Time de Engenharia da Lince | Automação e Controle
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Quem está por dentro da rotina das indústrias de papel e celulose já está acostumado a ouvir falar de digestores e da sua relação direta com a capacidade de produção da fábrica. Neste post iremos abordar um pouco mais sobre os processos que ocorrem nas indústrias de papel e celulose, como a Medição de Nível no digestor e a importância de um dos processos: o cozimento da madeira no digestor.
Tudo começa com a chegada das toras na fábrica de papel e celulose. Esta madeira é coletada, lavada, descascada, picada e classificada. O material (cavaco) é estocado no pátio de madeira e transportado para o cozimento, através de correias.
A vazão de cavaco nestas correias será definida pelo controle de nível no Digestor e pela necessidade de alimentação da mistura (Cavaco/Licor).
O cozimento é feito nos Digestores, que são vasos pressurizados (entre 8,0 e 10,0 kgf/cm2) e com temperatura que chega até 150 graus célsius.
Neste vaso ocorre a impregnação do cavaco com o chamado licor branco – solução aquosa alcalina que contém reagentes como hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de sódio (Na2S). Nessas condições de cozimento, ocorre a dissolução da lignina a partir da reação do licor branco com a madeira, transformando os cavacos em celulose marrom.
Em algumas linhas de produção, a impregnação de licor no cavaco pode acontecer em vasos que antecedem o processo de digestão, conhecidos como Imp.Bim.
Estes vasos estão presentes nos processos de digestão por batelada e contínua com o intuito de melhorar a impregnação de licor nas fibras do cavaco, aumentando, assim, a eficiência e reduzindo o tempo de cozimento.
O cozimento por batelada é o mais antigo e seu princípio de funcionamento constitui-se em um conjunto de operações cíclicas.
Em um cozimento convencional, o Digestor é inicialmente carregado com cavaco e licor e essa mistura é aquecida até atingir a temperatura ideal de cozimento.
Após a reação, o Digestor é descarregado para um tanque de descarga e o ciclo se reinicia.
As vantagens do processo de cozimento por batelada são o menor investimento inicial e maior versatilidade e controle do cozimento.
Esses tipos de Digestores são mais utilizados em fábricas com menor capacidade de produção, geralmente com vasos de até 180m³ de volume e a produção de polpa marrom podendo chegar a 1500 t/dia por linha de produção.
Com o intuito de aumentar a confiabilidade e eficiência do processo, assim como a produção, as fábricas estão investindo em medições de nível contínuas, onde controla-se de 0 a 100% o nível do vaso.
Com os avanços tecnológicos e estudos de melhorias de processo, criou-se o Digestor do tipo contínuo, que pode chegar aos 90 metros de altura, com capacidade de produção de 5000 t/d de celulose.
Esse tipo de Digestor permitiu a eliminação de tempo morto gerado pelos ciclos de enchimento, cozimento e descarga, característicos dos sistemas por batelada, que resultavam em considerável perda de capacidade de produção instalada. Além disso, os Digestores contínuos produzem uma pasta de celulose com melhor número Kappa e maior alvura.
No fluxo contínuo, todo o processo ocorre sem interrupções e em um único vaso, tendo suas fases definidas ao longo do processo.
O cavaco e o licor são alimentados continuamente na parte de cima do digestor através de uma rosca, passa para zonas mais baixas. com temperatura crescente. até atingir a zona de cozimento.
Durante todo este processo, ocorre a recirculação de licor e de vapor para manter a temperatura do cozimento constante. A recirculação do licor é importante para garantir o teor de concentração químico e a temperatura ideal para a reação.
Para garantia de qualidade do processo, a Automação tem um papel fundamental:
O tempo de cozimento é determinado pelo tempo que o cavaco leva para atravessar as fases, até serem descarregados continuamente do digestor.
Para a medição de nível no digestor de forma contínua e de topo, por conta da complexidade do processo em termos de alta temperatura e pressão, o uso dos equipamentos convencionais de medição pontual por contato deixou de ser adequado para o controle do processo.
A solução que grandes especialistas em instrumentação e processo encontraram foi o uso de medidores radiométricos totalmente sem contato com o processo, sendo imunes às interferências do mesmo.
Para controle da vazão de abastecimento do digestor, é necessário utilizar balanças nas correias. Aplicações de balanças são extremamente complexas e requer altos investimentos de mão de obra.
As variáveis como vibração, inclinação, sujeira, desalinhamento de roletes, desgaste da correia e mudança no tensionamento da correia são alguns dos fatores que fazem essa operação ser demasiadamente trabalhosa.
Idealmente, para driblar essas preocupações, utiliza-se a balança de tecnologia radiométrica, pois ela não sofre variações na medição com nenhuma dessas interferências.
Após esse importante processo de cozimento, a polpa de celulose é enviada para o processo de lavagem e branqueamento.
Após a reação do licor branco com o cavaco, a lignina reage com o licor, formando o licor negro, onde se concentram, além da própria lignina, substâncias e impurezas presentes no cavaco. Assim, o licor negro entra em um processo de recuperação em ciclo fechado.
Em um próximo post abordaremos mais sobre os demais processos!
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Esperamos que você tenha segurança para tratar de assuntos relacionados à Medição de Nível e falar acerca das tecnologias mais adequadas para os desafios enfrentados nas instalações da mais diversas indústrias.
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