Equilíbrio de Fases em Sistemas de Biocombustíveis

• Autor(a) principal: Rosado, Ana Filipa Soares
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/1715
• topic: Termodinâmica; Biocombustíveis; Associação; Contribuição de grupos; Thermodynamics; Biofuels

O principal objectivo deste trabalho é a aplicação do modelo A-UNIFAC na previsão do equilíbrio de fases de misturas binárias e ternárias importantes para o projecto e optimização de processos de biorefinarias. Para isso, foram seleccionados alguns sistemas modelo contendo água, álcoois, alcanos, aromáticos e/ou ésteres. Numa primeira fase, efectuaram-se previsões utilizando as tabelas de parâmetros já disponíveis na literatura. Posteriormente, levou-se a cabo uma optimização dos parâmetros do modelo de forma a melhorar a descrição dos sistemas em estudo. Os parâmetros de auto-associação dos grupos associativos álcool e água foram calculados recorrendo a dados espectroscópicos disponíveis na literatura relativos à fracção de monómero do composto associativo. A energia de associação cruzada entre dois grupos associativos foi estimada como sendo a média aritmética das energias de auto-associação. No caso do volume de associação entre os grupos associativos OH e H2O, aplicou-se a média geométrica e, nas restantes situações, este parâmetro foi ajustado em conjunto com os parâmetros residuais. Relativamente aos sistemas contendo água, etanol e hidrocarbonetos, foi necessário recalcular os parâmetros residuais incluindo na base de dados de optimização não só dados de equilíbrio líquido-vapor e coeficientes de actividade a diluição infinita γ ∞ , mas também dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) de misturas binárias e ternárias. Para estes sistemas obtiveramse resultados satisfatórios. Adicionalmente, foram recalculados os parâmetros residuais relativos aos sistemas de ésteres em água ou álcoois. Obtiveram-se boas previsões do ELL de ésteres e água e γ ∞ de ésteres e etanol. The main purpose of this work is the application of the A-UNIFAC model to the prediction of phase equilibria of binary and ternary mixtures of interest in the design and operation of biorefineries. A few model systems containing water, alcohols, alkanes, aromatics and/or esters were selected. First, predictions were made using the original parameters already available in the literature. Then, in order to improve the correlation of the systems under study, new parameters were calculated The self-association parameters of water and alcohol associating groups were obtained by using spectroscopic data available in the literature concerning the monomer fraction of associating compounds. The cross association energy between two associating groups was estimated using the arithmetic rule of the self-association energies. For the association volume, the geometric rule was applied for the associating groups OH e H2O and, for the remaining cases, this parameter was fitted simultaneously with the residual parameters. Relatively to the systems containing water, ethanol and hydrocarbons, it was necessary to recalculate the residual parameters by including in the optimization database not only vapourliquid equilibria and infinite dilution activity coefficientsγ ∞ , but also binary and ternary liquidliquid equilibria data (LLE). For these systems, satisfactory results were obtained. Additionally, residual parameters were recalculated in order to describe systems containing esters and water or alcohols. Good predictions were obtained for LLE of esters and water and γ ∞ of ethanol and esters.