Lavagem de pasta marrom: Mais produtividade, menos consume

Vaisala Refratômetro de processo (PR-23-SD Safe Drive™) 

Toda a família de refratômetros Vaisala possui uma estrutura dedicada com técnicos certificados para treinamentos, serviços, comissionamento, além de estoque e uma oficina especializada, ou seja, mesmo sendo um equipamento importado, oferecemos toda a assistência e suporte local necessários. 

Veremos como o Refratômetro pode auxiliar no controle e otimização da lavagem de pasta marrom nas plantas de celulose (já consolidadas nas aplicações da evaporação, tanto na entrada, quanto nos efeitos intermediários, quanto na saída da evaporação); na linha do licor negro para queima na caldeira com o sistema DD23 (dedicado para evitar qualquer variação indicando a baixa concentração de sólidos) e também nas linhas de transferência; lendo e monitorando a densidade do licor verde. 

Em resumo, para a otimização da lavagem de polpa marrom com o Refratômetro PR-23-SD SAFE DRIVE™ temos:

-    Medições confiáveis, contínuas e precisas dos sólidos totais dissolvidos para um melhor controle e otimização das etapas de lavagem. 
-    Melhoria da economia e desempenho ambiental da lavagem e de todo o processo.

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A lavagem de pasta marrom afeta a economia e a carga ambiental da fábrica. Dessa forma a proposta seria:

-    Remover os compostos orgânicos e inorgânicos dissolvidos na polpa (pasta).
-    Sendo que a fração orgânica é a fonte de energia para a Caldeira de Recuperação na queima do licor negro. 
-    Os compostos inorgânicos são usados para a regeneração de produtos químicos para a produção do licor branco.

Quais seriam então os melhores resultados:

-    Uma linha de lavagem eficiente que remove o máximo possível de sólidos dissolvidos, usando a menor quantidade de água ou licor de lavagem. 
-    Melhora da qualidade da polpa e dos processos subsequentes (branqueamento, tratamento de águas residuais), além de menor consumo de produtos químicos. 
-    Menor consumo de água (menor necessidade de energia para evaporação = menos vapor, mais energia).
 

Uso de Água de lavagem x custos

Apesar do gráfico abaixo ser simples, ele demonstra de forma clara, o que se é buscado em um processo de lavagem: o ponto ótimo de custo operacional.

-    Na linha azul, temos os produtos químicos (branqueamento)
-    Na linha preta, os custos de evaporação 
-    Na linha vermelha, o custo operacional

Quando lava-se pouco ou de forma ineficiente, sobrecarrega-se o uso de produtos químicos aumentando assim, o custo operacional. Ao mesmo tempo, quando lava-se de forma adequada, há um alto consumo de água, porém um menor custo de produtos químicos. O uso do refratômetro é uma ferramenta importante para justamente se ter a obtenção do ponto ótimo do custo operacional.

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Medindo a eficiência da lavagem

Tradicionalmente, a eficiência da lavagem é controlada pelo fator de diluição e perda de lavagem.

O fator de diluição (FD) indica a quantidade de água adicionada no processo de diluição do licor negro (m3/Adt de massa)

A perda da lavagem é a quantidade de sólidos que poderia ter sido retirada da polpa durante a lavagem e é medida como:

-    Sólidos totais dissolvidos
-    Perdas de sódio (soda)
-    Condutividade
-    Demanda química de Oxigênio (DQO)
-    Carbono orgânico total (COT)

Medições de perda da lavagem

A figura abaixo é importante pois demonstra o que é imprescindìvel para se chegar ao objetivo final da lavagem de forma eficaz:

-    Monitorar e otimizar a eficiência da lavagem com medições precisas, contínuas, confiáveis e em tempo real das perdas durante o processo. 
-    As medições reais de perda devem considerar a fração orgânica e inorgânica, dissolvidas no licor.

Os sólidos orgânicos são medidos pelo DQO e o TOC. E os inorgânicos são medidos pela condutividade. Nenhuma das duas alternativas mostram a quantidade de sólidos totais. Só com o uso do refratômetro temos condições de calcular os valores dos sólidos totais dissolvidos divididos como orgânicos e inorgânicos.

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Medições de sólidos totais dissolvidos na lavagem da polpa marrom

A seguir temos um exemplo de processo que demonstra desde a parte do digestor, até a saída da polpa para o branqueamento. Nele é possível visualizar as várias possibilidades de instalação de refratômetros (em vermelho) e onde podem ser utilizados promovendo:

-    Monitoramento contínuo das etapas individuais do processo
-    Melhor controle da operação 

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Benefícios do controle da etapa de lavagem (DD Washer)

No lavador abaixo, DD WASHER, mostramos, em vermelho, os principais pontos onde devem ser instalados os refratômetros para um melhor controle e otimização da lavagem. Dessa forma:

-    Evita-se o consumo excessivo de água 
-    Permite-se a otimização dos parâmetros da lavagem (ex.: consistência, FD)
-    Tem-se maior eficiência dos evaporadores
-    Reduz-se o custo com branqueamento
-    Reduz-se o custo do tratamento de efluentes gerando melhoria do desempenho ambiental

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O equipamento indicado é o mesmo utilizado na evaporação, no controle do licor negro pra queima ou mesmo do licor verde, que indica os sólidos totais dissolvidos, sendo adequado a todas as concentrações. É uma medição em linha e em tempo real e com respostas imediatas, sendo adequado para controle. A montagem é simples e direta na tubulação. O equipamento é robusto e sem partes móveis o que diminui bastante a parte de manutenção. 

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Redução nos custos na evaporação e planta de branqueamento

O gráfico demonstra claramente, em termos de custo, a evaporação versus planta de branqueamento. Se há uma boa lavagem com o menor consumo possível de água, têm-se menos evaporação e, por consequência, menor necessidade do uso de produtos químicos no clareamento. Por isso a importância de otimização durante o processo de lavagem da pasta marrom.  

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Sugestão das soluções de medições em linha 

Abaixo temos um escopo de pré-estudo proposto pela Vaisala para cada tipo de lavagem. Considerando que cada planta tem o seu sistema e equipamentos, específicos, à sua necessidade, o estudo propõe três etapas para uma maior otimização do processo:

1a ETAPA
Avaliação do controle atual do sistema de lavagem de polpa marrom na fábrica:
-    São feitas avaliações das medições existentes in-line, on-line e off-line 
-    E são determinadas as áreas potenciais para otimização

2a ETAPA 
Coleta de amostras e análises: 
-    Amostragem em áreas selecionadas do processo 
-    Medições pelo refratômetro Vaisala em laboratório
-    Comparação com as práticas laboratoriais do cliente
-    Determinação de pontos de instalação de medição in-line

3a ETAPA
Proposta para otimização da lavagem de polpa marrom: 
-    Descrição das necessidades específicas do cliente
-    Relatório de campo completo com pacote de medições in-line recomendado 

Conclusão 

O investimento em refratômetros no processo de lavagem da pasta marrom por meio da remoção máxima de sólidos, proporciona:

-    Menor consumo de água na lavagem
-    Melhora no custo de evaporação
-    Menor consumo de energia 
-    A polpa mais clara com menor uso de químicos 
-    Melhora na carga ambiental da fábrica

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