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http://hdl.handle.net/1843/36375| Type: | Dissertação |
| Title: | Análise e simulação da cinética das reações de extinção e caustificação a partir de diferentes cales |
| Authors: | Fernanda Ribeiro dos Santos |
| First Advisor: | Marcelo Cardoso |
| First Co-advisor: | Idalmo Montenegro de Oliveira |
| First Referee: | Gustavo Matheus de Almeida |
| Second Referee: | Roberto Galery |
| Abstract: | A cal é um dos produtos mais antigos a serem produzidos e é atualmente aplicada em diversos setores industriais, dentre eles o setor de celulose. Na indústria de celulose, que emprega o processo Kraft, a cal é responsável pela recuperação do hidróxido de sódio (principal composto químico do licor branco) a partir das reações de extinção e caustificação. Por meio da lama de cal, gerada após as reações, é possível recuperar a cal e iniciar um novo ciclo. Entretanto, há a reposição desse insumo, devido as perdas durante o processo e a redução da reatividade. Com base nisso, o presente trabalho tem por finalidade estudar os parâmetros relacionados a etapa de recuperação do processo Kraft, procurando elucidar os fatores importantes que afetam as reações de extinção e caustificação da cal. Foi aplicado o método do planejamento de experimentos a fim de encontrar a relação entre os fatores granulometria da cal (0 a 3 mm, 3 a 19 mm e 19 a 40 mm) e razão de cal (60, 85, 110 g/L) por meio de análise estatística. Os perfis de temperatura obtidos a partir do monitoramento das reações ao longo do tempo foram fonte de dados para alimentar o simulador e, assim, encontrar parâmetros relativos à cinética dessas reações. Foi encontrado pela análise padrão de reatividade que a reatividade das cales e o tamanho das partículas formadas após a reação com a água foram inversamente proporcionais. Na reprodução das reações em laboratório, as maiores cales (3 a 19 e 19 a 40 mm) apresentaram maior variação de temperatura (18,26°C e 18,44°C), como era esperado. A maior eficiência de caustificação encontrada foi de 87,36%, mostrando-se um valor superior ao praticado nas unidades industriais. Pelo planejamento de experimentos foi encontrado que a granulometria e a razão de cal influenciam na variação da temperatura medida, sendo que a razão de cal tem maior efeito sobre a variação de temperatura em relação à granulometria. Foi identificado também que na reação da cal com licor verde a interação entre os fatores também tem efeito sobre a temperatura. Por meio da simulação foi avaliada a variação de entalpia, o coeficiente de difusão e a energia de ativação dessas reações que puderam ser comparados ao dados da literatura, mostrando-se coerentes. O simulador apresentou bons ajustes aos dados experimentais, apresentando menos de 5% de erro experimental. Dessa forma, o trabalho apresenta resultados interessantes e que contribuem para a ampliação do conhecimento da utilização da cal no processo Kraft. |
| Abstract: | Lime is one of the oldest products to be produced and is currently applied in several industrial sectors, including the cellulose sector. In the cellulose industry that employs the Kraft process, lime is responsible for the recovery of sodium hydroxide (the main chemical compound in white liquor) from the extinction and causticization reactions. Through the lime mud, generated after the reactions, it is possible to recover the lime and start a new cycle. The replacement of this input is necessary, since there are losses during the process and reduced reactivity. Based on this, the present work aims to study the parameters related to the recovery stage of the Kraft process, seeking to elucidate the important factors that affect the reactions of extinction and causticization of lime. The experiment planning method was applied in order to find the relationship between lime granulometry factors (0 to 3 mm, 3 to 19 mm and 19 to 40 mm) and lime ratio (60, 85, 110 g / L) through statistical analysis. The temperature profiles obtained from monitoring the reactions over time were a source of data to feed the simulator and, thus, find parameters related to the kinetics of these reactions. It was found by the standard reactivity analysis that the reactivity of the limes and the size of the particles formed after the reaction with the water were inversely proportional. In the reproduction of the reactions in the laboratory, the largest limes (3 to 19 and 19 to 40 mm) showed greater temperature variation (18.26 ° C and 18.44 ° C), as expected. The highest causticization efficiency found was 87.36%, showing a higher value than that practiced in industrial units. Through the design of experiments, it was found that the granulometry and the lime ratio influence the measured temperature variation, and the lime ratio has a greater effect on the temperature variation in relation to the granulometry. It was also identified that in the reaction of lime with green liquor the interaction between the factors also has an effect on the temperature. Through the simulation it was evaluated the variation of enthalpy, the diffusion coefficient and the activation energy of these reactions that could be compared to the data in the literature, showing to be coherent. The simulator showed good adjustments to the experimental data, presenting less than 5% of experimental error. Thus, the work presents interesting results that contribute to the expansion of knowledge about the use of lime in the Kraft process. |
| Subject: | Engenharia química Cal Polpação alcalina por sulfato |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/36375 |
| Issue Date: | 26-Feb-2021 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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