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17/SET/2013
A ELETROQUÍMICA E O PROCESSO DE CELULOSE E PAPEL
Dr. Osvaldo Vieira
CELULOSE E PAPEL
Processo subdividido em 5 partes:
- Matéria Prima Fibrosa;
- Preparo de Madeira;
- Fabricação de Fibras;
- Recuperação Química;
- Máquina de Papel.
CELULOSE E PAPEL
Visão Geral do Processo de Fabricação de Celulose e Papel
1. Florestal (Matéria Prima Fibrosa)
2. Preparo de Madeira
3. Fabricação de Fibras
4. Recuperação Química
5. Máquina de Papel
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CELULOSE E PAPEL
Matéria Prima Fibrosa
Folhosas (Eucalipto)Coníferas (Pinus)
CELULOSE E PAPEL
Preparo de Madeira
CELULOSE E PAPEL
Fabricação de Fibras (Processo KRAFT)
Utilização de reagentes químico e de calor para dissolver a lignina;
Remove a lignina, permanecendo a celulose e as hemiceluloses;
CavacoTemperaturaQuímicos
Polpa celulósica(+ licor negro)
Licor negro (químicos + componentes da madeira)
CELULOSE E PAPEL
Recuperação Química (KRAFT)
Licor Verde
CELULOSE E PAPEL
Máquina de Papel
Independente da natureza da polpa, química, mecânica ou reciclada, fibra longa ou fibra curta, polpa marrom ou branqueada, o básico da fabricação de papel é similar.
ELETROQUÍMICA
A eletroquímica é um processo
termodinâmico que estuda o aproveitamento
da transferência de elétrons entre diferentes
substâncias para converter energia química em
energia elétrica e vice-versa.
Pode ser subdividida em duas áreas:
ELETROQUÍMICA
Iônica: Está relacionada com os íons em solução e os líquidos iônicos que são formados a partir da fusão de sólidos compostos por íons;
Eletródica: Relacionada com os fenômenos que ocorrem na interface entre o eletrodo e o eletrólito, além do estudo da transferência de carga nesta região;
ELETROQUÍMICA
Existem dois tipos de células eletroquímicas:
Célula ou Pilha Galvânica: É uma célula eletroquímica que produz
eletricidade como resultado da reação que nela se passa, sendo essa energia liberada em consequência de uma reação espontânea.
Célula Eletrolítica: É uma célula eletroquímica em que uma
reação não espontânea é impelida por uma fonte externa de corrente.
ELETROQUÍMICA
Termodinâmica envolvida nas reações Eletroquímica: Energia Livre de Gibbs e Equação de Nernst: G = -nFE
G = Go + RTlnQ
-nFE = (-nFE)o + RTlnQ
E = Eo –(RT/nF) lnQ
E = Eo – (0,0592/n) lnQ
G0, E 0Processo espontâneo
G0, E 0Processo não espontâneo
G = 0Equilíbrio do sistema
ELETROQUÍMICA
Potenciais Padrão de Redução (em solução aquosa a 25oC):
ELETROQUÍMICA
Célula ou Pilha Galvânica:
Processo termodinamicamente espontâneo (G0), pilha de Daniell.
ELETROQUÍMICA
Célula Eletrolítica:
Processo termodinamicamente não espontâneo (G0).
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
Aspectos Positivos:
- Sistemas de Proteção Anódico, Proteção Catódica;
- Sistemas de Monitoramento (Ex: ORP);
Aspectos Negativos:
- Processos de Corrosão.
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
Aspectos Eletroquímicos
Resistência à Corrosão
Aspectos Termodinâmicos
Aspectos Físico-Químicos
Aspectos Metalúrgicos
Interação entre proteção eletroquímica e corrosão
Corrosão é um processo termodinamicamente favorável, que pode
ser minimizado através da compreensão dos aspectos eletroquímicos
envolvidos.
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
Processos de Corrosão:
- Principais influências da corrosão na fabricação de celulose KRAFT:
Aumento da sulfidez dos licores e o aumento da temperatura
dentro dos processos aumenta a taxa de corrosão;
Aumento do teor de sólidos presentes no licor negro provoca
o aumento da taxa de corrosão durante processo de
recuperação química.
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
Processos de Corrosão:
- Principais influências da corrosão nas Máquinas de Papel:
Agressividade dos componentes utilizados no tratamento
microbiológico são agressivos aos materiais metálicos no
ambiente da produção
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
Sistemas de Proteção:
- Proteção anódica para digestores;
A proteção anódica atua devido à possibilidade que o
aço oferece de passivar-se nos licores do digestor. Na condição
passiva, uma camada uniforme e aderente de óxido protege a
superfície do metal contra corrosão, reduzindo sua reatividade,
assim protegendo o material de corrosão uniforme, pitting e
ataque preferencial a zonas termicamente afetadas (regiões de
soldas).
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
Sistemas de Proteção:
- Proteção catódica interna para tubulações de água;
A proteção catódica aplicada a tubulações de água
com ou sem revestimento é a injeção de uma corrente impressa
e potenciais adequados ao longo de toda superfície interna das
tubulações, visando diminuir a corrente iônica das águas de
captação do processo.
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
Sistemas de Proteção:
- Proteção eletroquímica contra depósitos:
Através de reações eletroquímicas o sistema altera o
potencial redox do meio, alterando propriedade física na
superfície e em formas de energia de repulsão eletrostática,
impedindo formação de depósitos orgânicos, inorgânicos e
condições anaeróbicas que levam a corrosão microbiológica.
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
Sistemas de Proteção:
- Monitoramento do Potencial de oxidação/redução;
O potencial de oxidação/redução é a espontaneidade,
ou a tendência de uma espécie química adquirir elétrons e,
desse modo ser reduzido. A medição aplicada a máquinas de
papel pode ser utilizada para monitoramento da presença de
íons indesejáveis , como a presença de íons cloreto, muitas
vezes responsáveis pelo aumento do processo de corrosão.
ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL
CONCLUSÃO
Há diversas aplicações para eletroquímica
dentro da industria de Celulose e Papel. Aplicações
essas muitas vezes ligadas a processos de medições
e/ou proteção, assim como efeitos indesejáveis
responsáveis pelo processo de corrosão
eletroquímica.
OBRIGADO
Osvaldo Vieiraosvaldov@klabin.com.br
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