Como prevenir la contaminación del aire

CAPÍTULO 7: LAVADO

• OBJETIVOS:

  • extraer el máximo licor ubicado inter e intrafibras de pulpa, con el mínimo consumo de agua

    • un exceso de agua influye negativamente en la economía de una planta de celulosa

  • equilibrio entre “carry-over” + blanqueo vs. Evaporación

  • la pulpa tiene que ser lavada porque los compuestos residuales de la cocción interfieren con otros procesos posteriores (deslignificación y blanqueo)

  • el mínimo consumo de agua es importante porque después tiene que ser evaporada en los evaporadores

  • en todo lavado, hay 2 mecanismos básicos:

    • lavado externo a la fibras

    • “leaching”

  • Lavado: es la remoción del licor alrededor de las fibras, reemplazándolo por licor más débil o por agua

  • “Leeching”: los sólidos disueltos y reactivos del interior de la fibra deben difundir hacia el exterior, para ser extraídos.

  • Difusión: la difusión de Na es muy rápida, en cambio la de moléculas más grandes es más lenta.

  • Desorción: liberación de Na y otros compuestos unidos a la superficie de la fibra, hacia el líquido externo para poder ser extraídos.

  • Operaciones Básicas:

    • lavado por dilución/extracción

    • lavado por desplazamiento

  • Beneficios:

    • minimizar las pérdidas de licores de cocción

    • maximizar la recuperación de sustancias orgánicas para su incineración

    • reducir el impacto ambiental de la línea de fibra

    • disminuir el arrastre de licor a la etapa siguiente (deslignificación y blanqueo)

    • maximizar la reutilización de reactivos químicos

    • obtener una pulpa lo más limpia posible

• PRINCIPIOS DEL LAVADO DE LA PULPA

  • desaguado o drenaje
    : actúa externamente a las fibras

    • Subetapas:

      • desaguado inicial

      • desplazamiento del licor por el agua

      • espesamiento

    • en cada una de las subetapas, el drenaje juega un rol fundamental

    • el drenaje también depende de la presión hidráulica, vacío o presión externa sobre la pulpa

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    • un buen drenaje se obtiene en base a:

      • aplicando alta presión diferencial en la masa de las fibras

      • mantener una baja viscosidad del líquido (alta T°)

      • mantener la fracción de finos baja

      • bajo contenido de aire atrapado en la pulpa

      • tela de drenaje limpia

      • espuma: líquida+gas+estabilizante+turbulencia

  • difusión: actúa internamente a las fibra

    • físicamente, la difusión es el transporte neto de moléculas causada por su movimiento térmico aleatorio, para igualar las concentraciones

    • en el lavado de la pulpa, la difusión controla el intercambio de iones hacia el exterior de la fibra y en la pared externa de la fibra

    • la difusión es controlada por la Ley de Fick

    • la difusión depende:

      • tipo de madera

      • contenido de lignina de la pulpa

      • pH y fuerza iónica del licor

      • Temperatura

      • difusividad de las sustancias

      • tamaño de las moléculas

      Termina cuando las concentraciones se igualan

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TIPOS DE LAVADO

EFICIENCIA DEL LAVADO

• con frecuencia se usa el concepto de pérdidas de Na (o sulfato) como índica de la calidad del lavado

• se expresa como kg Na2SO4/ODt, que arrastra la pulpa (carry-over) una vez lavada

• el Na se expresa como sulfato porque era ese compuesto el que usaba para reponer pérdidas

• modernamente se expresa como COD (DQO: Demanda Química de O2) [se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mg O2/l)]

• el Na, por su tamaño, difunde rápidamente desde el interior de la fibra

• las fracciones orgánicas ubicadas al interior de la fibra difunden más lentamente

• el Na arrastrado por la pulpa puede ser libre o unido a la fibra

• en términos generales:

  • Na lavable o libre: 80%

  • Na unido a la fibra: 20%

• las pérdidas de Na disminuyen significativamente con la cantidad de agua de lavado

• el costo de evaporación del agua de lavado se incrementa en la misma proporción

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FACTOR DE DILUCIÓN

• Es la cantidad de agua adicionada para lavar la pulpa y que ingresa al LN

• se expresa como agua introducida por unidad de peso celulosa seca (m3/BDt)

• se calcula como la diferencia entre el agua aplicada al lavado y el líquido remanente en la pulpa después del lavado. Un valor negativo indica que se agregó menos agua que el líquido remanente en la pulpa

• FD = (A

  
  D
  - Lsal
  )/P, donde:

  • FD: factor de dilución

  • AD: agua en duchas, m3 (agua de lavado)

  • Lsal: licor de salida, m3

  • P: producción, BDt

RAZÓN DE DESPLAZAMIENTO:

• Es una medida de la efectividad de una etapa de lavado para remover los sólidos de la pulpa

• R
  D = (Cb - Cs
  ) / (Cb - Cw
  ), donde:

  • Cb: concentración de sólidos disueltos en el licor que ingresa con la pulpa al lavador

  • Cs: concentración de sólidos disueltos en el licor que sale con la pulpa

  • Cw: concentración de sólidos en el líquido lavado

  • en una situación ideal Cs debiera ser igual a Cw y RD sería igual a 1

  • en la práctica, los valores de RD están entre 0,6 a 0,9

FACTORES QUE AFECTAN EL LAVADO

• pH

  • pH alcalino en que se efectúa el lavado desfavorece la difusión de Na

  • pH alcalino afecta el hinchamiento de las fibras, afectando el drenaje a través de ellas

  • para mejorar el lavado, se puede adicionar algún agente que ajuste (baje) el pH levemente, como CO2 (microburbujas)

• aire en la masa de pulpa

  • el aire o cualquier gas contenido en la pulpa afecta negativamente el lavado

  • el aire y agente tenso activos producidos en la cocción (jabones) generan espuma

  • hay que agregar antiespumantes

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• temperatura

  • a mayor T°, menor viscosidad del líquido

  • mayor eficiencia de lavado

  • su efecto es menor que el pH y contenido de aire

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• Velocidad del tambor

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• presión de filtración efectiva

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