17/SET/2013 A ELETROQUÍMICA E O PROCESSO DE CELULOSE E PAPEL Dr. Osvaldo Vieira.

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

1

2

5

3

4

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.


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.


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.


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


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).



- 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.



- 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.



- 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.


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 [email protected]

17/SET/2013 A ELETROQUÍMICA E O PROCESSO DE CELULOSE E PAPEL Dr. Osvaldo Vieira.

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