ne and he of Aho EOPj ZlIJJjP type hut it lvill involve a

higher operational cost

3 7 OX Content

in the Pulp

0D

ECoill

d

0o

Figura 11 Valores de OX da polpa branqueada a 92 ISO de

alvura utilizando se diferentes alternativas de branqueamento

Figure 11 OX vaiues of the pulp bleached to 92 ISO brightness using different bleaching alternatives

Figure II shows the

OX content results foreach sequence evalua

ted at 92 ISO brightness level

The pulp achieved

b sequence Dh EOP

D PO presented 20 7

less OXthan the reference pulp DhEOP DP

Sequence

AhD EOP DP presen

ted a427 reduction in

pulp OY content com

pared to the reference

pulp DhEOP DP

All sequences with

ozonestage Zh presen

meciinicas da polpa a urnmyel de alvura de 92 ISO Todos

os resultados faram interpolados para 0 mesmo indice de

comparaao ou seja para urn Indice de Traao IT de 70

N mg

Na Figura 11 estao mostrados os resultados donumero de

revolu1oes consumo de energia e grau de drenabilidade ex

presso como CSF Canadian Standard Freeness para urn In

dice de Traao IT de 70 N mg Pode se verificar que todas

as seqilencias submetidas a estagiosde ozon61ise precisaramde menos energia de refino do que as seqilencias referencia e

Ah D EOP DP De todas as sequencias com estagio Z a tec

nologia A Zh DP destacou se comuma redudio de energia deho l

414 em relaao a sequencia referencia Dh EOP DP

A propriedadede Freeness que indica 0 grau de dre

nabilidade da polpa mostrou que a seqUenciaAhZhlDP

apresentou urn maior grau de drenabilidade consumindo

menos energia como esperadoA seqUencia que apresentou urn

menor Freeness au seja menor

grau de drenabilidade foi a se

quencia AhEOP ZhP P

Na Figura 13 estao mostra

dos os resultados do IE e IR

para as polpas obtidas pelas di

ferentes altemativas de bran

queamento 0 indice de estou

ro IE variou de 4 2 a 4 5

kPa m g uma variayao mini

ma sendo que esta variayaopode estar relacionada a incer

teza da analise A sequencia

Dh EOP D PO apresentouumIRde 1l 9mN m g 2uni

dades superior a polpa referen

cia 0 aumento do IR esta re

lacionado diretamente com a

maior viscosidade da polpa13 3 cPo As sequenciascom es

tagio de ozon6lise apresentaram incremento no IR na faixa

de 0 6 a 1 0 mN m g em rela

yao a polpa referencia

NaFigura 14saomostradosos

resultados do indicede opacidadeda polpa obtida pelas diferentes

altemativas de branqueamentoEste indicemanteve se inalterado

para todas as seqilencias testada

exceto a sequencia Ah JZhlDo

EOP DP que apresentou urn in

cremento de 3 unidades percen

tuais na opacidade urn aumento

DGll

IKJ

IE 1 i

1i0G

J

LL 1f1

13t1ll2 OO

fj Kl

liIUl

15iB

j400

5

O

Wi

15

1

VX

J

St

Zi 11J

ZB

J 1

ted oler OX contents than the reference sequence

DhJEOP DP and sequences D JEOP D PO and

A wrD EOP DP Front the sequences v itfthe ozono yis sta

ge sequence A JZhPOEOP DP presented the lowest OX

content 36g t 75 2 o ver than the referencepulp

3 8 Physico mechanical Properties ofthe Bleached Pulp

Figures 12 to 14 show the results regarding refiningand phy I ico mechanical pulp properties at 92 ISO bri

ghtness level All results v ere interpolated for the same

cmnparison indeT i e for a Tensile Index IT of70 V m g

Figure 11 shovs the results qfnumher qfrotaliol1s energy

consumption and degree of drainahility ypressed as CSF

CanadianStandard Freenes fora Tensile Index IT qf701fm g Ir can he verdied that all sequences suhmitted to ozo

nolysis stages required less re

fining energli than the reference

sequence and A P EOP DP

From all sequences vith stage

Z AjorZj c

DP technology distin

guished itselfHith 414 ener

gy reduction compared to reference sequence Djo

EOP DP

The Freeness property that

indicates the degree ofpulp

drainahility showedthat sequen

ce AholhcDP presented a higher

debrree of drainahility consu

ming less energy as expectedThe sequence thatpresented the

lov est Freeness i e the lo vest

0

Yj

i TiOl

1 E ji

141ll

frlfli

l

degree of drainahiliv vas se

quenceAhJEOP ZhP P

Figure 13 shows IE and 1R

results for the pulps ohtained

by the ddferent bleaching al

ternatives The hurst indeT 16

rangedfrom 4 2 to 4 5 kPa m

g a minimum variation whi

ch TW i be related to an uncer

tainty of analysis Sequence

Dhm EOP D PO presented an

IR of 9nvV mg 2 units hi

gher than the reference pulpThe increase in IR is directlyrelated to the higher pulp vis

cosity of 13 3 cP The sequen

ces vith ozonolysis stage pre

sented an increment in IR ran

10

d

j P1

Mt

ooN

o

Figura 12 Resultados doConsumo de Energia e do

grau Freeness da polpa branqueada a 92 ISO de

alvura utilizando se diferentes alternativas de bran

queamento I Figure 12 Energy Consumption and

Freeness results of the pulp bleached to 92 ISO bri

ghtness using different bleaching alternatives

m

ejlt3M

a is Ij0

I5f1Q B iff if

t BDN

0t

lIll

o

Figura 13 Resultados do indice de Rasgo e Estouro da polpabranqueada a92 ISO de alvura utilizando se diferentes alter

nativas de branqueamento I Figure 13 Tear and Burst Index

results of the pulp bleached to 92 ISO brightness using diffe

rent bleaching alternatives

de 4 em relayao a polpareferencia

5 0

LEi

54 t2

E 4 Q

3 0

W 3 0

S

r o

CIlIlllLUSiiES

5N

o

2

Iadas as sequen

cias avaliadas tern po

tencial para serem uti

lizadas como tecnolo

gias para a produyaode celulose branqueadade 92 ISO de alvura

exceto a sequencia

Ah EOP DP que

atingiu somente 894ISO de alvura

Dentre as seqilencias avaliadas a de me

Ihor performance em

termos de dosagem de

reagentes quimicos e

respectivo custo opera

cional foi a sequencia

Ah Do EOP D PO

A sequencia Dhot

EOP D PO compara

da com a referencia

DhJEOP DP indica

que a adiyao do estagiopressurizado com peroxido PO permitiu Uma

reduyao adicionalde so

mente 3 6 Quando maiores alvuras san consideradas

o efeito deste estagio PO toma se significativoDas seqUencias com ozonio avaliadas permitiram ele

var significativamente 0 teto de alvura no caso da al

temativa Ah EOPZhP P com urn custo operacionalde 16 1 mais elevado a sequencia referencia

Dh EOP DP Porem estas sequencias podem ser inte

ressantes quando altas alvuras forem necessarias

Vma sequencia com ozonio que destaca se e a AhZhlDP que apresentou menor custo operacional que as

demais e com uma reduyao do custo em 7 em relayaoa sequencia referenda Esta sequencia pode ser inte

ressante quando 0 fechamento parcial de circuito de

efluentes e desejavel mas devera requerer investimen

tos mais elevados para 0 est agio com ozonio em alta

consistencia cabendo considerar 0 uso de ozonolise em

media consistencia

Embora a sequencia Dh EOP D PO apresente menor

custo operacional do que a seqUencia referenda DhjEOPDP nao permitiria fechamento de circuito de efluentes

mesmo que fosse parcial Caso seja este 0 objetivo e ao

3n

ii21 0

9 9

01

EfPJii

E aD

71

fAi

5Ji

lij

2o2Lo

Q

lIll

o

4itS

ging frorn 0 6 to 1 0

mN nr g vliItlt regard to

the reference pulp

Figure 14 ShOH i the

opacity index result qfthe

ptdp obtained by the differenthleachingalterna ives

This index remained un

changedjJt all tested se

quences exceptjbrsequen

ce A J4po EOP DP

Ithich presented an incre

mentqf3 inopacity a4

increa ie Iith regard to the

njerence pulp

Oi 3

Ifi

1j

tj

IHJ5 tGj 10ft

ClJIlIClllS i1IJS

All evaluated sequen

ces have a potential to he

Uied ai technofogietopro

duce bleachedpulp qj92ISO hrightness exceptjr

sequence AhjEOP DP

VIMclt reachedjust 89 4

ISO brightness

Among the evaluated

sequences the onepre

senting the hest perj yr

mance in terms ofche

mical reagent dosage and respective operational cost tus

5cw

Q

QC

6

@QJ

8

sequence A i o EOP D PO

Sequence Dho EOP D PO compared to the reference

Dho EOP DP indicates that the addition of the presslArized

stage vI ith peroxide PO resulted in an additional reducti

on ojjtst 3 6 When higher hrightness levels are consi

dered the effect of this stage PO hecomes significantFrom all equences tdth ozone sequenceAh EOP ZhcD P

permitted to raise significantly the brightness ceiling hoyte

verf r 92 ISO hrightness the cost vas 16 1 higher than

the rfjerence sequence Dho EOP DP Vevertheless these se

quences rnay he intere l ting Ivhen high hrighmes I is requiredAn outstanding sequence y ith ozone is AhorZh P whh h

presented a lowEr operational cost than the remaining ones

and 7 cost reduction itl1 regard to the reference iequen

ceo Thi i sequence rnay be interesting when the partial closu

re of the ejjluent cirruit is desirable but lOuld require hi

gher investments for the stage with high consistency ozone

and it would he convenient to consider using medium con

sistency ozonolysis

mesmo tempo atingiralvuras elevadas

Todas as seqilenciastestadas exceto a refe

rencia contribuem para

a obtenyao de uma polpa com baixo teor de

OX podendo se destacar

as seqilencias com esta

gio de ozon6lise principalmente a sequencia

AhJZhPO EOP DP

AseqilenciaAhZh DP

demandou menos energiade refmo e maior grau de

drenabilidade do que as

demais seqilencias testa

das esta sequenciarefletiu numa economia de 414 em relayao a polpa referencia

As mudanyas detecnologia de branqueamento nao afe

taram significativamente as propriedades de resistencia da

polpa destacando se a seqiienciaDh EOP D PO que apre

sentou urn melhor indice de resistencia ao rasgo

De todas as sequencias testadas a tecnologia

Ah ZhPO EOP DP apresentou urn indice de opacidade de

3 unidades percentuais superior a polpa referencia

Although sequence

DrjEOP DPO presents a

loto operational col t than

reference sequence

D1JEOP DP it wmJd not

permitanejJ7uentcifruit clo

sure even a partial one WI

case thiis the pWJose and

at the lnme time to achieve

high brightneii levek

All tested sequences

STcept for the referenceiequence contribute to

achieve a pulp yvith 1mi

OX content vherefromthesequences rvith ozono

lysisstage m v be highlighted especia Y sequence ArjZrPo EOP DP

Sequence AhorZhcDPrequired less refiningener

gv and a higher debrree qf lrainahility than the remaining e

quences tested resulting in savings qf41 4 ith regard to the

refirrence pulpThe hleaching technologv changes did not significan

tzY affect the pulp strength properties and in this respectsequence Dho EOP D POj had an outstandingperjrJrmance pre enting a better tear trength index

From all te ded sequences techno 109 Ah Zh fo EOPjDPpresented an opacity indsy 3 higher than the referencepulp

80D

ISl

rfrj

nUl

J7j7 61Sj 75 tNt i

75375J 75 1

1 l D

ttO

72 0

ItD

103ao

Qw

d

Q

Eotf15it

ti

Figura 14 Resultados do indice de Opacidade da polpa bran

queada a 92 ISO de alvura utilizando se diferentes alternati

vas de branqueamento I Figure 14 Opacity index results of

the pulp bleached to 92 ISO brightness using different blea

ching alternatives

REFEREIliCIIIS I flEFfRflllCfS

1 SUESS H U FILHO C L e SCHMIDT K Blea

ching Eucalyptus Kraft Pulp to Very High Brightness 33

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