Análise e simulação da cinética das reações de extinção e caustificação a partir de diferentes cales

• Autor(a) principal: Fernanda Ribeiro dos Santos
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/36375; https://orcid.org/0000-0001-5281-7109
• topic: Processo Kraft; Ciclo de recuperação; Caustificação; Simulação; Cinética; Planejamento de experimentos; Engenharia química; Cal; Polpação alcalina por sulfato

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.