PI9302093 PROCESSO DE ELETRÓLISE DE CLORO-ÁLCALIS
Depósito: 28/05/1993
Destaque: tecnologia em uso na Braskem
Inventor: Antonio José Acioli Maciel / Carlos Mario Traini
Titular: De Nora do Brasil Ltda (BR/SP) / Salgema Indústrias Químicas S/A (BR/AL) / Antônio Jose Acioli Maciel (BR/SP)
A patente PI9302093 descreve um método para produzir cloro, soda ou potassa e hidrogênio em células eletrolíticas que utilizam um diafragma de amianto. A invenção trata de um processo aperfeiçoado para a eletrólise de cloro-álcalis (produção de cloro, hidróxido de sódio ou potássio e hidrogênio). O método é aplicado em células eletrolíticas que utilizam um diafragma poroso feito exclusivamente de fibras de amianto, o qual separa os ânodos dos cátodos. O cerne da invenção é uma etapa de condicionamento inicial da célula. Nesta fase, os ânodos expansíveis são mantidos em uma posição fechada (contraída), a uma distância de aproximadamente 8 a 10 mm do diafragma, utilizando-se retentores. A célula é então operada normalmente nesta configuração por um período superior a uma hora, preferencialmente entre 5 e 10 dias.
Após este condicionamento, os retentores são removidos (seja manualmente ou por dissolução, pois podem ser feitos de material solúvel), liberando os ânodos para que se expandam. Com isso, as suas faces móveis entram em contato direto com a superfície do diafragma, alcançando a configuração conhecida como "zero-gap" (folga zero). Surpreendentemente, após o condicionamento, o diafragma de amianto, que antes era considerado mecanicamente frágil, suporta a configuração zero-gap sem sofrer os danos por erosão causados pelas bolhas de gás cloro que eram comuns na técnica anterior. Isso permite que o processo eletrolítico opere de forma estável por longos períodos.
A principal vantagem é uma significativa economia de energia, com uma redução de cerca de 0,2 volts na voltagem da célula em comparação com os métodos convencionais que mantinham uma distância fixa entre o ânodo e o diafragma. Essa queda de tensão se traduz em um consumo elétrico muito menor para o mesmo volume de produção. Adicionalmente, o processo elimina a necessidade de usar diafragmas modificados com aglutinantes polímeros, que são mais caros e podem causar o indesejado "efeito bolha", que aumenta a resistência elétrica. A invenção, portanto, permite explorar toda a eficiência energética da configuração zero-gap utilizando o material de diafragma mais simples e hidrófilo disponível: o amianto puro.
A tecnologia, que está protegida por patentes na Europa, Estados Unidos e China, foi desenvolvida para reduzir o consumo de energia no processo de eletrólise sem a necessidade de substituir os diafragmas, um procedimento que era caro. Graças a esse sistema, a Salgema, atual Braskem, conseguiu uma economia anual de energia equivalente a US$ 3 milhões. Além disso, a empresa deixou de pagar royalties pela aquisição de diafragmas que demandavam um alto gasto energético.
O inventor Antonio José Accioly Maciel, explicou que a pesquisa partiu de um insight sobre o processo de "gelificação" ou "maturação" pelo qual o diafragma passa no início de seu uso, ganhando estabilidade dimensional. O objetivo do trabalho foi identificar o tempo mínimo necessário para essa maturação, permitindo que o diafragma de amianto operasse com a eficiência energética ideal. Todo o desenvolvimento do projeto ocorreu nas instalações industriais da Salgema. Antonio José Accioly Maciel, nascido em 1945 em Pernambuco, é formado em Química Industrial pela Escola Superior de Química da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE).
Resumo: PI9302093 Um aperfeiçoamento no processo eletrolítico de produção de cloro-álcalis é obtido em células eletrolíticas contendo no mínimo um par de anôdos expansíveis com suas faces móveis providas com revestimento eletrocatalítico, dito par sendo separado das faces adjacentes do cátodo por um diafragma poroso, do tipo feito somente com fibras de amianto, consistindo em executar um condicionamento inicial operando dita célula por um período maior do que uma hora, preferivelmente entre 5 e 10 dias, com os ânodos mantidos na posição fechada por retentores apropriados. Após dita etapa de condicionamento, os retentores são removidos e os ânodos liberados para expansão, de modo que suas faces móveis entram em contato com a superfície do diafragma. O processo eletrolítico é realizado por longo tempo, com baixa voltagem e sem indicação de danos no diafragma.
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