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Proceso
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Descripción General del Proceso Kraft
El proceso kraft es una forma química de obtención de la pulpa. Esto significa que, con el fin de degradar y disolver la lignina y conservar la mayoría de la celulosa y hemicelulosa, las astillas de madera son cocidas en soluciones acuosas con los químicos apropiados a elevada presión y temperatura. El reto principal es formar fibras fibras que estén prácticamente intactas.
Más específicamente, el proceso kraft involucra la cocción de las astillas usando una solución de hidróxido de sodio (NaOH) y sulfuro de sodio (Na2S)
Una característica importante del proceso kraft es que los químicos de cocción son regenerados en un proceso de recuperación que será estudiado más adelante.
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Ventajas y Desventajas del Proceso Kraft
Ventajas: Pulpa más fuerte Emplea técnicas
probadas para la recuperación química
Se emplea en una amplia gama de especies de madera
Tolera corteza en el proceso de obtención de pulpa
Desventajas: La pulpa no
blanqueada se caracteriza por un color café oscuro
Está asociado a gases de olor desagradable (sulfuros orgánicos)
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Definiciones y Nomenclatura (1)
Licor Blanco:Es el licor que contiene los químicos activos de cocción (NaOH y Na2S) y se emplea para cocer las astillas.Licor Negro:Licor residual proveniente de la cocción que contiene los productos de reacción de solubilidad de la lignina. Este licor es concentrado y quemado en un horno de recuperación y permite la fundición del Na2CO3. Licor Verde:Licor obtenido al disolver los productos fundidos. El licor verde es reaccionado con CaO para convertir el Na2CO3 en NaOH y regenerar el licor blanco.
Cocción&
Lavado
AstillasPulpa
Evaporación&
QuemadoCausterización
LICOR NEGROLignina alcalinaSales de Hidrólisis
Productos de Sulfonación
LICOR BLANCO
NAOHNA2S
LICOR VERDENa2CO3
Na2S
Ciclo kraft de sodio(Fuente: Smook, 1994)
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Definiciones y Nomenclatura (2)
TÉRMINO DEFINICIÓN UNIDADES
Álcali Total
Total de todos los compuestos alcalinos de sodio viables i.e. NaOH + Na2S + Na2CO3 + Na2SO4 + Na2S2O3 + Na2SO3 (does not include NaCl)
g/L como Na2O
Álcali Titrable Total (ATT) Total NaOH + Na2S + Na2CO3 g/L como Na2O
Álcali Activa (AA) Total NaOH + Na2S g/L como Na2O
Álcali Efectiva (AE) Total NaOH + ½ Na2S g/L como Na2O
Actividad Razón AA / TTA %
Causticidad Razón NaOH / [NaOH + Na2CO3] % (en base Na2O)
Sulfonación Razón Na2S / AA (or TTA) % (en base Na2O)
Eficiencia de Causticidad (Licor blanco)
Lo mismo que causticidad. (Sin embargo, la concentración de NaOH en el licor verde debe ser reducida de tal forma que el valor del NaOH representa sólo la porción producida por la reacción de causterización.)
% (en base Na2O)
Álcali residual (Licor Negro)
Concentración de álcali determinada por titración
g/L como Na2O
Eficiencia de Reducción (Licor verde)
Razón Na2S / (compuestos azufrados) (simplificado algunas veces como razón Na2S / [Na2S + Na2SO4 ])
% (en base Na2O)
(Fuente:Smook, 1994)
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Ciclo de Sodio vs. Calcio
(Adaptado de la Comisión Europea IPPC, 2001)
Ciclo del Calcio
Ciclo del Sodio
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Fibras de Madera
Las fibras de la pulpa son manufacturadas por una disolución química de aquellos componentes de la madera (principalmente lignina) que mantienen unidas las células de la madera para formar la estructura original de la madera disminuyendo los daños a estos componentes.
Madera
Lignina Extractores
Carbohydrates
TerpenosResinas ácidas (maderas blandas)Ácidos grasosFenolesNo saponificables
2-8%21% Maderas duras25% Maderas blandas
HemicelulosaCelulosa45%35% Maderas duras25% Maderas blandas
GlucosaManosaGalactosaXilosaArabinosa
Glucosa
Compuestos Químicos de la Madera Estructura de la celulosa
Fuente: Smook, 1994
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Panorama General del Proceso Kraft
Digestor
Astillas
Tanque de Soplado
Lavadores
Almacén de licor negro débil
Evaporadores
Almacén de licor negro fuerte
Clarificador de licor blanco
Causterizadores
Slaker
Almacén de licor verde
Clarificador de licor verde
Tanque disolvedorHorno de
recuperación
Lavador de lodos de cal
Espesor de lodos de cal
Horno de cal
Lavador de sedimentos
Almacén de licor débil
Almacén de licor blanco
Agua
Condensadoscontaminados
Pulpa a blanqueado
Gravilla Cal
Almacénde licordébil
Lodosde Cal
Agua
SedimentosSedimentos
Fundicón
Fuente: Smook, 1994
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Panorama General del Proceso Kraft
Digestor
Astillas
Tanque de Soplado
Lavadores
Weak black liquor storage
Evaporators
Strong black liquor storage
White liquor clarifier
Causticizers
Slaker
Green liquor storage
Green liquorclarifier
Dissolving tankRecovering
furnace
Lime mudwasher
Lime mud thickener
Lime kiln
Dregswasher
Weak liquorstorage
White liquorstorage
Lime mud
Water
Fuente: Smook, 1994
Digestor
Tanque de Soplado
Lavadores
Almacén de licor negro débil
Evaporadores
Almacén de licor negro fuerte
Clarificador de licor blanco
Causterizadores
Slaker
Almacén de licor verde
Clarificador de licor verde
Tanque disolvedorHorno de
recuperación
Lavador de lodos de cal
Espesor de lodos de cal
Horno de cal
Lavador de sedimentos
Almacén de licor débil
Almacén de licor blanco
Agua
Condensadoscontaminados
Pulpa a blanqueado
Gravilla Cal
Almacénde licordébil
LodosDe Cal
AguaSedimentosSedimentos
Fundicón
La madera es “descortezada” mecánicamente y cortada en astillas que son tamizadas antes del tratamiento químico.
La lignina y algunos materiales carbohidratados son extraídos de las astillas por disolución durante la cocción en solución acuosa con compuestos alcalinos, neutros o ácidos a presión y temperatura elevada.
Las astillas mantienen su estructura de madera durante el proceso de pulpa químico, pero ésta es después tan débil que se rompe en fibras individuales por medio de una acción mecánica modesta.
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Digester
Blow tank
Weak black liquor storage
Evaporators
Strong black liquor storage
White liquor clarifier
Causticizers
Slaker
Green liquor storage
Green liquorclarifier
Dissolving tankRecovering
furnace
Lime mudwasher
Lime mud thickener
Lime kiln
Dregswasher
Weak liquorstorage
White liquorstorage
Grits
Fuente: Smook, 1994
PulpaWashers Blanqueado
Digestor
Astillas
Tanque de Soplado
Lavadores
Almacén de licor negro débil
Evaporadores
Almacén de licor negro fuerte
Clarificador de licor blanco
Causterizadores
Slaker
Almacén de licor verde
Clarificador de licor verde
Tanque disolvedorHorno de
recuperación
Lavador de lodos de cal
Espesor de lodos de cal
Horno de cal
Lavador de sedimentos
Almacén de licor débil
Almacén de licor blanco
Agua
Condensadoscontaminados
Gravilla Cal
Amacénde licordébil
LodosDe Cal
Agua
SedimentosSedimentos
Fundicón
Lavado: Materia orgánica e inorgánica disuelta gastada es separada de la pulpa por un sistema de lavado de multietapas. El licor gastado es enviado al sistema de regeneración.
Tamizado: Las impurezas sólidas contenidas en la pulpa lavada (principalmente maderas con lignina y nudos) son separadas por tamizado. Los residuos son reprocesados.
Blanqueado: Dependiendo de la aplicación, la pulpa puede ser blanqueada. Pulpa empleada para el proceso kraft es más oscura que la madera original. El blanqueado es el proceso de purificación que modifica las sustancias coloreadas, de forma que, o pierden su habilidad de absorción de luz o son disueltas.
Panorama General del Proceso Kraft
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Digester
Blow tank
Washers
Weak black liquor storage
Evaporators
Strong black liquor storage
White liquor clarifier
Causticizers
Slaker
Green liquor storage
Green liquorclarifier
Dissolving tankRecovering
furnace
Lime mudwasher
Lime mud thickener
Lime kiln
Dregswasher
Weak liquorstorage
White liquorstorage
Agua
Lime
Fuente: Smook, 1994
Pulpa
Blanqueado
Digestor
Astillas
Tanque de Soplado
Lavadores
Almacén de licor negro débil
Evaporadores
Almacén de licor negro fuerte
Clarificador de licor blanco
Causterizadores
Slaker
Almacén de licor verde
Clarificador de licor verde
Tanque disolvedorHorno de
recuperación
Lavador de lodos de cal
Espesor de lodos de cal
Horno de cal
Lavador de sedimentos
Almacén de licor débil
Almacén de licor blanco
Condensadoscontaminados
Gravilla
Almacénde licordébil
Lodosde Cal
Agua
SedimentosSedimentos
Fundicón
Con la finalidad de ser usado como combustible, el licor kraft debe ser evaporado en un sistema de evaporación de multietapas.
Panorama General del Proceso Kraft
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Blanqueado
Digester
Blow tank
Washers
Weak black liquor storage
Evaporators
Strong black liquor storage
White liquor clarifier
Causticizers
Slaker
Green liquor storage
Green liquorclarifier
Dissolving tankRecovering
furnace
Lime mudwasher
Lime mud thickener
Lime kiln
Dregswasher
Weak liquorstorage
White liquorstorage
Grits Lime
Water
Dregs
Fuente: Smook, 1994
Pulpa
Digestor
Astillas
Tanque de Soplado
Lavadores
Almacén de licor negro débil
Evaporadores
Almacén de licor negro fuerte
Clarificador de licor blanco
Causterizadores
Slaker
Almacén de licor verde
Clarificador de licor verde
Tanque disolvedorHorno de
recuperación
Lavador de lodos de cal
Espesor de lodos de cal
Horno de cal
Lavador de sedimentos
Almacén de licor débil
Almacén de licor blanco
Agua
Condensadoscontaminados
Gravilla Cal
Almacénde licordébil
Lodosde Cal
Agua
SedimentosSedimentos
Fundicón
El licor negro fuerte es quemado en un horno de recuperación donde las sustancias inorgánicas son convertidas en sustancias regenerables.
Sales de sodio y azufre son convertidas en Na2S Na2CO3 fundidos y enviados a un tanque disolvente
Panorama General del Proceso Kraft
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Digester
Blow tank
Washers
Weak black liquor storage
Evaporators
Strong black liquor storage
White liquor clarifier
Causticizers
Slaker
Green liquor storage
Green liquorclarifier
Dissolving tankRecovering
furnace
Lime mudwasher
Lime mud thickener
Lime kiln
Dregswasher
Weak liquorstorage
White liquorstorage
Dregs
Fuente: Smook, 1994
Pulpa
Blanqueador
Lodosde Cal
Digestor
Astillas
Tanque de Soplado
Lavadores
Almacén de licor negro débil
Evaporadores
Almacén de licor negro fuerte
Clarificador de licor blanco
Causterizadores
Slaker
Almacén de licor verde
Clarificador de licor verde
Tanque disolvedorHorno de
recuperación
Lavador de lodos de cal
Espesor de lodos de cal
Horno de cal
Lavador de sedimentos
Almacén de licor débil
Almacén de licor blanco
Agua
Condensadoscontaminados
Gravilla Cal
AguaSedimentos
Fundicón
El producto fundido es disuelto en un licor de lavado débil proveniente de la planta de recausterización.
Sedimentos
Panorama General del Proceso Kraft
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Digester
Blow tank
Washers
Weak black liquor storage
Evaporators
Strong black liquor storage
White liquor clarifier
Causticizers
Slaker
Green liquor storage
Green liquorclarifier
Dissolving tankRecovering
furnace
Lime mudwasher
Lime mud thickener
Lime kiln
Dregswasher
Weak liquorstorage
White liquorstorage
Fu
en
te:
Sm
ook,
19
94
Fuente: Smook, 1994
Pulpa
Blanqueador
Digestor
Astillas
Tanque de Soplado
Lavadores
Almacén de licor negro débil
Evaporadores
Almacén de licor negro fuerte
Clarificador de licor blanco
Causterizadores
Slaker
Almacén de licor verde
Clarificador de licor verde
Tanque disolvedorHorno de
recuperación
Lavador de lodos de cal
Espesor de lodos de cal
Horno de cal
Lavador de sedimentos
Almacén de licor débil
Almacén de licor blanco
Agua
Condensadoscontaminados
Gravilla Cal
Almacénde licordébil
Lodosde Cal
Agua
SedimentosSedimentos
Fundicón
El licor verde es clarificado.
Panorama General del Proceso Kraft
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Digester
Blow tank
Washers
Weak black liquor storage
Evaporators
Strong black liquor storage
White liquor clarifier
Causticizers
Slaker
Green liquor storage
Green liquorclarifier
Dissolving tankRecovering
furnace
Lime mudwasher
Lime mud thickener
Lime kiln
Dregswasher
Weak liquorstorage
White liquorstorage
Fuente: Smook, 1994
Pulpa
Blanqueador
Digestor
Astillas
Tanque de Soplado
Lavadores
Almacén de licor negro débil
Evaporadores
Almacén de licor negro fuerte
Clarificador de licor blanco
Causterizadores
Slaker
Almacén de licor verde
Clarificador de licor verde
Tanque disolvedorHorno de
recuperación
Lavador de lodos de cal
Espesor de lodos de cal
Horno de cal
Lavador de sedimentos
Almacén de licor débil
Almacén de licor blanco
Agua
Condensadoscontaminados
Gravilla Cal
Almacénde licordébil
Lodosde Cal
Agua
SedimentosSedimentos
Fundicón
El licor verde es causterizado cal “re-quemada” para formar el licor blanco:
El CaO y agua reaccionan en el slaker para formar CaOH, que posteriormente reacciona con Na2CO3 en el licor verde para formar NaOH y CaCO3.
El CaCO3, que es insoluble, es separado por filtración y lavado para extraer las sales de sodio.
Después es calcinado a CaO en un horno de cal y reusado.El licor blanco regenerado es reusado en la cocción.
Panorama General del Proceso Kraft
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