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Blanqueo (bleaching)

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Blanqueo (bleaching) - Deslignificación con oxígeno

Ventajas de la deslignificación con oxígeno:
  • Deslignificación adicional luego de la cocción, con mayor selectividad que la cocción continuada.
  • Reducción de emisiones de la planta de blanqueo.
  • Reducción del consumo de químicos blanqueadores.
  • Incremento del tope de blancura en una secuencia de blanqueo dada.
  • Menor contenido de shives (partículas pequeñas) y menor contenido de extractivos, manteniendo la resistencia de la pulpa de papel.
  • Facilidad en el cierre del sistema.
  • Tecnología comprobada, apta para futuros cambios en el proceso.

En cierto modo, la deslignificación con oxígeno puede ser considerada una continuación de la cocción y como la primera etapa de blanqueo. Actualmente, constituye parte estándar del proceso de producción de pulpa de papel y su beneficio en los costos de producción es evidente, sea en el proceso ECF como en el TCF.

En la etapa de deslignificación con oxígeno, la pulpa de papel es tratada con oxígeno en un contenedor presurizado a temperatura elevada en un medio alcalino. La deslignificación puede variar en un rango de 40-70% dependiendo de la madera utilizada como materia prima y de si se usan uno o dos reactores en serie.

La pasta no blanqueada Kraft (sulfato) tiene un contenido de lignina del 3-5%, que después de la deslignificación con oxígeno puede ser reducida a alrededor del 1.5%, equivalente a un número kappa de 8-10.


Respecto al equilibrio entre la cocción y la deslignificación con oxígeno:
  • Desde el punto de vista del nivel de blanqueo, la selectividad y la producción, es mejor prolongar la deslignificación con oxígeno en lugar de prolongar la cocción.
  • El kappa de la cocción debería ser optimizado junto con la deslignificación con oxígeno.
  • Prolongue la cocción, pero no mucho. ¡Deje que la deslignificación con oxígeno haga su trabajo!

La importancia de un buen lavado:
  • Un lavado pobre antes de la deslignificación con oxígeno incrementa el álcali y el oxígeno y perjudica la selectividad.
  • La transferencia de DQO (demanda química de oxígeno) dentro del reactor debería ser por debajo de 100 kg/ton.
  • La DQO de la deslignificación con oxígeno consume los químicos blanqueadores. La remoción / buen lavado es importante.
Condiciones en un ciclo de deslignificación con oxígeno medio:
Grado de deslignificación
%
40-50
Consistencia de la pulpa de papel
%
10-15
Presión
Mpa
0.4-0.6
Temperatura
oC
85-95
Tiempo
min
60

CARGAS QUÍMICAS:
NaOH
kg/Adt
20-25
MgSO4
kg/Adt
2-4
O2
kg/Adt
15-20
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Blanqueo (bleaching) - Extracción alcalina reforzada con oxígeno

Ventajas de la extracción alcalina reforzada con oxígeno:
  • Grandes ahorros de dióxido de cloro con una baja carga de oxígeno.
  • Libertad en las condiciones de proceso: 65-90ºC en sistemas atmosféricos.
  • Opción: Presurización y/o agregado de peróxido para refuerzo adicional.
  • Aplicable en todo tipo de secuencias: blanqueo clásico con cloro, ECF y TCF.

El agregado de oxígeno a la pulpa en la extracción alcalina es un método eficiente para incrementar el efecto de blanqueo y disminuir el consumo de químicos blanqueadores más costosos. El oxígeno mejora la disolución de la lignina. El ciclo de extracción reforzado con oxígeno se denomina EO. Si también se le agrega peróxido se lo denomina EOP.

Un ciclo más intenso de extracción con oxígeno, puede ser logrado aumentando la temperatura, incrementando la carga de oxígeno, presurizando el tubo de pre-retención y agregando peróxido de hidrógeno. En esta parte del proceso, el factor más importante es la temperatura.


Condiciones en una etapa de extracción reforzada *
Consistencia de la pulpa de papel
%
10-15
Temperatura
oC
60-70
Carga de NaOH
kg/Adt
0.8-1.2 x Kappa No.
Carga de O2
kg/Adt
3-5 (7)
Carga de H2O2
kg/Adt
0-3
Presión
bar
1.5 (3-4)
Tratamiento del oxígeno
min
5-15 (30-60)
Tiempo total de retención
min
30-90
PH (final)
10-11
* Las condiciones dadas entre paréntesis se refieren a ciclos de extracción más intensos.
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Blanqueo (bleaching) - Blanqueo con peróxido reforzado con oxígeno

Ventajas del blanqueo presurizado con peróxido caliente:
  • La presión y la temperatura (100-110ºC) logran una mejor estequiometría y una tasa de blanqueo más elevada que una etapa a presión atmosférica y a 85-90ºC.
  • Menor tiempo de retención: 1-2 h. versus 5-15 h. en sistemas atmosféricos.
  • Etapa importante en secuencias TCF.
  • Puede reducir la carga de CIO2 y los niveles de AOX al 50% en secuencias ECF.

Los ciclos presurizados con peróxido (PO) son una ventaja en el blanqueo totalmente libre de cloro (TCF), permitiendo alcanzar un alto nivel de blancura final. En secuencias con dióxido de cloro (blanqueo ECF), un ciclo intenso con peróxido reducirá el consumo del dióxido de cloro o incluso remplazará una etapa de éste.

Un ciclo presurizado con peróxido caliente opera a temperaturas sobre los 100ºC, con una pequeña cantidad de oxígeno. Un prerrequisito para un exitoso blanqueo con peróxido es que el contenido de iones de metal, por ejemplo manganeso, cobre y hierro-, sea bajo.
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Blanqueo (bleaching) - Deslignificación/blanqueo con ozono

Ventajas del ozono como agente blanqueador:
  • Es un oxidante poderoso incluso a bajas temperaturas.
  • Reacciones rápidas: poco tiempo de retención (como un pequeño reactor) es suficiente.
  • Posibilidad de reciclar los líquidos filtrados a la etapa de recuperación química.
  • Deslignificación eficiente de todos los tipos de pulpa química.

El ozono fue introducido como blanqueador químico a nivel industrial a comienzos de los años 90. El propósito de su incorporación fue alcanzar una blancura total sin emplear químicos con contenido de cloro.

Actualmente, el ozono es utilizado tanto en el blanqueo TCF como ECF y, al constituir un agente blanqueador muy poderoso, se reduce el consumo de otros productos químicos blanqueadores.

El ozono se produce on-site (en el local del cliente) a través una descarga eléctrica silenciosa en una corriente de gas que contiene el oxígeno. Las cantidades de ozono requeridas para el blanqueo de pulpa, comúnmente de 1-10 kg/Adt, son producidas de forma más económica, del oxígeno.

Por su parte, el gas alimentado debería estar libre de agua y compuestos orgánicos.

Hoy en día, el límite superior de concentración de ozono es alrededor del 13%.
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