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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Análise exergética do sistema de evaporadores de múltiplo efeito da etapa de recuperação da indústria Kraft de obtenção de celulose
Authors: Jéssica Moreira
First Advisor: Andrea Oliveira Souza da Costa
Abstract: O ciclo de Recuperação Kraft é importante para a viabilidade econômica e ambiental do processo de obtenção de celulose. Além de recuperar os compostos químicos utilizados em parte do processo, o ciclo também promove a geração de energia elétrica e vapor da fábrica por meio da queima do licor preto, subproduto gerado no processo de cozimento da madeira, nas caldeiras de recuperação. Todavia, o licor necessita ser concentrado antes de seguir para o processo de queima, o que é feito no sistema de evaporadores de múltiplo efeito. Esse equipamento se caracteriza por envolver grande quantidade de energia. Uma utilização racional e otimizada desta pode ser alcançada por meio da técnica de análise exergética, que é capaz de identificar e quantificar perdas energéticas e ineficiências nesse processo industrial. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é aplicar as análises energética e exergética no evaporador múltiplo efeito, na etapa de recuperação Kraft. Através da realização da modelagem e validação do evaporador múltiplo efeito foi evidenciado que o modelo é capaz de descrever o seu comportamento em estado estacionário, com um erro máximo de predição de 17,3% em relação às condições operacionais adotadas na fábrica e na literatura. Em outro estudo, onde se realizou a análise exergética de um evaporador de um único efeito, foi possível comprovar que a adoção de diferentes correlações de elevação de ponto de ebulição e de capacidade calorífica para o pinus e eucalipto não influencia a eficiência exergética, pois os valores obtidos para esta foram muito próximos, diferindo no máximo de 0,05% do pinus para o eucalipto. Entretanto, o fato do licor de pinus ter uma maior EPE do que o de eucalipto (diferentes correlações) faz com que o primeiro seja mais exergético que segundo. O sistema real com múltiplos efeitos estudado é composto de 6 efeitos (1° ao 6° efeito), onde o primeiro efeito possui três equipamentos (1A, 1B e 1D). Ao realizar a análise energética e exergética deste sistema obteve-se as eficiências exergéticas de cada efeito, que variam de 79,6 a 96,2 %, sendo possível identificar que os efeitos 1D e o 6º são os que tiveram os maiores desempenhos energéticos e o efeito 1B e o 2º os que tiveram os menores. Por fim, uma análise de sensibilidade foi realizada a fim de observar e estudar quais os comportamentos das principais variáveis de saída do modelo quando se variam algumas variáveis de entrada
Abstract: The Kraft Recovery cycle is important for the economic and environmental viability of the pulping process. In addition to recovering the chemical compounds used in part of the process, the cycle also promotes the generation of electric power and steam from the factory by burning the black liquor, a byproduct generated in the process of cooking the wood, in the recovery boilers. However, the liquor needs to be concentrated before proceeding to the firing process, which is done in the multi-effect evaporator system. This equipment is characterized by involving large amounts of energy. A rational and optimized use of this can be achieved through the exergetic analysis technique, which is capable of identifying and quantifying energy losses and inefficiencies in this industrial process. Thus, the objective of this work is to apply the energy and exergetic analyzes in the multiple evaporator effect, in the Kraft recovery stage. Through the realization of the modeling and validation of the multiple effect evaporator was evidenced that the model is able to describe its steady state behavior, with a maximum prediction error of 17.3% in relation to the operating conditions adopted in the factory and in the literature. In another study, where the exergetic analysis of a single-effect evaporator was carried out, it was possible to prove that the adoption of different correlations of boiling point elevation and heat capacity for pine and eucalyptus did not influence the exergetic efficiency, since the values obtained for this were very close, differing at most 0.05% from pine to eucalyptus. However, the fact that the pine liquor has a higher EPE than eucalyptus (different correlations) makes the former more exergetic than the second. The real system with multiple effects studied is composed of 6 effects (1st to 6th effect), where the first effect has three equipments (1A, 1B and 1D). When performing the energy and exergetic analysis of this system, the exergetic efficiencies of each effect were obtained, ranging from 79.6 to 96.2%. It is possible to identify that the 1D and 6th effects are the ones that had the highest energy and effect 1B and 2º those who had the minors. Finally, a sensitivity analysis was performed in order to observe and study the behavior of the main output variables of the model when changing some input variables
Subject: Evaporadores
Exergia
Engenharia quimica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B32PZQ
Issue Date: 5-Jul-2018
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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