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.
“Leaching”: 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.
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.
Tipos de Lavado
Eficiencia del Lavado
Con frecuencia se usa el concepto de pérdidas de Na (o sulfato) como indica 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.
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 = (AD – 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.
RD = (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.
