Equilibrio líquido-líquido do sistema glicerol + estearato de etila (Biodiesel) + Etanol (+ Cloreto de Sódio)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Andrade, Eriel Forville de
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/24196
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Marcos Rogério Mafra
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de AlimentosMafra, Marcos Rogério, 1973-Andrade, Eriel Forville de2024-07-11T19:04:48Z2024-07-11T19:04:48Z2010https://hdl.handle.net/1884/24196Orientador: Prof. Dr. Marcos Rogério MafraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Tecnologia de Alimentos. Defesa: Curitiba, 30/04/2010Bibliografia: fls. 84-87Resumo: Nos últimos anos, muitas pesquisas vêm sendo desenvolvidas visando tornar a produção de biodiesel, via rota etílica, técnica e economicamente viável. Neste sentido, muito têm sido realizado no tocante aos aspectos reacionais deste processo. Entretanto, pouco se tem pesquisado objetivando resolver os problemas relacionados às etapas de separação e purificação. Conhecer o comportamento de fases dos sistemas é vital para o projeto, operação e controle destas unidades. Desta forma, este trabalho tem como objetivo realizar o estudo experimental e teórico do equilíbrio líquido-líquido (ELL) envolvendo substâncias representativas do equilíbrio de fases presentes na produção de biodiesel por rota etílica. O efeito de eletrólito, especificamente o cloreto de sódio, também foi avaliado neste trabalho, a fim de verificar a partição dos componentes nas fases em equilíbrio. Foram obtidos dados experimentais de linhas de amarração de equilíbrio líquido-líquido do sistema glicerol + estearato de etila + etanol a 40 ºC e 50 ºC, além o sistema glicerol + estearato de etila + etanol + cloreto de sódio a 50 ºC. O estearato de etila é o representante majoritário dos ésteres de cadeia saturada encontrados na maior parte do biodiesel produzido no Brasil. Durante a realização do trabalho foi necessário desenvolver e validar uma nova metodologia analítica por cromatografia em fase gasosa, adequada às características das amostras obtidas. Esta novatécnica possui vantagens sobre o método atualmente utilizado (ASTM 6584-08), princ palmente com relação a custo, simplicidade e segurança na operação. Os modelos NRLT e UNIQUAC foram orrelacionados aos dados experimentais de ambos os sistemas. O comportamento de fases indica uma grande região heterogênea. O estearato de etila e o glicerol se mostraram praticamente imiscíveis em quase toda região de duas fases. A temperatura não se mostrou significativa no ELL destes sistemas nas condições testadas. A presença do eletrólito (cloreto de sódio) aumentou a partição do etanol, elevando a oncentração deste na fase rica em glicerol. Esta característica sugere que a presença do eletrólito pode favorecer a purificação do biodiesel (éster). A modelagem termodinâmica dos dados experimentais mostrou que os modelos NRTL e UNIQUAC se ajustaram adequadamente aos dados experimentais, tanto para o sistema sem eletrólito, quanto para o sistema eletrolítico. O modelo NRTL se apresentou levemente superior ao modelo UNIQUAC, provavelmente devido ao parâmetro adicional deste modelo. Os modelos UNIFAC-LL e UNIFAC-Dortmund foram utilizados na comparação com os dados experimentais, se mostrando apenas razoável na representação dos mesmos. O modelo UNIFAC-LL apresentou um menor erro quadrático médio (RMSD) com relação ao observado no modelo UNIFAC-Dortmund, o que já era esperado devido o primeiro utilizar somente dados de equilíbrio líquidolíquido no ajuste dos parâmetros de interação dos grupos. Portanto, os dados experimentais obtidos neste trabalho e a modelagem termodinâmica dos mesmos devem auxiliar o setor de produção de biodiesel, fornecendo a estes parâmetros de interação dos modelos de GE (NRTL e UNIQUAC). O estudo do sistema eletrolítico indicou que este contribuiu ignificativamente com a partição dos componentes, o que aponta para a necessidade de maiores estudos nesta área. Por fim, este trabalho também propiciou o desenvolvimento de uma nova técnica analítica que deverá se tornar útil no controle de qualidade da glicerina gerada durante a produção do biodiesel.Abstract: Over the last few years, many researches have been developed in order to obtain biodiesel by transesterification reaction using ethanol. In this regard, much has been done about the reaction process. However, little has been researched in order to solve the problems related to the stages of separation and purification. Knowing the phase behavior of systems is vital for the design, operation and control of these units. The present work aims to perform the experimental and theoretical study of liquidliquid equilibrium involving substances in the production of biodiesel by ethylic route. The effect of electrolytes, particularly sodium chloride, was also evaluated in this study in order to verify the partition of the components in the liquid-liquid equilibrium phases (LLE). It was obtained experimental data of tie lines from the system glycerol + ethanol + ethyl stearate at 40 ºC and 50 ºC, and the system ethyl stearate + glycerol + ethanol + sodium chloride at 50 ºC. The ethyl stearate is the representative majority of the esters of saturated chain found in the biodiesel produced in Brazil. It was necessary to develop and validate a new analytical method using gas chromatography, appropriate to the characteristics of the samples. This new technique has advantages over the currently used method (ASTM 6584-08), especially with respect to cost, simplicity and safety in operation. NRLT and UNIQUAC models were correlated to experimental data of both systems. The phase behaviour shows a large heterogeneous region. The ethyl stearate and glycerol were practically immiscible in almost every region of two phases. The temperature was not significant in the LLE of these systems under the conditions tested. The presence of electrolyte (sodium chloride) increased the partition of ethanol, increasing the concentration of this phase rich in glycerol. This feature suggests that the presence of electrolyte can facilitate the purification of biodiesel (ester). The thermodynamic modeling of the experimental data showed that the models NRTL and UNIQUAC fit properly the experimental data, both for the system without electrolyte, and for the electrolytic system. The NRTL model performed slightly above the UNIQUAC model, probably due to the additional parameter of this model. The models UNIFAC-LL and UNIFAC-Dortmund were used in order to compare with experimental data. It is sho ing only reasonable representation of the same. The model UNIFAC-LL showed a smaller residual error mean square (RMSD) with respect to that observed in the model UNIFAC-Dortmund. It was expected because the UNIFAC-LL use only experimental data to adjust the interaction parameters of groups. So, the experimental data obtained in this study and thermodynamic modeling of these should help the industry in order to produce biodiesel, providing these interaction parameters of GE models (NRTL and UNIQUAC). The study of electrolytic system indicated that this contributed significantly to the partition of components, so further studies in this area is necessary. Finally, this work also led to the development of a new analytical technique that will become useful in quality control of glycerin produced during the production of biodiesel.90f. : il. [algumas color.], grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalBiodieselEquilibrio liquido-liquidoEletrolitosTecnologia de alimentosEquilibrio líquido-líquido do sistema glicerol + estearato de etila (Biodiesel) + Etanol (+ Cloreto de Sódio)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALEriel Forville de Andrade-2010.pdfapplication/pdf5394012https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24196/1/Eriel%20Forville%20de%20Andrade-2010.pdf5b49df08bcd7f50191b22a7eb274af5bMD51open accessTEXTEriel Forville de Andrade-2010.pdf.txtExtracted Texttext/plain128492https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24196/2/Eriel%20Forville%20de%20Andrade-2010.pdf.txt4a0689d2f35d3706b7e1b2ce0ec0a740MD52open accessTHUMBNAILEriel Forville de Andrade-2010.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1235https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24196/3/Eriel%20Forville%20de%20Andrade-2010.pdf.jpga8df61871a0a4f6436c2da2d48641e1bMD53open access1884/241962024-07-11 16:04:48.263open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/24196Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-07-11T19:04:48Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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