Estudo sistemático da queda de filtrabilidade de uma planta de caustificação : estudo de caso

Abstract

O forno de cal é um equipamento essencial dentro do processo de caustificação para manter o ciclo de recuperação química no processo Kraft. Contudo, quando o processo de caustificação é comprometido por manutenção não programada do forno de cal, cal virgem é inserido para atender o balanço de massa em substituição à cal produzida pelo forno de cal provendo a continuidade da produção de licor branco. O objetivo deste trabalho foi a investigação das possíveis causas que promoveram a queda de filtrabilidade na lama de cal durante a parada não programada do forno de cal por queda de refratário isolante que durou 8 dias. O diagrama de causa e efeito foi utilizado como ferramenta metodológica, a qual possibilitou o mapeando das fontes responsáveis pelo problema, assim como oportunidades de melhorias nas operações da fábrica. Os principais resultados obtidos através da metodologia mostraram que a cal virgem dosada durante o evento estava contaminada com fósforo, o que ocasionou a redução de filtrabilidade. Em paralelo, a geração de grits, um resíduo gerado na unidade, aumentou aproximadamente 5 vezes, reforçando a hipótese de contaminantes na cal virgem dosada Além disso, a lavagem da torta no filtro de lama e no filtro de licor branco apresentou dificuldades em seu histórico de remoção do álcali residual, fator que culminou para valores menores de filtrabilidade, dado o acúmulo de inertes ao avançar dos ciclos de recuperação. Não obstante, durante o evento, o controle da reação de caustificação oscilou em maior frequência, efeito observado pelo aumento do desvio padrão nos parâmetros de processo: álcali total titulável, eficiência de caustificação, álcali efetivo e sulfididade. A fábrica também sofreu uma redução da concentração média de álcali total titulável durante o evento o que resultou no deslocamento da reação para o lado dos reagentes promovendo uma maior concentração de Ca(OH)2 circulante no sistema. Ademais, sugestões de monitoramento e controle foram propostas para mitigar os efeitos em eventuais paradas do forno de cal, tais como: aumento do álcali total titulável para próximo do limite superior visando o deslocamento da reação para o lado dos produtos; o aumento na frequência de análise dos contaminantes presentes na cal virgem adicionada ao sistema; a adição de análises de álcali residual nas tortas formada nos filtros de licor verde para mapeamento de eficiência na lavagem das tortas. Por fim, a análise da queda de filtrabilidade realizada com o uso do diagrama de causa e efeito foi bem-sucedida

The lime kiln is essential equipment within the causticizing process to maintain the chemical recovery cycle in the Kraft process. However, when the causticizing process is compromised by unscheduled maintenance of the lime kiln, quicklime is inserted to meet the mass balance in place of the lime produced by the lime kiln, providing continuity in the production of white liquor. The objective of this work was to investigate the possible causes that promoted the drop in filterability in the lime slurry during the unscheduled shutdown of the lime kiln due to the fall of an insulating refractory that lasted 8 days. The cause and effect diagram was used as a methodological tool, which made it possible to map the sources responsible for the problem, as well as opportunities for improvements in factory operations. The main results obtained through the methodology showed that quicklime dosed during the event was contaminated with phosphorus, which caused a reduction in filterability. In parallel, the generation of grits, a residue generated at the unit, increased approximately 5 times, reinforcing the hypothesis of contaminants in the dosed quicklime In addition, washing the cake in the lime mud filter and in the white liquor filter presented difficulties in its history of removing residual alkali, a factor that culminated in lower filterability values, given the accumulation of inerts as the recovery cycles progressed. However, during the event, the control of the causticizing reaction oscillated more frequently, an effect observed by the increase in the standard deviation in the process parameters: total titratable alkali, causticizing efficiency, effective alkali and sulfidity. The factory also suffered a reduction in the average concentration of total titratable alkali during the event, which resulted in the reaction shifting to the reagent side, promoting a higher concentration of Ca(OH)2 circulating in the system. Furthermore, monitoring and control suggestions were proposed to mitigate the effects of eventual lime kiln stoppages, such as: increasing the total titratable alkali close to the upper limit, aiming at shifting the reaction towards the products side; the increase in the frequency of analysis of contaminants present in quicklime added to the system; the addition of analyzes of residual alkali in the cakes formed in the green liquor filters to map the efficiency in washing the cakes. Finally, the filterability drop analysis performed using the cause and effect diagram was successful