Identificación y análisis de parámetros operacionales que determinan el consumo de ASA en FPC Papeles

Abstract

El control de los parámetros operacionales en una planta de procesos es vital para el aseguramiento de la producción conforme a los estándares de calidad comprometidos. En particular, en plantas que producen papeles y cartones esta problemática es compleja dado las diferentes interacciones que se producen a nivel químico. El correcto y oportuno control de los parámetros de operación en plantas productoras de papel permite que los consumos de ciertos aditivos estén dentro de los rangos aceptables de variabilidad, y en su defecto permite, la identificación temprana de desviaciones. Por lo anterior, este trabajo aborda el análisis histórico de variables de procesos que permitan identificar factores que estén influyendo en el consumo de aditivos críticos en la producción de papel. Este proyecto se realizó en convenio con la empresa Forestal y Papelera Concepción S.A., que se dedica a la fabricación y comercialización de bobinas de papel para corrugar basado completamente en papel reciclado. El trabajo se basó en un análisis histórico de variables de procesos en la fabricación de papel onda encolado de los gramajes 120, 145 y 180 g/m2. Se analizaron variables tales como: consumos específicos de aditivos químicos, demanda catiónica del proceso, retención de primer paso, entre otras. Esto en el contexto de buscar una causa para explicar el aumento en los consumos específicos de anhídrido alquenil succínico, o mejor conocido por sus siglas en inglés, como ASA, el cual es un agente de encolado interno utilizado en la fabricación de papel para dar la propiedad de resistencia a la penetración de líquidos en la estructura interna de la hoja de papel. Desde el mes de agosto del 2018 al presente, se comenzaron a registrar consumos mayores al valor promedio para cumplir con la prueba de calidad Cobb 120. Lo anterior puede ser producto de diferentes variables tales como una baja retención de finos, y/o baja demandas catiónicas del proceso. De esta manera, el objetivo general del trabajo es identificar parámetros de proceso que determinen el uso de ASA en la producción de FPC Papeles y proponer alternativas de mejora. Universidad del Bío-Bío. Sistema de Bibliotecas - Chile ii La metodología usada para la realización del trabajo se basó en la utilización del Software Microsoft Office 365 Business, a través de la herramienta Excel. Se realizó una revisión preliminar de planillas datos históricos de producción, seguido de una recopilación, selección y clasificación de los registros de consumo de químicos, producción, parámetros de calidad del papel, y parámetros de laboratorio de pasta. Posteriormente se realizó el tratamiento de datos de las variables seleccionadas para el análisis, a través de la eliminación de puntos atípicos y errores de traspaso de información en las planillas. Finalmente, se llevó a cabo un análisis de los datos históricos mediante tablas y gráficos dinámicos de Excel. Como resultados relevantes, se obtuvo que existe una relación entre los consumos específicos de agentes de retención y drenaje, como lo son el Percol 3035 (floculante de poliacrilamida catiónica) y Xelorex RS1100 (coagulante de polivinilamina catiónica) con el sobreconsumo de ASA. Lo anterior se relaciona con la retención de los finos de fibras celulósicas, los cuales reaccionan con las moléculas de ASA debido a su carga aniónica y gran área superficial. Estos debido a su ínfimo tamaño, suelen ser filtrados en el proceso de drenaje quedando disueltos en las aguas bajo tela de la máquina papelera arrastrando consigo moléculas de ASA. Sin embargo, el sobreconsumo de ASA no se debe sólo a la retención y drenaje de finos, ya que se observó que las tendencias al alza de los consumos específicos de ASA, coinciden durante el mismo periodo con la tendencia a la baja en los valores de demanda catiónica en diferentes puntos de muestreo a lo largo del proceso. Esta tendencia de los valores de demanda catiónica se debió a la implementación de un circuito cerrados de aguas blancas, en las que se recirculaban las aguas provenientes del bajo tela que contenían moléculas de ASA y Xelorex, generándose una saturación de componentes catiónicos en la suspensión de fibras, originando como consecuencia un encolado menos efectivo. Finalmente, como solución se propuso disminuir los consumos del agente de drenaje Xelorex, con el fin de trabajar con demandas catiónicas de agua bajo tela cercanas a -100 μeq/L, además del uso de agentes de fijación de stickies y pitch, como también la mejora de la retención de finos, para lograr estabilizar la demanda catiónica del proceso. Como conclusión del trabajo se obtuvo que la demanda catiónica es el principal parámetro de proceso que determina el consumo de ASA en la producción de FPC Papeles, debido a la recirculación de aguas blancas con contenido de restos de aditivos catiónicos tales como el mismo ASA y el Xelorex, lo que como consecuencia conllevó a un descenso en los valores de demanda catiónica a lo largo del proceso, provocando un aumento en sus consumos específicos para obtener un óptimo encolado. También se identificaron otros parámetros como la retención y el drenaje, los cuales determinan el uso de ASA como producto de la alta reactividad de las moléculas de encolante con los finos presentes en la suspensión de fibras generada durante el proceso.