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

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1 17/SET/2013 A ELETROQUÍMICA E O PROCESSO DE CELULOSE E PAPEL Dr. Osvaldo Vieira

2 CELULOSE E PAPEL Processo subdividido em 5 partes: - Matéria Prima Fibrosa; - Preparo de Madeira; - Fabricação de Fibras; - Recuperação Química; - Máquina de Papel.

3 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

4 CELULOSE E PAPEL Matéria Prima Fibrosa Folhosas (Eucalipto) Coníferas (Pinus)

5 CELULOSE E PAPEL Preparo de Madeira

6 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; Cavaco Temperatura Químicos Polpa celulósica (+ licor negro) Licor negro (químicos + componentes da madeira)

7 CELULOSE E PAPEL Recuperação Química (KRAFT) Licor Verde

8 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.

9 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:

10 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;

11 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.

12 ELETROQUÍMICA Termodinâmica envolvida nas reações Eletroquímica: Energia Livre de Gibbs e Equação de Nernst: G = -nFE G = G o + RTlnQ -nFE = (-nFE) o + RTlnQ E = E o –(RT/nF) lnQ E = E o – (0,0592/n) lnQ G0, E 0 Processo espontâneo G0, E 0 Processo não espontâneo G = 0 Equilíbrio do sistema

13 ELETROQUÍMICA Potenciais Padrão de Redução (em solução aquosa a 25 o C):

14 ELETROQUÍMICA Célula ou Pilha Galvânica: Processo termodinamicamente espontâneo (G0), pilha de Daniell.

15 ELETROQUÍMICA Célula Eletrolítica: Processo termodinamicamente não espontâneo (G0).

16 ELETROQUÍMICA/CELULOSE E PAPEL Aspectos Positivos: - Sistemas de Proteção Anódico, Proteção Catódica; - Sistemas de Monitoramento (Ex: ORP); Aspectos Negativos: - Processos de Corrosão.

17 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.

18 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.

19 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

20 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).

21 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.

22 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.

23 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.

24 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.

25 OBRIGADO Osvaldo Vieira


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