Análise exergética com proposta de parâmetros de sustentabilidade energética e ambiental da fornalha da caldeira de recuperação Kraft de obtenção de celulose
| dc.creator | Marcos Henrique Duarte Abreu | |
| dc.date.accessioned | 2024-08-21T15:57:08Z | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-09T00:51:26Z | |
| dc.date.available | 2024-08-21T15:57:08Z | |
| dc.date.issued | 2023-11-10 | |
| dc.description.abstract | The Kraft process for cellulose extraction is characterized as a sector of significant investment in Brazil, providing substantial financial returns to the Brazilian economy. The Kraft process can be divided into two parts. The first part involves preparing wood chips to be cooked in a digester, separating lignin from cellulose fibers in the presence of white liquor. The result is cellulose pulp, with black liquor generated as a byproduct. The second part of the Kraft process involves the recovery stage, which reclaims compounds from the black liquor, returning them to the production cycle to form white liquor. The recovery stage is notable for the recovery boiler, which, by burning the black liquor, enables the production of a substantial amount of electrical energy. Due to environmental concerns regarding the use of renewable energy sources, such as black liquor, and the significance of the resulting electrical energy generation for the Kraft process, this study aims to propose energetic and exergetic analyses and the establishment of parameters to assess the efficiency and sustainability of the recovery boiler furnace. The proposed methodology is built upon existing studies in the literature. The description of the furnace's chemical composition is achieved using the Gibbs Energy Minimization technique. With the aid of an energy balance, it's possible to estimate the furnace and combustion gas temperatures. Industrial data and information available in the literature are used to validate the model's results, enabling the exergetic analysis and proposing efficiency and environmental impact parameters. The obtained results demonstrate that both chemical and physical exergy make significant contributions to the process. The exergetic efficiency of the furnace was 81%. However, a new efficiency proposal shows a result of 58% when considering the exergy wasted by the process. | |
| dc.description.sponsorship | CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/1843/74565 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Minas Gerais | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/ | |
| dc.subject | Polpação alcalina por sulfato | |
| dc.subject | Gibbs, Energia livre de | |
| dc.subject | Exergia | |
| dc.subject | Energia renovável | |
| dc.subject | Sustentabilidade | |
| dc.subject.other | Fornalha Kraft da caldeira de recuperação | |
| dc.subject.other | Minimização da Energia de Gibbs | |
| dc.subject.other | Análises exergética e de sustentabilidade | |
| dc.title | Análise exergética com proposta de parâmetros de sustentabilidade energética e ambiental da fornalha da caldeira de recuperação Kraft de obtenção de celulose | |
| dc.type | Dissertação de mestrado | |
| local.contributor.advisor1 | Andréa Oliveira Souza da Costa | |
| local.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9333155021620480 | |
| local.contributor.referee1 | Suzimara Reis da Silva | |
| local.contributor.referee1 | Leandro Coelho Dalvi | |
| local.contributor.referee1 | Esly Ferreira da Costa Júnior | |
| local.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2658140849374346 | |
| local.description.resumo | O processo Kraft de extração de celulose se caracteriza como um setor de grande investimento no Brasil, sendo significativo este retorno financeiro para a economia brasileira. O processo Kraft pode ser dividido em duas partes, a primeira envolve a preparação da madeira em cavacos para serem cozidas no digestor, separando a lignina das fibras celulósicas em presença do licor branco. O resultado é uma polpa de celulose e, como subproduto, é gerado o licor preto. A segunda parte do processo Kraft envolve a etapa de recuperação, que recupera compostos do licor preto que voltam à rota produtiva compondo o licor branco. A etapa de recuperação se destaca pela caldeira de recuperação que, ao queimar o licor preto, viabiliza a produção de grande quantidade de energia elétrica. Em virtude das preocupações ambientais com o uso de fontes de energias renováveis, como é o caso do licor preto, e a importância da decorrente geração de energia elétrica para o processo Kraft, o presente trabalho tem o objetivo de propor análises energética, exergética bem como a proposta de parâmetros que avaliam a eficiência e a sustentabilidade da fornalha da caldeira de recuperação. A metodologia proposta se baseia em estudos já dispostos na literatura. Para a descrição da composição química da fornalha utiliza-se a técnica da minimização da Energia de Gibbs. Dados industriais e dados dispostos na literatura são usados para validar os resultados da modelo minimização de Gibbs para que possa ser feita a análise exergética propondo parâmetros de eficiência e impacto ambiental. Os resultados obtidos demonstram que exergia química e física apresentam contribuições relevantes no processo. A eficiência exergética da fornalha foi de 81%, porém uma nova proposta de eficiência demonstra o resultado de 58% ao relacionar a exergia desperdiçada pelo processo. | |
| local.identifier.orcid | https://orcid.org/0009-0004-9856-0547 | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA | |
| local.publisher.initials | UFMG | |
| local.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |