Propriedades reológicas e expansividade isotérmica volumétrica de licor negro kraft de bambu com alto teor de sólidos e baixo teor de lignina

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2400 (2023) Citar este artigo

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Neste estudo, uma certa porcentagem de lignina no licor preto kraft de bambu original (BKBL) foi separada, e esperava-se que o BKBL residual com baixo teor de lignina fosse alimentado na caldeira de recuperação alcalina para reduzir a carga de transferência de calor da caldeira de recuperação alcalina . Com a diminuição do teor de lignina, as propriedades reológicas/expansividade isotérmica volumétrica (VIE) do BKBL mudam. Quando o teor de lignina era de 70% restante no BKBL original, a viscosidade do BKBL com baixo teor de lignina é próxima à do BKBL passivado com o mesmo teor de sólidos, a viscoelasticidade dinâmica é superior e o VIE diminui em 57,2%. Quando a quantidade de agente de dessilicação é de 1,5%, a viscosidade do BKBL com baixo teor de lignina não mudou muito, e o VIE aumentou acentuadamente e foi 62,7% maior que o do BKBL passivado. Portanto, a combinação de processo de separação parcial de lignina e processo de dessilicação de aluminato de sódio pode efetivamente melhorar a capacidade da caldeira de recuperação alcalina para lidar com BKBL e reduzir a influência da "interferência de silício".

A situação atual na indústria chinesa de celulose e papel é desafiadora, pois as emissões de carbono excedem a meta, criando dificuldade em atingir a meta de pico de carbono e carbono líquido zero1,2,3. Portanto, é imperativo realizar a “integração da floresta e da celulose”. No entanto, a "interferência de silício" da polpa não-madeireira e a contradição entre o aumento da demanda de celulose e a capacidade insuficiente do sistema de recuperação de álcali existente restringem o desenvolvimento da integração de papel e celulose. Melhorar a capacidade de produção de celulose é a chave para expandir a capacidade de tratamento do sistema de recuperação de álcalis e reduzir o impacto da "interferência de silício"4,5,6,7,8. A construção de um novo sistema de recuperação de álcalis é o método mais direto e eficaz, mas tende a aumentar o custo de produção da fábrica de celulose. Se o licor negro de uma nova linha de produção de celulose compartilhar o sistema original de recuperação de álcalis com o licor negro das linhas de produção existentes, a expansão da capacidade de produção de celulose pode se tornar uma realidade. Há cerca de 25% de lignina no material de bambu, que entra no licor negro kraft de bambu (BKBL) durante o cozimento. Especialmente, a lignina (0,5 toneladas) entrará no BKBL com a produção de 1 tonelada de polpa de bambu. A lignina é uma matéria-prima renovável de alta qualidade que pode ser utilizada como substituto de muitos produtos derivados do petróleo. Portanto, é útil separar uma certa porcentagem de lignina de BKBL como um subproduto9,10,11,12,13,14. A receita das vendas de lignina traz benefícios econômicos adicionais para a fábrica de celulose, que podem ser usados ​​para cobrir o investimento inicial na construção de uma unidade de separação de lignina. Enquanto isso, o licor negro residual ainda pode ser bombeado para o sistema de recuperação de álcalis. Isso pode reduzir a carga de troca de calor da caldeira de recuperação alcalina e melhorar a capacidade de tratamento do licor negro15,16,17,18. Além disso, tem um certo efeito de dessilicação ao separar a lignina devido à adsorção do silício pela lignina, o que é útil para superar a "Interferência do Silício"19,20.

O problema da "interferência de silício" na polpa não-madeireira é muito sério, e a extração de alguma lignina não pode resolvê-lo completamente. Diante dessa situação, nosso grupo de pesquisa propôs o processo de "dessilicação do licor verde pela combustão do BKBL". O agente de dessilicação é adicionado antes que o BKBL entre na caldeira de recuperação, e a substância insolúvel em silício verde (GLSI) é formada no estágio de combustão. O propósito de dessilicação do licor verde pode ser alcançado filtrando a substância GLSI, e a lama branca com baixo teor de silício pode ser reciclada. O sistema de circulação de recuperação alcalina pode formar um circuito fechado. Portanto, a influência do agente de dessilicação nas propriedades de expansão reológica e isotérmica do BKBL também precisa ser considerada. A lignina extraída é benéfica ao escoamento e pode prejudicar as características de expansão isotérmica (VIE) do licor negro21,22,23,24. Portanto, a proporção de lignina extraída é muito importante e precisa atingir um equilíbrio entre as propriedades de expansão reológicas e isotérmicas. Dados experimentais específicos devem ser fornecidos para apoiar se ele pode substituir a seção de passivação de alta temperatura ou reduzir o tempo de tratamento de passivação com base no grau decrescente de viscosidade e se o impacto adverso no desempenho da expansão pode ser tolerado no processo de produção real.