Estudo do Equilíbrio líquido-vapor para sistema ternário etanol- água-1-etil-3-metilimidazólio
| Autor(a) principal: | |
|---|---|
| Data de Publicação: | 2015 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRRJ |
| Texto Completo: | https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13391 |
Resumo: | O Brasil é o segundo maior produtor mundial de etanol, utilizando como matéria prima a cana-de-açúcar. Para produzir o biocombustível, a cana-de-açúcar passa por diversas etapas de produção, após a remoção de impurezas e da fermentação, e é gerada uma mistura de etanol e água como produto. Após este processo, para obter o etanol anidro, a mistura é obrigada a passar por um processo de desidratação, sendo que a presença de um azeótropo (89,4% em massa de etanol, a 351,35 K), inviabiliza a separação completa entre o etanol e água a pressão atmosférica. Para a completa separação entre os dois componentes são utilizadas a destilação azeotrópica ou a extrativa, dependendo da volatilidade da substância. Porém, em ambos os sistemas, é necessário o uso de um terceiro componente, alterando a volatilidade relativa do sistema binário. Devido a isso, dados de equilíbrio do sistema ternário etanol-água-solvente são essenciais para o projeto e síntese dos processos. Vários solventes já foram estudados para a quebra do azeótropo do sistema água-etanol, incluindo sais (NaCl, CaCl2, acetatos de sódio de potássio), solventes orgânicos (benzeno, etilenoglicol, etc.) e líquidos iônicos (LI). Sendo assim, este trabalho tem como objetivo a medida de dados de equilíbrio líquido-vapor do sistema ternário etanol-água-1-etil-3-metilimidazólio etilsulfato, à pressão atmosférica. A escolha deste líquido iônico deve-se à falta de informações na literatura sobre o comportamento desse sistema e à importância da busca de outros solventes que possam ser recuperados e reutilizados para essa separação. Para isso, os dados foram medidos usando-se um ebuliômetro do tipo Othmer e as análises de composição foram feitas usando um densímetro digital. Os experimentos foram realizados, em triplicata, usando diferentes frações mássicas de líquido iônico (20, 30, 40 e 60% m/m), variando-se a concentração de etanol na solução. Os parâmetros energéticos de interação do sistema ternário foram estimados para o modelo NRTL e os desvios relativos médios foram inferiores a 7%, tanto na composição da fase vapor, quanto na pressão. O etanol foi enriquecido usando-se todas as frações mássicas de LI, indicando que a menor fração pode ser utilizada em processos de separação, visto que o azeótropo foi quebrado. Esse estudo mostrou que o LI é um solvente que pode ser utilizado para a produção de etanol anidro com uma pureza elevada e, após o uso, pode ser recuperado do produto para posterior uso, sem ter alteração de suas propriedades |
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Leal, CristianeMendes, Marisa Fernandes02391818750Scheid, Cláudia MirianOurique, Jorge Eduardo da Silva125697827262023-12-22T02:46:04Z2023-12-22T02:46:04Z2015-08-17Leal, Cristiane. Estudo do Equilíbrio líquido-vapor para sistema ternário etanol- água-1-etil-3-metilimidazólio. 2015. [61 f.]. Dissertação( Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, [lSeropédica-RJ] .https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13391O Brasil é o segundo maior produtor mundial de etanol, utilizando como matéria prima a cana-de-açúcar. Para produzir o biocombustível, a cana-de-açúcar passa por diversas etapas de produção, após a remoção de impurezas e da fermentação, e é gerada uma mistura de etanol e água como produto. Após este processo, para obter o etanol anidro, a mistura é obrigada a passar por um processo de desidratação, sendo que a presença de um azeótropo (89,4% em massa de etanol, a 351,35 K), inviabiliza a separação completa entre o etanol e água a pressão atmosférica. Para a completa separação entre os dois componentes são utilizadas a destilação azeotrópica ou a extrativa, dependendo da volatilidade da substância. Porém, em ambos os sistemas, é necessário o uso de um terceiro componente, alterando a volatilidade relativa do sistema binário. Devido a isso, dados de equilíbrio do sistema ternário etanol-água-solvente são essenciais para o projeto e síntese dos processos. Vários solventes já foram estudados para a quebra do azeótropo do sistema água-etanol, incluindo sais (NaCl, CaCl2, acetatos de sódio de potássio), solventes orgânicos (benzeno, etilenoglicol, etc.) e líquidos iônicos (LI). Sendo assim, este trabalho tem como objetivo a medida de dados de equilíbrio líquido-vapor do sistema ternário etanol-água-1-etil-3-metilimidazólio etilsulfato, à pressão atmosférica. A escolha deste líquido iônico deve-se à falta de informações na literatura sobre o comportamento desse sistema e à importância da busca de outros solventes que possam ser recuperados e reutilizados para essa separação. Para isso, os dados foram medidos usando-se um ebuliômetro do tipo Othmer e as análises de composição foram feitas usando um densímetro digital. Os experimentos foram realizados, em triplicata, usando diferentes frações mássicas de líquido iônico (20, 30, 40 e 60% m/m), variando-se a concentração de etanol na solução. Os parâmetros energéticos de interação do sistema ternário foram estimados para o modelo NRTL e os desvios relativos médios foram inferiores a 7%, tanto na composição da fase vapor, quanto na pressão. O etanol foi enriquecido usando-se todas as frações mássicas de LI, indicando que a menor fração pode ser utilizada em processos de separação, visto que o azeótropo foi quebrado. Esse estudo mostrou que o LI é um solvente que pode ser utilizado para a produção de etanol anidro com uma pureza elevada e, após o uso, pode ser recuperado do produto para posterior uso, sem ter alteração de suas propriedadesBrasil is the world’s second largest ethanol producer, using the sugarcane as raw material. There are many steps in the ethanol production through the sugarcane, and the mixture of water and ethanol can be obtained as product after removing the impurities and the fermentation process. After this process, in order to obtain the anhydrous ethanol, the mixture needs to pass through a dehydration process, but the presence of an azeotrope (89,4% to 351,5 K) difficult the complete separation between the ethanol and water under atmospheric pressure. The complete separation between these two products is made by an azeotropic or extractive distillation, and this choice depends on the volatility of the components. Nevertheless, the use of a third component is necessary in both processes, changing the binary system’s volatility. Due to that, equilibrium data of the ternary system, ethanol-water-solvent are essential for the project and synthesis of the processes. Many solvents have been studied to break this azeotropic system, including salts (NaCl, CaCl2, and potassium and sodium acetates); organic solvents as benzene, ethylene glycol, and others; and ionic liquids (IL). Hence, this work aims as objective the measurement of vapor-liquid equilibrium data of the ternary system, ethanol-water-1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulphate, under atmospheric pressure. The choice of this ionic liquid was due to the lack of information in literature about the behavior of this system and the importance of finding other alternative solvents that can be recovered and reutilized for this kind of separation process. The data were measured using an Othmer type ebulliometer, and the composition analysis were made using a digital densimeter. The experiments were done, in triplicate, using different mass fractions of the IL (20, 30, 40, and 60% w/w), varying the ethanol concentration in the solution. The energetic interaction parameters of the ternary system were predicted for the NRTL model, and the relative standard deviations were low than 7% for the vapor phase composition and pressure. The ethanol was enriched in the vapor phase for all the mass fractions of IL investigated, indicating that the lower mass fraction is able to break the azeotrope and can be used in the separation process. This study showed that the IL is a solvent that can be used for the production of anhydrous ethanol with a high purity and can be reutilized, without changing its properties.application/pdfporUniversidade Federal Rural do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFRRJBrasilInstituto de TecnologiaEtanol anidrodestilação extrativalíquido iônicoebuliômetroAnhydrous ethanolextractive distillationionic liquidebulliometer.Engenharia QuímicaEstudo do Equilíbrio líquido-vapor para sistema ternário etanol- água-1-etil-3-metilimidazólioStudy of the vapor-liquid equilibrium of the ternary system ethanolwater-1-ethyl-3-methylimidazolium ethylsulphate.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisÁLVAREZ ÁLVAREZ, VÍCTOR HUGO - Termodinâmica e aplicações de líquidos iônicos / Víctor Hugo Álvarez Álvarez. -- Campinas, SP: [s.n.], 2010. ANASTAS, P., EGHBALI, N., 2010. Green Chemistry: Principles and Practice. Chemical Society Reviews, 39, 301-312. 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Estudo do Equilíbrio líquido-vapor para sistema ternário etanol- água-1-etil-3-metilimidazólio |
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Estudo do Equilíbrio líquido-vapor para sistema ternário etanol- água-1-etil-3-metilimidazólio Leal, Cristiane Etanol anidro destilação extrativa líquido iônico ebuliômetro Anhydrous ethanol extractive distillation ionic liquid ebulliometer. Engenharia Química |
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O Brasil é o segundo maior produtor mundial de etanol, utilizando como matéria prima a cana-de-açúcar. Para produzir o biocombustível, a cana-de-açúcar passa por diversas etapas de produção, após a remoção de impurezas e da fermentação, e é gerada uma mistura de etanol e água como produto. Após este processo, para obter o etanol anidro, a mistura é obrigada a passar por um processo de desidratação, sendo que a presença de um azeótropo (89,4% em massa de etanol, a 351,35 K), inviabiliza a separação completa entre o etanol e água a pressão atmosférica. Para a completa separação entre os dois componentes são utilizadas a destilação azeotrópica ou a extrativa, dependendo da volatilidade da substância. Porém, em ambos os sistemas, é necessário o uso de um terceiro componente, alterando a volatilidade relativa do sistema binário. Devido a isso, dados de equilíbrio do sistema ternário etanol-água-solvente são essenciais para o projeto e síntese dos processos. Vários solventes já foram estudados para a quebra do azeótropo do sistema água-etanol, incluindo sais (NaCl, CaCl2, acetatos de sódio de potássio), solventes orgânicos (benzeno, etilenoglicol, etc.) e líquidos iônicos (LI). Sendo assim, este trabalho tem como objetivo a medida de dados de equilíbrio líquido-vapor do sistema ternário etanol-água-1-etil-3-metilimidazólio etilsulfato, à pressão atmosférica. A escolha deste líquido iônico deve-se à falta de informações na literatura sobre o comportamento desse sistema e à importância da busca de outros solventes que possam ser recuperados e reutilizados para essa separação. Para isso, os dados foram medidos usando-se um ebuliômetro do tipo Othmer e as análises de composição foram feitas usando um densímetro digital. Os experimentos foram realizados, em triplicata, usando diferentes frações mássicas de líquido iônico (20, 30, 40 e 60% m/m), variando-se a concentração de etanol na solução. Os parâmetros energéticos de interação do sistema ternário foram estimados para o modelo NRTL e os desvios relativos médios foram inferiores a 7%, tanto na composição da fase vapor, quanto na pressão. O etanol foi enriquecido usando-se todas as frações mássicas de LI, indicando que a menor fração pode ser utilizada em processos de separação, visto que o azeótropo foi quebrado. Esse estudo mostrou que o LI é um solvente que pode ser utilizado para a produção de etanol anidro com uma pureza elevada e, após o uso, pode ser recuperado do produto para posterior uso, sem ter alteração de suas propriedades |
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Leal, Cristiane. Estudo do Equilíbrio líquido-vapor para sistema ternário etanol- água-1-etil-3-metilimidazólio. 2015. [61 f.]. Dissertação( Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, [lSeropédica-RJ] . |
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