Resumo: O presente trabalho teve como objetivo preparar, caracterizar e avaliar diferentes polpas a partir da madeira de híbrido de Eucalyptus urograndis, objetivando elevados rendimentos e teor de alfa celulose dentro de especificações de qualidade exigidas pelo mercado internacional. O estudo baseou-se na pré-hidrólise aquosa da madeira de eucalipto em condições pré-estabelecidas, seguido do cozimento (polpação) kraft em função do álcali ativo para a obtenção de polpa com número kappa de 9±1. Após determinar a porcentagem de álcali ativo ideal, realizou-se outro estudo do cozimento kraft, com variação da sulfidez e adição de antraquinona (AQ) com o intuito de reduzir a taxa de sulfidez e avaliar o efeito da AQ para a obtenção de uma polpa com número kappa 9±1. As polpas marrons obtidas pelas diferentes condições foram caracterizadas e avaliadas quanto as suas propriedades químicas. Quanto aos resultados, verificou-se que o processo de pré-hidrólise foi extremamente eficaz, já que reduziu o teor de hemiceluloses em 61,3%. Com relação às polpações Kraft e Kraft/AQ para a obtenção de polpas com número kappa 9±1, destinadas á produção de polpa para dissolução, determinou-se as seguintes condições: a polpação Kraft foi alcançada com 17,4% de álcali ativo e com 25,0% de sulfidez. Já polpação Kraft com 0,1% de AQ foi realizada nas mesmas condições, mas com taxa de 8,8% de sulfidez. As polpas marrons obtidas apresentaram teores de hemiceluloses, alfa-celulose e rendimento satisfatórios, sendo o teor de hemiceluloses abaixo de 1%, teor de alfa-celulose acima de 97% e rendimentos acima de 40%, se mostrando acima dos valores constatados nas diversas literaturas consultadas / Abstract: This study aimed to prepare, characterize and evaluate different from wood pulp from Eucalyptus hybrid urograndis aiming high incomes and levels of alpha cellulose within quality specifications required by the international market. The study was based on pre-aqueous hydrolysis of eucalyptus wood in predetermined conditions, followed by cooking (pulping) kraft depending on active alkali to obtain pulp with kappa number of 9 ± 1. After determining the percentage of active alkali ideal, there was another study of kraft cooking, ranging from sulfidity and addition of anthraquinone to obtain a pulp with kappa number of 9 ± 1. The pulps obtained by the different conditions were characterized and evaluated for their chemical, physical and morphological characteristics. In the results, it was found that the pre-hydrolysis process was extremely efficient, since it reduced the concentration of hemicelluloses in 61.3%. With respect to Kraft pulping and Kraft / AQ to obtain pulps with kappa number 9 ± 1, destined for the production of dissolving pulp, it was determined the following optimum condition. The kraft pulping was achieved with a rate of 17.4% active alkali as NaOH sulfidity 25.0%. Already kraft pulping with 0.1% anthraquinone was achieved with 17.4% active alkali, with the rate of 8.8% of sulfidity. Kraft Pulps obtained 17.4% AA and 25.0% S, Kraft / AQ and 17.4% AA 8.8% S and Kraft / AQ and 17.4% AA 25% S, showed levels of hemicelluloses, alpha cellulose and pulp yield significant, with rates below 1.0% hemicelluloses, cellulose alpha-rates above 99.0% and revenue up 40.0%, showing itself above the values found in various literature / Orientador: Gustavo Ventorim / Coorientador: José Claúdio Caraschi / Banca: José Claudio Caraschi / Banca: Ricardo Marques Barreiros / Banca: Vagner Roberto Botaro / Mestre

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, 2011. / Submitted by Rafael Barcelos Santos (rafabarcelosdf@hotmail.com) on 2011-06-22T20:47:32Z No. of bitstreams: 1 2011_JuliadeAlmeidaCosta.pdf: 1510926 bytes, checksum: 979a7fb90f8099b88f138112d3e3ab11 (MD5) / Approved for entry into archive by Elna Araújo(elna@bce.unb.br) on 2011-06-22T23:15:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_JuliadeAlmeidaCosta.pdf: 1510926 bytes, checksum: 979a7fb90f8099b88f138112d3e3ab11 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-22T23:15:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_JuliadeAlmeidaCosta.pdf: 1510926 bytes, checksum: 979a7fb90f8099b88f138112d3e3ab11 (MD5) / No presente estudo, foi realizada a caracterização tecnológica e a produção de polpa celulósica não branqueável da madeira de Eucalyptus urograndis com 6 anos de idade, proveniente de um plantio localizado na Fazenda Água Limpa – FAL (DF). O objetivo do trabalho foi caracterizar a qualidade da madeira de Eucalyptus urograndis para a produção de celulose utilizando-se o processo kraft convencional. A carga de álcali ativo utilizada nos cozimentos kraft foi de 19, 21, 23 e 25%. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado. Os resultados indicaram que as fibras do material apresentaram boa flexibilidade e podem ser consideradas boas para a produção de papel. A composição química e a densidade básica da madeira representam o material comercialmente utilizado no Brasil para produção de polpa celulósica de fibra curta, com exceção do elevado teor de extrativos. O rendimento depurado variou de 48,7 a 51,5%; e o número kappa e a viscosidade tradicionalmente utilizados no processo de polpação kraft não branqueada foram alcançados com as cargas alcalinas aplicadas nos cozimentos, destacando-se a carga de 19%, que mostrou melhor performance em termos de deslignificação e rendimento. O álcali ativo residual e o Ph do licor negro atingiram os valores recomendados para a prevenção da re-precipitação da lignina. Os parâmetros obtidos no processo de polpação revelaram um bom nível de deslignificação da polpa em cozimentos brandos, apresentaram valores próximos aos encontrados na literatura e qualidades tecnológicas apropriadas para a produção de polpa celulósica. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this study, it was performed the technological characterization and production of not blanchable pulp in wood of 6 years old Eucalyptus urograndis, from a plantation located in Fazenda Água Limpa - FAL (DF). This research aimed to characterize the wood quality of Eucalyptus urograndis for pulp production using the conventional kraft process. The active alkali charge used in kraft baking was 19, 21, 23 and 25%. The experimental design was completely randomized. The results indicate that the fibers of the material presented good flexibility and can be considered good for paper production. The chemical composition and density wood represent the material used commercially in Brazil for production of hardwood pulp, with the exception of the high content of extractives. The pulp yield ranged from 48.7 to 51.5%, and the kappa number and viscosity traditionally used for not blanchable kraft pulping were achieved with the alkaline loads applied in the kraft baking, highlighting the charge of 19%, which showed better performance in terms of delignification and yield. The residual active alkali and pH of the black liquor reach the values recommended for the prevention of re-precipitation of the lignin. The parameters obtained in the pulping process showed a good level of pulp delignification in mild baking, presented similar values to those found in the literature and suitable technological qualities for pulp production.

Orientadores: José Vicente Hallak d'Angelo, Marcelo Cardoso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T11:11:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emunds_RonaldLaauser_M.pdf: 1808008 bytes, checksum: cc469195b9e12b310096a07506d0138c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Elementos não processáveis são definidos como sendo elementos cujos compostos não participam ativamente das diversas etapas do processo, porém seu acúmulo traz como conseqüência inúmeros distúrbios operacionais, tendo em vista a formação de compostos indesejáveis. O aumento das pressões ambientais sobre a indústria de um modo geral, fez com que a mesma iniciasse esforços no sentido de promover a diminuição das emissões de seus efluentes hídricos e gasosos, bem como a diminuição da captação de água, o que acarretou em acúmulo de elementos não processáveis. Este trabalho tem como objetivo estabelecer um balanço dos principais elementos não processáveis de uma fábrica de celulose avaliando o impacto dos resultados no processo. Análises para determinação da concentração dos elementos foram realizadas, além da validação do balanço elaborado mediante a comparação do mesmo com dados operacionais de processo. Verifica-se que a madeira utilizada na fabricação de celulose é a maior fonte destes elementos ao processo / Abstract: Non process elements are defined as the elements bonded to chemical compounds that do not actively participate on pulp production process steps, but the increasing concentration of these elements can cause many operational problems due to the formation of undesirable chemical compounds. The environmental stress from the society has forced industries to make efforts in order to close their process, minimizing effluent discharge and water consumption, causing the non process elements concentration to build up. The main objective of this work is to make a non process elements mass balance on a pulp Mill evaluating the extension of the non process elements concentration build up on the process. Chemical analysis were done to determine the non process elements concentrations in different points of the process done and mass balance data were confirmed with data taken from the process. The results have shown that wood is the main source of non process elements / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

A biopolpação consiste no biotratamento de madeira por fungos degradadores de lignina como etapa prévia à produção de polpa celulósica. De uma forma geral, as madeiras biotratadas facilitam os processos posteriores de polpação. Entretanto, ensaios anteriores que avaliaram a biopolpação em escala piloto mostraram que é difícil estabelecer os cultivos de basidiomicetos de interesse livre de bolores contaminantes, já que não é fácil controlar perfeitamente a assepsia durante a inoculação. Para contribuir com o avanço do processo de biopolpação, este trabalho avaliou os cultivos mistos de Ceriporiopsis subvermispora e Phanerochaete chrysosporium sobre madeira de Eucalyptus grandis e Eucalyptus urograndis em regimes de incubação em temperaturas variáveis e em condições não assépticas. A estratégia de iniciar os cultivos em temperatura mais elevada (37°C) e depois manter as culturas em temperaturas variáveis de 27°C e 37°C se mostrou eficiente para inibir o crescimento de contaminantes indesejáveis tanto nos cultivos mistos como nos individuais de cada espécie avaliada. Para avaliar o efeito do biotratamento da madeira numa etapa subsequente de polpação quimiotermomecânica (CTMP) foi feito um estudo preliminar de ajuste de variáveis de polpação por refinamento mecânico de cavacos pré-digeridos com licor alcalino contendo sulfito de sódio. Os dados mostraram que é possível simular o rendimento e as características fisico-mecânicas de polpas industriais empregando uma etapa de pré-digestão dos cavacos com 6% de Na2SO3 e 3% de NaOH a 120°C por 2 h, seguida de desfibramento e refino em refinador de discos. As curvas de refino nesse processo CTMP mostraram que os cavacos biotratados deram origem a polpas com 300 mL de Freeness (CSF) consumindo menos energia do que o observado para o refino da madeira controle. As economias de energia chegaram a 60% em alguns casos, porém não foram maximizadas pelo efeito sinérgico do cultivo misto dos dois basidiomicetos em questão. Experimentos adicionais foram desenvolvidos empregando as espécies fúngicas Pycnoporus sanguineus e Trametes versicolor que foram eficientes para competir com contaminantes mesmo a 27oC. Neste caso, as economias de energia no processo CTMP subsequente somente foram obtidas com tempos mais longos de biotratamento (30 dias) e ainda assim os valores obtidos foram inferiores àqueles obtidos com as madeiras biotratadas por C. subvermispora e P. chrysosporium. Também a combinação das espécies C. subvermispora e Pleurotus ostreatus foi avaliada. Neste caso havia informação prévia da literatura indicando um efeito sinérgico da ação das duas espécies no que diz respeito a secreção da enzima manganês-peroxidase (MnP) e na degradação de lignina. Os resultados corroboraram que os cultivos mistos de C. subvermispora e P.ostreatus proporcionam maior produção de MnP do que os cultivos individuais de cada espécie. Por outro lado, P. ostreatus foi ineficiente para promover a redução do consumo de energia no processo CTMP subsequente. Os cultivos mistos também não proporcionaram efeito superior àquele observado com o cultivo individual de C. subvermispora. / Biopulping involves the wood biotreatment by selected white-rot fungi as a pretreatment step of conventional pulping processes. In general, the biotreated wood facilitates the subsequent pulping processes. However, previous studies on pilot scale showed that the process is susceptible to contamination by molds when the inoculation and biodegradation steps are carried out under non-aseptic conditions. To contribute with the biopulping progress this study evaluated the use of mixed cultures of Ceriporiopsis subvermispora and Phanerochaete chrysosporium acting on Eucalyptus grandis and Eucalyptus urograndis wood under non aseptic conditions where incubation was performed at varied temperatures. The simple strategy of initiating the incubation at 37°C for 3 days followed by a non-controlled step where the temperature could oscillate in the range of 27°C to 37°C proved to be efficient to inhibit the growth of contaminants. To evaluate the wood biotreatment effect in a subsequent step of chemithermomechanical pulping (CTMP), a preliminary study to adjust pulping variables was performed. Wood chips were predigested with alkaline-sulfite liquor, fibrillated and refined in a disk refiner. It was possible to simulate the yield and physico-mechanical properties of industrial CTMP pulps using a pre-digestion stage with 6% of Na2SO3 and 3% of NaOH at 120°C for 2 h. The refing curves in the CTMP process showed that the biotreated chips required less energy to reach 300 mL of Freeness (CSF) in the pulps than energy required to refine the control wood chips. Energy savings reached 60% in some cases, but were not maximized by the eventual synergic effect of the mixed cultures of the two basidiomycetes. Additional experiments were developed using the fungal species Trametes versicolor and Pycnoporus sanguineus that were efficient to compete with contaminants even at 27°C. In this case, the energy savings in the subsequent CTMP process were obtained only after long biotreatment times (30 days) and these values were lower than those obtained with the biotreated wood by C. subvermispora and P. chrysosporium. The combination C. subvermispora and Pleurotus ostreatus was also evaluated. In this case, previous literature information indicated some synergic effect of the two species regarding secretion of manganese peroxidase (MnP) and lignin degradation. The results corroborated that the mixed cultures of C. subvermispora and P.ostreatus provided an increased production of MnP compared to the individual cultivation of each species. On the other hand, P.ostreatus was not efficient to promote energy savings in the subsequent CTMP process. The mixed cultures did not provide increased energy savings as compared with the individual biotreatment with C. subvermispora.

A utilização de cana-de-açúcar para geração de açúcar, energia e etanol é uma das atividades mais importantes do Brasil. Esta intensa produção gera grandes quantidades de bagaço que podem ser utilizadas para aumentar a produção de etanol. Neste sentido, é de grande interesse técnico-científico o estudo de pré-tratamentos desta matéria prima, dentre os quais se inserem os processos de polpação. No presente trabalho buscou-se estudar a utilização da polpação hidrotrópica do bagaço de cana-de-açúcar para separação de seus principais componentes macromoleculares. Para tanto foram utilizados dois hidrótropos distintos, o benzoato de sódio e xilenossulfonato de sódio. Como referência, realizaram-se também polpações apenas com água, com soluções etanol/água e com soluções de hidróxido de sódio.O estudo foi realizado a partir de planejamento fatorial de experimentos, utilizando-se a influência das variáveis temperatura e tempo de reação. As respostas consideradas foram o rendimento de polpa e a quantidade de lignina residual. Este estudo exploratório revelou que o xilenossulfonato de sódio foi mais efetivo que o benzoato de sódio. Entretanto, o uso dos agentes hidrotrópicos foram menos eficiente quando comparado aos sistemas etanol/água e hidróxido de sódio. As ligninas extraídas nos processos de polpação hidrotrópica foram analisadas por diversas técnicas de caracterização. As ligninas extraídas na polpação com benzoato de sódio apresentaram menores massas molares quando comparado ao uso de xilenossulfonato de sódio. A análise das polpas obtidas nos diferentes processos revelou que as condições de maiores tempos e temperaturas produziram polpas com maiores índices de cristalinidade. / The production of sugar, energy and ethanol from sugar cane is one of the most important activities of Brazil and generates a enormous quantity of bagasse which can be used to increase the ethanol production. In this sense, the study of sugarcane bagasse is a very important task, in both technical and scientific approaches. Thus, the pre-treatment of sugar cane bagasse by using pulping/delignification processes constitutes a important step to recovery the main macromolecular components of the vegetal tissues of this raw material. In the present work it was studied the utilization of hydrotropic agents to promote the delignification of sugarcane bagasse. The study was carried out by using two different hydrotropes: sodium benzoate and sodium xylenosulfonate. As standard for comparison, it was also studied the pulping of sugarcane bagasse by using only water and ethanol/water and sodium hydroxide solutions. The pulping processes were carried out from factorial planning experiments employing two different levels (and a central point) for reaction time and temperature. As response it was determined the correspondents pulping yield and residual lignin contents. The results indicated that sodium xylenosulfonate was more effective than benzoate sodium in the promotion of the delignification. However, the utilization of hydrotropic systems were less efficient to promote the delignification, when compared with ethanol/water or sodium hydroxide aqueous solution. The lignins extracted in the pulping with sodium benzoate presented lower molar masses when compared with the use of sodium xylenesulfonate. The analysis of the pulps showed that the higher temperatures and reaction times produced pulps with higher crystallinity.

A indústria de papel e celulose convive com questões de adequação da oferta à demanda que influenciam na tomada de decisão em vários elos da cadeia produtiva. A pressão por baixos custos requer novos investimentos em tecnologia, normalmente associados ao processo e ao produto. Neste cenário, o objetivo do presente trabalho envolve o estudo da influência de variáveis de processo sobre a composição química da polpa e do licor preto, bem como sobre a formação de ácidos hexenurônicos, na polpação Kraft industrial de Eucalyptus. A metodologia proposta contemplou a realização de 36 polpações (em duplicata), sendo 3 níveis de álcali ativo (14, 17 e 19%), 2 níveis de sulfidez (20 e 30%) e 3 níveis de temperatura (150, 160 e 170oC). As polpas obtidas foram analisadas quanto à composição química, alvura e viscosidade. Os licores gerados no processo foram analisados quanto à composição química e por espectroscopia no infravermelho. Os resultados obtidos indicaram que uma maior sulfidez gera um menor teor de ácidos hexenurônicos na polpa independentemente da carga de álcali empregada. A temperatura exerce forte influência na geração destes ácidos, sendo que a 160°C foram geradas as maiores concentrações de ácidos hexenurônicos na polpa. Ainda com relação à temperatura, observou-se que o número kappa da polpa é reduzido quando a temperatura é elevada. A carga de álcali ativo leva a um aumento na quantidade de ácidos hexenurônicos gerados na polpa e a uma redução do número kappa. A alvura da polpa foi mais elevada para menores teores de ácidos hexenurônicos. A utilização da técnica de espectroscopia no infravermelho não se mostrou aplicável para a determinação dos teores de lignina nos licores de cozimento. / The pulp and paper industries have to manage issues concerning the offer of their products and the needs of different markets. To get this goal several important aspects of the productive chain has to be considered. The achievement of low costs of production requires investments in technologies for both processes and products. In this context, the aim of the present work involves the study of the influence that process parameters exerts in the chemical composition of the pulps and liquors, as well as hexenuronic acids generated in the industrial kraft pulping of Eucalyptus. The experimental work consisted in a factorial planning designed pulping reactions. 36 cookings were performed (in duplicate) with 3 levels of active alkali (14, 17 e 19%), 2 levels of sulfidity (20 e 30%) and 3 levels of temperature (150, 160 e 170oC). The obtained pulps were analyzed in relation to their chemical composition, brightness and viscosity. The black liquors were also analyzed by infrared spectroscopy. The results indicated that the higher sulfidity produced pulps with the lower content of hexenuronic acids, independently of the charge of active alkali employed in the process. The temperature of the pulping process exerted a strong influence in the production of hexenuronic acids, mainly at 160°C. Still considering the temperature, it was observed that occurs a reduction of the kappa number at higher temperatures. The active alkali charge produced an increase in the amount of hexenuronic acids and a decrease in the kappa number of the pulps. It was also observed an increase in the brightness for the pulps with lower amount of hexenuronic acids. Infrared spectroscopy showed not feasible results considering the determination of lignin content in the pulping liquors.

Orientador: Sergio Persio Ravagnani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T20:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_Marcelo_D.pdf: 4834526 bytes, checksum: d2ac3eb3a19492a319e2dfef11eeae88 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo analisar a unidade de recuperação do processo "Kraft" avaliando novas alternativas de processamento do licor negro de eucalipto. Estas alternativas se referem a concentrar mais o licor na etapa de evaporação. No método de produção "Kraft" de pasta celulósica, os cavacos de madeira são aquecidos em um vaso de pressão, digestor, com licor de cozimento, consistindo de uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH) e de sulfeto de sódio ('Na IND. 2¿S), Após o cozimento, os cavacos são transformados em fibras individuais, formando a pasta de celulose. Já o licor passa para a unidade de recuperação, com a finalidade de adequar a sua composição para a sua reutilização. A unidade de recuperação desse licor no processo "Kraft" é composta, basicamente, pelos evaporadores de múltiplo efeito, responsáveis pela concentração do licor até cerca de 75% de sólidos e pela caldeira de recuperação ou fornalha, na qual este licor concentrado é queimado liberando energia para a geração de vapor. Sabe-se por estudos anteriores que para o licor de pinho, há uma significativa melhora na operação da caldeira de recuperação quando aumenta-se o teor de sólidos no licor alimentado. Tal aumento resulta não só na elevação da temperatura de operação da caldeira, como também, numa maior eficiência térmica com maior geração de vapor. A elevação da temperatura na fornalha favorece, também, as reações de formação de fumos, provocando uma redução das emissões de 'SO IND. 2¿ Outra grande vantagem em operar com o licor mais concentrado na caldeira é a maior estabilidade das reações de combustão, tornando o equipamento mais seguro e permitindo um aumento na sua capacidade nominal de projeto. Este trabalho é constituído de três etapas, a saber: caracterização do licor negro de eucalipto; simulação do sistema de evaporação múltiplo efeito e da caldeira de recuperação e levantamento da sensibilidade do licor negro de eucalipto perante as novas técnicas de processamento do licor a altas concentrações. Baseado nos resultados das três etapas anteriores, analisa-se a unidade de recuperação, avaliando novas alternativas de processamento do licor negro de eucalipto. Os resultados experimentais de caracterização do licor negro de eucalipto comprovam que estes diferem do licor de pinho. Os licores de eucalipto possuem uma maior concentração e uma menor massa molecular de lignina, além de uma transição de fluido newtoniano para fluido pseudo-plástico em menores concentrações de sólidos. Já os resultados da simulação mostraram que, com o aumento de 72% para 100% de sólidos na concentração do licor alimentado na caldeira de recuperação, obtém-se um aumento de '160 GRAUS¿C em média nas temperaturas das regiões de combustão do licor, proporcionando assim um acréscimo de 10% na produção de vapor. Pode-se observar ainda que o licor negro de eucalipto é menos sensível que o licor de pinho quanto à técnica de redução de viscosidade através do tratamento térmico ou à técnica de redução de viscosidade através da adição de sais de tiocianato / Abstract: The scope of this work is to analyze the recovery unit of "Kraft" process in order to evaluate new altematives for eucalyptus black liquor's processing. These altematives are focused on the production of a more concentrated black liquor during evaporation step. On the "Kraft" process of cellulose pulp production, the wood chips are heated in a pressure vessel, digester, with cooking liquor that consists of an aqueous solution of sodium hidroxide (NaOH) and sodium sulfide ('Na IND. 2¿S), After the cooking, the chips are changed into individual fibers, forming the cellulose pulp. The resulting liquor goes to the recovery unit to adjust its composition for reutilization. The recov~ry unit of this liquor on the "Kraft" process is composed, basically, by multiple effect evaporators, responsable for liquor's concentration at about 75% of solids, and by the recovery boiler, where the concentrated liquor is bumed to give energy for vapor generation. Earlier studies show that for pine black liquor there is a significative improvement on the recovery boiler operation when the solids concentration on black liquor is increased. This increase results not only on the operational temperature elevation in the boiler, but also on an increase of the thermal efficiency and vapor production. The elevation of temperature in the boiler propitiates also the reactions of fume production, resulting on a reduction of 'SO IND. 2¿ emission. Another advantage on operarting with a more concentrated liquor on the boiler is the better stability of combustion reactions, increasing the equipment safety and allowing an increase on the project's nominal capacity. This work consists on three steps, like: eucaliptus black liquor's characterization, simulation of the multiple effect evaporation system and the recovery boiler, and evaluation of black liquor sensibility conceming new techniques for black liquor' s processing at high solids / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador : Matthieu Tubino / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-15T07:19:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MambrimFilho_Otavio_M.pdf: 7823150 bytes, checksum: 298b0bbcdc0707ae7f0490e996f088a5 (MD5) Previous issue date: 1989 / Mestrado

Submitted by Amauri Alves (amauri.alves@ufv.br) on 2015-11-10T14:18:40Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 991394 bytes, checksum: a9f98a6580b76561d8f69c0e73a9dee1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-10T14:18:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 991394 bytes, checksum: a9f98a6580b76561d8f69c0e73a9dee1 (MD5) Previous issue date: 2014-11-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os avanços científicos na área das biorrefinarias têm retomado o interesse pelos processos de polpação organossolve. O etanol é considerado o solvente mais promissor, e os Eucalyptus spp. as árvores de destaque no setor Brasileiro. Nesse estudo foi investigada a viabilidade técnica do uso de etanol para como agente de deslignificação, o emprego do ácido fosfínico como catalizador da polpação, a branqueabilidade da polpa obtida e a recuperação da fração madeira solubilizada no licor residual da polpação. O estudo de polpação foi realizado em digestor laboratorial onde diferentes condições do processo foram testadas. Após definir a melhor condição investigou-se o uso do ácido fosfínico em diferentes quantidades. Para a avaliação foi considerado o kappa, o rendimento e a viscosidade da polpa. A polpa produzida foi submetida a diferentes testes de lavagem da polpa para a remoção da lignina residual. Em seguida a polpa foi à submetida sequência de branqueamento OD ht (EP)DP. O efluente do branqueamento foi caracterizado quanto à DQO, DBO e AOX. O licor residual da polpação foi caracterizado quanto à teor de sólidos, teor de etanol e pH e submetido a evaporação para a remoção do etanol e precipitação de sólidos. Um balanço de massa completo do processo foi realizado. O material sólido recuperado do licor foi quantificado como lignina, carboidratos e cinzas. Os resultados indicaram que o processo tem baixa seletividade, produzindo polpa de alto kappa e baixa viscosidade. A melhor condição encontrada está dentro de padrões de condições operacionais dos processos industriais convencionais. Embora tenha contribuído para a redução do kappa, o uso do ácido fosfínico intensificou a degradação dos carboidratos, reduzindo expressivamente a viscosidade e o rendimento. A polpa produzida apresentou baixo teor de hemicelulose. Com o branqueamento foi possível produzir polpa com mais de 90% de α-celulose, viscosidade de 550 cm3/g e alvura de 92% ISO. Com base no teor de etano do licor, a máxima taxa de recuperação de etanol possível seria de 96,6%. Foi possível recuperar 63% vdos sólidos dissolvidos no licor. Essa fração representa 31% da massa madeira usada na polpação com rendimento de 51%. Considerando a polpa e o subproduto sólido recuperado, o rendimento global do processo foi de 82%. O subproduto sólido recuperado do licor residual apresentou um teor de lignina de 60,2% e 29,2% de carboidratos. Os sólidos dissolvidos no filtrado da etapa de lavagem com água não foi recuperado, sendo considerado nesse estudo como perda. Foi concluído que o processo tem pouca aplicação na indústria papeleira, mas apresenta um potencial atraente para a produção de polpa solúvel. A alta taxa de recuperação de subproduto sólido do licor residual torna o processo bastante atraente para a indústria de biorrefinaria. / The recents scientific advances in the field of biorefinery are motivating the resurgence of studies with organosolv process. The ethanol is consider the most promising solvent and the Eucalyptus spp are the most important species for Brazilian pulping mills. This study investigated the technical feasibility of the use of ethanol as a pulping agent and the phosphinic acid as a pulping catalyst, the bleachability of the Eucalyptus ethanol pulp and the recovery of organics of the waste liquor. The trials were performed in a laboratorial digester and different pulping conditions were evaluated. After the definitions of the best conditions the use of phosphinic acid was investigated. The evaluation considered the kappa number, the yield and the viscosity. Different washing strategy were tested for residual lignin removal. The pulp was bleached using the sequência OD ht (EP)DP. The effluent from the bleaching was characterized regarding COD, BOD and AOX. The waste liquor from the pulping was characterized regarding solid content, ethanol content pH and recovered by evaporation and solids precipitation. A complete process mass balance was determined. The solids recovered from waste liquor was characterized regarding the content of lignin, carbohydrates and ash. The results indicated low delignification selectivity producing high kappa and low viscosity pulp. The best pulping condition was similar to conditions used in the kraft process. Although it helped to decrease the kappa number the phosphinic acid increase the carbohydrate degradation reducing expressively the viscosity and the yield. The pulp had low content of hemicellulose. After bleaching the pulp had 90% of α-celulose, viscosity 550 cm3/g and brightness 92% ISO. Based on the ethanol content in the liquor, the maximum recovery rate possible for the ethanol is 96,6%. 63% of the solids dissolved in the waste liquor was recovered. This fraction represents 31% of the wood used in a pulping with the yield of 51%. Considering the pulp and the solid by-product recovered, the overall yield was 82%. The solid by-product recovered from the waste liquor was 60.2% lignin and 29.2% carbohydrate. The solid dissolved in the filtrate from the washing viistep with water was not recovered and is considered as loss in this study. It was concluded that the process has low potential for paper industry, but is very attractive for dissolving pulp industry. The high rate of recovery of the solid by- product from waste liquor make this technology very attractive for the biorefinery industry.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-10-30T15:16:27Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1364132 bytes, checksum: 0ce39e5397bb83fb85f634ab2330eebb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-30T15:16:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1364132 bytes, checksum: 0ce39e5397bb83fb85f634ab2330eebb (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 / Devido ao contínuo aumento das restrições ambientais em fábricas produtoras de polpa celulósica, a indústria tem procurado encontrar opções para minimizar o consumo de água, aumentar o reúso da água e melhorar a qualidade do efluente final. O tratamento de correntes líquidas setoriais da fábrica pode ser uma alternativa técnica e economicamente atrativa por possuírem baixos volumes e altas concentrações quando comparados ao efluente final que consiste na mistura de todos os efluentes da fábrica. Em estudos anteriores, foi determinada a viabilidade de utilizar ultrafiltração para o tratamento do efluente alcalino do setor de branqueamento da fábrica. O primeiro objetivo desse estudo foi avaliar o reúso do permeado gerado e a disposição do concentrado no ciclo de recuperação química. Os resultados indicaram que é possível substituir 100% da água quente na prensa (EPO) sem gerar incrustações de carbonato de cálcio e hidróxido de magnésio. De acordo com a caraterização do concentrado, estima-se que é possível a disposição do concentrado na área de evaporadores sem aumentar o risco de formação de incrustações ou afetar o funcionamento da caldeira de recuperação. O segundo objetivo foi determinar a viabilidade técnica de tratar o efluente ácido do setor de branqueamento com membranas de ultrafiltração e avaliar mediante simulações por software a viabilidade de reusar o permeado, a formação de incrustações de sulfato de bário e os efeitos na estação de tratamento de efluentes da fábrica. Os resultados indicaram que é possível tratar o filtrado ácido com membranas de ultrafiltração, a remoção de matéria organica e cor foi de 65% e 82% respetivamente. A simulação por software indicou que a de substituição de 25% da água branca na prensa do primeiro estagio D pelo permeado, aumenta em 10% o risco de formação de incrustações de sulfato de bário. Neste caso o efluente final da fábrica possuiria uma carga de DQO 38% menor e a geração de lodo biológico diminuiria em 40%. O terceiro objetivo foi avaliar o tratamento de eletrocoagulação com eletrodos de ferro e alumínio, dos efluentes ácido e alcalino, determinar a viabilidade técnica de reusar os efluentes tratados e determinar os efeitos na estação de tratamento de efluentes (ETE). Os resultados indicaram que tanto para o efluente ácido como para o efluente alcalino, a maior remoção de DQO foi obtida com o tratamento de eletrocoagulação com eletrodos de alumínio, 51% e 48% respectivamente. Pelas características finais dos efluentes tratados, conclui-se que os mesmos podem substituir a água quente na prensa (EPO) sem aumentar o risco de formação de incrustações de carbonato de cálcio. A substituição da água quente pelo efluente tratado diminui o consumo de água em 7,5 m 3 por tonelada de polpa seca. / Due to the continuous rise of environmental concern of the pulp industry, it is necessary to find options that minimize the water consumption, and enhance effluent quality. The treatment of specific in-plant stream seems to be an attractive technical and economical approach because of the smaller amount of effluent to be treated compared with the total final effluent volume. Previous studies have shown that it is possible to treat alkaline extraction (EPO) effluent with ultrafiltration membranes. The first objective of this study was to evaluate the reuse of the ultrafiltration (UF) permeate and the transfer of the retentate to the chemical recovery cycle. The results showed that it was possible to replace 100% of the hot water in the (EPO)-press without generating scaling of calcium carbonate or magnesium hydroxide. According to the characteristics of the retentate, it is assumed that it is possible to transfer the UF-retentate to the evaporator area without increasing the risk of fouling or negatively affecting the operation of the recovery boiler. The second objective was to evaluate the feasibility of the bleaching plant acidic effluent ultrafiltration membrane treatment and study, using software simulations, the feasibility of reusing the permeate determining the risk of barium sulfate scaling and the effects on the final effluent treatment plant. The results indicated that it was possible to treat the acidic effluent with UF membranes, the removal of COD and color was 65% and 82%, respectively. Software simulation indicated that the 25% replacement of white water in the first D-stage press would increase by 10% the risk of barium sulfate formation. The final total effluent of the mill decreased by 38% of the COD load and the biological sludge generation decreased by 40%. The third objective was evaluating the electrocoagulation treatment with iron and aluminum electrodes of acidic and alkaline bleaching plant effluents, to determine the technical feasibility of reusing the treated effluents and to determine the effects on the effluent treatment plant. The results indicated that for both, acidic and alkaline effluent, the highest COD removal was achieved with the electrocoagulation treatment with aluminium electrodes, 51% and 48%, respectively. Due to the pH and composition of the treated effluents, both treated effluents could replace hot water in the (EPO) press without increasing the risk of calcium carbonate scale formation. The substitution of hot water by treated effluent reduced water consumption by 7.5 m 3 / ADt.