Modelagem termodinâmica do sistema aquoso com etanol visando a otimização da destilação

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Faustino, Júlia Gabriela Araújo Arruda
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/38753
Resumo: Dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) são importantes para o desenvolvimento de modelos a serem empregados nas etapas de projeto e otimização de unidades de destilação. O trabalho desenvolvido consiste na pesquisa e análise sistemática de dados experimentais da literatura de pressão de vapor da água e do etanol e medidas de equilíbrio líquido vapor da mistura binária. Constantes de Antoine para pressão de vapor foram estimadas com precisão. Um banco de dados experimentais de ELV aprovado no teste de consistência, foi utilizado na reparametrização dos parâmetros de interação binária “aij” do modelo UNIQUAC. Com os parâmetros obtidos, foi possível realizar simulações do comportamento do sistema etanol-água a 1 atm e 10 atm, obtendo um azeótropo a 87,7% molar (94,8% em massa) e 82,2% molar (92,2% em massa), respectivamente. Essas pressões são as usualmente aplicadas no processo de destilação por oscilação de pressão, que é utilizado devido ao comportamento azeotrópico do sistema etanol-água, para obter etanol anidro. Foram gerados diagramas Txy do processo de separação e uma destilação flash foi também simulada. Na destilação flash, foi possível observar a obtenção de um etanol mais concentrado na saída do separador, demonstrando que o modelo se aplica de forma adequada ao processo.
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Constantes de Antoine para pressão de vapor foram estimadas com precisão. Um banco de dados experimentais de ELV aprovado no teste de consistência, foi utilizado na reparametrização dos parâmetros de interação binária “aij” do modelo UNIQUAC. Com os parâmetros obtidos, foi possível realizar simulações do comportamento do sistema etanol-água a 1 atm e 10 atm, obtendo um azeótropo a 87,7% molar (94,8% em massa) e 82,2% molar (92,2% em massa), respectivamente. Essas pressões são as usualmente aplicadas no processo de destilação por oscilação de pressão, que é utilizado devido ao comportamento azeotrópico do sistema etanol-água, para obter etanol anidro. Foram gerados diagramas Txy do processo de separação e uma destilação flash foi também simulada. Na destilação flash, foi possível observar a obtenção de um etanol mais concentrado na saída do separador, demonstrando que o modelo se aplica de forma adequada ao processo.Vapor-liquid equilibrium (VLE) data is important for the development of models to be used in the design and optimization distillation columns. This work provides a systematic research and analysis of experimental literature data starting from vapor pressure of water and ethanol to vapor–liquid equilibrium measurements of the binary mixture. Antoine constants for the vapor pressure were accurately estimated. VLE experimental database approved in the consistency test were used for the reparameterization of the binary interactions “aij” of the UNIQUAC model. With the obtained parameters it was possible to carry out simulations of the behavior of the ethanol-water system at 1 atm and 10 atm, obtaining azeotrope points of 87.7% molar (94.8wt%) and 82.2% molar (92.2wt%), respectively. These pressures are usually applied in in the Pressure-Swing Distillation (PSD) process, which is used due to the azeotropic behavior of the ethanol-water system to get anhydrous ethanol. Temperature composition diagrams (Txy) in the pressure of the separation process were generated and flash distillations were also simulated. In flash distillation it was possible to observe the result of a more concentrated ethanol at the exit of the separator, demonstrating that the model applies properly to the PSD process.Universidade Federal do Rio Grande do NorteUFRNBrasilEngenharia QuímicaAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharias.Equilíbrio Líquido-VaporEtanol anidroEtanol hidratadoDestilação por oscilação de pressãoUNIQUACPressure-swing distillationVapor-liquid equilibriumAnhydrous ethanolHydrous ethanolModelagem termodinâmica do sistema aquoso com etanol visando a otimização da destilaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALModelagemTermodinamica_Faustino_2021.pdfMonografiaapplication/pdf2404117https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/38753/1/ModelagemTermodinamica_Faustino_2021.pdf71d1cff47cef15b33bbd61dd4d012559MD51CC-LICENSElicense_rdfapplication/octet-stream811https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/38753/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txttext/plain714https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/38753/3/license.txt7278bab9c5c886812fa7d225dc807888MD53123456789/387532021-09-27 09:20:22.994oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/38753PGNlbnRlcj48c3Ryb25nPkZFREVSQUwgVU5JVkVSU0lUWSBPRiBSSU8gR1JBTkRFIERPIE5PUlRFPC9zdHJvbmc+PC9jZW50ZXI+CjxjZW50ZXI+PHN0cm9uZz5ESUdJVEFMIE1PTk9HUkFQSFMgTElCUkFSWTwvc3Ryb25nPjwvY2VudGVyPgoKPGNlbnRlcj5BdXRob3JpemF0aW9uIFRlcm0gZm9yIHRoZSBhdmFpbGFiaWxpdHkgb2YgTW9ub2dyYXBocyBmb3IgVW5kZXJncmFkdWF0ZSBhbmQgU3BlY2lhbGl6YXRpb24gaW4gdGhlIERpZ2l0YWwgTGlicmFyeSBvZiBNb25vZ3JhcGhzIChCRE0pPC9jZW50ZXI+CgpBcyB0aGUgY29weXJpZ2h0IG93bmVyIG9mIHRoZSBtb25vZ3JhcGgsIEkgYXV0aG9yaXplIHRoZSBGZWRlcmFsIFVuaXZlcnNpdHkgb2YgUmlvIEdyYW5kZSBkbyBOb3J0ZSAoVUZSTikgdG8gbWFrZSBhdmFpbGFibGUgdGhyb3VnaCB0aGUgRGlnaXRhbCBMaWJyYXJ5IG9mIE1vbm9ncmFwaHMgb2YgVUZSTiwgd2l0aG91dCByZWltYnVyc2VtZW50IG9mIGNvcHlyaWdodCwgYWNjb3JkaW5nIHRvIExhdyA5NjEwLzk4ICwgdGhlIGZ1bGwgdGV4dCBvZiB0aGUgd29yayBzdWJtaXR0ZWQgZm9yIHRoZSBwdXJwb3NlIG9mIHJlYWRpbmcsIHByaW50aW5nIGFuZCAvIG9yIGRvd25sb2FkaW5nLCBhcyBhIG1lYW5zIG9mIGRpc3NlbWluYXRpbmcgQnJhemlsaWFuIHNjaWVudGlmaWMgcHJvZHVjdGlvbiwgYXMgb2YgdGhlIGRhdGUgb2Ygc3VibWlzc2lvbi4KRepositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2021-09-27T12:20:22Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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