Estudo do equilíbrio líquido-líquido e de propriedades de excesso em sistemas envolvendo palmitato de etila, ácidos graxos livres, álcoois, água e glicerol

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Kanda, Luís Ricardo Shigueyuki
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/30102
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Fernando Augusto Pedersen Voll
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spelling Corazza, Marcos Lúcio, 1977-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaVoll, Fernando Augusto Pedersen, 1983-Kanda, Luís Ricardo Shigueyuki2024-07-17T19:43:31Z2024-07-17T19:43:31Z2013https://hdl.handle.net/1884/30102Orientador: Prof. Dr. Fernando Augusto Pedersen VollCoorientador: Prof. Dr. Marcos Lúcio CorazzaDissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 26/02/2013Bibliografia: fls. 126-129Área de concentração: Termodinâmica aplicada e engenharia de processos de separaçãoResumo: A busca por fontes de energia renováveis é uma tendência mundial há muitas décadas, tanto por questões ambientais quanto por questões econômicas. Neste contexto, o biodiesel, que é uma mistura multicomponente de alquil ésteres de ácidos graxos livres, tem surgido como uma alternativa eficaz. No processo de fabricação do biodiesel, após a reação, os compostos presentes devem ser separados e a eficiência da separação depende do entendimento da termodinâmica de equilíbrio de fases. Desta maneira, este trabalho visa estudar as propriedades de mistura e os equilíbrios de fases de sistemas relacionados a reações de produção de biodiesel. Além disso, foi feita a aplicação e validação de uma metodologia analítica para determinação da composição de sistemas ternários, que combina medidas do índice de refração e da densidade. Foram estudados os efeitos de mistura de sistemas binários e ternários através do cálculo dos volumes molares de excesso e dos desvios dos índices de refração em diversas temperaturas, sendo os resultados modelados através da equação de Redlich-Kister. O Equilíbrio Sólido-Líquido (ESL) do sistema binário ácido palmítico + etanol foi estudado na faixa de temperaturas entre 20 °C e 60 °C e comparado com resultados da literatura. Também foi feito o estudo do Equilíbrio Líquido-Líquido (ELL) de sistemas ternários, determinando curvas binodais e linhas de amarração para os sistemas palmitato de etila + etanol + água e palmitato de etila + etanol + glicerol a 25 °C, 40 °C e 55 °C; e para o sistema ácido palmítico + etanol + água a 65 °C. A consistência dos resultados das linhas de amarração foi testada através da utilização dos modelos de Othmer-Tobias e Hand. Os dados experimentais de ELL foram modelados utilizando os modelos NRTL, UNIFAC-LL, UNIFAC-Dortmund e UNIQUAC. Para os sistemas palmitato de etila + etanol + água (ou glicerol), o modelo UNIFAC-LL apresentou bons resultados, enquanto o modelo UNIFAC-Dortmund não, prevendo inclusive a formação de duas fases líquidas entre palmitato de etila e etanol. Os modelos NRTL e UNIQUAC mostraram-se adequados para a correlação dos dados experimentais obtidos para os sistemas com éster, apresentando valores do desvio médio quadrático (rmsd) e do desvio absoluto (AD) menores do que 2%. Para o sistema com ácido palmítico, todos os modelos apresentaram desvios maiores, com rmsd e AD entre 7% e 10% para os modelos UNIFAC, enquanto os modelos NRTL e UNIQUAC apresentaram estes desvios na faixa entre 2,5% e 4,5%. Os resultados obtidos neste trabalho indicaram que os desvios dos índices de refração possuem sinal oposto ao dos volumes molares de excesso. A comparação dos resultados de ELL obtidos para o sistema ternário palmitato de etila + etanol + água com valores da literatura indica que a metodologia analítica é confiável. Além disso, os dados experimentais e teóricos obtidos e apresentados neste trabalho contribuem com o levantamento e disponibilização de informações termodinâmicas de sistemas de interesse em processos de produção de biodiesel.Abstract: The search for new and renewable sources of energy has been a worldwide trend for the last decades, either because of environmental concern or for economic matters. In this context, biodiesel, a multicomponent mixture of free fatty acid alkyl esters, has appeared as an effective alternative. In the process of biodiesel production, after the reaction, the chemicals present in the system must be separated and the efficiency of the separation steps depends on the understanding of phase equilibrium thermodynamics. Thus, this work aims to study the mixture properties and the phase equilibrium of systems related to biodiesel production reactions. Furthermore, an analytical procedure that employs both density and refractive index measurements to determine the ternary system compositions was applied and validated. Mixture effects for binary and ternary systems were also studied through excess molar volumes and refractive index deviations determinations at different temperatures, and the results were fitted by using Redlich-Kister equation. Solid-Liquid Equilibrium (SLE) of the binary system palmitic acid + ethanol was determined for temperatures ranged from 20 °C to 60 °C and the results were compared to data reported in a previous work. Liquid-Liquid Equilibrium (LLE) of ternary systems were also studied, through the determination of binodal curves and tie-lines for the systems ethyl palmitate + ethanol + water and ethyl palmitate + ethanol + glycerol at 25 °C, 40 °C and 55 °C; and for the system palmitic acid + ethanol + water at 65 °C. Consistency of tie-lines obtained was tested by using Othmer-Tobias and Hand equations. Experimental LLE data were modeled using NRTL, UNIFAC-LL, UNIFAC-Dortmund and UNIQUAC models. For the systems ethyl palmitate + ethanol + water (or glycerol), UNIFAC-LL model presented good results, while UNIFAC-Dortmund did not predict the Liquid-Liquid Equilibrium very well, even predicting a region of two liquid phases between ethyl palmitate and ethanol. The NRTL and UNIQUAC models revealed to be adequate to correlate experimental data obtained for the systems with ester, showing values of the root mean square deviation (rmsd) and the absolute deviation (AD) of less than 2%. All models for the system containing palmitic acid showed higher deviations, with UNIFAC models giving both rmsd and AD values between 7% and 10%, while NRTL and UNIQAC models showed values for these deviations between 2.5% and 4.5%. Results obtained in this work indicate that the refractive index deviation has sign-reverse to that of the excess molar volume. The comparison between the LLE data obtained in this work and the literature data for the ternary system ethyl palmitate + ethanol + water shows that the analytical methodology employed in this work is reliable. In addition, theoretical and experimental data obtained and presented in this work represent a contribution for the research of thermodynamic data for systems of interest in processes of biodiesel production.129f. : il. , grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalBiodieselEquilibrio liquido-liquidoÁcidos graxosEngenharia QuímicaEstudo do equilíbrio líquido-líquido e de propriedades de excesso em sistemas envolvendo palmitato de etila, ácidos graxos livres, álcoois, água e glicerolinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - LUIS RICARDO SHIGUEYUKI KANDA.pdfapplication/pdf2477402https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/30102/1/R%20-%20D%20-%20LUIS%20RICARDO%20SHIGUEYUKI%20KANDA.pdfe2efc1872794e8042538ae473f9711a0MD51open accessTEXTR - D - LUIS RICARDO SHIGUEYUKI KANDA.pdf.txtExtracted Texttext/plain242540https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/30102/2/R%20-%20D%20-%20LUIS%20RICARDO%20SHIGUEYUKI%20KANDA.pdf.txt546edd95414fe9d316bf1c5d7bc6b1c6MD52open accessTHUMBNAILR - D - LUIS RICARDO SHIGUEYUKI KANDA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1099https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/30102/3/R%20-%20D%20-%20LUIS%20RICARDO%20SHIGUEYUKI%20KANDA.pdf.jpge102e89df6d9841a7e2a7d20c1b69b0fMD53open access1884/301022024-07-17 16:43:31.756open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/30102Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-07-17T19:43:31Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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