Até o início do século XX, quando as caldeiras de recuperação apareceram pela primeira vez, o licor negro era um subproduto descartável na produção de papel. Nos tempos modernos, as fábricas de celulose usam tecnologias de recuperação química para recapturar produtos químicos de cozimento usados do processo de polpação por razões econômicas e ambientais. Um exemplo são as caldeiras de recuperação de licor negro que permitem que os fabricantes de papel recuperem e reutilizem compostos inorgânicos enquanto também extraem energia das sobras da polpação.
O Licor negro é um subproduto do processo Kraft de produção de papel. O processo Kraft, também conhecido como processo de sulfato, é um método de polpação de cavacos de madeira para produzir polpa de madeira, que é então usada para fazer papel.
No processo Kraft, cavacos de madeira são cozidos em uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de sódio (Na2S) em altas temperaturas e pressão. Este processo de cozimento químico quebra a lignina e a celulose nos cavacos de madeira, separando as fibras que podem ser usadas para fazer papel.
O processo Kraft foi desenvolvido na Alemanha em 1879 e foi aplicado pela primeira vez a uma fábrica sueca em 1885. O papel resultante era muito mais forte do que qualquer papel feito anteriormente e, portanto, o processo foi denominado "Kraft" (alemão e sueco para "resistência"). A polpação Kraft cria papel marrom escuro que é usado para caixas, sacolas de papel e papel de embrulho.
Durante o processo de cozimento, um líquido negro e viscoso conhecido como licor negro é produzido. O licor negro contém lignina, hemicelulose e outros compostos orgânicos que são dissolvidos ou suspensos no licor de cozimento. Ele também contém produtos químicos inorgânicos, como hidróxido de sódio e sulfeto de sódio, bem como minerais dissolvidos das lascas de madeira.
O processo de cozimento dissolve a maior parte da lignina e apenas parte da hemicelulose, deixando principalmente a celulose para manter as fibras unidas. O sistema digestor pode ser um processo em lote ou contínuo, que podem ser recuperados do processo de digestão. Onde os ácidos resínicos e ácidos graxos dissolvidos da madeira são retirados do licor negro que por sua vez os evaporadores e tanques de oxidação de licor negro são acidificados com ácido sulfúrico para formar tall oil.
Este licor negro tambem pode ser separado da polpa de madeira durante o processo de lavagem e recuperação da polpa química. Isso também evita contaminação durante as etapas subsequentes do processamento. Os tipos de lavadoras usadas incluem lavadora rotativa a vácuo (o tipo mais comum de lavadora), lavadoras de difusão, lavadoras de pressão rotativas, lavadoras de correia horizontais, prensa de lavagem e diluição/extração.
O motivo pelo qual a polpação Kraft é economicamente bem-sucedida é que o licor de cozimento usado pode ser recuperado e reutilizado no processo de recuperação química e utilizado como comustivel.
Esse processo é realizado em várias etapas, utilizando evaporadores que operam com calor para promover a sua concentração. O primeiro passo na recuperação dos produtos químicos do licor negro é os evaporadores múltiplos, onde o licor negro é tratado em evaporadores de múltiplos efeitos. Onde ele passa por uma série de evaporadores, cada um operando a uma pressão mais baixa (ou temperatura mais alta) do que o anterior, o que ajuda a maximizar a eficiência do uso de energia térmica.
Seguindo para a evaporação da água do licor negro quando é aquecida. O calor pode ser proveniente de vapor gerado por caldeiras ou de outras fontes térmicas. A transferência de calor é otimizada para que a maior quantidade possível de água seja removida sem degradar os compostos químicos presentes, À medida que a água é removida, o licor vai ficando progressivamente mais concentrado. O licor pode ser concentrado até atingir uma concentração de sólidos solúveis de aproximadamente 50%, o que é ideal para a recuperação dos compostos químicos.
Durante o processo de evaporação, alguns compostos químicos no licor negro são recuperados tambem. Esses compostos incluem principalmente os sais inorgânicos, como o carbonato de sódio (Na₂CO₃), que são recuperados através de processos subsequentes.
Após a evaporação, o licor concentrado é enviado para o forno de recuperação, ele é então queimado para gerar vapor e eletricidade. O calor da queima do licor negro aciona uma turbina a vapor, que gera eletricidade que pode ser usada para alimentar industria e qualquer excesso pode ser vendido de volta para a rede. Os produtos químicos inorgânicos no licor negro também são recuperados e reciclados de volta para o processo.
Onde os compostos orgânicos, como a lignina, são queimados em presença de oxigênio, e os sais inorgânicos, como o carbonato de sódio, são recuperados. A lignina queima-se e libera energia que ajuda a gerar vapor e eletricidade para o processo, o carbonato de sódio recuperado (Na₂CO₃) pode ser convertido de volta para o hidróxido de sódio (NaOH), utilizando cal (CaO), por meio de um processo de carbonatação. O hidróxido de sódio é então reciclado de volta para o processo de cozimento da celulose.
Os refratômetros industriais são um componente indispensável da automação dete processos porque contribuem para manter a qualidade e a uniformidade, reduzindo o desperdício e aumentando a eficiencia. O índice de refração de uma substância pode ser determinado usando um refratômetro, que avalia o grau em que uma amostra faz com que a luz se curve à medida que viaja pelo meio do processo. Essa medição fornece informações úteis sobre a composição e a concentração de uma solução, ambas essenciais em uma ampla variedade de processos industriais.
A concentração de licor negro pode ter um impacto significativo na eficiência do processo, por isso é importante medi-la com precisão.
Para usar um refratômetro de processo para analisar licor negro, uma amostra do licor é tipicamente coletada e colocada em uma célula de amostra. O refratômetro então mede o índice de refração da amostra, que é uma medida da maneira como a luz é curvada ao passar pela amostra. O índice de refração da amostra é então usado para calcular a concentração do licor negro.
A indústria de celulose dá grande valor à medição precisa e contínua da concentração de sólidos do licor negro. O licor negro sólido é uma operação de medição essencial que influencia a economia do processo de polpação. A carga ambiental da fábrica e o teor de sólidos do licor injetado em um forno de recuperação podem impactar significativamente o comportamento de queima e, portanto, a eficiência. As tendências atuais em direção a um melhor controle do forno de recuperação para segurança e menores emissões atmosféricas exigem um controle mais robusto sobre o teor de sólidos de entrada e a modificação adequada dos parâmetros operacionais para acomodar mudanças no teor de sólidos.
Análises típicas de sólidos do licor negro são conduzidas periodicamente em todo o processo, desde as lavadoras, passando pelo evaporador até o coletor de anel. Essas análises consistem em coletar muitas amostras em locais críticos e analisá-las em laboratório. Alternativamente, à medida que as fábricas de celulose e papel são modernizadas e automatizadas, refratômetros de processo em linha são instalados, fornecendo medição de sólidos confiável, precisa e confiável e contribuindo para o funcionamento seguro das caldeiras de recuperação. Os refratômetros de processo em linha são testados ao longo do tempo e comprovados para fornecer monitoramento automático confiável e preciso da concentração de sólidos do licor negro e fornecer economia considerável de tempo e mão de obra.
A Electron Machine é um membro ativo da BLRBAC há mais de cinco décadas e apoia o trabalho muito valioso que a BLRBAC faz para melhorar a segurança, a operação e a eficiência de caldeiras de recuperação química.
A BLRBAC é uma associação comercial que existe com o propósito de compartilhar conhecimento, elaborar diretrizes e manter essas diretrizes para ajudar a facilitar a operação segura e confiável de Black Liquor Recovery Boilers e seu o objetivo da BLRBAC é promover a segurança aprimorada de caldeiras de recuperação química e seus auxiliares por meio do intercâmbio de conhecimento técnico, experiência e dados sobre incidentes passados e futuros de caldeiras de recuperação.
Os refratômetros da EMC são usados na área da caldeira de recuperação para medir sólidos pesados de licor negro na faixa de 50-80%. Quando usados para monitorar sólidos de licor para os bicos de pulverização, eles se tornam tão críticos que a caldeira de recuperação não será operada sem eles.
Conforme citado pelo Black Liquor Recovery Boiler Advisory Committee , "os refratômetros provaram ser eficazes para o serviço de caldeira de recuperação de licor negro". Os refratômetros são um componente crítico do sistema de queima segura de licor negro.
O monitoramento da concentração de licor de queima da caldeira de recuperação requer dois refratômetros em um sistema redundante e especialmente supervisionado. Um "Sistema de desvio de monitoramento" emprega circuitos de supervisão para supervisionar a operação correta do refratômetro e executar certas funções lógicas se detectar uma falha. O mais importante deles é o desvio automático do licor do forno para um loop de recirculação até que os problemas possam ser resolvidos.
Os refratômetros usados em outras partes desta área incluem a medição da concentração do licor negro pesado do armazenamento conforme ele entra na área de recuperação. Eles também são usados extensivamente ao redor dos evaporadores em cascata ou ciclone para monitorar o desempenho do sistema de evaporação de contato direto. Quando refratômetros são usados na área de recuperação, o processo pode ser ajustado para operar de forma eficiente e, mais importante, com mais segurança.
Demonstrando assim ser uma necessidade possuir um sistema de medição MDS E-Scan, trazendo a segurança para o processo, confiabilidade nos resultados e gestão dos dados.
Os equipamentos da Electron Machine Corporation como pioneira nessa tecnologia de medição há quase 50 anos, desenvolveu o sistema, com um ângulo específico de refração pode se medir o índice da refração de diversos fluidos com cabeçote com led, prisma de refração e sensor matriz de diodos com tempo de resposta inferior a 500ms e transmissor com controle e indicação microprocessado, com display local, programável, comando por teclado de membrana, analisando qualquer mudança do seu processo em tempo real durante a adição de ingredientes ou reações do seu processo.
Nosso refratômetro da “EMC” Electron Machine Corporation, pode medir e controlar seu processo em tempo real garantindo a melhor concentração, eliminando assim as variações pode gerar problemas de eficiencia.
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