Medição de Nível no Digestor na Indústria de Papel e Celulose

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.

E como o processo de cozimento em um digestor, na indústria de papel e celulose, funciona?

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.

Processo de cozimento em um digestor na indústria de papel e celulose

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 Digestor é o equipamento-chave da fábrica de papel e celulose e sua etapa de cozimento pode variar de 30 minutos a mais de 3 horas podendo, ser realizado na forma de batelada ou sendo contínuo.

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.

Neste processo de medição de nível no digestor, normalmente utiliza-se a medição pontual de topo para controle de enchimento total do vaso.

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 controle do teor Kappa com analisadores que identificam o teor de lignina presente na polpa;
  • A densidade da polpa é feita com medidores de vazão magnético;
  • A pressão do vaso medida por transmissores nanométricos;
  • A temperatura do processo medida por transmissores de temperatura;
  • A vazão de alimentação de cavaco na entrada do vaso medida através de balanças em correias;
  • A medição de Nível contínuo de material para controle do abastecimento de cavaco e licor;
  • O controle de Nível de topo para garantir a segurança e integridade da rosca de alimentação, entre outros.

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.

Medição de Nível no Digestor

A medição de nível no digestor de fora contínua é tão importante que os principais players de fabricação de digestores já oferecem esses vasos com a solução de nível incorporada.

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.

Esta solução já é utilizada por grandes indústrias do mercado de celulose, assim como nas indústrias química, petroquímica, mineração e siderúrgica!

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!

E aí? Entendeu como funciona o processo de Medição de Nível no Digestor na Indústria de Papel e Celulose?

Para saber mais sobre as diversas tecnologias existentes para medir o nível em diversos processos, você pode baixar o nosso ebook gratuito aqui.

A otimização de custos em função da produtividade está fazendo todas as indústrias de pequeno, médio e grande porte aderirem aos instrumentos que utilizam tecnologias de Automação e Instrumentação Industrial em seus instrumentos!

Chegou o momento de dar um upgrade na operação em que você trabalha!

Converse com o seu superior e ajude ele a dar um basta nas cobranças em relação a produtividade da sua planta.

O próximo passo é buscar um fabricante que realmente esteja comprometido em ajudar vocês a enfrentarem o seu problema de medição de nível mais específico.

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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FONTES

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