UNIVERSIDAD DE CONCEPCION Profesor Patrocinante Facultad de IngenieraRoberto Melo Sanhueza Departamento de Ingeniera Qumica OBTENCION DE CELULOSA DE ALTA BLANCURA A PARTIR DE PINO Y EUCALIPTO RAUL ANTONIO ARIAS SALAZAR Informe de Memoria de Ttulo Para optar al Ttulo de Ingeniero Civil Qumico Enero 2001 INDICE CAPITULO 1: INTRODUCCION1 1.1 ALCANCES DEL ESTUDIO1 1.2 OBJETIVOS2 1.2.1Objetivo General2 1.2.2Objetivos Especficos2 CAPITULO 2: ANTECEDENTES BIBLIOGRAFICOS3 2.1SECUENCIAS DE BLANQUEO4 2.1.1Blanqueo ECF5 2.1.2Interaccin entre etapas P y D5 2.2HIDRLISIS SELECTIVA DE ACIDOS HEXENURONICOS6 2.2.1Condiciones de Operacin6 2.2.2Reduccin del ndice Kappa6 2.2.3Eliminacin de Metales Pesados7 2.2.4Ubicacin dentro de una Secuencia de Blanqueo7 2.2.5Efectos sobre la Blancura8 2.3AGENTES BLANQUEANTES8 2.3.1Dixido de Cloro8 2.3.1.1Reacciones del Dixido de Cloro9 2.3.1.2Variables de Operacin 11 2.3.2Perxido de Hidrgeno14 2.3.2.1Reacciones del Perxido de Hidrgeno14 2.3.2.2Descomposicin de Perxido y su Control15 2.3.2.3Variables de Operacin 16 2.3.3Extraccin Alcalina19 2.3.3.1Variables de Operacin 19 2.4REVERSION DE LA BLANCURA21 CAPITULO 3: METODOLOGIA DE TRABAJO22 3.1DISEO FACTORIAL 2K22 3.2DISEO EXPERIMENTAL23 3.2.1 Diseo Experimental para la Fase 1 del Estudio23 3.2.1.1Condiciones de Operacin para los Blancos24 3.2.1.1.1Fibra Corta24 3.2.1.1.2Fibra Larga25 3.2.1.2Diseo Experimental Etapa por Etapa26 3.2.2Diseo Experimental para la Fase 2 del Estudio 30 3.3PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y EQUIPOS UTILIZADOS31 3.3.1Etapas de Dixido de Cloro31 3.3.2Etapa Eop32 3.4PROPIEDADES A DETERMINAR EN CADA ETAPA33 3.5ANALISIS DE PREFACTIBILIDAD ECONOMICA33 CAPITULO 4: RESULTADOS DE LA PARTE EXPERIMENTAL34 4.1RESULTADOS PARA FIBRA CORTA34 4.1.1Anlisis de Materia Prima34 4.1.2Resultados Fase 134 4.1.2.1Etapa D034 4.1.2.2Etapa Eop36 4.1.2.3Etapa D138 4.1.2.4Resumen de condiciones Seleccionadas en Fase 139 4.1.3Resultados de la Fase 2 41 4.1.3.1Resultados Etapa por Etapa41 4.1.3.2Resumen de resultados de la Fase 244 4.1.4Resultados de los Ensayos Blancos44 4.1.5Resultados Adicionales 45 4.1.6Resumen de resultados para Fibra Corta46 4.2RESULTADOS PARA FIBRA LARGA47 4.2.1Anlisis de Materia Prima47 4.2.2Resultados Fase 147 4.2.2.1La Etapa D047 4.2.2.2La Etapa Eop49 4.2.2.3Etapa D151 4.2.2.4Etapa D252 4.2.2.5Resumen de condiciones seleccionadas en Fase 154 4.2.3Resultados Fase 255 4.2.4Resultados del Ensayo Blanco55 4.2.5Resumen de resultados para Fibra Larga56 CAPITULO 5 : RESULTADOS DEL ANALISIS ECONOMICO57 5.1RESULTADOS PARA FIBRA CORTA57 5.1.1Consumo de Reactivos57 5.1.2Consumo de Vapor de baja57 5.1.3Inversin en nuevos equipos58 5.2RESULTADOS PARA FIBRA LARGA59 CAPITULO 6: DISCUSIN DE LOS RESULTADOS60 6.1FIBRA CORTA60 6.1.1Discusin de Resultados Experimentales60 6.1.2Discusin del Anlisis Econmico62 6.2FIBRA LARGA63 6.2.1Discusin de Resultados Experimentales63 6.2.2Discusin del Anlisis Econmico64 CAPITULO 7: CONCLUSIONES 65 CAPITULO 8: RECOMENDACIONES67 BIBLIOGRAFIA68 APENDICE A0(CURVAS DE BLANCURA PARA FIBRA CORTA)70 APENDICE A1 (RESULTADOS FASE 1 FIBRA CORTA)71 APENDICE A2 (RESULTADOS FASE 2 FIBRA CORTA)76 APENDICE B0 (CURVAS DE BLANCURA FIBRA LARGA)78 APENDICE B1 (RESULTADOS FASE 1 FIBRA LARGA)79 APENDICE B2 (RESULTADOS FASE 2 FIBRA LARGA)84 APENDICE C (CALCULO DEL CONSUMO DE VAPOR)85 NOMENCLATURA ClO2:Dixido de Cloro H2O2:Perxido de Hidrgeno O2:Oxgeno D0:Primera etapa de Dixido de Cloro D1:Segunda etapa de Dixido de Cloro D2:Tercera etapa de Dixido de Cloro A/D:Etapa D0 a alta temperatura y con mayor tiempo de residencia Eop:Etapa de extraccin alcalina reforzada con Oxgeno y Perxido ECF:Secuencia de Blanqueo libre de Cloro elemental BDT:Tonelada de pulpa totalmente seca SUMARIO Pararesponderalasexigenciasdenuevosmercados,CMPCCelulosaS.A.ha encargadounestudioparalaobtencindecelulosadealtablancuraapartirdepulpa industrial de pino y de eucalipto. Especficamenteseplanteaelestudiodeunasecuenciadeblanqueoquepermita obtenercelulosade92+%ISOdeblancura,entregandoademsunanlisisaproximadode los costos adicionales que tendra esta secuencia. SeestudianslosecuenciasdeltipoECFyeltrabajofuedivididoendosfasesde estudio. Enla primera de ellas, seinvestigala posibilidad de alcanzarlablancura objetivo sin costos de inversin en equipos, es decir modificando slo cargas de reactivos y algunas condiciones de proceso de la actual secuencia de blanqueo utilizada por la compaa. En la segundaparteseplanteaunainnovacintecnolgica,cualeslaimplementacindeuna etapa D0 a alta temperatura y con mayor tiempo de residencia. En la primera fase de estudio se realiza un trabajo exploratorio etapa por etapa, para obtenerlascondiciones de operacin que permitan alcanzarlasblancurasms altas, as se seleccionunconjuntodecondicionesdeoperacinparacadaetapadeblanqueo,lasque fueron usadas tambin durante la fase 2 del estudio. Enbasealosresultadosobtenidossepuededecirqueparaelcasodepulpade eucalipto, es factible alcanzarlablancura objetivo tanto enlafase 1 como enlafase 2 del estudio, pero obtenindose mejores resultados para la fase 2 tanto desde el punto de vista de blancura alcanzada como de consumo de reactivo, observndose una fuerte influencia de la incorporacin de la etapa D0 a alta temperatura sobre el desarrollo de la blancura Paraelcasodefibralargalasblancurasalcanzadasapenasbordearonelobjetivo planteado, no observndose diferencias entre los resultados de la fase 1 con los de la fase 2. Para el caso de fibra corta, se recomienda las condiciones utilizadas durante la fase 2delestudioparaobtenercelulosadealtablancura,puestoqueaunquerequierendeun costodeinversininicialenequipos,stesepagaporunmenorconsumodereactivos cuando se requiere obtener celulosa de 90,5%ISO, en donde se logra un ahorro del 50% de ClO2 respecto de lo que actualmente se consume en planta. En el caso de fibralargase recomienda estudiarla posibilidad deimplementar una etapadeperxidoenlastorresdealmacenamientoconelobjetivodealcanzarblancuras ms altas. Lablancuraesunadelaspropiedadesmsimportantesdelpapel.Eldesarrollode nuevas tecnologas de impresin hoy en da est exigiendo papeles de altsima calidad y en particularpapelesdealtablancura.Naturalmenteparalaconfeccindepapelesdealta blancura se requiere celulosa de igual caracterstica. En este contexto CMPC Celulosa S.A. en su constante esfuerzo por alcanzar nuevos mercados, ofreciendo productos de alta calidad, ha impulsado un estudio para la obtencin de celulosa de alta blancura a partir pulpa de pino y eucalipto. 1.1ALCANCES DEL ESTUDIO Eltrabajocontemplalabsquedadeunasecuenciadeblanqueoquepermita alcanzarlosnivelesdeblancuraestablecidos(92+%ISO),entregandoademsloscostos asociados a dicha secuencia. DichoestudiosedesarrollaenelmarcodeunaMemoriadeGradoparaoptaral ttulo de Ingeniero Civil Qumico. PorrequerimientosdelacompaaseestudianslosecuenciasdeltipoECFyse trabajarconpulpaindustrialdeslignificadaconoxgenotantoparaelcasodefibracorta como para el caso de fibra larga. El trabajo experimental se divide en dos fases de estudio, definidas por cada uno de los objetivos especficos. Seejecutala fase 2 slo en caso de que no se logre la blancura objetivo durante la fase 1 de estudio. CAPITULO 1: INTRODUCCIN 1.2OBJETIVOS 1.2.1OBJETIVO GENERAL Encontrar una secuencia de blanqueo que permita obtener celulosa de 92+ %ISO de blancuraapartirdepulpadepinoydeeucalipto,ydeterminarloscostosasociadoscon dicha secuencia. 1.2.2OBJETIVOS ESPECFICOS 1.Mantenerlasactualessecuenciasdeblanqueoutilizadasporlacompaayefectuar modificaciones que no impliquen grandes costos para el proceso, es decir manipular las cargas de reactivo o condiciones de operacin. (Fase 1) 2.Introducirmodificacionesalprocesoquenoinvolucrenaltoscostosdeinversin.En particularseestudialaimplementacindeunaetapaD0aaltatemperaturaymayor tiempo de retencin, tendiente a la eliminacin de cidos Hexenurnicos. (Fase 2) Lablancurasedefinecomolareflactanciadelaluzmonocromticadecolorazul (longituddeonda457nm)medidaenequiposdiseadosparatalesefectos,yseexpresa como porcentaje de un blanco estndar de xido de magnesio. Elblanqueoesunprocesoqumicoquetieneporobjetivodotaralapulpadeuna blancura alta y estable, procurando mantener las propiedades de resistencia del producto lo ms alto posible. Para lograr estos objetivos es necesario someter a la pulpa a procesos que permitanremoveroblanquearaquelloscomponentesdestaqueestninvolucradosenla coloracin de la pasta. Lacelulosaylashemicelulosassoninherentementeblancasynocontribuyenal color.La lignina en la madera es suavemente coloreada, sin embargo, la lignina remanente obtenida despus de un proceso de pulpaje qumico, es altamente coloreada producto de la formacin de grupos cromofricos que sonlos que originan elcolor. Mediante un proceso oxidativo,partedelosgruposfenlicosdelaligninaseconviertenenestructuras quinnicas que absorben la luz. Los iones de metales pesados (como el Hierro y el Cobre) son tambin susceptibles de formar complejos coloreados con los grupos fenlicos. A esto sedebe sumar el hecho de que la coloracin de la lignina se acentacon el tiempo. El proceso de blanqueo aumenta la blancura de dos formas diferentes: Por remocin de lignina o por decoloracin de sta. Los qumicos tpicamente usados en el blanqueo de pulpa incluyen: Agentes oxidantes: Cloro, Dixido de Cloro, Oxgeno, Ozono y Perxido de hidrgeno. Alcali: Hidrxido de Sodio. CAPITULO 2: ANTECEDENTES BIBLIOGRAFICOS Comnmente,losprocesosdeblanqueoconstandeunasecuenciadeetapasbien definidas, tendientes a solubilizaroalterar los compuestos coloreados. Engeneralloquesebuscaenlasprimerasetapasdeunasecuenciadeblanqueoes extraerlaligninaremanenteenlapulpa(deslignificar)yenlasltimasetapasdela secuencia lo que se pretende es la decoloracin o blanqueo propiamente tal de la pasta. 2.1SECUENCIAS DE BLANQUEO ElprocesodeBlanqueoenlaactualidadsellevaacaboenunasecuenciadepasos sucesivos,utilizandoproductosqumicosycondicionesdiferentesparacadaetapa,con lavadosintermedios.Lostratamientosqumicosutilizadosysusdesignacionestpicasson las siguientes: Cloracin (C): Reaccin con Cloro elemental en medio cido Extraccin alcalina (E): Disolucin delos productos de reaccin dela pulpa conlos agentes oxidantes. Dixido de Cloro (D): Reaccin de la pulpa con ClO2 en medio cido Perxido (P): Reaccin con perxido en medio alcalino Oxgeno (O):Reaccinconoxgenoelementalaaltapresinenmedio alcalino Eop: Extraccin alcalina reforzada con Oxgeno y Perxido. Existen tres tipos de secuencias de Blanqueo: Secuencias del tipo estndar que utiliza Cloro elemental en alguna de sus etapas. Secuencias del tipo ECF (elemental Chlorine Free) que no utiliza cloro elemental, pero s utiliza reactivos que contienen cloro en alguna de sus etapas. Secuencias del tipo TCF (total Chlorine Free), que no utiliza compuestos que contienen Cloro. 2.1.1BLANQUEO ECF Se denomina blanqueo ECF a cualquier secuencia de blanqueo en que, en alguna de sus etapas se utiliza compuestos que contienen cloro, pero ninguna de ellas utiliza cloro elemental como agente blanqueante (Elemental Chlorine Free). CMPC Celulosa cuenta con secuencias de este tipo en sus plantas de celulosa de fibra corta y larga.

El blanqueo ECF surgi como respuesta a presiones de tipo medioambientales para disminuirelconsumodeCloroelementalenlaindustriadelacelulosaconelobjetivode reducir los niveles de compuestos organoclorados en sus efluentes. Dichas presiones se han ido acrecentando con el tiempo y se espera que en el corto plazo la mayora de las plantas en el mundo lleguen a producir slo celulosa del tipo ECF. 2.1.2INTERACCIN DE LAS ETAPAS DE PERXIDO DE HIDRGENO Y DE DIXIDO DE CLORO EN BLANQUEO ECF En estudios realizados blanqueando diferentes pulpas Kraft con secuencias de blanqueo ECF que contienen almenos una etapa de Perxido,se obtuvo que la blancura aumentaba consistentementecuandolasegundaetapadeDixidodeCloro(D2)antecedaala(s) etapa(s) de perxido. (3) Anlisis delalignina extrada durante elblanqueo proveen una explicacin para estas observaciones basada en el conocimiento de las reacciones del perxido de hidrgeno y del dixido de cloro con diferentes estructuras de la lignina. En el caso de la secuencia DEDP, laetapaD2efectivamenteremueveligninadesdelapulpaygeneraespeciessensiblesal ataque del perxido. Esto mejora las condiciones de la etapa P y permite a la pulpa alcanzar altas blancuras. PorelcontrariolaetapadeperxidodelasecuenciaDEPDesinefectivaenla remocindeligninadesdepulpasdeconferas,aunqueenelcasodelaspulpasde latifoliadas la remocin de lignina llega hasta un 60-70%. Sin embargo la etapa P es menos efectivaenremoverligninaquelaetapaD2tantoparapulpasdeconferascomode latifoliadas. Consecuentemente, las secuencias de blanqueo con la etapa P antecediendo a la etapa D2 producirn pulpas con una baja blancura final. 2.2HIDRLISIS SELECTIVA DE CIDOS HEXENURNICOS DuranteelpulpajeKraftunagranpartedelogruposcidosO-metilglucurnicos contenidos en la madera, son convertidos a grupos cidos 4-deoxihex-4-enurnicos (HexA). Estos cidos reaccionan con diversos blanqueantes qumicos, tales como Cloro, Dixido de Cloro,OzonoyPercidos,losquesonconsumidosporestasreaccionesindeseables(12, 13). Por lo tanto si se quiere dirigir el efecto de los agentes blanqueantes hacia la lignina, se debe remover los cidos hexenurnicos antes de la secuencia de blanqueo. 2.2.1Condiciones de operacin Aescalaindustrial,unaetapadehidrlisisselectivadecidoshexenurnicos,puedellevarse acabo en una etapa que contemple temperaturas superiores a los 85C,pH entre 3 a 4 (ms cercano a 3) y con untiempo de retencin de alrededor de 2 horas o ms, con esto se logra una reduccin del 80% aprox. del contenido inicial de cidos Hexenurnicos en la pulpa (13). 2.2.2Reduccin del Kappa LareduccindelnmerodeKappadelaetapadehidrlisisselectivadecidos Hexenurnicos(AHL),varadeacuerdoalcontenidoinicialdeestoscidosenlapulpa, como norma general se puede decir quela pulpadefibra corta contiene el doble de HexA quelaspulpasdefibralarga.EngeneralunaetapaAHLproduceunadisminucindel nmero de Kappa cercana a las 3,5 unidades en el caso de fibra larga y de 5,4 unidades en el caso de fibra corta, con una cada media de viscosidad alrededor de los 65 dm3/kg. (12). 2.2.3Eliminacin de metales pesados LosHexAsonpermanentesenlascondicionesdeblanqueoconOxgenoyPerxido, de aqu que estos dos agentes blanqueantes no son afectados por reacciones con HexA. Sin embargo los cidos Hexenurnicos son capaces de enlazar metales pesados que catalizan la descomposicindelperxido.Porlotantolosmetalespesadosquepuedenperturbarlas subsecuentesetapasdeblanqueopuedensereliminadosmedianteestaetapadehidrlisis selectivadecidoshexenurnicos,obtenindoseresultadostanfavorablescomolos conseguidos al utilizar agentes secuestrantes. (12, 13) 2.2.4 Ubicacin de la etapa en una secuencia de blanqueo LaetapaAHLpuedellevarseacaboantesodespusdelaetapadedeslignificacin con Oxgeno, sin embargo se recomienda ubicarla despus de sta debido a que se obtienen rendimientos ms altos con esta configuracin. TambinesposibleutilizarlaAHLcomounaetapacombinada,porejemploA/Des una buena alternativa para la primera etapa de una secuencia ECF. Lachenal(16) concluy quealcambiarlascondicionesdelaetapaD0,estoes,subirlatemperaturahasta95Cy aumentar hasta 2-3 horas el tiempo de retencin (las que sumado al pH cido caracterstico de la etapa D0 constituyen aproximadamente las condiciones ptimas de la etapa AHL), se produca un ahorro cercano al 20% enla carga de ClO2 comparado con una etapa normal, para unmismonivel de blancurayviscosidad. La explicacin dada para este fenmeno es la eliminacin de cidos hexenurnicos que se consigue en estas condiciones. 2.2.5Efectos sobre la blancura DurantelaetapaAHLnoseremueveligninaoscura,perosseremuevencidos Hexenurnicos queno son tanimportantes desdeel punto de vista delablancura comolo es la lignina. Sin embargo, se ha alcanzado un incremento de 7% de blancura despus de la etapa AHL. Adems investigaciones recientes muestran que con la etapa AHL incorporada a una secuencia de blanqueo se acelera el desarrollo de la blancura al final de la secuencia. Laspulpasobtenidasconesteprocesosonmsfcilesdeblanquearypresentanmenor reversindeblancurafinal.LoanterioresconsecuenciadequealremoverlosHexAse dirige el efecto de los agentes blanqueantes slo a la lignina. 2.3AGENTESQUMICOSUTILIZADOSENLOSPROCESOSDE BLANQUEO En este trabajo se estudian slo aquellos agentes blanqueantes que puedan participar enunasecuenciadeltipoECFdepulpaprovenientedelprocesodedeslignificacincon oxgeno; por lo tanto el Cloro elemental queda fuera del anlisis 2.3.1DIXIDO DE CLORO ClO2 El ClO2 es uno de los principales qumicos usados para el blanqueo de pulpas Kraft, porque reacciona directamente conlaligninayno tiene reacciones deimportancia conlos carbohidratosenlascondicionesenqueseaplica(1).Puedeserusadoenlasprimeras etapas de unasecuencia deblanqueo como agente deslignificante, o en etapas finales para alcanzar altos niveles de blancura. ElClO2seutilizporprimeravezcomercialmenteparaelblanqueodepulpasen 1946.EnlaactualidadtodaslaspulpasKraftylamayoradelaspulpasalsulfitodealta blancurasonblanqueadasconDixidodeCloro.Larpidaadopcindeesteagente oxidanteparaelblanqueosedebeasuelevadaselectividadparadestruirlaligninasin degradarsignificativamentelafraccindecarbohidratos,preservandoaslaresistenciade la pulpa y a la vez proporcionando alta blancura. (10) 2.3.1.1 Reacciones del Dixido de Cloro EldixidodecloroesunpoderosoagenteoxidanteysureduccinaCl-involucrala liberacin de 5 equivalentes de oxidacin por mol, segn la ecuacin: ClO2 +2H2O Cl-+4OH-

La reduccin del ClO2 se lleva a cabo a travs de una serie de pasos que involucran la aparicin de distintos intermediarios antes de que se genere el in Cloruro (Cl-). Acido hipocloroso (HOCl) y Cloro (Cl2) estn entre estos intermediarios y su presencia puedeconduciralaformacindecompuestosorganoclorados.Otrointermediario indeseable es el in Clorato (ClO3-) que no reacciona con la pulpa y su formacin involucra prdidas de eficiencia de blanqueo. Las reacciones que ocurren durante la reduccin del ClO2 son las siguientes: ElDixidodeClororeaccionaconlapulpaparaproducirinClorito(ClO2-)conla transferencia de un electrn.El ClO2 tambin reacciona conla pulpa para producir cidohipocloroso, el quees, en parte convertido a Cl2 por hidrlisis. El cido hipocloroso y el cloro reaccionan con la pulpa para formar el in Cloruro (Cl-) y compuestos organoclorados. Elcidohipocloroso(HClO)reaccionaconelcidocloroso(HClO2)pararegenerar dixido de Cloro ElcidohipoclorosoreaccionaconelinClorito(ClO2-)paraformarelinClorato (ClO3-). A continuacin se presenta un esquema con las reacciones que ocurren entre el ClO2 y la lignina contenida en la pulpa. Figura N1.- Principales reacciones del ClO2 con la lignina.(1) 2.3.1.2Variables de Operacin Carga de ClO2 Comnmente se utilizan entre 10-12 kg/bdt en el caso de fibra corta y cargas un poco mayoresencasodefibralargadependiendodelnmerodeKappadeentradaparalas primeras etapas, y alrededor de 3 kg/bdt en las etapas finales, (2) En secuencias de blanqueo que utilizan ms de una etapa de dixido de cloro, existe un ptimo de distribucin de la carga total de este reactivo entre las etapas. Normalmente este ptimo se alcanza agregando entre el 70 al 80% de la carga total de dixido de la secuencia, a la primera etapa. (1) Consistencia La consistencia no puede ser muy alta porque conviene obtener una buena uniformidad de la mezcla. Normalmente se trabaja a una consistencia mediana y se puede decir que en el rangode9a16%laconsistencianotieneunefectosignificativosobrelaeficienciadel blanqueoosobrelasreaccionesqumicasinvolucradas.Sinembargo,enocasionesse recomiendasubirlaconsistenciasloconelobjetodeaumentareltiempoefectivoderetencin. GermandyVannfalt(18)encontraronquealpasardebajaamediaconsistencia,el ndiceKappasereducede6a3(despusdeextraccin),aigualcargadeClO2enla primera etapa de Blanqueo. Temperatura La solubilidad del ClO2 disminuye con la temperatura, por lo que se prefiere trabajar a 70C.Unatemperaturamsaltaaceleraenformaexcesivalareaccindeldixidoconla pulpaypuedeconsumirsetodoelreactivo,dejandoalapulpaencondicionesdealta temperaturaybajopH,loqueoriginareversinyprdidadeviscosidad.Temperaturas inferiores a 60Cno permiten alcanzar altablancuray slo pueden usarse enlas primeras etapas de una secuencia de blanqueo.(2) Tiempo El tiempo de retencin de una etapa de dixido de Cloro va a depender de su ubicacin dentro de la secuencia de blanqueo y de si se quiere que acte como agente blanqueante o como agente deslignificante, en este ltimo caso el tiempo de retencin es de alrededor de 45 minutos. A medida que aumenta el tiempo de reaccin de una etapa de blanqueo con Dixido de Cloro,lablancuratambinaumenta,perosiguiendounacurvaasinttica.Undiseo tradicional de una secuencia de blanqueo considera tres horas de retencin para cada etapa de ClO2, aunque algunos diseosllegan hasta 5 horas y otros slo contemplan 90minutos para la etapa de Dixido. (1) pH Estaesunadelasvariablesmsimportantesenladeslignificacinyblanqueocon ClO2. Como se dijo con anterioridad durante la reaccin del Dixido de Cloro con la pulpa stesedescomponeendiferentesespeciescomocloratoyclorito,loqueconllevaa prdidasdepotencialdeblanqueo.EstasreaccionesdedescomposicindelClO2son altamentedependientesdelpH,sinembargo,algunosestudiossugierenqueelpHalque ocurrelamnimaconversindedixidoacloratoycloritonocorrespondealpHptimo para obtener altas blancuras al final de secuencia.(8) CuandoelClO2reaccionaconlapulpaseproducencidosorgnicosycidos hidroclricosqueproducenladisminucindelpH.Granpartedeestadisminucinse produce en los primeros 10 minutos de reaccin. EstudiosrecientesindicanqueelpHfinalptimo,paraunaetapadeblanqueocon ClO2 est en el rango de 3,5 a 4,0. (1, 8, 10) Seger, Jameel y Chang (9) han propuesto una etapa de Dixido consistente en 2 pasos; enla primera parte se recomiendamantenerla pulpa durante 5 a 15minutos a pH 6- 7,5. La mezcla luego es acidificada hasta pH 3,5 4,0 por el tiempo que resta de la etapa. Con esto se producira un ahorro de hasta un 24% de ClO2. Sin embargo los efectos beneficiosos deestemtodosediluyencuandosequierealcanzarnivelesdeblancuraporsobre90% ISO. Asplund y Germgard (14) al blanquear pulpa kraft de eucalipto concluyeron que el pH final de la etapa D0 debe estar en el rango de 2 3 y en ningn caso sobre 3 puesto que se produciran prdidas considerables de viscosidad. ChandranupapyNguyen(8)enotroestudioacercadelefectodelpHsobrela deslignificacin de pulpa Kraft de Eucalipto, concluyeron que la deslignificacin con ClO2 es ms rpida y efectivaa pH 4 que a pH 2 o pH 10. Adems el consumo de dixido a pH 2 y pH 10 es 10 y 17% respectivamente ms alto que a pH 4. AllisonyWrathal(15)alpreblanquearpulpakraftdepinodeslignificadacon oxgeno,encontraronquesielpHdeentradaalaetapaD0esinferiora2.5,sepierde efectividad del blanqueo. Carryover Elmaterialorgnicoresidualdisueltoretenidoenlapulpadebidoalavados incompletos,consumeblanqueantesqumicosycompetirporelClO2disponiblepara reaccionar con la lignina que an queda en la pulpa, provocando un aumento en el consumo dequmicosparaunniveldeblancuradado,ounabajablancuraparaunacargafijade reactivo qumico. 2.3.2PERXIDO DE HIDRGENO Entre todas las posibles reas de aplicacin del perxido de hidrgeno, utilizarlo en la etapafinales,probablemente,lamejorubicacinparalamayoradelosentendidos.Un tratamiento final con perxido se adopta usualmente para obtener mayor blancura y mejorar la estabilidad de la misma en la pulpa. 2.3.2.1 Reacciones del perxido de hidrgeno con la pulpa Encontactoconlapulpa,elperxidodehidrgenoparticipaentrestiposde reacciones.Lasprimerassonlasdeformacindelinperhidroxilo,pordisociacinen solucin acuosa (Rxn. 1) y por generacin en medio alcalino (Rxn. 2). (1)H2O2H++ -OOH (2)H2O2+ -OHH2O+ -OOH El segundo tipo de reaccin es la responsable del blanqueo por oxidacin de la pulpa a travs de la accin del in perhidroxilo (Rxn. 3). (3)Lignina+ -OOHLignina oxidada Generalmente,secreequeelaninperhidroxilo(-OOH)eselagenteblanqueante activo, que ataca va reaccin nucleoflica a los grupos cromforos de la lignina. Adems, el perxido puede reaccionar con los grupos carbonilos presentes en la pulpa, fragmentndolos en elementos solubles. 2.3.2.2Descomposicin del Perxido de Hidrgeno y su Control La descomposicin del perxido en especies intermedias, entre las que se incluyen los radicalesdehidroxiloyperhidroxilo,noayudacomoagenteblanqueanteyenalgunas circunstancias puede llegar a causar el rompimiento de las cadenas celulsicas. Losmetalesdetransicin,especialmenteelcobre,hierroymanganeso,pueden catalizarladescomposicindelperxidoformandoradicaleslibres.Compuestosalcalinos trreos(MagnesioyCalcio)ysilicatodeSodioayudanaevitarladescomposicindel perxido.Estoscompuestospuedenformarcomplejosconlosmetalesdetransicin(que son los que catalizan la descomposicin del perxido) disminuyendo su actividad cataltica. Dosmtodoshansidodesarrolladosconxitoparacontrolarlaconcentracinde metales de transicin en la pulpa. 1.Quelacin a pH 4 7 seguido de lavado. 2.Tratamiento cido a pH < 3 seguido de lavado y tratamiento con sales de Magnesio para reponer los iones magnesio perdidos en la etapa de lavado. Las condiciones ptimas de la etapa de quelacin son pH 4 a 7, tiempo 30 a 60 minutos y temperatura 60 a 90C. LosQuelantessonmolculasligantespolidentadasqueunencationesmetlicosde tomosdonantes.LosagentesquelantescomnmenteutilizadossonelEDTAyelDTPA debido a que son estables en sistemas oxidativos, el tratamiento con DTPA entrega mayor blancura,tolerarangosalcalinosdepHygeneralamayorcantidaddeperxidoresidual. Las carga de quelantes comnmente utilizada es de 0,5% bps.(1) Eltratamientocidoesmenosselectivo,puestoquetambinremueveionesde Magnesio y Calcio, lo que origina pulpas de menor blancura y viscosidad que las obtenidas con una etapa de Quelacin, el residual de perxido tambin es ms bajo. La reposicin de Magnesio se lleva a cabo agregandosulfato de Magnesio (MgSO4). La relacin Mg/Mn es unparmetroimportanteparalaoptimizacindelaetapadeperxido,lamayoradelos autoresindicanqueestarelacindebeserigualosuperiora30paraobtenerlosmejores resultados de blancura y consumo de reactivos. (1, 11). Se ha encontrado adems que la adicin de 0,05 0,2% bps. de MgSO4 a una etapa Eop minimiza las prdidas de viscosidad de la pulpa. (1) 2.3.2.3 Variables de operacin Alcalinidad Un incremento del pH produce un aumento de la velocidad de reaccin, pues favorece laformacindelinperhidroxilo,promotordelaaccinoxidativa.Porotrolado,elpH alcalinoaumentaladescomposicindelperxidoenoxgeno,loqueproduceun oscurecimiento de la pulpa. Por esto la alcalinidad se fija de preferencia entre 10,5 y 11 (2) al inicio de la reaccin. Adems esta zonapermite obtener blancuras finales ms elevadas. Otros autores fijan la alcalinidad ptima a pH 11 11,6 (1), siendo este rango mucho ms favorable para la conversin de perxido en el in perhidroxilo. En el curso del blanqueo, el pH disminuye por la formacin de cidos orgnicos, por lo quesehacenecesarioajustarlaalcalinidadmedianteuntampn.Paraestefin, generalmente, se utiliza silicato de sodio que adems entrega estabilidad al perxido ante la posible descomposicin cataltica por presencia de iones metlicos. Consistencia Elaumentodeconsistenciallevaconsigounaumentodelablancurafinalydela velocidad de blanqueo, hacindola superior a la descomposicin del perxido. A mayor consistencia se necesita un menor aporte de calor, disminucin del tiempo de reaccinymenorconsumodereactivo.LarelacinentreBlancurayconsistenciadela pulpa es casi lineal cuando la carga de perxido es de 2,0% bps. (1) Carga de perxido La cantidad de perxido cargada enla etapa, esfuncin del grado deblancura quese desea.Unamayordosisdeperxidoaplicadollevaaunaumentodelablancurafinal,sin embargo sta decrece a partir de niveles superiores al 3% bps.(2). Otros autores indican que el rango tpico de aplicacin para la carga de perxido es de 1,5a4,5%bpscuandoexistemsdeunaetapadeperxido.Paraunasolaetapase recomienda usar 2,5% bps como carga de perxido. Cuandoelperxidoseutilizaparareforzarunaetapadeextraccinalcalina, normalmente la carga de este reactivo vara de 0,25 a 0,75% bps. Temperatura Unaumentodelatemperaturatraeconsigounamayorvelocidaddeblanqueo.La reaccindelperxidoesmuyrpidasobrelos100Cperonoserecomiendanvalores superiores a sta porque se produce reversin de la blancura. Condicionesextremascomo80y90C,yaltostiemposderetencin,aumentanlos nivelesdeblancurayconsumodereactivo,pero asuvezpuedencausarunaconsiderable cada en la viscosidad. Cuandolaetapadeperxidosellevaacaboentorresapresinatmsfricala temperatura ptima est en torno a los 90C. (1) Tiempo de retencin. Esta variable afecta en menor proporcin que el pH, carga de perxido, temperaturay consistencia de la pulpa. Su rango de aplicacin vara entre 0,5 y 6 horas dependiendo de su ubicacin en la secuencia de blanqueo y el objetivo por alcanzar. Contiemposderetencinentre3y4hrs,yconaltastemperaturas,puedelograrse mejores niveles de blancura y mayor consumo de perxido. Kappa de entrada a la Etapa Tanto para pulpas de fiba larga como de fibra corta, la blancura obtenida en una etapa de perxido es inversamente proporcional al nmero de Kappa de entrada de la pulpa. Esta relacinesesencialmentelinealyesindependientedelprocesodedeslignificacin empleado. 2.3.3EXTRACCIN ALCALINA El rol dela etapa de extraccinalcalina enelblanqueo de pulpasKraft es removerla ligninaquesehacesolubleporefectodelasetapaspreviasdeoxidacinenmediocido adems de reactivarla para oxidaciones adicionales. (1, 2, 10) Sepiensaquelaremocindegruposcarbonilosporaccindellcali,aunqueesla causante de prdidas de viscosidad, tambin produce una disminucin de la reversin de la blancura en la pulpa. (1) 2.3.3.1Variables de Operacin Carga de NaOH EnlaprcticalacargaptimadeNaOHparalaetapadeextraccineslacantidad necesaria para obtener un pH mnimo al final de la etapa de 10,5. Este valor de pH indica el casi total consumo del NaOH y es consecuencia de la alcalinidad asociada al carbonato de sodio formado durante la extraccin.. (1) Normalmente la carga de reactivo flucta entre 0,5 a 3% bps y se fija el pH de entrada muy cercano a 12. Temperatura La razn de extraccin se incrementa al aumentar la temperatura, sin embargo, rara vez se sobrepasa los 95C, siendo el rango normal de operacin de 60 90C. Tiempo Comnmente se utilizan tiempos de extraccin que van desde 60 a 90 minutos. Consistencia Normalmente se recomienda trabajar a mediana consistencia (1, 10) esto es de 8 a 12% para permitir obtener un buen mezclado y favorecer la difusin del reactivo hacia la fibra. La extraccin alcalina reforzada con oxgeno (Eo) disminuye el nmero de Kappa de la pulpa(comparadoconunaextraccinnooxidativa)sinafectarsuviscosidadenningn gradosignificativo.Comnmenteserecomiendaunacargade0,5%bps,excesosenla carga podran provocar problemas en los lavados posteriores. Por otra parte la extraccin alcalina reforzada con oxgeno y perxido (Eop) reduce el nmerodeKappaenun25%yaumentalablancuradesalidadelaetapacercade10 unidades ISO comparado con la extraccin reforzada slo con oxgeno.(1, 5). La carga de perxido se recomienda que vare entre 0,25 a 0,75% bps; el incremento en la blancura y la disminucin del nmero de Kappa tienen un relacin casi lineal con la carga de perxido en este rango. 2.4.REVERSIN DE LA BLANCURA La estabilidad delablancuralograda alfinal dela secuencia deblanqueo depende de los siguientes factores: Temperatura ambiente Alcalinidad o acidez del medio Presencia de oxgeno Humedad Calidad e intensidad de la iluminacin Condiciones del blanqueo Composicin qumica de la pulpa Los responsables delainestabilidad son elcontenido de lignina residual en el caso de pulpasdealtorendimiento;yenpulpasdealtapureza,lastrazasdeligninaascomola presenciadederivadosclorados,insolublesenaguayalcoholbenceno,ylapresenciade gruposcarboniloenmolculasdecarbohidratos,segnseasunaturalezayposicin. Tambin influyen los grupos aldehdo y en menor grado los grupos carboxilo. (2) Lasetapasdeblanqueoincidenenlareversinposteriordelcolorendiferenteforma segn sea su posicin en la secuencia: Laextraccinalcalinaespositivaporqueextraematerialesresiduales.Ubicada despus de las oxidaciones destruye los grupos carbonilo. ElDixidodeCloronodaaperotampocotieneefectosbeneficiosossiha habido reacciones anteriores que generen grupos aldehdo y carbonilo. Los perxidos tienen buen efecto estabilizante Lapulpaesmsestableatemperaturamsbaja.Tantoesasqueconviene enfriar a la salida de la secadora. 3.1.DISEO FACTORIAL 2K

Eldiseoexperimentalqueseutilizaenesteestudiocorrespondeaundiseodel tipo factorial y ms especficamente al Diseo factorial 2k. Losdiseosfactorialessonampliamenteutilizadosenexperimentosenlosque intervienen varios factores para estudiar el efecto conjunto de stos sobre una respuesta. CAPITULO 3: METODOLOGIA DE TRABAJO El diseofactorial 2k es un caso especial delos diseosfactoriales. Ocurre cuando se tienek factores, cada uno variando entre dos niveles (bajo y alto). Es especialmente til debido a que implica el menor nmero de experimentos con los cuales pueden estudiarsek factores en un diseo factorial completo. Debido a que slo hay dos niveles para cada factor, debe suponerse que la respuesta (en este caso blancura), es aproximadamente lineal en el intervalo de los niveles elegidos de losfactores.Sinembargoexisteunmtodoparadeterminarsiexistecurvaturaenla respuesta entre los niveles bajo y alto de los factores estudiados. Dichomtodoconsisteenagregarpuntoscentrales(Ceros)aldiseo;estoes hacerncorridasdeensayostomandoelnivelmediodecadafactorinvolucradoenel estudio.Luegosecomparaelpromediodelarespuestadelascorridasdeldiseo2k(yfm) con el promedio de la respuesta de las corridas en los puntos centrales (ycm). Si la diferencia (yfm ycm) es pequea, entonces los puntos centrales se encuentran en el plano que pasa por lospuntosfactoriales(ocercadel)ynohaycurvatura.Porotroladosiladiferenciaes grande, entonces s existe curvatura. Ademssinoesposiblehacerrepeticionesdelospuntosfactoriales,sepuede utilizar los puntos centrales para hacer una estimacin del error experimental.(17) 3.2.DISEO EXPERIMENTAL 3.2.1.DISEO EXPERIMENTAL PARA LA FASE 1 DEL ESTUDIO El diseo experimental para esta fasees el mismo tanto para el estudio del blanqueo defibracortacomoparaelblanqueodefibralarga,diferencindosenicamenteenel nmero de etapas de la secuencia y en las condiciones de operacin utilizadas. Los actuales procesos de blanqueo utilizados por CMPC contemplan una secuencia de3etapas(D0EopD1 PlantaSantaFe)paraelcasodefibracortayde4etapas (D0EopD1D2 Planta Pacfico) para el caso de fibra larga En una primera fase se investiga la factibilidad de alcanzar la blancura deseada (92+ % ISO) slo modificando cargas y condiciones de proceso. Lasiguientesecuenciadepasosresumelaestrategiadeexperimentacinquese utiliza en esta fase. 1.Recoleccin y acondicionamiento de la pulpa:Serecogepulpaalasalidadelfiltro lavador despus dela etapa de deslignificacin con oxgenoy se caracteriza enbasea su nmero de Kappa, Blancura y viscosidad. 2.SeefectantresensayosBlancos:Contemplalarealizacindetrescorridas completasdeblanqueoutilizandocondicionesidnticasalasqueempleaCMPC Celulosaensusplantas,afindeobtenerunpatrndecomparacinquepermita correlacionarlosresultadosobtenidosenlaboratorioconlosqueseobtendranen fbrica. 3.Determinacindecondicionesmsfavorables:Paracadaunadelasetapasdela secuenciadeblanqueosedeterminanlascondicionesdeoperacinquepermitan obtener la blancura ms alta al final de la etapa en cuestin. 3.2.1.1.CONDICIONES DE OPERACIN PARA LOS BLANCOS 3.2.1.1.1.Condiciones de operacin para fibra corta La tabla 3.1 muestra las condiciones de blanqueo que se utilizan en Planta Santa Fe. Lainformacinfue recogida enlamismafbricay corresponde al promedio de operacin del mes de Agosto. Las dosificaciones de reactivos en planta se hacen en base a pulpa seca alaire; por lotantosehaceelclculodeestasdosificacionesalequivalenteapulpatotalmenteseca, considerando que 1 ton. de pulpa seca al aire es equivalente a0,9 ton. de pulpa 100% seca Tabla n3.1: Condiciones de operacin para las corridas en blanco de fibra corta 3.2.1.1.2.Condiciones de operacin para fibra larga Enlatabla3.2sepresentanlascondicionesdeoperacinutilizadasenPlanta Pacfico,paraelblanqueodepulpadepino,lasquesonutilizadasparallevaracabolos ensayos del blanco de fibra larga en el laboratorio La dosificacin de reactivos en planta sehace enbase un kappa de entradaiguala 13. Tabla 3.2: Condiciones de operacin para el ensayo blanco de fibra larga D0 Eop D1 D2D (kg/bdt) 15,2 - 7,6 2,8pH entrada 2,0 11 4,4 5,4tiempo de retencin (min) 30 80 140 175T (C) 56 85 75 75Consistencia % 10 10 10 10Carga de O2 (kg/bdt) - 5,4 -Carga de H2O2 (kg/bdt) - 2,2 -VariableEtapaVariableD0 Eop D1D (kg/bdt) 10,3 - 10,1pH entrada 2,2 12 4 (salida)tiempo de retencin (min) 45 85 180T (C) 65 90 75Consistencia % 3,5 10 10Carga de O2 (kg/bdt) - 4,5 -Carga de H2O2 (kg/bdt) - 5,6 -Etapa3.2.1.2.DISEO EXPERIMENTAL ETAPA POR ETAPA Etapa D0 Variables involucradas en el proceso: Carga de ClO2: D pH de entrada: pH Temperatura: T Tiempo de residencia: t Consistencia: C Enestaetapasemantienefijoeltiempoderesidencia(45minutos)ylaconsistencia (10%),debido a que son variables que estn relacionadas, ademslaliteratura recomienda trabajar amedia consistencia. Por lo tanto semanipular el pH, Dy T dentro de un rango definido a partir de informacin de la literatura. Latablan1muestralascondicionesdeoperacinqueseutilizaparalosdistintos experimentos para fibra corta y larga Tabla n1 Condiciones de experimentacin para la etapa D0 Carga de ClO2kg/bdtpHTemperatura CCarga de ClO2kg/bdtpHTemperatura C1 8,0 2,5 65 7,1 2,5 702 8,0 2,5 75 7,1 2,5 803 16,0 3,5 65 7,1 3,5 704 16,0 3,5 75 7,1 3,5 805 12,0 2,5 65 14,1 2,5 756 12,0 2,5 75 14,1 2,5 757 12,0 3,5 65 14,1 3,5 758 16,0 3,5 75 14,1 3,5 759 12,0 3,0 70 10,6 3,0 7010 12,0 3,0 70 10,6 3,0 7011 12,0 3,0 70 10,6 3,0 70EnsayoFibra corta Fibra LargaLos ensayos 9, 10 y 11 son idnticos y corresponden a la condicin cero dada por los valores medios de cada una de las variables. Etapa Eop Variables involucradas en el proceso: Carga de Perxido: P Carga de O2: O = 5,0 kg/bdt Temperatura: T Tiempo de residencia: t = 85 minutos Consistencia: C = 10% pH final: >10.5 Presin: 3 kg/cm2 Tiempo a presin: 15 minutos En esta etapa se mantiene fijos la carga de O2, la consistencia, el tiempo de residencia, lapresin,eltiempoapresinyelpH.LacargadeperxidoPvariarentre5,0y10 kg/bdt. y la temperatura lo har entre 85 y 95C.As se obtiene la siguiente matriz para las distintas combinaciones de condiciones de blanqueo. Tabla n2 Condiciones de experimentacin para la etapa Eop Carga de H2O2kg/bdtTemperatura CCarga de H2O2kg/bdtTemperatura C1 5,0 85 5,0 852 5,0 95 5,0 953 10,0 85 10,0 854 10,0 95 10,0 955 7,5 90 7,5 906 7,5 90 7,5 907 7,5 90 7,5 90Fibra Corta Fibra LargaEnsayo Losensayos5,6y7sonidnticosycorrespondenalacondicincerodadaporlos valores medios de cada una de las variables. Etapa D1 Variables involucradas: Carga de ClO2: D pH final: pH = 4 Temperatura: T Tiempo de residencia: t = 180 minutos Consistencia: C = 10% EnestaetapasemantienefijoelpH,laconsistenciayeltiempoderesidencia.Porlo tanto se manipula D y T dentro de un rango definido a partir de informacin de la literatura.Latablan3muestralascondicionesdeoperacinqueseutilizaparalosdistintos experimentos para fibra corta y larga Tabla n3 Condiciones de experimentacin para la etapa D1 Carga de ClO2kg/bdtTemperatura CCarga de ClO2 % Carga en D0Temperatura C1 8,0 70 50,0 702 8,0 80 50,0 803 16,0 70 80,0 704 16,0 80 80,0 805 12,0 75 65,0 756 12,0 75 65,0 757 12,0 75 65,0 75EnsayoFibra corta Fibra LargaLos ensayos 5, 6y 7sonidnticosy corresponden ala condicinCero dada porlos valores medios de cada una de las variables. Etapa D2 Variables involucradas: Carga de ClO2: D pH final: pH = 4 Temperatura: T Tiempo de residencia: t = 240 minutos Consistencia: C = 10% En esta etapa se mantendr fija la consistencia y el tiempo de residencia. Por lo tanto se manipularelpH,DyTdentrodeunrangodefinidoapartirdeinformacindela literatura. LacargadeClO2variarentreun10aun20%delacargaaplicadaaD0yla temperatura variar entre70 y 80 C As se obtiene la siguiente matriz de condiciones de proceso para la etapa D2: Carga de ClO2 % Carga en D0Temperatura C1 10,0 702 10,0 803 20,0 704 20,0 805 15,0 756 15,0 757 15,0 75Fibra LargaEnsayo3.2.2DISEO EXPERIMENTAL PARA LA FASE 2 DEL ESTUDIO EnestediseoseplantealaeliminacindecidosHexenurnicos,mediante hidrlisisselectivaenunaetapacombinadaconladedeslignificacinconClO2(esdecir una D0 a alta temperatura y por un tiempo ms prolongado A/D0). Lapulpaautilizar,eslaqueseobtienealasalidadellavadoposteriorala deslignificacin con O2. Condiciones de trabajo para la etapa A/D0 Temperatura: 85C pH : 3,3 Tiempo: 2 horas Consistencia: 10% Carga de ClO2: 16 kg/bdt La pulpa obtenida se somete a anlisis de kappa, blancura y viscosidad. Posteriormente lapulpaseblanqueasiguiendolascondicionesseleccionadasenlaprimerafasedeeste estudio. 3.3PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y EQUIPOS UTILIZADOS 3.3.1ETAPAS DE DIOXIDO DE CLORO Par llevar a cabo las etapas de ClO2 se dispone de: Bolsas plsticas Bao termosttico con control de temperatura interno Procedimiento 1.Pesar la cantidad de pulpa requerida para la experimentacin (en bolsas plsticas) 2.Agregar la cantidad de agua necesaria para alcanzar la consistencia deseada 3.Agregar H2SO4 hasta alcanzar el pH requerido para la etapa 4.Dosificar el ClO2 de acuerdo a los gramos de pulpa seca a blanquear 5.Homogeneizar bien 6.Llevaralbaotermostticoyesperartresminutosparaambientacinycomenzara controlar el tiempo. 7.Una vez transcurrido el tiempo de residencia establecido, sacar la pulpa del bao, diluir en agua caliente en proporcin 1:100, determinar pH y residual de ClO2 8.Lavar completamente y peletizar 3.3.2ETAPA Eop Para efectuar la etapa Eop se dispone de: Unreactordeaceroinoxidableconcamisacalefactora,controladordetemperatura, agitador, indicador de presin y vlvula de alivio. Procedimiento 1.Pesar la cantidad de pulpa a tratar 2.Agregar la cantidad de agua necesaria para alcanzar la consistencia requerida ymezcla en balde 3.Agregar la cantidad de NaOH para llegar a pH 12 4.Poner la pasta en el reactor, cerrarlo agitar y calentar hasta temperatura deseada 5.Unavez alcanzadala temperatura requerida dosificarla cantidad de H2O2 determinada previamente. 6.Transcurridos3minutosdesdequesedosificelperxido,agregarlacantidad necesariadeO2determinadaenbasealosgramossecosdepulpaablanquear. Comenzar a controlar el tiempo. 7.Elevar la presin hasta 3,5 Bar durante 15 minutos. Luego aliviar presin 8.Unaveztranscurridoeltiempodeterminadoparalaetapa,sacarlapulpadelreactor, diluir1:100,determinarpHfinalyresidualdeperxido,lavarcompletamentey peletizar. 3.4PROPIEDADES A DETERMINAR EN CADA ETAPA En la Tabla 3.4 se resumen los anlisis que se efecta a la pulpa a la salida de cada una de las etapas de la secuencia de blanqueo. Tabla 3.4: Determinacin de propiedades en cada ensayo (*): Slo para la condicin seleccionada que entrega la blancura ms alta En caso de existir dos condiciones de proceso que entreguen blancuras similares (y las ms altas), se utiliza la determinacin de viscosidad para seleccionar aquella condicin de operacin que entregue la viscosidad ms alta. 3.5Anlisis Econmico Unavez determinadala secuencia deblanqueo que permitellegarhastalosniveles de blancura establecidos en este estudio, se procede a determinar los costos asociados con: Aumento en el consumo de reactivos qumicos (respecto del actual consumo en planta) Aumento en el consumo de energa (vapor) Modificacin o adquisicin de equipos (respecto de la actual configuracin en planta) D0 Eop D1 D2Blancura ISO 3688 Si Si Si SiReversin de Blancura Interna No No No SiMicrokappa Tappi UM 246 Si Si No NoViscosidad intrnseca ISO 535/1-1981 (E) Si (*) Si (*) Si (*) Si (*)EtapaNorma Anlisis 4.1.RESULTADOS PARA EL ESTUDIO DE FIBRA CORTA 4.1.1.RESULTADOS DEL ANALISIS DE LA MATERIA PRIMA La Tabla 4.1.1 muestra los resultados del anlisis de materia prima, que corresponde a pulpa obtenida a la salida del filtro lavador posterior a la etapa RO. Tabla 4.1.1: Caracterizacin de la materia prima de fibra corta 4.1.2.RESULTADOS FASE 1 Durante esta fase de estudio semodifican cargasy condiciones de proceso en cada unadelasetapasdelasecuenciadeblanqueo,buscandoaquellacondicinquepermita obtener la blancura ms alta al final de cada etapa. 4.1.2.1 Resultados para la etapa D0 En la Tabla 4.1.2 se muestra los resultados obtenidos para cada uno de los ensayos cuyas condiciones de operacinsefijaron durante el diseo experimental. EnelApndice A1Tabla n1 se muestra el detalle de los resultados que aqu se presentan. CAPITULO 4: RESULTADOS DE LA PARTE EXPERIMENTAL PropiedadValor PromedioDesviacin EstndarKappa 8,6 0,3Blancura (%ISO) 60,4 0,3Viscosidad(dm3/kg) 1044 6% Seco 33,84 0,14 Tabla 4.1.2: Resultados de la etapa D0 La tabla muestra que la blancura ms alta se obtiene para los ensayos 6 y 8, los que tambinentreganlosmsbajosndicesdeKappa,sinembargoseseleccionalas condiciones del ensayo n8 puesto que entrega la ms alta viscosidad de la pulpa. Se realizaron 7 ensayos adicionales, siguiendo las condiciones seleccionadas en esta etapa,obtenindosecomoresultadounablancurapromediode82,6%ISOconuna desviacinestndarde0,4%ISO;unkappapromediode2,1conunadesviacinestndar de 0,3. LascondicionesdeoperacinseleccionadasparalaetapaD0resultaronserlas siguientes: Carga de ClO2 (kg/bdt):16,0 pH :3,5 Temperatura (C):75 Tiempo (min):45 Consistencia (%):10 Estas condiciones corresponden a los mximos niveles en que se movi cada una de las variables estudiadas y se justifican al observar en losGrficos 1 al 7 del Apndice A1, Ensayo Blancura Kappa + 0,6 viscosidad1 78,0 4,3 -2 80,7 3,7 9843 79,0 4,2 -4 80,0 4,3 -5 81,7 2,9 9766 82,0 1,7 9957 81,0 3,0 -8 82,1 2,1 10209 79,5 3,2 100510 79,7 3,3 -11 79,2 3,5 -losefectosindividualesycombinadosqueejercencadaunadelastresvariables manipuladas sobre la blancura final de la etapa. En dichos grficos puede verse queel mayor efecto individual lo ejerce la Carga de ClO2, seguido de la influencia del aumento de temperatura, el pH en tanto, dentro del rango de estudio, por s slo, no ejerce mayor influencia en el resultado final de la blancura. En cunto a los efectos combinados, se tiene que el mejor resultado se logra cuando se trabaja con las tres variables en sus mximos niveles. La linealidad de la respuesta (blancura) ante la manipulacin de las variables dentro delrangoenestudio,supuestaeneldiseoexperimental,quedaratificadapuestoqueel promedio(yfm)detodoslosensayos(1al8)essimilaralpromediodelastrescorridas centrales ceros (ycm). Con : yfm = 80,6 ycm = 79,5 4.1.2.2 Resultados para la etapa Eop La tabla 4.1.3 muestra los resultados del estudio realizado para la etapa Eop, cuyos detalles pueden verse en la tabla n2 apndice A1. Tabla 4.1.3 Resultados etapa Eop EnsayoPerxido (kg/bdt)TC Blancura viscosidad1 5 85 86,22 5 95 87,03 10 85 88,0 7764 10 95 87,7 7695 7,5 90 87,66 7,5 90 86,8 8107 7,5 90 87,9Dela tabla seve queno haymayor diferenciaentre lamximablancuraalcanzada enlas corridas de ensayos(1 al 4) tendientes a estudiar el efecto de lasvariablessobrela blancura, y la que se alcanza cuando se utiliza los niveles medios de los factores en estudio; sin embargo, s hay diferencias en la viscosidad obtenida al final de la etapa, resultando ser la corrida de ensayos en los puntos centrales (ceros) la que entrega la ms alta viscosidad. Se selecciona por lo tanto las condiciones establecidas por los nivelesmedios de cada una de las variables en esta etapa. Las condiciones seleccionadas para la etapa Eop resultan ser: Carga de Perxido (kg/bdt):7,5 Temperatura (C):90 Consistencia (%):10 pH de entrada:12 Tiempo (min):85 Carga de O2 (kg/bdt):5,0 El promedio de blancura alcanzada en esta etapa con las condiciones seleccionadas es de 87,4 % ISO con una desviacin estndar de 0,6 %ISO. Si se observa en los Grficos 8 y 9 del Apndice A1, puede verse que la temperatura por s sola, casi no tiene ningn efecto sobre la blancura desarrollada en la etapa. Tambin puede verse que la carga de perxido no tiene un efecto muy grande en la blancura final de la Eop. SinembargoenelGrficon10delApndiceA1sepuedeobservarqueexiste interaccinentreestasdosvariables,lacualdaporresultadounefectomspronunciado sobrelarespuestadeblancura.Dichainteraccinindicaqueseobtienenlosmejores resultados cuando se trabaja a temperatura baja y a altas cargas de perxido. Seobservatambinenestegrficoquecuandosetrabajaaaltatemperatura,se diluye el efecto del aumento de la carga de perxido sobre la blancura. Se verifica adems la tendencia lineal de la respuesta (blancura) con la variacin de cada uno de los factores estudiados dentro del rango establecido, puesto que yfm result ser similar a ycm yfm = 87,2 ycm = 87,4 4.1.2.3 Resultados para la etapa D1 La tabla 4.1.4 muestra los resultados del estudio realizado para la etapa Eop, cuyos detalles pueden verse en la Tabla n3 Apndice A1. Tabla 4.1.4: Resultados etapa D1 La tabla muestra que todos los experimentos realizados en esta etapa (1 al 4) logran superarelobjetivodeblancuraestablecidoeneltrabajo,exceptolascorridasdepuntos centrales. Adems las blancuras alcanzadas son muy similares entre ensayos. LoanteriorsecorroborasiseobservanlosGrficos 11 y 12 del Apndice A1,en dondeseapreciaquedentrodelrangodeestudionilacargadeClO2,nilatemperatura tienen efectos significativos sobre la blancura alcanzada al final de la etapa D1. EnsayoBlancura%ISOReversin %ISOViscosidad dm3/kg1 92,8 4,0 8152 92,6 3,53 92,9 3,6 7894 93,1 4,85 91,8 2,66 91,7 2,4Sinembargoalobservarelgrficon13seapreciaqueexisteinteraccinentre ambosfactores (Carga y T). Aunque dichainteraccinno tiene un efecto notorio sobre la blancurafinalalcanzada, smuestra una tendencia que dice queelaumento de la carga de ClO2 tiene mayor influencia sobre la blancuraa temperaturas ms altas. Dadolosvaloresresultantesenestaetapaparayfm=92,8yparaycm=91,7,se puededecirque;noexisteunatendencialinealdelablancuraconlavariacindelos factores analizados dentro del rango de estudio, dado que, a pesar de que la diferencia entre ambosesdealrededorde1punto,aestosnivelesdeblancura,esadiferenciases significativa, puesto que la desviacin estndar para ambos casos result 5 veces menor que esta diferencia. Se selecciona la condicin de menor carga y menor temperatura puesto que cumple con la blancura requerida con el menor consumo de energa y de reactivo. 4.1.2.4 Resumen de las condiciones seleccionadas en la fase 1 La Tabla 4.1.5 muestra las condiciones de operacin seleccionadas para cada etapa, junto con la evolucin de la blancura alcanzada a travs de la secuencia de blanqueo Tabla 4.1.5: Condiciones seleccionadas durante la fase 1 D0 Eop D1D (kg/bdt) 16,0 - 8,0pH entrada 3,5 12 4 (salida)tiempo de retencin (min) 45 85 180T (C) 75 90 70Consistencia % 10 10 10Carga de O2 (kg/bdt) - 5,0 -Carga de H2O2 (kg/bdt) - 7,5 -Blancura (%ISO) 82,6 87,4 92,8EtapaVariableUnadelasmodificacionesintroducidasapriorieneldiseodelosexperimentos, respectodelaactualconfiguracindeblanqueoparafibracortaconquecuentalaPlanta Santa Fe, es el paso de baja a media consistencia en la etapa D0. Otro cambio importante en esta etapa, que surge a partir de las condiciones seleccionadas en la fase 1, es el aumento de latemperaturadelaD0,situacinmuydifcildealcanzarconlaactualconfiguracindel proceso en planta. Se hizo por tanto un estudio para determinar el efecto de estos cambios sobre la blancura final de la secuencia, manteniendo las condiciones de carga, pH y tiempo seleccionadas en base a este trabajo. La tabla 4.1.6 muestra los resultados obtenidos para una corrida de ensayos Tabla 4.1.6: Efecto de la consistencia y la T de la etapa D0 sobre la blancura final. Si se compara los resultados de la tabla 4.1.5 con los de la 4.1.6, se puede ver que la primera tiene una blancura final 0,5 ptos. mayor que la segunda (que para estos niveles de blancura altos, resulta ser significativo). Sin embargo el efecto ms notorio de los cambios introducidosseobservaenlablancuraalcanzadaalfinaldelaprimeraetapa,siendo3 puntos ms baja la alcanzada a consistencia de 3,5 % y T 65 C que la que se obtiene con lascondicionesseleccionadas,estamismadiferenciaseobservaenlosresultadosde blancuraobtenidosalfinaldelaetapaEop.Sinembargoladiferenciadisminuye considerablemente a la salida dela etapa D1; al parecerla carga de 8,0 kg/bdt de ClO2 en estaltimaetapaessuficientementealtacomoparacorregirlasbajasblancurasdeetapas anteriores. D0 Eop D1D (kg/bdt) 16,0 - 8,0pH entrada 3,5 12 4 (salida)tiempo de retencin (min) 45 85 180T (C) 65 90 75Consistencia % 3,5 10 10Carga de O2 (kg/bdt) - 5,0 -Carga de H2O2 (kg/bdt) - 7,5 -Blancura (%ISO) 79,9 84,6 92,3EtapaVariable Durante la Fase 1 del estudio se logr alcanzar el objetivo de blancura, sin embargo, lasreversionesqueseobtienensonmuyaltas(superioresa3.5%ISO).Porlotantose decide llevar a cabo la fase 2 del estudio en donde se espera revertir esta situacin. 4.1.3RESULTADOS DE LA FASE 2 Durante esta parte del estudio se llev a cabo una etapa D0 a alta temperatura (85C) y mayor tiempo de retencin (120 min), tendientes a hidrolizar cidos hexenurnicos, pero manteniendolacargaypHseleccionadosapartirdelafase1ylascondicionesparalas etapas Eop y D1 tambin seleccionadas en la fase anterior 4.1.3.1 RESULTADOS ETAPA POR ETAPA Latabla4.1.7muestralosresultadosobtenidosalfinaldelaetapaD0conlos cambios introducidos en esta fase de estudio. (detalles en Tabla n1 Apndice A2) Tabla 4.1.7: Resultados de la etapa D0 modificada Ensayo Blancura (%ISO) microKappaViscosidad(dm3/kg)1 82,1 1,0 9502 82,3 9223 84,6 1,04 82,8 9505 83,66 84,2 1,0Promedio 83,3 1,0 941Desv. Estndar 1,0 0,0 16Alcompararlosresultados obtenidosenestaetapaconlosobtenidosalfinaldela etapaD0delafase1,seobservaquelasblancurasalcanzadasnosonestadsticamente diferentes,sinembargo,seobservaunabajaconsiderableenelmicrokappadelordendel 50%. La viscosidad tambin disminuye, alrededor de 70 dm3/kg, resultado esperado a partir de la literatura. LosresultadosobtenidosalfinaldelaetapaEopsemuestranenlatabla4.1.8 (detalles en Tabla n2 Apndice A2) Tabla 4.1.8: Resultados para la etapa Eop de la fase 2 Enestaetapasqueseobservaunagananciaimportantedeblancura(2%ISO) respecto de lo que se alcanza durante la fase 1 del estudio. Adems la viscosidad de salida de la etapa es levemente ms alta que la que se obtiene a la salida de la Eop de la fase 1. DurantelaetapaD1seinvestiglainfluenciadelatemperaturaparalacarga seleccionada en la fase 1 de ClO2. Obtenindose los resultados que se muestran en la tabla 4.1.9. (Detalles en Tabla n3 Apndice A2). Tabla 4.1.9: Influencia de la T en la blancura final de la etapa D1 EnsayoBlancura (%ISO)Viscosidad(dm3/kg)1 90,23 8692 90,19 8653 88,71 8274 89,05 8315 89,30 820Promedio 89,5 842Desv. Estndar 0,7 23EnsayoTemperatura (C)Blancura (%ISO)Reversin(%ISO)1 70 92,5 2,12 75 93,5 3,0Altrabajara75Cseobservaunagananciade1%ISOdeblancurarespectodelo que se obtiene con 70C. Por lo tanto se selecciona 75 C como temperatura de trabajo. SeinvestigaademslainfluenciadelacargadeClO2anivelesinferioresalos estudiadosdurantelafase1.Losresultadossemuestranenlatabla4.1.10(Detalles en Tabla n3 Apndice A2) Tabla 4.1.10: Influencia de la Carga de ClO2 sobre la blancura de la etapa D1 Lablancurafinalalcanzadaesprcticamenteigualparalastrescargasestudiadas, por lo tanto se seleccionala condicin demenor carga, adems que sta entregalamenor reversindeblancura,queresultaser1,5%ISOmsbajaquelaqueseobtuvodurantela fase 1 de estudio. La viscosidad final result ser 20 dm3/kg menor que la alcanzada al final de la fase 1 de estudio. EnsayoClO2(kg/bdt)Blancura (%ISO)Reversin(%ISO)Viscosidad(dm3/kg)1 8 93,5 3,02 6 93,4 2,33 4 93,2 1,8 7504 4 93,6 7955 4 93,2 7805 4 93,7 2,0 776Promedio 93,4 1,9 775Desv. Estndar 0,3 0,1 194.1.3.2 RESUMEN DE RESULTADOS DE LA FASE 2 La Tabla 4.1.11muestra un resumen delascondiciones deblanqueo seleccionadas durante la fase 2 del estudio Tabla 4.1.11: Resumen de los resultados de la fase 2 4.1.4RESULTADO DE LOS ENSAYOS BLANCOS LaTabla4.1.12muestralosresultadosobtenidosenlaboratoriosiguiendolas mismas condiciones de planta. Tabla 4.1.12: Resultados del Blanco D0 Eop D1D (kg/bdt) 16,0 - 4,0pH entrada 3,3 12 4 (salida)tiempo de retencin (min) 120 85 180T (C) 85 90 75Consistencia % 10 10 10Carga de O2 (kg/bdt) - 5,0 -Carga de H2O2 (kg/bdt) - 7,5 -Blancura (%ISO) 83,3 89,5 93,4VariableEtapaEtapa D0 Eop D1Blancura (%ISO) 77,5 82,5 90,4Desv. Est. 0,8 0,9 0,9microkappa 4,8 - -Desv. Est. 0,4 - -Reversin - - 2,3Desv. Est. - - 0,4Viscosidad (dm3/kg) 984 753 748Desv. Est. - - 334.1.5RESULTADOS ADICIONALES Dadoquelascondicionesquemsfavoreceneldesarrollodealtablancuraenla pulpa, son los que entrega la fase 2 del estudio, y puesto que estas condiciones requieren de modificaciones en el actual proceso de blanqueo de Planta Santa Fe, se investig el efecto queestasmodificacionestienensobreelahorrodeClO2cuandoseplanteaunablancura objetivo de 90,5%ISO, que corresponde a la blancura de la celulosa de mercado. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Carga total de ClO2(kg/bdt):10(80% en la etapa D0 y 20% en la etapa D1) Carga de H2O2 (kg/bdt):7,5 Blancura final (%ISO):91,1 0,6 Viscosidad (dm3/kg):839 LosresultadosarrojanunahorronetodeClO2delordendel50%ylaviscosidad obtenida es mayor que la conseguida por el Blanco. El detalle de estos resultados se encuentra en la Tabla n4 del Apndice A2 4.1.6RESUMEN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS PARA FIBRA CORTA La Tabla 4.1.13. muestra un resumen delos resultados de blancura obtenidos tanto paraelensayoblancocomoparalascondicionesdeoperacinmsfavorables encontradas en el estudio. Adems se presenta la evolucin de la blancura lograda en Planta SantaFe,atravsdelasdistintasetapasdesusecuenciadeblanqueo,estosdatos corresponden a un promedio de dos muestreos realizados con 2 semanas de separacin. Tabla 4.1.13: Resumen de resultados para fibra corta ElGrfico n1 del Apndice A0comparaestastrescurvasdeblanqueo(Blanco, estudioyPlanta).Seobservaquelablancuradelblancoestsiemprepordebajodela blancura alcanzada en planta, sin embargo logra alcanzar la blancura objetivo de la planta, que es 90,5 1%ISO. Etapa Blanco Desv. Est. Estudio Desv. Est. Planta Desv. Est.RO2 60,4 0,3 60,4 0,5 60,6 2,3D0 77,5 0,8 83,3 1,0 79,8 0,6Eop 82,5 0,9 89,5 0,7 86,0 0,5D1 90,4 0,9 93,4 0,3 91,5 0,6Curvas de Blancura4.2.RESULTADOS PARA EL ESTUDIO DE FIBRA LARGA 4.2.1.RESULTADOS DEL ANALISIS DE LA MATERIA PRIMA La Tabla 4.2.1 muestra los resultados del anlisis de materia prima, que corresponde a pulpa obtenida a la salida del filtro lavador posterior a la etapa RO. Tabla 4.2.1: Caracterizacin de la materia prima de fibra Larga 4.2.2.RESULTADOS FASE 1 Durante esta fase de estudio semodifican cargasy condiciones de proceso en cada unadelasetapasdelasecuenciadeblanqueo,buscandoaquellacondicinquepermita obtener la blancura ms alta al final de cada etapa. 4.2.2.1 Resultados para la etapa D0 En la Tabla 4.2.2 se muestra los resultados obtenidos para cada uno de los ensayos cuyas condiciones de operacinsefijaron durante el diseo experimental. EnelApndice B1Tabla n1 se muestra el detalle de los resultados que aqu se presentan. PropiedadValor PromedioDesviacin EstndarKappa 10,6 0,4Blancura (%ISO) 37,2 0,1 Tabla 4.2.2: Resultados de la etapa D0 Latablamuestraquelablancuramsaltaseobtieneparaelensayon7,elque tambinentregaunodelosmsbajosndicesdekappa,seseleccionaporlotantolas condiciones de este ensayo. Se realizaron 7 ensayos adicionales, siguiendo las condiciones seleccionadas en esta etapa,obtenindosecomoresultadounablancurapromediode61,7%ISOconuna desviacin estndar de 0,8 %ISO; unKappa promedio de 3,2 con una desviacin estndar de 0,1. LascondicionesdeoperacinseleccionadasparalaetapaD0resultaronserlas siguientes: Carga de ClO2 (kg/bdt):14,1 pH :3,5 Temperatura (C):65 Tiempo (min):45 Consistencia (%):10 Estas condiciones corresponden a los mximos niveles de carga y pH y al nivel ms bajodetemperatura.LosresultadossecorroboranalobservarenlosGrficos 1 al 6 del Ensayo Blancura(%ISO) microkappa + 0,61 54,6 4,62 55,8 3,93 55,4 4,34 56,6 3,85 62,1 3,26 61,3 3,17 62,8 3,28 61,1 2,99 57,2 3,710 57,6 4,211 57,5 3,8ApndiceB1,losefectosindividualesycombinadosqueejercencadaunadelastres variables manipuladas sobre la blancura final de la etapa. Endichosgrficospuedeversequelatemperatura,porssola,notieneningn efectosobrelablancuraenestaetapa,elefectoindividualdelpHesbastantepequeo, tenindose que la mayor influencia sobre la blancura la tiene la carga de ClO2 agregado a la etapa. Encuntoalosefectoscombinados,setienequesilacargadeClO2esalta,es preferibletrabajarabajatemperaturayporelcontrariosilacargadereactivoesbaja, entoncesconvienentemperaturasmsaltas.Lomismosucedeconlacombinacinentre temperaturaypH.ParalacombinacinpH/Cargaseobtienenlosmejoresresultadosde blancura a pH y carga altos. La linealidad de la respuesta (blancura) ante la manipulacin de las variables dentro delrangoenestudio,supuestaeneldiseoexperimental,quedaratificadapuestoqueel promedio(yfm)detodoslosensayos(1al8)essimilaralpromediodelostrescorridas centrales ceros (ycm). Con : yfm = 58,7 ycm = 57,4 4.2.2.2 Resultados para la etapa Eop La Tabla 4.2.3 muestra los resultados del estudio realizado para la etapa Eop, cuyos detalles pueden verse en la Tabla n2 Apndice B1. Tabla 4.2.3 Resultados etapa Eop La tabla muestra claramente que la blancura ms alta se obtiene en el tercer ensayo, que corresponde al nivel bajo de temperatura y al nivel alto de carga. Los Grficos 7, 8y 9 del Apndice B1 corroboran estos resultados, puesto que si se observanlos efectosindividuales de cadafactor, se puedever quela temperatura no tiene ningn efecto sobre la blancura, siendo la carga de perxido el factor que ms influye en el aumentodelablancuraenlaetapa.Elefectocombinadodeambosfactoresindica claramentequecuandosetrabajaaaltascargasdeperxidoconvienequelatemperatura permanezcaensunivelbajo,porotroladosisetrabajaabajascargaselefectodela temperatura no es tan importante. Las condiciones seleccionadas para la etapa Eop resultan ser: Carga de Perxido (kg/bdt):10 Temperatura (C):85 Consistencia (%):10 pH de entrada:12 Tiempo (min):85 Carga de O2 (kg/bdt):5,0 Ensayo TCPerxido (kg/bdt)microKappa+ 0,6Blancura(%ISO)1 85 5,0 76,52 95 5,0 76,33 85 10,0 1,1 79,34 95 10,0 1,2 77,35 90 7,5 1,2 76,96 90 7,5 1,1 77,17 90 7,5 77,2Se realizaron 5 corridas adicionales con las condiciones seleccionadas, obtenindose unblancurapromediode78,8%ISOconunadesviacinestndarde1,0%ISO,yun microkappa promedio igual a 1,2 con una desviacin estndar de 0,2. Se verifica adems la tendencia lineal de la respuesta (blancura) con la variacin de cada uno de los factores estudiados dentro del rango establecido, puesto que yfm result ser similar a ycm yfm = 77,3 ycm = 77,1 4.2.2.3 Resultados para la etapa D1 La Tabla 4.2.4 muestra los resultados del estudio realizado para la etapa Eop, cuyos detalles pueden verse en la Tabla n3 Apndice B1. Tabla 4.2.4: Resultados etapa D1 Lamayorblancuraenestaetapaselograparaelensayon4endondeambos factoresenestudioseencuentranensunivelalto.Esteresultadoesconsistenteconlas tendencias de los efectos individuales y combinados que se aprecian en los Grficos 10, 11 y 12 del Apndice B1. All se ve que la temperatura tiene mayor influencia que la carga de ClO2 sobrelablancura. El efecto combinado de ambas dice quelasblancurasms altas se alcanzan cuando ambos (temperatura y carga) se encuentran en sus niveles altos. EnsayoDixido (kg/bdt)Temperatura (C)Blancura(%ISO)1 7,1 70 88,92 7,1 80 90,13 11,3 70 89,44 11,3 80 90,8Serealizaron3corridasadicionalesconlascondicionesseleccionadasyseobtuvo comoresultadounablancurapromediode90,8%ISOconunadesviacinestndarde0,3 %ISO. 4.2.2.4 Resultados de la etapa D2 LaTabla4.2.5muestraunresumendelosresultadosobtenidosenlaetapaD2, cuandosemanipulanlacargadeClO2ylatemperatura;losdetallespuedenverseenla Tabla n4 del Apndice B1. Tabla 4.2.5: Resultados etapa D2 En la tabla se ve que la blancura ms alta se alcanza para la mayor carga y la mayor temperatura,sinembargo,noselograalcanzarelobjetivodeblancuraestablecidoenel trabajo. EnlosGrficos13,14y15delApndiceB1puedeversequelosefectos individuales de ambos factores son similares y positivos, aunque pequeos. En tanto que el efecto combinado de ambos dice que es ms conveniente trabajar con los dos en sus niveles altos. Dado que no se alcanz la blancura conmodificaciones de cargay de temperatura, se realiza una serie adicional de ensayos para la etapa D2, en donde se mantiene la cargay EnsayoDixido (kg/bdt)Temperatura (C)Blancura(%ISO)1 1,4 70 90,12 1,4 80 90,93 2,8 70 91,14 2,8 80 91,6latemperaturaensusnivelesaltos,perosemodificaelpHdeentradaalaetapa.Los resultados se muestran en la tabla 4.2.6. Tabla 4.2.6: Resultados etapa D2 modificando pH de entrada Los resultados obtenidosmuestran que se alcanzalamayorblancura cuando el pH de entrada es de 5,5, obtenindose elmismo pH de salida en todas las corridas de ensayo. Se selecciona por lo tanto 5,5 como pH de entrada. Las condiciones seleccionadas por lo tanto para la etapa D2 son : Carga de ClO2 (kg/bdt):2,0 Temperatura (C):80 pH de entrada:5,5 Tiempo (min):240 Consistencia (%):10 Sepracticarondoscorridasconestascondicionesobtenindoseunablancura promedio de 92,0%ISO. MUESTRA pH entrada pH final Blancura Reversin viscosidadABD2-4 4,5 4,1 91,6ABD2-5 4,5 4,0 90,4ABD2-6 3,5 3,9 91,3ABD2-7 4,0 3,8 91,4ABD2-8 5,6 4,1 92,0 2,4 652ABD2-9 5,5 3,9 91,9 3,0 6284.2.2.5 Resumen de las condiciones seleccionadas en la fase 1 La Tabla 4.2.7 muestra las condiciones de operacin seleccionadas para cada etapa, junto con la evolucin de la blancura alcanzada a travs de la secuencia de blanqueo Tabla 4.2.7: Condiciones seleccionadas durante la fase 1 Desde la tabla es fcil ver que para alcanzar los 92%ISO de blancura se debe cargar un total de 28,2 kg de dixido de Cloro por tonelada de pulpa seca. Puesto que la blancura final alcanzada durante esta fase de estudio apenas llega a la blancura establecida como objetivo, se procede a ejecutar la fase 2 del estudio. D0 Eop D1 D2D (kg/bdt) 14,1 - 11,3 2,8pH entrada 3,5 12 4,5 5,5tiempo de retencin (min) 45 85 180 240T (C) 65 85 80 80Consistencia % 10 10 10 10Carga de O2 (kg/bdt) - 5,0 -Carga de H2O2 (kg/bdt) - 10,0 -Blancura 61,7 78,8 90,8 92,0Desv. Estndar 0,8 1,0 0,3 0,1VariableEtapa4.2.3RESULTADOS DE LA FASE 2 Durante esta parte del estudio se llev a cabo una etapa D0 a alta temperatura (85C) y mayor tiempo de retencin (120 min), tendientes a hidrolizar cidos hexenurnicos, pero manteniendolacargaypHseleccionadosapartirdelafase1ylascondicionesparalas etapas Eop y D1 tambin seleccionadas en la fase anterior La Tabla 4.2.8 muestra el resumen de los resultados obtenidos durante esta fase del estudio. (Los detalles pueden verse en la Tabla n1 del Apndice B2) Tabla 4.2.8: Resumen de Resultados de la Fase 2 4.2.4RESULTADO DEL ENSAYO BLANCO La Tabla 4.2.9 muestra los resultados obtenidos en laboratorio siguiendo las mismas condiciones de planta. Tabla 4.2.9: Resultados del Blanco D0 Eop D1 D2D (kg/bdt) 14,1 - 11,3 2,8pH entrada 3,5 12 4,5 5,5tiempo de retencin (min) 120 85 180 240T (C) 85 85 80 80Consistencia % 10 10 10 10Carga de O2 (kg/bdt) - 5,0 -Carga de H2O2 (kg/bdt) - 10,0 -Blancura (%ISO) 60,9 79,8 91,4 92,3Reversin (%ISO) - - - 2,6VariableEtapaD0 Eop D1 D2Blancura (%ISO) 57,3 70,9 88,2 89,3Reversin (%ISO) - - - 2,6VariableEtapa4.2.5RESUMEN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS PARA FIBRA LARGA La Tabla 4.2.10 muestralos resultados generalesobtenidos en el estudio parafibra larga. Estos datos se encuentran graficados en la Figura n1 del Apndice B0 Tabla 4.2.10: Resumen de resultados para fibra larga Etapa Fase 1 Des. Est. Fase 2 BlancoRO2 37,2 0,1 37,2 37,2D0 61,7 0,8 60,9 57,3Eop 78,8 1,0 79,8 70,9D1 90,8 0,3 91,4 88,2D2 92,0 0,1 92,3 89,3Viscosidad final 640 17 - 716Curvas de Blancura 5.1RESULTADOS PARA FIBRA CORTA 5.1.1Consumo de reactivos LosPrincipalesreactivosconsumidosdurantelasecuenciadeblanqueo seleccionadaenlaparteexperimentalsoneldixidodecloroyelperxidodehidrgeno. LaTabla5.1.1muestraloscostosporconceptodeconsumoadicionaldeestosreactivos para obtener sobre 93%ISO de Blancura. Tabla 5.1.1: Costos por consumo de reactivos 5.1.2Consumo de vapor Como resultado de la parte experimental se tienen que la etapa D0 debe trabajar a 85 C,estasituacinimplicaunconsumoextradevapordebaja.LaTabla5.1.2muestrael costo por consumo adicional de vapor. Tabla 5.1.2: Costos de vapor CAPITULO 5: RESULTADOS DEL ANALISIS ECONOMICO Estudio PlantaClO2 20 20 0,64 0H2O2 7,5 5,6 0,35 0,67Consumo (kg/bdt) Costo(Us$/kg)Costo por consumo extra (US$/bdt)ReactivoCosto del vapor de baja (US$/ton)Consumo extra(ton/bdt)Costo asociado (US$/bdt)9,0 0,39 3,55.1.3Costos de inversin en nuevos equipos Losresultadosdelaparteexperimentalimplicanelpasodebajaamedia consistenciaenlaetapaD0. Elcostodeesta operacin,basadoenlaexperienciadegente especializada en el rea, sera del orden de 1,5 millones de dlares. 5.1.4Ahorro de ClO2 en la produccin de celulosa de 90,5%ISO Lascondicionesdeblanqueoseleccionadasenesteestudio,permitendisminuirel consumo de ClO2 respecto del consumo actual de Planta Santa Fe cuando se quiere alcanzar slo 90,5%ISO de blancura. La Tabla 5.1.3 muestra estos resultados. Tabla 5.1.3 Ahorro de ClO2 para llegar a 90,5%ISO de blancura Estudio PlantaClO2 10 20 0,64 6,4Consumo (kg/bdt)Costo(Us$/kg)Ahorro (US$/bdt)Reactivo5.2RESULTADOS PARA FIBRA LARGA Para este caso no hay costos de inversin en nuevos equipo o en modificaciones de losexistentes,tampocohayconsumoextradevaporconsiderablepuestoquelas temperaturasseleccionadasenlaparteexperimentalsoncercanasalasdeoperacinde PlantaPacfico.Porlotantoslohaycostosdeaumentoenelconsumodereactivos qumicos de blanqueo, en particular de dixido de cloro y perxido de hidrgeno. LaTabla5.2.1muestraloscostosasociadosalaumentoenelconsumodeestos reactivos respecto de la operacin normal de planta. Tabla 5.2.1: Aumento de costos de produccin para fibra larga Estudio PlantaClO2 28,2 23,2 0,64 3,2H2O2 10,0 2,2 0,35 2,75,9Consumo (kg/bdt)Aumento global del costo Costo(Us$/kg)Costo consumo extra (US$/bdt)Reactivo 6.1FIBRA CORTA 6.1.1Discusin de los resultados experimentales Durantelafase 1 del estudio, se observa que esla carga de ClO2 elfactor que ms fuertementeinfluyeenelaumentodelablancura,especialmentedurantelaetapaD0, tambinseobservaqueelaumentodetemperaturafavoreceeldesarrollodelablancura debidoaquelasreaccionesdeldixidodecloro conlaligninasevenaceleradasenestas condiciones. Sin embargo estos efectos se diluyen bastante durante el desarrollo de la etapa D1endonde,dentrodelrangoenestudio,sevequenilacarganilatemperaturatienen efectosnotoriossobreelaumentodelablancura;estosedebeaqueaestosnivelesde blancura, casi ya no quedan sitios de ataque para el dixido de cloro, quedando por lo tanto una buena cantidad de reactivo sin reaccionar, lo que se ve reflejado en los altos ndices de cloro residual obtenidos al final de la etapa (Tabla n3 Apndice A1) DuranteestamismafasedeestudioseobservaqueenlaetapaEopelaumentode temperatura genera bajas blancuras cuando se trabaja con concentraciones altas de perxido dehidrgeno,estopuededeberseaqueenestascondicionesseproducirauna sobreoxidacin de la lignina remanente, lo que genera reversin de blancura. CuandolaetapaD0serealizaa3,5%deconsistenciaya65C(condiciones utilizadas por planta) y el resto de las condiciones son las seleccionadas desde el estudio, se obtiene unablancura de salida dela etapa alrededor de 3%ISO msbajay unmicrokappa superiorendosunidadesrespectodeloqueseobtienecuandolascondicionesson consistencia10%ytemperatura75C.Estosedebeaqueabajastemperaturas,las reacciones de ClO2 conlalignina sonmslentas,yadems al trabajar abaja consistenciaexisten problemas de difusin del reactivo hacia el interior de la fibra. CAPITULO 6: DISCUSION DE LOS RESULTADOS Sibienalfinalizarlafase1delestudioselogralablancuraperseguida,losaltos nivelesdereversindelablancura(sobre3,5ptos.),instanarealizarlasegundafasede estudio en donde se espera revertir esta situacin. Con las condiciones seleccionadas desde la fase 1, comienza el estudio de la fase 2. Laprimerarespuestaqueseencuentraesque,aunqueenlablancuranoseobservaun aumento significativo, alfinal dela etapa D0 elmicrokappa disminuye en 1 punto, lo cual se debe a que al eliminar una gran parte del contenido de cidos hexenurnicos, se dirige el ataque del dixido de cloro casi exclusivamente hacia la lignina remanente. El tratamiento realizado en la etapa D0, permite lograr un aumento de 2%ISO enla blancuraalfinaldelaetapaEoprespectodelaobtenidaenlafase1;estosedebeala disminucindelmicrokappadeentradaalaetapayalarrastredemetalespesadosquese conseguiradurantelaeliminacindecidoshexenurnicos,locualdisminuyela descomposicin del perxido. Al trmino de la etapa D1 se obtiene un aumento neto de blancura cercano a 1%ISO respecto de lo alcanzado enlafase 1 del estudio, y utilizando slolamitad dela carga de ClO2. Este resultado se justifica dado que el H2O2 reacciona preferentemente con los grupos carbonilos que absorbenluz,por lo tanto, la ganancia deblancuralograda enla etapa Eop nosetraduciraenunadisminucinconsiderabledelossitiosendondepreferentemente ataca del ClO2 que son los grupos OH de los anillos fenlicos que componen la lignina. Ademsseobtienenreversiones1,5%ISOmsbajasquelaslogradasenlafase1 delestudio,estoaconsecuenciadelarrastredeionesmetlicosdurantelaetapade eliminacin de cidos hexenurnicos. Paralaproduccindecelulosadealtablancura,conlascondicionesseleccionadas en este estudio, se consume la misma carga de ClO2 que para la produccin de celulosa de 90,5%ISO de blancura con las actuales condiciones que se utilizan en planta. Este resultado sedebealmejoraprovechamientodelosreactivosqumicosutilizadosenelblanqueo,a consecuencia de la eliminacin de cidos hexenurnicos. ElmejoraprovechamientodelClO2ydelperxidodurantelasetapasD0yEop respectivamente,provocanquecuandoseplanteacomoobjetivoalcanzar90,5%ISOde blancura, ste se consiga con una disminucin del 50% dela carga total de ClO2 utilizada actualmenteenplanta.Estemejoraprovechamientodereactivosedebealpasodebajaa media consistencia y a la eliminacin de cidos hexenurnicos desde la pulpa. Encuantoalacorrelacindelosresultadosdelaboratorioconlosobtenidosen planta se puede decir que es bastante aceptable, puesto que en el ensayo blanco se logr llegaralablancuraesperada(90,5%ISO),queademsresultserlevementeinferioralo alcanzadoenplanta.Otroresultadointeresanteesquelaviscosidadalcanzadaporlas condicionesseleccionadasenelestudiofueronsuperioresalasobtenidasporelensayo blanco,conlocualseesperaquenohayaproblemasdeestetipoenunaeventual adopcin de estas condiciones en planta. 6.1.2Discusin de los resultados del anlisis econmico para fibra corta Elaumentodeloscostosdeproduccindecelulosadealtablancuraesde 4,17US$/bdt, que corresponden al aumento en el consumo de perxido y de vapor, a esto se ledebesumarloscostosdeinversinasociadosalascondicionesdeblanqueo seleccionadas en el estudio, el que va a depender de la produccin anual de celulosa de alta blancura que se pretenda. No obstante,elcostodeinversinenmodificacionesalprocesopuederecuperarse enlaproduccindecelulosaECFde90,5%ISOdeblancura,lacualtieneunahorroneto porconsumodereactivosde5,73US$/bdt,menoselconsumoextradevapor3,5US$/bdt, resulta un ahorro neto de 2,23US$/bdt. EsteresultadoeshastaciertopuntoextrapolablealaproduccindecelulosaST, puestoqueelclorosecomportadelamismaformaqueeldixidodeclorofrentealos cidoshexenurnicos,porlotantoconlaconfiguracindeblanqueoseleccionadaenel estudio, tambin se producira un ahorro considerable de Cl2. Encuantoalarepetibilidaddelosexperimentos,puededecirsequeesbastante buena puesto que la desviacinestndar dela respuesta (blancura)fuebastante bajasobre todo en las ltimas etapas de la secuencia (0,3%ISO) 6.2FIBRA LARGA 6.2.1Discusin de resultados de la parte experimental Durantelafase1delestudioseobtienecomoresultadoque,paralaetapaD0,el factor que ms influye en el desarrollo de la blancura es, nuevamente, la carga deClO2; el pHtambininfluyeperoenmenorgradoysucondicinmsfavorableesunpHde3,5, resultado que se ratifica con la informacin encontrada en la literatura. La temperatura, sin embargo,adiferenciadelcasodefibracorta,notienemayorefectosobrelablancura desarrolladaenlaetapa,estopuededebersealaaltaconcentracindeligninaresidual presente en la pulpa, que hara las reacciones de sta con el ClO2 lo suficientemente rpidas como para que la temperatura no alcance a influir. En el caso de la etapa Eop se observa el mismo resultado que para fibra corta, cual es que el aumento de temperatura no favorece el desarrollo de la blancura final de la etapa, debido a que provocara una sobreoxidacin de la pulpa. En la etapa D1 es la temperatura la que tiene la mayor influencia sobre la blancura, aunquetambinesnotorioelefectodelacargadeClO2;estosedebeaquela concentracindeligninaremanenteesbastantebajaenestaetapa,porlotantolas reacciones del ClO2 con la lignina deben acelerarse va aumento de reactivo y temperatura. LosresultadosdelaetapaD2indicanqueeslacargadeClO2elfactorquems influye en la blancura, el efecto de la temperatura es menor que en la etapa D1 pero existe. Seproduceunaumentocercanoa0,5puntosdeblancura,alsubirelpHdeentradaala etapa,desde4,5a5,5.LoanteriorpuededeberseaqueenesteniveldepHseven favorecidas las reacciones del ClO2 con los grupos cromofricos presentes an en la pulpa. Lamximablancuraalcanzadaenestafasedeestudiofuede92,0%ISOendos repeticionesconunadesviacinestndarde0,1.Sehacemuydifcilllegarconpulpade pinoalasblancurasalcanzadasconpulpadeeucalipto,debidoalamayorconcentracin inicial de lignina enla pulpa, su distribucin enelinterior delafibray ala diferencia de estructura que hay entre estas dos ligninas. Alfinalizarlafase2delestudiolablancurafinalalcanzadafuede92,3%ISO, resultado que es apenas superior a lo obtenido enla fase 1 del estudio. Esto se debe al bajo contenido de cidos hexenurnicos enla pulpa de pino, por lo tanto el tratamiento para su eliminacin resulta ser muy poco efectivo. Porlotantoseseleccionacomomejorcondicindeoperacinparaalcanzarla blancura objetivo el resultado de la fase 1, puesto que no se justifica el mnimo aumento de blancuraalcanzadoenlafase2frentealenormegastoenergticoydeinversinque requiere la implementacin de una etapa para eliminar cidos hexenurnicos. 6.2.2Discusin del anlisis econmico Producir celulosa de 92,0%ISO de blancura requiere un consumo extra de 5,0kg/bdt deClO2yde7,8kg/bdtdeH2O2,locualtieneuncostototalde5,9US$/bdt.Nohay consumoextradevaporpuestoquelastemperaturasrequeridassonsimilaresalas utilizadasdeplanta,tampocohaycostosdeinversinenequipos,puestoqueslose requiere modificar cargas de reactivos y condiciones de pH. 1.Paraelcasodefibracorta,laactualconfiguracindeblanqueopermitealcanzar 92+%ISO de blancura, aumentando en un 20 % la carga de ClO2 y en un 36% la carga de H2O2, pero con una reversin de blancura del orden de 4%ISO. 2.LaaplicacindelaetapaD0 amediaconsistencia,altatemperaturayportiempo prolongado(tendientealaeliminacindecidoshexenurnicos),permitealcanzar blancuras del orden delos 93,5%ISO con una reversin deblancurainferior a 2%ISO. La carga total de ClO2 requerida es de 20kg/bdt y la de perxido es de 7,5kg/bdt. 3.La secuencia de blanqueo seleccionada para fibra corta es: A/DEopD1, con el 80% de la carga de ClO2 en la primera etapa. 4.Existeunabuenacorrelacinentrelablancuraalcanzadaenlaboratorioylaquese alcanza en planta para el caso de fibra corta. 5.Laviscosidadqueseobtieneenellaboratorioparaelensayoblancoparapulpade eucalipto, es cerca de 200dm3/kg menor que la que se obtiene en planta. 6.La viscosidad final obtenida por el blanco es ms baja que la obtenida para cualquier otracorridadeexperimentosparafibracorta.Porlotantoseesperaqueparala condicindeoperacinrecomendada(Fase2)nohayaproblemasdeviscosidadfinal, en caso de que se llegase a implementar en planta. 7.LaaplicacindelaetapaD0modificadaenfibracorta,permiteademsunahorrodel 50% de la carga de ClO2 cuando se quiere lograr una blancura de 90,5%ISO, pero con un consumo extra de vapor de 0,39ton/bdt CAPITULO 7: CONCLUSIONES 8.El anlisis econmico para el caso de fibra corta arroja como resultado que se requiere deunainversinconsiderableparapoderimplementarlaetapaD0modificada.Dicha inversinpuedeserpagadaporelahorrodereactivoplanteadoenelpuntoanterior. Ademsresultauncostoextraporconceptodeconsumodevaporyreactivosde 4,17US$/bdt respecto del consumo actual. 9.ParaelcasodefibralargasetienequemodificandocargasycondicionesdepHyen menor grado la temperatura, se logra 92,0%ISO de blancura, con aumento del 22% de la carga total de ClO2 y de un 350% en la carga de perxido. 10. La aplicacin de la etapa D0 modificada, es inefectiva para el caso de fibra larga. 11. La secuencia de blanqueo recomendada en este estudio para alcanzar alta blancura con pulpadepinoeslamismaqueseutilizaenplanta,estoes,D0EopD1D2utilizandolas condiciones resultantes de la fase 1 del estudio. 12. Elanlisiseconmicoparafibralargaindicaqueladeproduccindecelulosadealta blancura a partir de pulpa de pino, tiene un costo extra de 5,9US$/bdt 1.Para el caso de fibra corta se recomienda la implementacin de la etapa D0 modificada, para eliminar cidos hexenurnicos, puesto que con esto se logran blancuras ms altas, reversiones ms bajas y hasta un ahorro de ClO2 al producir celulosa de 90,5%ISO. 2.SerecomiendarealizaruntrabajodeoptimizacindecargadeClO2entodala secuencia, tanto para fibra corta como para fibra larga puesto que lo que se hace en este trabajo es slo un estudio exploratorio. 3.Paraelcasodefibralargaserecomiendaestudiarlaimplementacindeunaetapade perxidoenlastorresdealmacenamientodepulpablanqueada,conelobjetivode lograr blancuras ms altas. CAPITULO 8: RECOMENDACIONES 1)Pulp Bleaching Principles and Practice; CarltonW. Dence and DouglasW. Reeve; Tappi press 1996. 2)Apuntes de Pulpaje y Blanqueo de Celulosa, R. Melo 3)Interaction of Hidrogen Peroxideand ChloraineDioxide Stagesin ECF Bleaching; DavidJ.Senior,JaniceHamilton,ArthurJ.Ragauskas,JamesSealeyandPeter Froass; Tappi Journal June 1998, pp170-177. 4)EffectofpulpingprocessesonbleachabilitywithECF,Z-ECFyTCFbleaching; Jorge L. Colodette, Jos L. Gomide, Dimitris S. Argyropoulos, YoniA.M. Robles, JosM.Almeida,StewartK.MelhmanandAnaG.H.Debrito;AppitaJournal Septiembre 1999, pp368-374. 5)Kraft Bleach Plant ECF conversion:Comparisonof sequencesinvolving Enzymes, ChlorineDioxide,OxygenandHydrogenPeroxide;YanPingSun;AppitaJournal Enero 1999, pp 45-51 6)Instantaneouseffectivenessofozonebleachingathighconsistency;Chapman,Loi Nguyen and Cook; Appita journal January 1998, pp 57-61. 7)Mbachu, R.A.D and Manley, R St. J. , Tappi 64(1):67 (1981) 8)EffectofpHonKineticsandbleachingefficiencyofChlorineDioxide delignification;PanitnadChandranupapandKienLoiNguyen;AppitaJournalVol 53 n 2, pp 108-110. BIBLIOGRAFIA 9)A two-step high-pH/low-pHmethodforimproved efficiency of D-stagebleaching; Geffrey E. Seger, Hasan Jameel and Hou-min Chang; Tappi J. 75(7): 174 (1992) 10)Manual para tcnicos de pulpa y papel; Smook 1990 11)Efecto de los metales de transicin en el blanqueo de pulpas qumicas con perxido apresin.EstudiodelaraznMg/Mn;RomeroEduardo;informedememoriade titulo; Universidad de Concepcin dpto. de Ing. Civil Qumica; Enero de 1997. 12)SelectiveHydrolyisisofHexenuronicacidgroupsanditsapplicationinECFand TCFbleachingofKraftpulps;VourinenT.,BuchertJ.,TelemanA.,TenkanenM and Fagerstrm P.; Int, Pulp Bleaching Conf., April 14-18 1996, Washington D.C.; pp. 43-54. 13)SelectiveHydrolysisofHexenuronicacidgroupsinmillscalebleachingof hardwood pulp; Henricson Kaj, Pikka Olavi, Kauppinen Makku; 14)Bleachingofeucalyptkraftpulp.Part3;AsplundCamilla,GermgardUlf;Appita Journal, March 1991, pp 95-98. 15)Chlorine dioxide prebleaching of radiata pine kraft-oxygen pulp; Robert W. Allison, Stephen h. Wrathal; Appita Journal 45 (5) pp. 336 1992. 16)High temperature Chlorine dioxide bleaching of hardwood kraft pulp; Lachenal and Chirat; Tappi Journal, Agosto de 2000. 17)DiseoyAnlisisdeExperimentos;DouglasC.Montgomery;Grupoeditorial iberoamericana 1991. 18)Bleachingofeucalyptkraftpulp,Part2,UlfGermand,CatarinaVannfalt.Appita July 1990, pp 305-309. APENDICE A0 Curvas de Blancura Para Fibra Corta556065707580859095RO2 D0 Eop D1Etapa de BlanqueoBlancura % ISOBlanco Estudio Planta TABLA N1: RESULTADOS ETAPA D0 FASE 1 FIBRA CORTA TABLA N2: RESULTADOS ETAPA Eop FIBRA CORTA FASE 1 APENDICE A1 ENSAYOCarga ClO2 (kg/bdt)pHdeentradaTemperatura (C)Consistencia (%)Tiempo (min)pH salidaClO2 residual (ppm)viscosidad Blancura Kappa1 8 2,5 65 10 45 3,2 13,5 - 78,0 4,32 8 2,5 75 10 45 3,0 2,7 984 80,7 3,73 8 3,5 65 10 45 3,5 6,8 - 79,0 4,24 8 3,5 75 10 45 3,5 8,1 - 80,0 4,35 16 2,5 65 10 45 3,0 40,5 976 81,7 2,96 16 2,5 75 10 45 2,9 20,3 995 82,0 1,77 16 3,5 65 10 45 3,4 45,9 - 81,0 3,08 16 3,5 75 10 45 3,2 27,0 1020 82,1 2,19 12 3,0 70 10 45 3,2 25,7 1005 79,5 3,210 12 3,0 70 10 45 3,2 23,0 - 79,7 3,311 12 3,0 70 10 45 3,2 29,7 - 79,2 3,512 16 3,5 75 10 45 3,1 21,6 1010 82,9 1,613 16 3,5 75 10 45 3,3 36,5 1010 82,314 1,6 3,5 75 10 45 3,4 31,1 82,4 2,415 1,6 3,5 75 10 45 3,3 23,0 83,0 2,016 1,6 3,5 75 10 45 3,3 25,7 82,9 2,217 1,6 3,5 75 10 45 3,2 16,2 83,5 1,518 1,6 3,5 75 10 45 3,1 21,6 82,9 1,6ENSAYO O2(kg/bdt) TC tiempo (min)Perxido (kg/bdt)pH final Blancura viscosidad1 5 85 85 5 10,3 86,22 5 95 85 5 10,5 87,03 5 85 85 10 10,7 88,0 7764 5 95 85 10 10,7 87,7 7695 5 856 5 90 85 7,5 10,7 87,67 5,0 90 85 7,5 10,7 87,99 5 90 85 7,5 10,7 86,8 810TABLA N3: RESULTADOS ETAPA D1 FIBRA CORTA FASE 1 GRAFICOS 1 AL 7 RESPUESTAS DEL DISEO FACTORIAL PARA LA ETAPA D0 ENSAYODixido (kg/bdt)Temperatura (C)pH entradapH finalTiempo (min)Residual BlancuraReversinviscosidad1 8,0 70 4,9 4,4 180 12,2 92,8 4,0 8152 8,0 80 4,8 3,8 180 8,1 92,6 3,53 16,0 70 4,9 4,1 180 35,1 92,9 3,6 7894 16,0 80 4,7 3,8 180 27,0 93,1 4,85 12,0 75 5,0 3,8 180 23,0 91,8 2,66 12,0 75 5,0 3,9 180 20,3 91,7 2,4 GRAFICOS 8 AL10: RESULTADOS DEL DISEO FACTORIAL DE LA ETAPA Eop GRAFICO N8: Efecto de la carga de H2O2 sobre la blancura al final de la Etapa Eop84,085,086,087,088,089,090,04 5 6 7 8 9 10 11Carga de H2O2 (kg/bdt)Blancura (%ISO)GRAFICO N9: Efecto de la temperatura sobre la blancura al final de la Etapa Eop85868788899080 85 90 95 100Carga de H2O2 (kg/bdt)Blancura (%ISO)GRAFICO N10: Interaccin entre la carga de Perxido y la temperatura8586878889904 5 6 7 8 9 10 11Carga de H2O2 (kg/bdt)Blancura (%ISO)T bajaT altaGRAFICOS 11 AL 13: RESULTADOS DEL DISEO FACTORI AL PARA LA ETAPA D1 FIBRA CORTA, FASE 1 GRAFICO N11: Efecto de la carga de ClO2 sobre la blancura al final de la etapa D190,090,591,091,592,092,593,093,594,06 8 10 12 14 16 18Carga de ClO2 (kg/bdt)Blancura (%ISO)GRAFICO N12: Efecto de la Temperatura sobre la blancura al final de la etapa D190,090,591,091,592,092,593,093,594,065 70 75 80 85Carga de ClO2 (kg/bdt)Blancura (%ISO)GRAFICO N13: Interaccin entre la carga de de ClO2 y la temperatura y su efecto sobre la blancura alcanzada en la etapa D19091929394956 8 10 12 14 16 18Carga de ClO2 (kg/bdt)Blancura (%ISO)TbajaTalta TABLA N1: RESULTADOS ETAPA D0 FIBRA CORTA FASE 2 TABLA N2: RESULTADOS ETAPA Eop FIBRA CORTA FASE 2 TABLA N3: RESULTADOS ETAPA D1 FIBRA CORTA FASE 2 APENDICE A2 Carga ClO2 (kg/bdt)pHdeentradaTemperatura (C)Consistencia (%)Tiempo (min) pH salida ClO2 residual viscosidad Blancura KappaABHX-1 16 3,32 85 10 120 3,15 0,0 950 82,11 1,01ABHX-2 16 3,22 85 10 120 3,12 0,0 922 82,29ABHX-3 16 3,36 85 10 120 3,24 0,0 84,64 1,02ABHX-4 16 3,21 85 10 120 3,17 0,0 950 82,79ABHX-5 16 3,31 85 10 120 3,23 0,0 83,63ABHX-8 16 3,30 85 10 120 3,18 0,0 84,18 1ENSAYOD0Blancura desde D0O2(kg/bdt) TC tiempo (min)Perxido (kg/bdt)pHsalidaBlancura viscosidadABHX-1 82,11 5,0 90 85 7,5 10,70 90,23 869ABHX-2 82,29 5,0 90 85 7,5 10,94 90,19 865ABHX-3 84,64 5,0 90 85 7,5 10,87 88,50ABHX-4 82,79 5,0 90 85 7,5 10,74 88,71 827ABHX-5 83,63 5,0 90 85 7,5 10,77 89,05 831ABHX-8 84,18 5,0 90 85 7,5 11,20 89,30 820ENSAYOEopBlancura desde EopDixido (kg/bdt)Temperatura (C)pH entradapH finalTiempo (min)Residual BlancuraBlanc. Desp. Rev. viscosidadABHX-1 90,23 8,0 70 4,96 4,42 180 24,3 92,51 90,46ABHX-1B 90,23 8,0 75 4,89 4,32 180 21,6 93,45 90,47ABHX-2 90,19 6,0 75 4,84 4,36 180 13,5 93,43 91,15ABHX-2B 90,19 4,0 75 4,80 - 180 8,1 93,19 91,4 750ABHX-3 88,50ABHX-4 88,71 4,0 75 4,00 4,25 180 5,4 93,63 90,55 795ABHX-4B 88,71 4,0 75 4,00 4,25 180 4,1 93,18 88,63 780ABHX-8 89,30 4,0 75 4,00 4,19 180 4,1 93,65 91,7 776MUESTRAD1TABLA N4: OBTENCI ON DE CELULOSA DE 90.5%ISO CON ELI MINACIN DE ACIDOS HEXENURNICOS EN LA ETAPA D0 Carga ClO2 (kg/bdt)pHdeentradaTemperatura (C)Consistencia (%)Tiempo (min) pH salida ClO2 residual viscosidad Blancura KappaABHX-10 8 3,30 85 10 120 3,36 0,0 78,49 2,7ABHX-11 8 3,30 85 10 120 3,5 0,0 957 78,3 3Blancura desde D0O2(kg/bdt) TC tiempo (min)Perxido (kg/bdt)pHsalidaBlancura viscosidadABHX-10 78,49 5,0 90 85 7,5 11,00 88,00ABHX-11 78,3 5,0 90 85 7,5 10,50 87,10Blancura desde EopDixido (kg/bdt)Temperatura (C)pH entrada pH final Tiempo (min) Residual BlancuraBlanc. Desp. Rev.viscosidadABHX-10 88,00 2,0 75 4,00 4,38 180 0,0 91,46 1,85 839ABHX-11 87,10 2,0 75 4,00 180 0,0 90,66 88,79MUESTRAD1ENSAYOD0ENSAYOEop APENDICE B0 GRAFICO N