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REINALDO NEUBERGER
BOAS PRTICAS DE OPERAO E MANUTENO PARAREDUO DE ODORES NA PRODUO DE CELULOSEKRAFT: UMA ABORDAGEM QUALITATIVA
SO CAETANO DO SUL2008
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REINALDO NEUBERGER
BOAS PRTICAS DE OPERAO E MANUTENO PARAREDUO DE ODORES NA PRODUO DE CELULOSEKRAFT: UMA ABORDAGEM QUALITATIVA
Dissertao apresentada Escola de EngenhariaMau do Centro Universitrio do Instituto Mau deTecnologia para obteno do ttulo de Mestre emEngenharia de Processos Qumicos e Bioqumicos.
Orientador: Prof. Dr. Eduardo Antnio Licco
SO CAETANO DO SUL2008
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AGRADECIMENTOS
Professor Eduardo Antonio Licco por ter acreditado na idia deste trabalho,aconselhando, ajudando e apoiando permanentemente a sua realizao.
Bibliotecrias do Centro Universitrio do Instituto Mau de Tecnologia e da CETESBque tornaram possvel a preparao deste documento.
s empresas de papel e celulose consultadas, pelas informaes e apoio tcnicodispensados ao desenvolvimento deste trabalho.
ABTCP Associao Brasileira Tcnica de Celulose e Papel, pelas orientaes einformaes tcnicas, fundamentais para este trabalho.
Waverli e Juliana, esposa e filha, pelo incentivo e apoio motivacional.
A todos que, de alguma maneira contribuiram para realizao deste trabalho.
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RESUMO
Este trabalho foca o estudo da influncia da utilizao de boas prticas para
reduo de odores na indstria de celulose Kraft, especialmente nas atividades de
cozimento, operao de caldeiras e fornos de cal, consideradas as mais poluentes.
No processo de cozimento foram consideradas as modificaes de tecnologia
relacionadas polpao, otimizao do nmero Kappa, fatores relacionados
perdas de rendimento, reduo de resduos e adoo de aditivos para reduo de
emisses de compostos de enxfre em forma reduzida (TRS). Na operao de
caldeiras de recuperao, centrou-se na queima de combustvel, observando-se a
importncia de um sistema de instrumentao adequado, boa regulagem e
realizao de manuteno apropriada, suportados por um sistema de verificao
formal, provendo segurana e confiabilidade. Quanto aos fornos de caI, onde a
eficincia dos equipamentos auxiliares do forno afetam a performance do mesmo,
citam-se os lavadores de lama, alimentadores de lama e calcreo, sistema de
injeo de ar, exausto e lavagem dos gases, sistema de rotao do forno e
instrumentao, como variveis afetando a presena de TRS nos seus gases
residuais.
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ABSTRACT
This work focuses on the study of the influence of use of best practices to
reduce odors in the Kraft pulp industry, especially in activities related on cooking
process, operation of boilers and lime furnaces. In the process of cooking were
considered the changes of technology related to wood separation fiber, optimization
of Kappa number, factors related to loss of performance, waste reduction and
adoption of additives to reduce total reduced sulfur emissions -TRS. Regarding on
recovery boilers operation, the objective is to optimize the burning of fuel, through an
appropriate instrumentation system, good calibration and implementation of
adequate maintenance, supported by a formal check list system, providing safety and
reliability. Regarding to lime furnaces, the efficiency of auxiliary equipment also
interfere on its performance, e.g. mud washers, mud and limestone feeders, air
injection and exhausting system, gases washing, furnace rotation and
instrumentation system, affecting the level of TRS emissions in their waste gases.
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SUMRIO
1. INTRODUO.........................................................................................................1
1.1. ASPECTOS DA PRODUO DA CELULOSE.....................................................2
2. OBJETIVOS.............................................................................................................6
3. REVISO BIBLIOGRFICA....................................................................................7
3.1. IMPORTNCIA DO PAPEL...................................................................................7
3.2. CELULOSE A BASE DO PAPEL.....................................................................10
3.3. PROCESSOS DE PRODUO DE CELULOSE................................................13
3.4. O PROCESSO KRAFT........................................................................................16
3.4.1. Fontes de odores no processo Kraft................................................................20
3.5. ASPECTOS TCNICOS DA PRODUO DE CELULOSE KRAFT...................24
3.6. ASPECTOS QUMICOS DO PROCESSO KRAFT.............................................25
3.6.1. Variveis bsicas que afetam o processo Kraft...............................................26
3.6.2. Recuperao do licor negro.............................................................................30
3.6.3. Licor verde........................................................................................................31
3.6.4. Licor branco......................................................................................................31
3.7. COMPOSTOS ODORANTES EMITIDOS PELO PROCESSO KRAFT.............32
3.7.1. Reaes qumicas............................................................................................32
3.7.2. Caractersticas das emisses atmosfricas.....................................................343.8. REGULAMENTAES INTERNACIONAIS PARA EMISSES
ATMOSFRICAS DO PROCESSO KRAFT...............................................................44
3.8.1. Valores referenciais Europeus e Norte Americanos.........................................51
3.9. REGULAMENTAO BRASILEIRA PARA EMISSES ATMOSFRICAS DO
SETOR DE CELULOSE.............................................................................................53
3.9.1. Regulamentao nacional................................................................................53
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3.9.2. Regulamentao no Estado de So Paulo.......................................................54
3.9.3. Valores referenciais nacionais..........................................................................55
4. METODOLOGIA....................................................................................................57
4.1. ESTRUTURAO DA PESQUISA.....................................................................57
4.2. MTODO.............................................................................................................57
4.3. LIMITAES DA PESQUISA.............................................................................58
5. RESULTADOS.......................................................................................................60
5.1. MODIFICAO NO PROCESSO DE FABRICAO UTILIZAO DE
ADITIVOS QUINNICOS...........................................................................................60
5.2. SOLUES END OF PIPE..............................................................................71
5.3. BOAS PRTICAS DE OPERAO E MANUTENO......................................73
5.3.1. O que so boas prticas...................................................................................73
5.3.2. O que envolvem as boas prticas....................................................................75
5.3.3. Onde se aplicam as boas prticas...................................................................75
5.4. AS BOAS PRTICAS NA INDSTRIA DE CELULOSE KRAFT........................76
5.4.1. Processo de cozimento....................................................................................76
5.4.1.1. Controle da sulfidez.......................................................................................76
5.4.1.2. Controle do nmero Kappa...........................................................................78
5.4.1.3. Antraquinona para reduo das emisses de TRS.......................................815.4.2. PROCESSO DE RECUPERAO..................................................................84
5.4.2.1. Controle das emisses de enxofre................................................................86
5.4.2.2. Controle da oxidao trmica gases no condensveis diludos(GNCD).....88
5.4.2.3. Controle da oxidao trmica dos gases no condensveis concentrados
(GNCC) e dos gases de sada da coluna de destilao (GSCD)...............................90
5.4.3. PROCESSO DE CAUSTIFICAO.................................................................94
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5.4.3.1. Controle da lavagem de lama........................................................................96
5.4.3.2. Controle da queima de GNCC.......................................................................96
5.4.3.3. Orientaes para controle de problemas especficos.................................103
5.4.4. CAPACITAO DA MO DE OBRA.............................................................107
6. DISCUSSO........................................................................................................111
7. CONCLUSO......................................................................................................119
REFERNCIAS........................................................................................................122
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LISTA DE TABELAS
01 Principais empresas produtoras de celulose no Brasil em 2005.......................10
02 Comparao entre trs tipos de polpa qumica................................................ 15
03 Odor caracterstico e limite de percepo de odor (LPO) dos compostos de
enxofre...............................................................................................................33
04 Resumo das emisses por fontes (celulose Kraft)............................................34
05 Composio de poluentes atmosfricos............................................................35
06 Concentraes tpicas de gases TRS para produo de celulose Kraft...........37
07 Fatores de emisso de TRS por fontes no processo Kraft................................38
08 Valores tpicos de TRS por setor.......................................................................39
09 Emisses atmosfricas representativas dos processos Kraft e soda...............39
10 Fatores de emisso de particulados no processo Kraft aps controle..............40
11 Fatores de emisso para caldeiras de vapor sem controle para diversoscombustveis......................................................................................................41
12 Fatores de emisso e concentraes de SO2e NOXde fontes de combusto de
processos Kraft .................................................................................................42
13 Emisso de particulados de caldeiras de vapor................................................42
14 Poluentes tpicos da combinao de combustveis...........................................43
15 NSPS para novas fontes de celulose Kraft.......................................................45
16 Limites regulamentados para processo Kraft em termos de TRS para indstrias
novas e j existentes (USA)..............................................................................46
17 Padres de emisso atmosfrica (1990) para fbricas de celulose Kraft.........47
18 Emisses atmosfricas para novas fbricas de celulose Kraft.........................48
19 Emisses atmosfricas para fbricas de celulose Kraft....................................49
20 Emisses atmosfricas para fbricas de celulose.............................................50
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21 Emisses atmosfricas para unidades Kraft.....................................................51
22 Emisses atmosfricas para processo sulfito...................................................51
23 Emisses atmosfricas para pastas de alto rendimento...................................52
24 Emisses atmosfricas para fbrica de papel...................................................52
25 Valores referenciais de emisso no Brasil ......................................................56
26 Principais efeitos e vantagens econmicas dos aditivos quinnicos................69
27 Reduo de odor com o uso de DDA................................................................71
28 Rendimento da polpa e propriedades ao longo da linha de fibras....................79
29 Nveis de AOX e de DQO nos efluentes do branqueamento total...................80
30 Dados do processo simulado, produo de polpa e slidos secos para a
recuperao a diferentes nmeros kappa de cozimento.................................81
31 Principais fontes de compostos odorantes na caldeira de recuperao...........85
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LISTA DE FIGURAS
01 Etapas do processo de fabricao de celulose.................................................14
02 Fluxograma tpico do processo de polpao Kraft............................................19
03 Fluxograma do sistema de controle de odor mais utilizado no processo de
polpao Kraft...................................................................................................22
04 Curvas de temperatura e velocidade relativa da reao em funo do tempo de
Cozimento.........................................................................................................25
05 Alcali efetivo e fator H requeridos para chegar a um determinado nmero
Kappa................................................................................................................28
06 O processo Kraft - fontes e TRS........................................................................36
07 Estrutura qumica do antraceno e da antraquinona..........................................62
08 Estrutura qumica do THAQ e do DDA..............................................................63
09 Mecanismo de reao da antraquinona no cozimento......................................65
10 Mecanismo redox proposto para antraquinona.................................................67
11 Mecanismo de reao do DDA no cozimento...................................................68
12 Relao entre sulfidez e TRS............................................................................78
13 Efeito do excesso de oxignio no forno de cal e a emisso de TRS................94
14 Vista frontal do forno de cal...............................................................................98
15 Pontos para medio de lcali em uma planta de caustificao.....................100
16 Nmero de amostragens pontuais..................................................................102
17 Reduo da sulfidez e adio de AQ na formao metilmercaptana..............112
18 Comparativo - emisses de TRS - caldeira de recuperao A por perodo....115
19 Comparativo - emisses de TRS - caldeira de recuperao B por perodo....115
20 Enriquecimento com oxignio em fornos de cal..............................................118
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LISTA DE ABREVIATURAS
AA Alcali ativoAQ Antraquinona (composto derivado do antraceno, hidrocarboneto policclico).
AOX Compostos orgnicos halogenados solveis em gua
ATT Alcali total titulvel
DBO Demanda bioqumica de oxignio
DDA Sal dissdico de 1,4 dihidro 9,10 dihidroxiantraceno
DHAQ Dihidroxiantraquinona
DQO Demanda qumica de oxignio
FATOR H Varivel que relaciona tempo de cozimento e temperatura
GNC Gases no condensveis
GNCC Gases no condensveis concentrados
GNCD Gases no condensveis diludos
GSCD Gases de sada da coluna de destilao
Kappa Branqueabilidade ou grau de deslignificao da celulose
LPO Limite de percepo de odor
SMELT Material fundido na caldeira de recuperao; licor negro residual
STHR Super total heat recovery
THAQ Tetrahidroquinona
TRS Total reduced sulfur (Compostos reduzidos de enxfre)
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1. INTRODUO
Acredita-se que o homem comeou a registrar sua histria por volta de 6000
a.C. Para isso, utilizava entalhes em pedra, madeira ou placas de barro e argila.
Alguns milnios mais tarde, os egpcios inventaram o papiro. Tranando fatias
finssimas de uma planta com o mesmo nome, eles conseguiam produzir uma
substncia compacta em que se podia escrever e desenhar. No sculo II d.C., o
papiro fazia tanto sucesso entre gregos e romanos que os governantes do Egito
proibiram sua exportao, temendo a escassez do produto. A medida acelerou a
busca por materiais alternativos.
O papel surgiu na China em 105 d.C. Uma mistura aquosa de fibras
maceradas de redes de pescar, produzidas fibras do liber (casca interior) de certas
vores e arbustos era espalhada sobre uma tela de pano esticada por uma armao
de bambu. As folhas resultantes logo fizeram sucesso e a partir da, o papel iniciou
sua viagem pelo mundo, passando a ser amplamente utilizado por todas as culturas
(FAGUNDES, 2006).
difcil imaginar a vida, hoje, sem o papel. Ele est presente em uma
variedade de formas, que passa pela higiene, embalagens, vesturio e informao.
Por ser um material to comum, raramente associado a algo que envolva pesquisa
e tecnologia. Entretanto, o papel o resultado de processos que incorporamavanos nos setores de eletrnica, sistemas de controle, mecnica, qumica, novos
materiais, entre outros. A tcnica para sua obteno est sujeita a constantes
aprimoramentos, de forma a alcanar aumentos contnuos da produo sem perder
de vista a sustentabilidade ambiental.
O Brasil comeou a desenvolver a indstria de celulose e papel h meio
sculo, transformando-se em expoente mundial ao vencer o desafio de tornar o
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eucalipto e o pinus as bases das florestas nacionais plantadas, com ndices de
produtividade entre os maiores do mundo.
O setor de celulose e papel , atualmente, um dos setores de base florestal
mais expressivos no Brasil, pelo grande investimento e gerao de renda com R$
16,8 bilhes de faturamento em 2003 - cifra que abrange as atividades integradas de
produtos florestais e de converso de papel. Os investimentos realizados nos ltimos
dez anos foram de US$ 12 bilhes, possibilitando uma produo de 9 milhes de
toneladas de celulose por ano. Desse montante, 3,7 milhes de toneladas so
exportadas anualmente, gerando US$ 1,2 bilho em divisas (BRACELPA, 2004).
Neste sculo o Brasil referncia na produo de celulose de qualidade, se
encaixando entre os maiores exportadores mundiais do produto. o 7 maior
produtor mundial de celulose, lder nas exportaes de celulose de fibra curta e 11 o.
na produo de papel (MORAES, 2006).
1.1. ASPECTOS DA PRODUO DA CELULOSE
De um modo geral, as etapas relacionadas ao processo de fabricao de
celulose, genericamente chamado de polpao, consistem na preparao da
madeira e cozimento, no branqueamento e secagem da celulose produzida e na
recuperao dos reagentes empregados (IPT, 1998).Na polpao a madeira que chega transformada em cavacos e posta em
grandes reatores chamados digestores, onde so cozidos em solues qumicas a
uma temperatura que varia entre 150 C e 170 C durante cerca de trs horas. Com
isso, a lignina substncia presente nas clulas vegetais, que confere rigidez
madeira dissolvida, soltando as fibras de celulose. O material resultante
chamado de polpa.
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Segundo FOELKEL(2007), qualquer linha de fibras em uma fbrica de
celulose ou de papel tem diversas misses, sendo, do seu ponto de vista, as
seguintes as mais importantes:
Converter eficientemente a madeira em celulose branqueada,
Manter a qualidade uniforme e de acordo com as exigncias dos
mercados,
Funcionar a custos competitivos,
Ter alta eficincia operacional,
Evitar impactos significativos no meio ambiente,
Gerar melhorias para as partes interessadas e afetadas e com as quais se
relaciona.
Ainda de acordo com o autor, as linhas de fibras atualmente em instalao ou
em operao recente desenvolveram mecanismos de controle desses fatores
chaves de competitividade. Dentre os diversos procedimentos de gesto
implementados destaca FOELKEL:
Segregao de madeiras por espcies e por qualidade,
Diminuio de perdas na rea de preparo de madeiras,
Reduo nas perdas de fibras ao longo de toda a linha produtiva,
Reduo nos desperdcios de vapor e de energia eltrica,
Seleo de processos muito eficientes para cozimento e branqueamento,
Associao da linha de fibras gerao de energia eltrica e trmica a
partir de biomassas da fbrica e das florestas,
Mxima conservao de gua e de calor, com uso de calor secundrio e
de filtrados quentes e recuperados, Mxima segurana aos trabalhadores nas operaes fabris,
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Mxima eficincia de logstica desde a rea de manuseio de madeira,
Estoques intermedirios, fluxos internos e destinao do produto final aos
clientes,
Desenho eficiente das capacidades, evitando gargalos de ineficincia,
Eficiente uso do capital de investimento,
Reduo dos custos operacionais por otimizao de custos ao longo do
ciclo de vida dos insumos,
nfase no treinamento e na qualificao do pessoal tcnico,
Transparncia e dilogo com as partes interessadas,
Maior comprometimento com os aspectos ambientais e sociais.
No obstante, as reaes que ocorrem no processo de polpao do origem
a compostos odorantes que caracterizam as fbricas de celulose e evidenciam os
impactos da atividade sobre o bem estar das comunidades vizinhas.
Os impactos causados pelas substncias odorantes provenientes do
processamento da celulose so reconhecidamente de difcil controle, considerando
as concentraes em que tais substncias se fazem perceber pelo olfato. Para
eliminar ou minimizar a percepo dos odores provenientes do processo de
polpao, trs rotas se fazem possveis:
a) Mudana no processo de produo, com o emprego de uma rota qumica
que no gere compostos odorantes;
b) Instalao de equipamentos de controle que retenham esses compostos,
impedindo sua emisso para a atmosfera;
c)Emprego de prticas otimizadas de produo, operao e manuteno que
reduzam o potencial das fontes emissoras.
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Na prtica, essas trs rotas no so excludentes, nem representam sozinhas
a soluo do problema. As melhores solues econmicas, ambientais e sociais,
vm do uso ponderado das trs. Neste contexto, tendo como premissa que a melhor
eficincia de uma alternativa tecnolgica apenas pode ser obtida com o concurso de
um adequado conjunto de prticas operacionais, as boas prticas de operao e
manuteno ficam evidenciadas como alicerce dos programas de controle de
emisses odorficas em fbricas de papel.
Quais so, como so aplicadas e que respostas trazem, so as questes de
interesse a serem analisadas quando da celebrao de sistemas de gesto que
busquem o equilbrio scio-econmico e ambiental para produo de celulose.
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2. OBJETIVO
Partindo da hiptese de que boas prticas de operao e manuteno so
fundamentais para obter e manter baixos nveis de emisso de compostos odorantes
em plantas de produo de celulose Kraft, este estudo tem como objetivo geral
identificar as boas prticas de produo, operao e manuteno que levam
reduo das emisses de compostos odorantes. So objetivos especficos do
estudo:
Qualificar os aspectos ambientais do processo de produo de celulose Kraft;
Consolidar as boas prticas de operao e manuteno utilizadas no processo
de polpao, na caldeira de recuperao e no forno de cal.
A escolha dessas unidades do processo Kraft se justifica pelo elevado
potencial emissor de substncias odorantes que apresentam.
Justificativa
O foco do estudo das melhores prticas repousa no fato de que tanto uma
boa tecnologia como um eficiente equipamento perde seus atibutos de desempenho,
se inadequadamente operados ou mantidos. O inverso tambm verdadeiro; a
melhor prtica de operao e manuteno ser insuficiente se o processo, as
matrias primas ou os equipamentos forem ineficientes.
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3. REVISO BIBLIOGRFICA
3.1. IMPORTNCIA DO PAPEL
A preocupao em registrar os fatos dirios faz-se presente desde o
aparecimento da raa humana sobre a terra. Isto comprovado com as
antiqussimas pinturas nas cavernas. Aos poucos o Homem deixou as paredes e
comeou a usar materiais mais fceis de serem transportados. Com a facilidade
ganha, o Homem era impulsionado a expandir os seus conhecimentos, observando
tudo ao seu redor e descobrindo novas maneiras de gravar os acontecimentos.
Em 3.500 a.C., surge o papiro: obtido do entrelaamento de tiras do caule
de uma planta, espalhando-se por toda a Europa. Por volta de 105 d.C., foi
apresentado por TsAi Lun, na China, um processo autntico de fabricao de papel
(BRACELPA, 2004).
A idia bsica de dissolver pedaos de madeira de amoreira e trapos de
roupas velhas, para obter fibras, e depois reagrup-las, formando uma folha e
secando-a ao sol, deu origem aos processos modernos (BRACELPA, 2004).
Os muulmanos descobriram o segredo chins, espalhando-o por toda a
Europa. Somente em 1719, na Frana, surge o processo de fabricao de papel
exclusivamente de madeira. Em 1764, um ingls adquire a patente para a fabricao
de papel e, no final do sculo XVIII, surge o processo contnuo (BRACELPA, 2004).O processo contnuo trouxe uma nova dimenso e importncia ao mundo. At
ento o Homem enfrentava dificuldades em transportar algo que necessitasse de
embalagem, despertando-se o uso do papel para as mesmas. A partir desse
momento, a evoluo logicamente foi muito grande, contudo a sequncia de
fabricao ainda segue a idia bsica apresentada por TsAi Lun (ABTCP,2003).
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A primeira fbrica de papel no Brasil entre 1809 e 1810 no Andara Pequeno
(Rio de Janeiro), foi construda por Henrique Nunes Cardoso e Joaquim Jos da
Silva, industriais portugueses transferidos para o Brasil. Comeou a funcionar entre
1810 e 1811, e pretendia trabalhar com fibra vegetal. Outra fbrica aparece no Rio
de Janeiro, montada por Andr Gaillard em 1837 e logo em seguida em 1841, tem
incio a de Zeferino Ferraz, instalada na freguesia do Engenho Velho. O portugus
Moreira de S proclama a precedncia da descoberta do papel de pasta de madeira
como estudo de seu laboratrio, e produto de sua fbrica num soneto de sua autoria,
dedicado aos prncipes D. Joo e Dona Carlota Joaquina impresso na primeira
amostra assim fabricado.
A partir de ento, o setor produtivo de papel e celulose passou a contribuir de
forma relevante para o desenvolvimento do Brasil. A cadeia produtiva do setor
abrange as etapas de produo de madeira, energia, celulose e papel, converso
em artefatos de papel e papelo, reciclagem de papel, produo grfica e editorial,
alm de atividades de comrcio, distribuio e transporte (CARVALHO et al., 2005).
Segundo a BRACELPA (2006) o setor utiliza exclusivamente madeira de
florestas plantadas (eucalipto e pinus), possui 220 empresas localizadas em 450
municpios de 16 estados, nas cinco regies brasileiras, gera 100 mil empregos
diretos nas indstrias e florestas, possui 1,4 milho de hectares de florestasplantadas (Eucalipto: 1 milho e Pinus: 400 mil), bem como uma rea de florestas
nativas preservadas e cultivadas de 1,5 milho de hectares.
Ainda segundo a entidade, em 2006, a produo brasileira de celulose foi de
11.179.973 toneladas e a de papel 8.724.631 toneladas (BRACELPA, 2006). Diante
de tais nmeros, pode-se afirmar que a indstria de Celulose e Papel a mais bem
sucedida do setor florestal brasileiro. Vale lembrar que, desde o incio de suas
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atividades no Brasil, o segmento teve em vista as exportaes e buscou operar em
condies de concorrer com os grandes produtores dos pases mais desenvolvidos,
razo das caractersticas desse mercado que sempre foi marcado pela competio
internacional (CARVALHO et al., 2005).
Frise-se que, no Brasil, o eucalipto, plantado em povoamentos homogneos,
atinge a mais alta taxa de crescimento observada em plantios florestais no mundo, e
constitui-se na principal fonte de matria prima das empresas que atuam no setor
(CARVALHO et al., 2005).
Poucas e grandes empresas lideram o ranking das maiores produtoras de
celulose de fibra curta do Brasil. A tabela 01 a seguir apresenta os principais
empresas produtoras de celulose no Brasil em 2005.
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Tabela 01: Principais empresas produtoras de celulose no Brasil em 2005
Empresa Produo % do total
Aracruz Celulose S/A 2.785.463 26,91
Votorantin Celulose e Papel S/A 1.343.076 12,97
Klabin S/A 1.180.228 11,40
Suzano Papel e Celulose 1.164.427 11,25
Celulose Nipo-Brasileira S/A Cenibra 967.060 9,34
Ripasa S/A Celulose e Papel 505.771 4,89
International Paper do Brasil Ltda. 450.804 4,35
Jari Celulose S/A 364.227 3,52
Veracel Celulose (Stora Enso) 216.752 2,09Rigesa Celulose, Papel e Embs. Ltda. 215.907 2,09
Norske Skog Pisa Ltda 170.141 1,64
Lwarcel Celulose e Papel Ltda 153.836 1,49
Melhoramentos Papel Ltda 115.020 1,11
Iguau Celulose, Papel S/A 96.841 0,94
Orsa Celulose, Papel e Embs 93.317 0,90
Celulose Irani S/A 79.075 0,76
Nobrecel S/A Celulose e Papel 66.475 0,64
Trombini Industrial S/A 43.299 0,42
Cocelpa Cia de Cel e papel do Paran 42.286 0,41
Fonte: BRACELPA, 2005
3.2. CELULOSE A BASE DO PAPEL
A celulose de madeira constitui a principal matria prima utilizada na
fabricao de papel e papelo. A adequao de um tipo especfico de celulose de
madeira para um fim especfico depende do tipo de madeira usado para fabricar a
celulose, bem como do processo usado para transformar a madeira em celulose. A
celulose de madeira obtida de rvores de madeira dura como o carvalho, o
eucalipto, o lamo, a btula e a accia. A celulose de madeira dura tem fibras curtas
e geralmente mais adequada fabricao de papis revestidos ou no revestidos,
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papis sanitrios e papis especiais. A celulose de madeira macia obtida atravs
de vores como os pinheiros. Ela tm fibras longas e geralmente usada para
conferir resistncia ao papel (ARACRUZ CELULOSE, 2007).
O processo de fabricao tambm pode determinar a adequao de uma
celulose para usos especficos. A celulose qumica se refere celulose feita usando
processos qumicos para dissolver a lignina e outros materiais orgnicos unindo as
fibras da madeira. Entre os vrios processos qumicos, o mais comum o processo
Kraft, usado para produzir celulose. O processo kraft ajuda a manter a fora
inerente s fibras de madeira e assim produzir uma celulose especialmente
adequada para a fabricao de papis para imprimir e escrever, papis especiais e
papis sanitrios.
Apesar da possibilidade de se poder utilizar quase qualquer material fibroso
na produo de celulose e papel, alguns requisitos devem ser atendidos, como:
Deve haver disponibilidade constante de matria prima para garantir o
funcionamento constante da fbrica;
A matria prima no deve deteriorar-se rapidamente com o
armazenamento;
Os custos de colheita e transporte no devem ser muito elevados;
O custo de converso da matria-prima deve ser relativamente baixo; o
rendimento deve ser alto e a qualidade, boa;
Deve haver uma demanda suficiente de produto a um preo que
assegure uma operao lucrativa.
Por cumprir com todos esses requisitos, a madeira a melhor matria-prima para a
fabricao de papel (SANJUAN, 1997)
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Devido sua origem natural, a madeira apresenta propriedades fsicas com
um elevado grau de variabilidade. Essa variao em parte resultante das
condies de crescimento como clima, solo, suprimento de gua e de nutrientes.
Alm disso, todas as propriedades da madeira so, pelo menos em parte,
hereditrias (BODIG,1993)
A ampla gama de variaes inerentes madeira produz numerosas
dificuldades para seu processamento e utilizao. No passado, muitas dessas
dificuldades foram superadas devido utilizao de espcies de madeira com
grandes dimenses e elevadas idades, levando a uma certa uniformidade.
Atualmente, essa possibilidade est se tornando mais remota. Cada vez mais as
rvores so caracterizadas por pequenas dimenses e grande variabilidade (BODIG,
1993).
Para a indstria atual, a madeira juvenil a realidade da matria prima e as
adaptaes de processo para esse material so cada vez mais frequentes. A
espcie de madeira empregada no cozimento, mais do que qualquer outra varivel
do processo, responsvel por grandes diferenas na qualidade e nas propriedades
da polpa ou pasta celulsica, como tambm chamada.
O comprimento das fibras diferencia as espcies folhosas das conferas. As
primeiras apresentam fibras curtas medindo entre 1 e 1,5 mm, enquanto as ltimasmedem entre 3 e 5 mm. Esse um fator importante para as propriedades fsicas do
papel. (IPT, 1998).
Apesar do maior tempo necessrio para o processo de polpao, a celulose
de conferas geralmente confere ao papel excelentes propriedades de reistncia
mecnica, enquanto a celulose de folhosas apresenta propriedades mecnicas mais
baixas. Isso impede o emprego das folhosas como matria prima para a
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fabricaao de papis de resistncia muito elevada, mas permite o uso em outros
tipos de papis, como de impresso e de escrever (IPT, 1998).
3.3. PROCESSOS DE PRODUO DE CELULOSE
O processo de fabricao de celulose consiste basicamente na
transformao da madeira em material fibroso, que denominado pasta, polpa ou
celulose industrial.
A polpao pode ser definida como o processo de separao das fibras da
madeira mediante a utilizao de energia mecnica, trmica ou qumica, ou ainda a
combinao das trs. Cada processo resultar em um material com caractersticas
diferenciadas (WALKER, 1993; SANJUAN, 1997; IPT, 1998). Uma descrio
detalhada sobre os processos de polpao pode ser encontrada em SHREVE(1997).
Na polpao qumica mistura-se o material fibroso com uma soluo aquosa
de substncias inorgnicas, denominada licor de cozimento, cuja composio varia
de acordo com o processo utilizado e do uso que se dar polpa. Essa mistura
colocada em um digestor, onde se aplica calor para efetuar o cozimento da massa,
solubilizando o material lignino-celulsico e individualizando as fibras. Tal processo
se realiza sob condies controladas de presso, temperatura e tempo.
Segundo WALKER (1993), a polpao qumica pode ser dividida em duasclasses, conforme a faixa de pH em que operam. So os assim denominados
processos cidos e processos alcalinos. Dentre os alcalinos, o processo Kraft o de
maior importncia, representando, no ano 2000, 99,6% da polpa qumica fabricada
no Brasil e 94,7% no mundo.
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A figura 1 apresenta um esquema do processo de fabricao de celulose
kraft.
Figura 01: Etapas do processo de fabricao de celulose
onte: BRACELPA, 2004.
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A tabela 02 apresenta um resumo comparativo entre os diversos processos
de polpao.
Tabela 02: Comparao entre trs tipos de polpa qumica
Tipo de Processo Polpa Kraft ou ao Sulfato
(alcalino)
Polpa ao Sulfito (cido) Semiqumico ao sulfito
(neutro)
Matria prima celulsica Quase qualquer espcie de
madeira mole ou dura
Conferas: deve ter boas
colorao e estar livre de
certos compostos
hidrxifenlicos
Madeira dura: usam-se
tambm algumas moles
(pedaos pequenos
desfibrados)
Reao principal no digestor Hidrlise das ligninas a
lcoois e acidos, formam-sealgumas mercaptanas
RC:CR+Ca(HSO3)2
RCH CR.SO3 0,5 Ca
Sulfonao da lignina e
hidrlise da hemicelulose,levando formao de
acetato e de formiato
Composio do licor de
cozimento
Soluo a 12,5% de NaOH,
Na2S e Na2CO3. Anlise
tpica dos slidos: 58,6% de
NaOH, 27,1% de Na2S
14,3% de Na2CO3. A ao
dissolvente devida ao
NaOH e as Na2S. O Na2CO3
inerte e constitui o resduo
de equilbrio entre a cal e
Na2CO3, na formaodo
NaOH
7% em peso de SO2, dos
quais 4,5% so combinados
como cido sulfuroso e
2,5% como sulfito cido de
clcio ou de magnsio,
Mg(HSO3)2.O cozimento de
1.000 Kg de polpa requer de
195 a 240 Kg de SO2e 61 a75 Kg de MgO. A tendncia
recente favorece o uso do
Mg (OH)2 e do NH4OH para
acelerar a solubilizao da
lignina
Soluo de Na2S
tamponada com Na2CO3ou
licor verde Kraft.A
concentrao de Na2S fica
na faixa 90-200g/l. O licor de
cozimento no completa a
libertao das fibras, mas o
tratamento mecnico atermina.
Condies de cozimento Durao 2 a 5h;
temperatura 170 a 177 oC;
presso 6,8 a 9,2 atm.
Durao 6 a 12 h;
temperatura 125 a 160 oC
presso 6,1 a 7,5 atm
Durao 36 a 48 min - polpa
para papelo, 12 a 15 min
madeiras duras misturadas,
temperatura 160 a 182 oC;
presso 6,8 a 10,9 atm
Recuperao qumica A maior parte do processo
dedicada recuperao dos
reagentes de cozimento,
com a recuperao
incidental do calor mediante
a queima da matria
orgnica dissolvida no licor
da madeira; as perdas
qumicas do sistema so
compensadas pelo Na2SO4.
O SO2libertado
recuperado; o licor de
magnsio recuperado e
reutilizado depois da
digesto da madeira e da
lavagem da polpa.
Caracteriza-se pelo elevado
rendimento, de 65 a 85%.
As perdas no polpeamento
ficam entre 35 e 15% das
componentes da medeira.
Mtodos especiais de
recuperao e de utilizao
dos subprodutos.
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Tabela 02 (continuao): Comparao entre trs tipos de polpa qumica
Materiais de construo Digestores, tubulaes,
bombas e tanques feitos em
ao doce ou, de preferncia,em ao inoxidvel.
O licor cido exige que o
revestimento do digestor
seja em tijolos prova decido; os acessrios so em
aos ao cromo-nquel (tipo
316), em chumbo e em
bronze.
So encontrados srios
problemas de corroso nos
digestores e noequipamento; necessria
proteo do ao inoxidvel.
Caractersticas da polpa Colorao parda; difcil de
alvejar; fibras fortes;
resistncia refinao
mecnica.
Colorao branca fosca;
facilmente alvejada; as
fibras so mais fracasque as
da polpa Kraft.
Papis encorpados, densos,
de baixa opacidade; as
fibras aproximam-se, em
resistncia das polpas
qumicas.
Produtos tpicos de papel Sacos e papel forte e pardo;
sacos multifolhado, papel
gomado, papel de
construo; papis brancos
resistentes da polpa
alvejada; papeles usados
em caixas, vasilhas, caixas
de leite e chapas onduladas
Tipos brancos; papel de
livro, papel de embrulho
para po, papel de seda
para frutas, papis
sanitrios.
No alvejada: grande
percentagem para papelo
ondulado e tambm papel
de jornal e chapas
especiais. Alvejada: papis
de escrever e bond,papel
offset. De mimegrafo, de
seda e papis absoventes.
Fonte: Adaptado de SHREVE, 1997.
3.4. O PROCESSO KRAFT
O processo Kraft de obteno de celulose tem como caracterstica bsica o
aquecimento dos cavacos de madeira em um vaso de presso, o digestor, com licor
de cozimento constitudo, principalmente, de uma soluo aquosa de hidrxido de
sdio e sulfeto de sdio. A razo entre a quantidade de madeira e licor, bem como a
concentrao de licor, a umidade dos cavacos e outras variveis, so
cuidadosamente controladas (WALKER, 1993; SANJUAN, 1997; IPT, 1998).
Esse aquecimento feito de acordo com um programa pr-determinado, no
qual a temperatura elevada gradualmente, durante 50 a 90 minutos, at atingir
170C, permitindo a impregnao do licor de cozimento nos cavacos de madeira.
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Mantm-se essa temperatura entre uma e duas horas para completar as reaes de
cozimento (SANJUAN, 1997; IPT, 1998).
O ataque alcalino causa a ruptura das molculas de lignina em fragmentos
menores, cujos sais de sdio so solveis no licor de cozimento. Em decorrncia
desse ataque qumico, so dissolvidos, aproximadamente, 80% da lignina, 50% das
hemiceluloses e 10% da celulose. Essa a razo de serem obtidos baixos
rendimentos nesse processo cerca de 45 a 50%. (WALKER, 1993).
A presena de sulfetos no lcali acelera a deslignificao e melhora a
qualidade da pasta, produzindo uma pasta com menor teor de lignina para um
determinado rendimento (IPT, 1998). Nesse processo, as duas variveis que mais
influenciam so a concentrao do lcali (medida pelo lcali ativo ou lcali efetivo) e
a temperatura.
O processo envolve o cozimento de cavacos de madeira em digestores
contnuos ou batch sobre presso, na presena de um licor de cozimento (Figura
2.1 letra A). Esse licor contm hidrxido de sdio (NaOH) e sulfeto de sdio (Na 2S),
sendo o hidrxido responsvel pela dissoluo da lignina, a substncia que aglutina
as fibras da madeira. Durante o cozimento, o hidrxido de sdio consumido e o
sulfeto de sdio serve para tamponar e manter a reao de cozimento
(HENDRICKSON, s.d.).Ao completar-se o cozimento, a presso residual no digestor usada para
descarregar a polpa em um blow tank (Figura 2, letra B). A polpa ento diluda e
bombeada para lavadores, onde os produtos qumicos empregados e os compostos
orgnicos so separados das fibras formando o licor negro (Figura 2, letra C). O licor
negro concentrado em evaporadores de mltiplos efeitos (Figura 2, letra D) e/ou
em evaporadores de contato direto (Figura 2, letra E) e, ento, queimado na
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caldeira de recuperao, gerando vapor dgua para o processo (Figura 2, letra F) -
(HENDRICKSON, s.d.).
A frao inorgnica do licor negro, que no queimada, retirada pela parte
inferior da caldeira de recuperao sob a forma de um fundido (smelt). Esse
smelt, cuja composio bsica sulfeto de sdio e carbonato de clcio,
dissolvido em um tanque apropriado, formando uma substncia chamada licor verde
(Figura 2, letra G). O licor verde recebe ento, cal extinta (hidrxido de clcio) no
caustificador e, em seguida, clarificado, obtendo-se o chamado licor branco, que
licor de cozimento usado nos digestores. A lama resultante da caustificao
queimada (calcinada) em um forno e transformada em cal (xido de clcio), usada
no processo (Figura 2, letra H) - (HENDRICKSON, s.d.).
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Figura 02: Fluxograma tpico do processo de polpao Kraft
Fonte: HENDRICKSON, s.d.
BLOW TANKDIGESTOR LAVAGEM ALCALINA
EVAPORADOR DEMLTIPLOS EFEITOS
EVAPORADOR DECONTATO DIRETO
A B C
DEF
CELULOSECAVACOS
VAPORCALDEIRA DE
RECUPERAO
TANQUE DEDISSOLUO CAUSTIFICAO FORNO
LICOR NEGRO
SMELT
LICOR BRANCO
G H
Recuperao Qumica
Polpao
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Apesar de ser um processo com alto grau de recuperao de produtos
qumicos, na polpao Kraft h perdas atravs das emisses atmosfricas, dos
efluentes lquidos e com o produto final. Essas perdas so compensadas,
principalmente, atravs da adio de sulfato de sdio, da o nome processo sulfato
(HENDRICKSON, s.d.).
Dentre os alcalinos, o processo kraft o de maior importncia, representando
no ano 2000 99,6% da polpa qumica fabricada no Brasil e 94,7% no mundo.
Segundo (IPT, 1998), a grande difuso e rpida expanso do processo kraft,
conhecido tambm como processo sulfato, deu-se pela combinao de vrios
fatores, sendo os mais importantes:
Possibilidade de adaptao, praticamente, a todas as espcies de madeira;
Desenvolvimento de um sistema eficiente de recuperao dos regentes do licor
negro;
Introduo de um processo de branqueamento satisfatrio.
3.4.1. Fontes de odores no processo Kraft
Os gases de alvio dos digestores, juntamente com os gases do Blow tank
so encaminhados a um condensador, que recebe tambm o licor negro proveniente
da lavagem da polpa. Nessa fase ocorre a concentrao do licor negro e produzidoum condensado contaminado com TRS (condensado sujo) e um condensado limpo.
Os gases no condensveis seguem para o forno de cal (SPRINGER, 1986).
Do mesmo modo, as emisses no condensveis de TRS oriundas do
evaporador de mltiplos efeitos e do condensador de licor negro da caldeira de
recuperao so enviadas ao forno de cal. Nessas etapas tambm h a produo de
condensado sujo e limpo (SPRINGER, 1986).
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O condensado sujo produzido nas etapas acima passa por um processo de
stripping, em que os gases odorferos so retirados da parte lquida e
encaminhados ao forno de cal (SPRINGER, 1986).
Os gases incondensveis dos digestores, do blow tank, do concentrador e
do stripping so ento incinerados no forno de cal. Algumas fbricas possuem
incinerador especfico para as emisses odorferas (EDDINGER, 1982; EPA, 2006).
O sistema de lavagem de celulose e o tanque de dissoluo do smelt so
fontes de odor que tambm devem ser controladas. Na primeira fonte pode ser
empregado um lavador de gases com soluo cloro custica, uma vez que o uso
de licor branco no eficiente. No tanque de dissoluo do smelt geralmente
usado lavador de gases, que tambm controla material particulado (EDDINGER,
1982; EPA, 2006). Em algumas indstrias ainda h o controle das emisses dos
tanques de estocagem de licor negro, atravs de ps-queimador.
A figura 03 apresenta o fluxograma de sistema de controle de odor
normalmente utilizado no processo de polpao Kraft.
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Figura 03: Fluxograma do sistema de controle de odor mais utilizado no processo de polpao Kraft
Licor Negro
TRS
Smelt
Condensado limpo
Condensado sujo
Fonte: HENDRICKSON, s.d.
Condensador
cs
cscs cl
cl
Tanque de dissoluo
Digesto
Blow Tank
Lavagem alcalina
Concentrador
Caldeira de recuperao
Evaporador
Lavador de gases
Forno de cal
Lavador de gases
Stripping
cs
cl
cs
cl
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Apesar do emprego da melhor tecnologia disponvel, a emisso
remanescente ainda possui compostos odorferos em concentrao capaz de causar
objeo da comunidade, em funo do Limite de Percepo de Odor (LPO) dessas
substncias. Por esse motivo, vrias fbricas lanam a emisso final na atmosfera
atravs de chamins de mais de uma centena de metros de altura, visando obter
uma boa disperso dos gases (JERNIMO, 2000).
Esse odor provm de compostos gasosos de enxofre reduzidos, que na
linguagem usual do setor produtivo so denominados TRS (Total Reduced Sulfur) e
se originam basicamente do licor preto gerado no processo de cozimento e lavagem
da celulose, bem como na concentrao e queima dos mesmos (JERNIMO, 2002).
O TRS constitudo de uma mistura de gases formada principalmente de
sulfeto de hidrognio, metil mercaptana, dimetil sulfeto e dimetil dissulfeto. O
controle das emisses desses gases tem sido feito pela otimizao na operao dos
equipamentos de combusto ou incinerao dos gases de processo e
acompanhadas por meio de monitoramento contnuo (JERNIMO, 2002).
As poucas e limitadas informaes sobre os efeitos do TRS na sade humana
preocupam-se, geralmente, com o sulfeto de hidrognio, cujos efeitos so
observveis a partir de concentraes de 20 partes por milho (ppm). Essa
concentrao muito superior quela encontrada no ar no entorno de uma indstriade celulose Kraft,que da ordem de partes por bilho, ou seja, mil vezes menor. No
entanto, em concentraes muito baixas, em geral 4 ppb, comea a ser perceptvel
ao olfato e identificvel por seu odor desagradvel (INTERNATIONAL PAPER,
2004).
Estudos realizados pela Agncia Americana de Proteo Ambiental - EPA
afirmam que as emisses de compostos de enxofre das fbricas de celulose tipo
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Kraft no possuem efeito significante sobre a sade humana. Apesar dessa
informao, existe um reconhecido desconforto das comunidades e pblico em geral
sobre os odores desagradveis gerados no processo de produo de celulose
(INTERNATIONAL PAPER, 2004).
3.5. ASPECTOS TCNICOS DA PRODUO DE CELULOSE KRAFT
Em 1956 foi desenvolvido um mtodo para expressar o tempo de cozimento e
a temperatura como uma s varivel, tomando arbitrariamente uma constante de
velocidade de reao relativa (constante cintica) de 1 para 100C. Quando a
constante de velocidade relativa colocada frente ao tempo de cozimento em horas,
a rea abaixo da curva caracterizada como fator H (SANJUAN, 1997).
O conceito de fator H pode ser aplicado no controle do cozimento,
especialmente quando a temperatura varia durante o perodo de cozimento
(WALKER, 1993; IPT, 1998).
O efeito da temperatura sobre a constante de velocidade de reao relativa
pode ser observado na figura 04.
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Figura 04: Curvas de temperatura e velocidade relativa da reao em funo do tempo de cozimento
Fonte: SANJUAN, 1997
Aps esse perodo de cozimento, uma vlvula no fundo do digestor aberta e
a presso empurra os cavacos cozidos para um tanque onde, sob a fora de alvio
na descarga, os cavacos desdobram-se em fibras individualizadas, formando a pasta
ou polpa (SANJUAN, 1997; IPT, 1998).
A mistura diluda passa pelos separadores de ns, que removem fragmentos
grandes, como cavacos no cozidos, e em seguida passa pelos filtros de lavagem
de massa, onde a pasta lavada para retirada do licor aderente. A pasta resultante
passa por um sistema de depurao e segue para a produo de papis no
branqueados (IPT, 1998).
3.6. ASPECTOS QUMICOS DO PROCESSO KRAFT
O objetivo da polpao qumica degradar e dissolver a lignina, deixando a
maior parte da celulose e das hemiceluloses intacta nas fibras. Para isso mistura-se
o material fibroso com uma soluo aquosa de substncias inorgnicas, denominada
licor de cozimento, cuja composio varia de acordo com o processo utilizado e do
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uso que se dar polpa. Essa mistura colocada em um digestor, onde se aplica
calor para efetuar o cozimento da massa, solubilizando o material lignino-celulsico
e individualizando as fibras. Tal processo se realiza sob condies controladas de
presso, temperatura e tempo.
3.6.1. Variveis bsicas que afetam o processo Kraft
As variveis bsicas que afetam o processo kraft podem ser divididas em
quatro grupos:
Cavacos de madeira espcies utilizadas, qualidade dos cavacos
(distribuio de tamanhos, ausncia de contaminantes), umidade e
densidade;
Licor de cozimento concentrao e quantidade de lcali ativo,
porcentagem de sulfidez e lcali total;
Controle do cozimento carga de reativos (lcali ativo ou efetivo sobre a
madeira seca), relao licor/madeira, ciclo de temperatura e curva
tempo/temperatura (fator H);
Outros parmetros de controle grau de deslignificao, controle
(indicado pelo nmero kappa) e lcali residual.
Cavacos de madeira
A espcie de madeira empregada no cozimento a responsvel por grandes
diferenas na qualidade e propriedades das fibras. Devido ao maior comprimento
dos elementos celulares, a polpa obtida com madeira de conferas possibilita a
confeco de papis com melhores caractersticas de resistncia (IPT, 1998).
A dimenso dos cavacos de madeira exerce um efeito muito expressivo na
pasta obtida, pois a reduo da espessura dos cavacos aumenta a velocidade de
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cozimento e reduz a quantidade de rejeitos, porm os custos energticos e
operacionais so bem maiores (SMOOK, 1990).
Para a fase de impregnao do licor nos cavacos, a espessura dos cavacos
a dimenso mais importante, pois na presena do hidrxido de sdio, a penetrao
do licor no sentido longitudinal seis vezes maior que no sentido transversal
(SMOOK, 1990).
A umidade dos cavacos influencia muito o processo de polpao, pois uma
elevada umidade nos cavacos leva a uma diminuio da concentrao dos produtos
qumicos reagentes. Isso aumenta a quantidade de rejeitos, de lignina residual e a
perda de reativos que ficam aderidos aos rejeitos (SANJUAN, 1997).
Licor de cozimento
A sulfidez no licor de cozimento proporciona uma acelerao na
deslignificao e um aumento no rendimento e resistncia das polpas.
Simultaneamente tem-se uma diminuio no tempo de polpao e na ao
degradante sobre a celulose. Os efeitos do sulfeto de sdio (Na2S) so muito
significativos em nveis de sulfidez prximos a 20%. Valores muito elevados de
sulfidez limitam a reao de deslignificao e geram problemas ambientais muito
grandes (SANJUAN, 1997; IPT, 1998).
Controle do cozimento
Segundo (SMOOK, 1990), a quantidade de lcali normalmente requerida para
polpao de madeira de conferas de 12 a 14% de lcali efetivo sobre a madeira
absolutamente seca. Porm, para (IPT, 1998) esse valor de 18%. Na prtica se
utiliza um pequeno excesso de reagentes para manter um nvel mnimo de
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concentrao, necessrio para manter em soluo a lignina dissolvida e prevenir sua
deposio sobre as fibras.
A figura 05 demonstra que a carga de lcali pode ser utilizada para afetar a
velocidade de reao.
Figura 05: lcali efetivo e fator H requeridos para chegar a um determinado nmero Kappa
Fonte: SMOOK, 1990
Um acrscimo de lcali reduzir ligeiramente a quantidade de hemiceluloses
retidas em um kappa determinado (SMOOK, 1990). Industrialmente utiliza-se uma
carga de lcali relativamente alta por proporcionar polpa uma maior brancura e
menores quantidades de rejeitos, mantendo o processo a um kappa mais alto e com
melhores rendimentos (SMOOK, 1990).
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A temperatura mxima do cozimento, quando mantida acima de 190C,
influencia substancialmente a perda de rendimento. Se mantida entre 180 e 190C,
nota-se uma pequena reduo no rendimento. Assim, elege-se a temperatura
mxima de 180C para que no afete o resultado do cozimento (SMOOK, 1990).
O efeito exercido pela proporo de lquido no cozimento (relao
licor/madeira) est diretamente relacionado com a penetrao do licor nos cavacos.
Para isso recomendada uma relao entre 3:1 e 5:1 proporo entre a parte
lquida do cozimento e o material absolutamente seco. Isso levar a produo de
uma polpa com caractersticas desejadas de rendimento, resistncia e uniformidade
(SANJUAN, 1997; IPT, 1998).
Outros parmetros
Nmero Kappa: Representa a branqueabilidade (ou grau de deslignificao
da polpa), atravs de um teste onde medido o consumo de permanganato de
potssio por uma grama de amostra. Quanto maior o consumo de permanganato,
tanto maior o nmero Kappa, tanto menor o grau de deslignificao e tanto menor a
branqueabilidade da polpa (SANJUAN, 1997).
O objetivo do processo kraft chegar a um nmero kappa estabelecido.
Devido a diferenas na madeira haver sempre algumas variaes no resultado docozimento (SANJUAN, 1997).
Vrios fatores podem determinar o nmero kappa de uma polpa, incluindo o
tempo de cozimento, a concentrao do lcali ativo, a sulfidez e a temperatura (IPT,
1998). Nesse processo, as duas variveis que mais influenciam so a concentrao
do lcali (medida pelo lcali ativo ou lcali efetivo) e a temperatura (SANJUAN,
1997). A presena de sulfetos no lcali acelera a deslignificao e melhora a
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qualidade da pasta, produzindo uma pasta com menor teor de lignina para um
determinado rendimento (IPT, 1998).
3.6.2. Recuperao do licor negro
O licor negro resultante do processo de cozimento da madeira. formado
por materiais orgnicos e inorgnicos, provindos da solubilizao da madeira e pelos
qumicos utilizados no tratamento desta.
Um fator importante no balano econmico do processo kraft foi a
recuperao do licor usado no processo de cozimento. O licor negro separado da
polpa no lavador de polpa, ou difusor, contm de 95 a 98% do total de substncias
que entraram no digestor. Os compostos orgnicos do enxofre esto presentes em
combinao com o sulfeto de sdio.
O carbonato de sdio est presente, assim como pequenas quantidades de
sulfato de sdio, de cloreto de sdio, de slica, alm de traos de cal, de xido de
ferro, de alumina e de hidrxido de potssio. Os slidos totais atingem, em mdia, a
20%. Este licor negro concentrado, queimado, e sofre uma encalagem. No forno,
decompem-se quaisquer compostos orgnicos remanescentes, o carvo
queimado e as substncias inorgnicas so fundidas. Ao mesmo tempo ocorre a
reao:Na2SO4+ 2C Na2S + 2CO2
Entre os subprodutos da unidade de recuperao do licor negro est o talol,
um lquido viscoso, pegajoso e negro, composto principalmente de resinas e cidos
graxos. O talol pode ser separado do licor negro diludo mediante centrifugadoras
(na Amrica do Norte), ou obtido por flotao dos licores concentrados (na Europa).
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usado na fabricao de sabes e graxas e na preparao de emulsses.
Os gases do suspiro do digestor contm quantidades rentveis de terebentina, entre
2 e 10 gales por tonelada (curta) de polpa produzida (8,3 a 47,71 por tonelada). A
terebentina da refinada a terebentina ao sulfato.
3.6.3. Licor verde
O licor verde obtido da dissoluo dos sais fundidos da caldeira de
recuperao. As substncias que se encontram presentes nesse licor so
basicamente Na2CO3, Na2S, NaOH. As substncias qumicas fundidas so
lanadas na soluo diluda do tanque, contendo o licor de dissoluo proveniente
da unidade de caustificao.
As substncias dissolvem-se imediatamente e formam o licor verde
caracterstico. As impurezas insolveis so sedimentadas, e precipita-se o carbonato
de clcio pela adio de cal extinta preparada a partir do carbonato de clcio
recuperado.
A reao: Na2CO3 (aq) + Ca(OH)2(s) 2NaOH(aq) + CaCO3(s)
ocorre rapidamente. A lama resultante separada em sedimentadores e em filtros
rotatrios contnuos, com telas metlicas em Monel como meio filtrante. A lama de
carbonato de clcio enviada a um forno de cal para recuperao do xido de clcioreutilizado no processo.
3.6.4. Licor branco
O licor branco usado no cozimento da madeira, responsvel por separar as
fibras de celulose da matriz de lignina, substncia responsvel pela rigidez da
madeira. formado basicamente por Na2S e NaOH; contm soda custica, sulfito
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de sdio e pequenas quantidades de carbonato de sdio, de sulfato de sdio, de
sulfito de sdio e de tiossulfato de sdio.
3.7. COMPOSTOS ODORANTES EMITIDOS PELO PROCESSO KRAFT
3.7.1. Reaes qumicas
O processo de polpao Sulfato produz notadamente odores desagradveis,
resultados da reao do licor de cozimento com compostos de madeira. As
substncias responsveis por esse odor so o sulfeto de hidrognio (H2S),
metilmercaptana (CH3SH), dimetilssulfeto (CH3SCH3) e dimetildissulfeto
(CH3SSCH3) (EPA, 2006).
No licor de cozimento empregado no processo Kraft, composto de hidrxido
de sdio e de sulfeto de sdio, os ons sulfeto (s ) encontram-se num equilbrio
eletroltico, demonstrado pelas reaes (a) e (b), em que verifica-se a formao de
sulfeto de hidrognio (DALMEIDA, 1985).
S + H2O HS + OH (a)
HS + H2O H2S + OH (b)
Durante o cozimento, os ons hidrosulfeto (HS ) e os ons sulfeto clivam os
grupos metoxilas da lignina (reaes C1 e C2), formando metilmercaptana. Em uma
reao bimolecular conseguinte (reao d), o on metilmercapteto (CH3S
) atacaoutro grupo metoxila da lignina, produzindo dimetilssulfeto (DALMEIDA, 1985).
Lig O CH3 + HS
CH3SH + LigO
(C1 )
Lig O CH3 + S
CH3S
+ LigO (C2 )
CH3S + OH CH3S
+ H2O (C3 )
Lig O CH3 + CH3S
CH3SCH3 + LigO (d )
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H ainda, reaes secundrias como a oxidao da metilmercaptana a
dimetildissulfeto, na presena de oxignio e em meio alcalino (reao e)
2 CH3SH + O2
CH3SSCH3 + H2O
(e )
O sulfeto de hidrognio (H2S), a metilmercaptana (CH3SH), o dimetilssulfeto
(CH3SCH3) e o dimetildissulfeto (CH3SSCH3), referidos como compostos de enxofre
reduzido (TRS), alm de terem odores repugnantes, possuem limites de percepo
de odor (LPO) extremamente baixos (EPA, 2006).
A tabela 03 apresenta o odor caracterstico e limites de odor dos compostos
de enxofre.
Tabela 03: Odor caracterstico e limite de percepo de odor (LPO) dos compostos
de enxofre
Composto Odor caracterstico LPO (ppbv)
H2S ovo podre 4
CH3SH Repolho podre 2
(CH3)2S Repolho podre 4
(CH3)2S2 Repolho podre 6
Fonte: EPA, 2006.
Analisando-se a tabela 3 percebe-se a enorme dificuldade em abater as
emisses odorferas em indstrias de celulose. Mesmo admitindo-se uma eficincia
de controle de 99,99% ou mais, a emisso residual ainda ser dezenas de vezes
superior ao limite de percepo de odor dos compostos gerados
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3.7.2. Caractersticas das emisses atmosfricas
As emisses gasosas dos processos de produo de celulose, sob o ponto
de vista de caractersticas fsicas, so constitudas principalmente de material
particulado e de compostos reduzidos de enxfre. As caldeiras de gerao de vapor
tm suas emanaes dependentes do combustvel usado. Os compostos reduzidos
so uma mistura dos gases sulfeto de hidrognio, metilmercaptana, sulfeto de
dimetila e so chamados de TRS. A tabela 04 abaixo, apresenta o resumo das
emisses por fontes (celulose Kraft)
Tabela 04 : Resumo das emisses por fontes (celulose Kraft)
Fonte Emisses
Digestor
Depuradores e tanques de lavagemArmazenagem de licor negro
Torre de oxidao de licor negro
Evaporadores de mltiplos efeitos
Caldeira de recuperao
Tanque de dissoluo de fundidos
Forno de cal
Tanque de caustificao
Caldeira para gerao de energia
Vapor de gua e TRS
Nvoas e TRSTRS
TRS
TRS
Particulados, TRS, SO2 ,NO2
Nvoas e TRS
Particulados, TRS, SO2 ,NO2
Nvoas e TRS
Particulados, SO2,NO2, CO, CH4
Fonte: EPA, 2006.
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A composio qualitativa dos poluentes atmosfricos pode ser resumida na
tabela 05, a seguir.
Tabela 05: Composio de poluentes atmosfricos
Categoria Composio qualitativa
Particulados Carbonato de sdio, sulfeto de sdio, cal, xido de sdio, carbono e cinzas
TRS Sulfeto de hidrognio, metil mercaptana, sulfeto de dimetila, dissulfeto de
dimetila, etil mercaptana, isopropil mercaptana, N-propil mercaptana, sulfeto de
etila e outros
Outros gases Monxido de carbono, dixido de enxofre, cloro, dixido de cloro, dixido de
carbono, lcool metlico, lcool etlico e acetona.
Fonte: EPA, 2006.
As fontes mais importantes de gerao de material particulado so:
Caldeira de recuperao;
Forno de cal; Tanque de dissoluo de fundidos;
Caldeira de gerao de vapor (principalmente usando biomassa como
combustvel).
As fontes mais importantes de TRS, so (figura 06):
Digestor;
Tanque de descarga (blow tank) e tanque de gua quente
Evaporadores de mltiplo efeito
Coluna de destilao;
Caldeira de recuperao;
Tanque de dissoluo de fundidos;
Forno de cal.
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Figura 06: O processo Kraft Fontes e TRS
As setas amarelas indicam as fontes de emisso do TRS.
Fonte: Adaptao pelo autor de BRACELPA, 2004
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Os compostos reduzidos de enxfre e suas fontes esto apresentadas na
tabela 06 que mostra valores tpicos de concentrao desses gases para uma planta
de celulose Kraft.
Tabela 06: Concentraes tpicas de gases TRS para produo de celulose Kraft
Concentrao (ppm por volume)
Fonte H2S CH3SH CH3SCH3 CH3SSCH3
Digestor Batch
Gases do Blow
Gases de alvio
0 1.000
0 2.000
0 10.000
10 5.000
100 45.000
100 60.000
10 10.000
100 60.000
Digestor contnuo 10 300 500 10.000 1.500 7.500 500 3.000
Respiro - filtros lavadores 0 5 0 5 0 15 0 3
Selo do tanque do filtrado 0 2 10 50 10 700 1 150
Evaporadores Tanque de
gua quente
600 9.000 300 3.000 500 5.000 500 6.000
Torre de oxidao do licor
negro
0 10 0 25 10 500 2 95
Caldeira de recuperao
(aps evaporador de
contato direto)
0 1.500 0 200 0 100 2 95
Tanque de dissoluo 0 75 0 2 0 4 0 3
Forno de cal 0 250 0 100 0 50 0 20
Respiro do Slaker 0 20 0 1 0 1 0 1
Fonte: EPA, 2006.
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Os fatores de emisso dos compostos reduzidos de enxofre foram
estabelecidos pela EPA e so apresentados em vrias publicaes conforme mostra
a tabela 07.
Tabela 07: Fatores de emisso de TRS por fontes no processo Kraft
Fatores de emisso em Kg enxofre por tonelada seca de celulose ao ar
Fonte H2S CH3SH CH3SCH3 CH3SSCH3
Digestor Batch
Gases do Blow
Gases de alvio
0 0,15
0 0,05
0 1,3
0 0,3
0,05 3,3
0,05 0,8
0,05 2,0
0,05 1,0
Digestor contnuo 0 0,1 0,5 1,0 0,05 0,5 0,05 0,4
Respiro - filtros lavadores 0 0,01 0,05 1,0 0,05 0,5 0,05 0,4
Selo do tanque do filtrado 0 0,01 0 0,01 0 0,05 0 0,03
Evaporadores Tanque de
gua quente
0,05 1,5 0,05 0,8 0,05 1,0 0,05 1.0
Torre de oxidao do licor
negro
0 0,01 0 0,01 0 0,4 0 0,3
Caldeira de recuperao
(aps evaporador de
contato direto)
0 25 0 2 0 1 0 0,3
Caldeira de recuperao
(sem evaporador de
contato direto)
0 1 0 0,01 0 0,01 0 0,1
Tanque de dissoluo 0 1 0 0,8 0 0,05 0 0,3
Forno de cal 0 0,05 0 0,2 0 0,1 0 0,05
Respiro do Slaker 0 0,01 0 0,01 0 0,01 0 0,01
Fonte: EPA, 2006.
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Os gases formados pelos compostos reduzidos de enxofre so produzidos em
sua maior parte no cozimento e na evaporao, sendo queimados em incinerador
especial, no forno de cal, em caldeira auxiliar ou na caldeira de recuperao. Os
valores tpicos globais de TRS so apresentados na tabela 08.
Tabela 08: Valores tpicos de TRS por setor
Parmetro
Setor TRS (Kg/t) Vazo (m3/t)
Cozimento 0,25 2,5 0,6 6,0
Evaporao 0,1 1,5 06 13
Fonte: EPA, 2006.
As emisses de poluentes atmosfricos derivados do enxofre so bastante
inferiores nas polpas soda quando comparadas com as polpas Kraft, principalmente
nos casos em que no se usa nenhum derivado de enxofre no licor de cozimento. A
tabela 09, abaixo, mostra estas diferenas.
Tabela 09: Emisses atmosfricas representativas dos processos Kraft e soda
Fator de emisso (Kg/t)Parmetro Kraft Soda
TRS 0,12 0,0002SO2 2,3 0,9
Particulados 2,8 2,7
NOx 21,9 27,1
Fonte: EPA, 2006.
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Material Particulado e Gases de Combusto:
As principais fontes de gerao de material particulado so a caldeira de
recuperao, forno de cal, caldeira de fora e tanque de dissoluo. No processo
Kraft os fatores de emisso aps controle so mostrados na tabela 10.
Tabela 10: Fatores de emisso de particulados no processo Kraft aps controle
Fonte de emisso Fator de emisso (Kg/t)
Caldeira de recuperao:
Aps precipitador eletrosttico
Aps evaporao venturi dos gases
0,5 12
7 25
Forno de cal 0,15 2,5
Tanque de dissoluo 0,01 0,5
Fonte: EPA, 2006.
Para caldeiras de fora as emisses so relacionadas aos tipos de
combustveis. Para estimar os fatores de emisso so comumente usados os
valores mdios de poder calorfico estabelecidos para os principais combustveis
pela EPA americana.
A tabela 11 a seguir, apresenta os fatores de emisso para caldeiras de vapor
sem controle para diversos combustveis.
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Tabela 11: Fatores de emisso para caldeiras de vapor sem controle para diversos
combustveis
Fator de Emisso em Kg /106
KJ
Tipo de poluente
Carvo
betuminoso
leo
residual
Gs
natural
Resduos
de madeira
Material particulado 0,38 0,024 0,005 1,50
xidos de enxofre, como SO2 0,84 0,46 - 0,16
xidos de nitrognio, como NO2 0,39 0,23 0,16 0,43
Hidrocarbonetos, como CH4 0,007 - 0,17 0,11Monxido de carbono 0,021 - - 0,11
Fonte: EPA, 2006
Os valores so os seguintes (EPA, 2006):
Baseado num valor de poder calorfico mdio de 25,7 MJ/Kg carvo.
Baseado num valor de poder calorfico mdio de 41,9 GJ/m3 de leo.
Baseado num valor de poder calorfico mdio de 39,1 MJ/m3 de gs natural.
Baseado num valor de poder calorfico mdio de 18,6 MJ/Kg de madeira seca
ou 9,3 MJ/Kg de madeira com 50% de umidade.
A tabela 12 a seguir, apresenta fatores de emisso e concentraes de xido
de enxofre e xidos de nitrognio relacionadas ao processo Kraft.
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Tabela 12: Fatores de emisso e concentraes de SO2e NOXde fontes de combusto
de processos Kraft
Concentraoppm por volume Fator de emissoKg / t celulose seca ao arFonte SO2 SO3 NOX
(como NO2)SO2 SO3 NOX
(como NO2)
Caldeira de recuperao:
Sem combustvel auxiliar
Com combustvel auxiliar
0 1.200
0 1.500
0 100
0 150
10 70
50 400
0 40
0 50
0 4
0 6
0,7 5
1,2 10
Forno de cal 0 200 - 100 260 0 1,4 - 10 - 25
Tanque de dissoluo 0 100 - - 0 0,2 - -
Caldeira de fora - - 161 232 - - 5 -10 (b)
*(b) Kg /t de leo
Fonte: EPA, 2006
A eficincia dos sistemas de controle de particulados nas caldeiras de vapor
funo do tipo de combustvel e do processo de controle. A tabela 13 apresenta a
emisso de particulados de caldeira de vapor.
Tabela 13: Emisso de particulados de caldeiras de vapor
% de combustvel por poder Partculado(g/m3)Nmero
caldeirasCarvo leo Gs Rd.mad
Equip.
controleEntrada Sada
Efic %
coletor
Emisso
(Kg/h)18 100 0 0 0 Ciclone 4,28 0,5 80 129
2 100 0 0 0 Lavador - - - 136
2 100 0 0 0 P. Eletr. 11,2 0,98 91 180
16 0 46 0 54 Ciclone 7,9 1,05 87 140
2 75 0 0 25 Ciclone - - - 73
2 0 0 62 38 Ciclone 5,3 0,39 93 70
2 73 16 0 11 Ciclone - - - 228
3 0 25 39 36 Ciclone 4,3 0,71 84 202
2 0 0 0 100 Ciclone 3,2 0,89 72 44
Fonte: EPA, 2006.
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3.8. REGULAMENTAES INTERNACIONAIS PARA EMISSES
ATMOSFRICAS DO PROCESSO KRAFT
Apenas com o intito de comparar as fontes de emisso de substncias
odorantes e da grandeza dos limites de emisso com as quais trabalham os
diferentes pases na sua regulamentao dessas substncias na fabricao de
celulose Kraft, apresenta-se a seguir um condensado das principais normas
reguladoras adotadas nos Estados Unidos, Austrlia, Canad, Sucia e Portugal.
Estados Unidos
Os padres americanos, constantes no Federal Register de 1978 (EPA,
2006), tm sido aplicados e usados em muitos pases, inclusive no Brasil, onde
foram e esto sendo usados como referncia em todos os grandes
empreendimentos do setor papeleiro. interessante observar que, enquanto no
controle de efluentes hdricos houve e tem havido um enorme avano no sentido de
minimizar as cargas orgnicas, notadamente as txicas, no controle das emanaes
gasosas o aumento de restries tem sido bem menor.
O Clean Air ACT de 1990 (EPA, 2006) estabeleceu que nos 6 anos seguintes
deveria haver um abatimento de poluentes atmosfricos convencionais de 15% e de
3% para cada ano seguinte. A aplicao desta legislao foi dependente dasregies, dando-se mais tempo para aquelas com maiores problemas ambientais. O
setor de celulose e papel foi afetado ainda por se enquadrar naquelas categorias
com possveis lanamentos de produtos txicos, principalmente oriundos de
caldeiras de fora que usam diferentes fontes de combustveis.
Um aspecto interessante a analisar como proceder com unidades de
celulose e papel j existentes com relao s exigncias novas em padres de
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emisso. Pode ser citado o caso das experincias em relao aos compostos TRS
nas fbricas de celulose Kraft nos Estados Unidos, objetivando minimizar a
emanao dos gases odorferos.
A tabela 15 apresenta de forma resumida, a norma americana para novas
fontes (NSPS, 1978 apud EPA, 2006) para o processo Kraft.
Tabela 15: NSPS para novas fontes de celulose Kraft
Fonte Poluente Nvel de emisso Monitoramentosrequeridos
Particulados 100 mg/Nm3, base seca, corrigidopara 8% de O2
No requerido
Opacidade 35% Contnuo
Caldeira derecuperao
TRSRecuperao direta
Recuperao indireta
5 ppm por volume em base seca,corrigido para 8% de O2 (mdiade 12 horas consecutivas)
25 ppm por volume em baseseca, corrigido para 8% de O2(mdia de 12 horasconsecutivas)
Contnuo
Contnuo
Particulados0,1 g/Kg de slido seco no licornegro queimado na caldeira derecuperao.
No requeridoTanque dedissoluo
TRS0,0084 g/Kg de slido seco nolicor negro queimado na caldeirade recuperao (mdia de 12horas consecutivas).
No requerido
Particulados
300 mg/Nm3, base seca, corrigidopara 10% de O2, usando leocombustvel.
150 mg/Nm3, base seca, corrigido
para 8% de O2, usando gs
No requerido
Forno de cal
TRS8 ppm por volume em base seca,corrigido para 8% de O2 (mdiade 12 horas consecutivas)
Contnuo
Digestor,lavagemevaporadores,oxidao dolicor ousistemas deseparao
TRS5 ppm por volume corrigido para10% de O2 (mdia de 12 horasconsecutivas)
Contnuo (naunidade dequeima)
Fonte: EPA 2006 (NSPS, 1978 apud EPA, 2006) para o processo Kraft
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A tabela 16 apresenta os limites regulamentados para o processo kraft em
termos de TRS para indstrias novas e j existentes
Tabela 16: Limites regulamentados para processo Kraft em termos de TRS para
indstrias novas e j existentes (USA)
Fonte Unidadenova
Unidade jexistente
Caldeira de Recuperao, ppm (em volume)Projeto
Projeto novoRecuperao indireta
5a
5a
25a
20a
5a
25a
Digestor, ppm (em volume) 5 5
Evaporadores mltiplo efeito, ppm (em volume) 5 5
Forno de cal 8 20b
Lavagem massa escura, ppm (em volume) 5 Sem controle
Oxidao licor negro, ppm (em volume) 5 Sem controle
Separao dos condensados, ppm (em volume) 5 5
Tanque de dissoluo, (mg/Kg de slidos do licor) 8,4 8,4
(a) Em 99% de 12 horas contnuas de amostragem;
(b) Em 98% dos perodos de 12 horas contnuas de amostragem
Fonte: EPA, 2006.
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Austrlia
A tabela 17 abaixo, apresenta os padres de emisso atmosfrica para as
fbricas de celulose Kraft na Austrlia.
Tabela 17: Padres de emisso atmosfrica (1990) para fbricas de celulose Kraft
Poluente / Fonte Padro, mg/Nm3
Particulados:
Caldeira de recuperao (12%CO2)
Forno de cal (10%CO2)
Caldeira auxiliar (12%CO2)
150
150
225
Nvoas cidas e SO3 200
Compostos rduzidos de enxofre TRS (como H2S)
Caldeira de recuperao (8% O2)
Forno de cal (10% de O2)
5
10
cido clordrico 400
Cloro e compostos clorados (exceto HCL) 200
xidos de nitrognio como NO2 (7% O2) 500
Opacidade
Caldeira de recuperao
Outras caldeiras
Forno de cal
Outros calcinadores
% obscurecimento
35
20
10
20
Fonte: EPA, 2006.
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Canad
A tabela 18 a seguir, representa as emisses atmosfricas para novas
fbricas de celulose Kraft no Canad.
Tabela 18: Emisses atmosfricas para novas fbricas de celulose Kraft
Provncia de British Columbia
Fonte Poluente Unidade Valor
Caldeira de recuperao
Particulados
TRS
SO2
Kg/t
Kg/t
ppm
2,3
0,0073
200
Forno de cal
Particulados
TRS
Kg/t
Kg/t
0,68
0,18
Branqueamento Cl2+ ClO2 ppm 0,1
Caldeira de biomassa Particulados Mg/Nm3
(12% CO2)
230
Fonte: EPA, 2006.
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Portugal
A tabela 19, abaixo, representam as emisses atmosfricas para as fbricas
de celulose Kraft em Portugal.
Tabela 19: Emisses atmosfricas para fbricas de celulose Kraft
mg/Nm3
Particulados H2S SO2Fonte
Kraft Sulfito Kraft Kraft Sulfito
Caldeira de recuperao 150 150 10 500
Forno de cal 50
Caldeira auxiliar 1700 1700
Fonte: EPA, 2006.
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Sucia
A tabela 20 a seguir, representa as emisses atmosfricas para fbricas de
celulose na Sucia, vigentes a partir de 1995
Tabela 20: Emisses atmosfricas para fbricas de celulose
Fontes Particulado
mg/Nm3
H2S
mg/Nm3
SO2
Kg/t
Cl2/ClO2
KgCL2/t
Forno de cal:
Antigo (mdia 12 meses)
Novo (mdia mensal)/
250
150
50
Caldeira de recuperao:
Antiga (Kraft)
Nova (Kraft)
Antiga (Sulfito)
250
150
10a
10b
50
Caldeira auxiliar:
Biomassa (10% CO2)
500 (menos
que30 Kg/h)
Branqueamento 0,2 0,3
Fbrica total
Kraft
Sulfito
3c
5c
Fonte: EPA, 2006.
Os valores estabelecidos podem:
(a) Ser excedidos em 10% do tempo de operao, em cada ms.
(b, c) Ser excedidos em 5% do tempo de operao de cada ms.
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3.8.1. Valores referenciais Europeus e Norte Americanos
Neste tpico apresentado o levantamento de valores referenciais de
emisso atmosfrica, realizado em junho de 1997, em vrias fbricas europias e da
Amrica do Norte, de acordo com pesquisa realizada por JAAKO POYRY (1997).
Os valores so apresentados nas tabelas 21 a 24 e representam o estado da
arte em nvel de emisses.
a) Celulose Kraft:
Tabela 21: Emisses atmosfricas para unidades Kraft
Poluente Unidade Total doprocesso
Caldeira derecuperao
Forno decal
Caldeirade casca
leo comocombustvel
Enxofre(como S) Kg/t 0,51,5
NOX(como NO2)
Kg/t 1,22,0 0,61,8 0,3 0,5 1,0
NOX(como NO2)
Mg/Mj 50-90 140-200 80-100 150-250
Materialparticulado total
Mg/Nm3
(gs seco)100-250 100-250 100-500
1,5g/Kg deleo
Fonte: JAAKO POYRY, 1997.
b) Celulose sulfito:
Tabela 22: Emisses atmosfricas para processo sulfito
Poluente Unidade
Total do
processo
Sistema de
recuperao
Caldeira
de casca
leo como
combustvel
Enxofre Kg/t 3 - 5
NOX Kg/t 1,7 2,5
Material
particulado
total
Mg/Nm3
(em ar seco) 50 200
1,5 g/Kg
de leo
Fonte: JAAKO POYRY, 1997.
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c) Polpas de alto rendimento (CMP, CTMP e BCTMP):
Tabela 23 : Emisses atmosfricas para pastas de alto rendimento
Poluente Unidade Total do
processo
Caldeira de
casca
Carvo como
combustvel
leo
combustvel
Enxofre
(como S)
- - - - -
NOX
(como NO2)
- - - - -
Material
particulado
total
mg/Nm3
(em ar seco)
- 500 35 1,5 g/Kg
de leo
Fonte: JAAKO POYRY, 1997.
d) Fbricas de papel no-integradas.
Tabela 24: Emisses atmosfricas para fbrica de papel
Poluente Unidade
Total do
processo Carvo leo
NOX
(como NO2
Kg/t 0,5 - -
Material
particulado total
mg/Nm3
(base seco)
- 35 1g/Kg de leo
Fonte: JAAKO POYRY, 1997.
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3.9. REGULAMENTAO BRASILEIRA PARA EMISSES ATMOSFRICAS DO
SETOR DE CELULOSE
Apresenta-se a seguir as principais regulamentaes nacionais sobre a
emisso de compostos odorantes pela atividade de produo de produo de
celulose Kraft e os valores que tem orientado o controle desses compostos no Brasil.
Como se verifica da comparao dos valores adotados pela legislao
brasileira com aqueles adotados por outros pases, os valores nacionais so
equivalentes ou at inferiores em alguns processos especficos. A principal
referncia para comparao da regulamentao nacional (base Estado de So
Paulo), apresentada na tabela 15.
3.9.1. Regulamentao nacional
No existe nenhuma regulamentao federal especfica para as indstrias de
celulose e papel. Duas Resolues do CONAMA esto relacionadas com o setor e
so as seguintes:
Resoluo n. 3/80, de 22/06/90, publicada em 22/08/90:
Estabelece padres de qualidade do ar e os nveis de concentrao
para a elaborao de planos de emergncia para episdios crticos de
poluio do ar.Resoluo n. 8/90, de 06/12/90, publicada em 28/12/90:
Estabelece, em nvel nacional, limites mximos de emisso de
poluentes no ar para processos de combusto externa em novas fontes
estacionrias de poluio, segundo suas capacidades nominais.
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A Resoluo n. 8/90 pode afetar os limites de emisso de fontes dentro da indstria
de celulose e papel, caso as reas circunvizinhas tenham sido devidamente
classificadas.
3.9.2. Regulamentao no Estado de So Paulo
No Brasil, os estados tm procurado exigir o controle das fontes de poluio,
com base na aplicao de melhor tecnologia prtica disponvel.
O Estado de So Paulo estabeleceu padres de emisso das indstrias de
celulose e papel baseado nos padres americanos de 1978, adotando em alguns
casos valores mais restritivos que refletem o avano tecnolgico dos processos
produtivos e de controle praticados em nvel internacional (para processo Kraft).
Os padres de emisso so os seguintes