"Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Giselle de Araujo Lima e, 1992-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637202
Resumo: Orientadores: Patrícia Fazzio Martins Martinez, Luciana Yumi Akisawa Silva
id UNICAMP-30_a7fdf4a2d17f5559eda9bb978b62d561
oai_identifier_str oai::1093310
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativaDeep eutectic solvent as an alternative to separate the azeotropic ethanol/water mixture via extractive distillationPropriedades físicasEquilibrio liquido-vaporCloreto de colinaGlicerolDestilação extrativaPhysical propertiesVapor-liquid equilibriumCholine-chlorideGlycerolExtractive distillationOrientadores: Patrícia Fazzio Martins Martinez, Luciana Yumi Akisawa SilvaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: O etanol anidro apresenta grande relevância na indústria alcooleira nacional, visto que sua produção anual é superior a 10 bilhões de litros. Para obtenção deste produto, são necessárias etapas adicionais de separação, pois a formação de uma mistura azeotrópica entre o etanol e a água impede que ele seja separado pelo processo de destilação convencional. Neste caso, uma técnica amplamente difundida industrialmente para esta finalidade é a destilação extrativa. Apesar de ser produzido um etanol com alto grau de pureza, a utilização de solventes orgânicos tradicionais neste processo apresenta uma série de desvantagens do ponto de vista econômico e ambiental, visto o grande consumo de solvente, a alta volatilidade dos compostos orgânicos e a elevada toxicidade desses materiais. Por isso, solventes alternativos vêm sendo avaliados para serem utilizados na destilação extrativa do etanol. Recentemente, os deep eutectic solvents (DESs) passaram a ser considerados nesta aplicação devido às vantagens quanto a sua utilização, tais como: pressão de vapor negligenciável, fácil preparação, baixo custo das matérias primas, biodegradabilidade, e baixa toxicidade. Então, este trabalho investigou a influência do DES formado por cloreto de colina e glicerol (ChCl:G) no equilíbrio líquido - vapor da mistura azeotrópica etanol/água à 11,33 kPa. Para isso, inicialmente, o DES foi preparado e foi realizada uma caracterização das propriedades físicas (densidade, viscosidade, índice de refração e temperatura de degradação) deste solvente. Em seguida, foi estudado o comportamento termodinâmico dos sistemas binários etanol/ChCl:G e água/ChCl:G, através do equilíbrio líquido-vapor (ELV). Através do cálculo dos coeficientes de atividade, constatou-se que a mistura água/ChCl:G apresenta um desvio negativo da idealidade, devido ao coeficiente de atividade menor que 1 em toda faixa de concentração estudada. Isso indica que a mistura água/ChCl:G não forma um azeótropo e tal comportamento é fundamental para operação da coluna de recuperação do solvente. Em contrapartida, o sistema etanol/ChCl:G, apresenta o coeficiente de atividade maior que 1, para frações molares de etanol superiores que 0,4, indicando um desvio positivo da idealidade. Posteriormente, através da correlação dos dados experimentais aos modelos termodinâmicos, verificou-se, através do erro absoluto médio, que o modelo NRTL descreve melhor o comportamento termodinâmico da mistura etanol/ChCl:G (0,3677%), enquanto o modelo UNIQUAC melhor se adequa ao sistema água/ChCl:G (0,1716%). Finalmente, foram obtidos os dados do ELV do sistema ternário etanol/água/ChCl:G, à 11,33 kPa, e pela análise da volatilidade relativa do etanol, foi constatado que o ChCl:G desloca a volatilidade relativa da região azeotrópica de 1 para 3,7. Isso mostra que o ChCl:G é capaz de quebrar o azeótropo e pode, então, ser considerado um potencial solvente para o processo de separação via destilação extrativaAbstract: Anhydrous ethanol is highly relevant in the national industry, since its annual production is over 10 billion liters. Besides the conventional distillation, further separation process is required to obtain this product, because of the occurrence of azeotropic point in the ethanol and water mixture. Then, an industrially widespread technique for this purpose is the extractive distillation. Although the high purity of the ethanol produced, the use of traditional organic solvents in this process presents some economic and environmental disadvantages, due to the large solvent consumption, high volatility of the organic compounds and elevated toxicity of these materials. Therefore, alternative solvents have been evaluated to be used in the extractive distillation of ethanol. Recently, deep eutectic solvents (DESs) have been considered in this application due to their advantages such as: low vapor pressure, easy synthesis, low cost of raw materials, biodegradability, low toxicity. In this way, the present work investigated the influence of the DES formed by choline chloride and glycerol (ChCl:G) in the azeotropic mixture ethanol-water. For this purpose, initially, it was performed the characterization of its physical properties (density, viscosity, refractive index and degradation temperature). Thereafter, the thermodynamic behavior of the binary systems ethanol/ChCl:G and water/ChCl:G was studied through liquid-vapor equilibrium (ELV) at 11,33 kPa. Through the activity coefficient calculation, it was shown that the system water/ChCl:G presents a negative deviation from ideality, due to the activity coefficient lower than 1 in the whole range evaluated. It indicates that the system water/ChCl:G does not form an azeotropic mixture. This behavior is fundamental to the recovery column¿s operation. On the other hand, the system ethanol - ChCl:G has the activity coefficients higher than 1, for ethanol molar fractions upper than 0.4, which indicates positive deviation from ideality. Then, the experimental data were fitted to the thermodynamic models and through the overall average errors, it was concluded that both models described well the systems behavior, however the NRTL model adjusts better the system ethanol/ChCl:G (0.3677%), while UNIQUAC parameters were preferable to predict the behavior of water/ChCl:G mixture (0.1716%). Finally, the VLE data of the ternary system ethanol/water/ChCl:G were obtained, at 11,33 kPa, and analyzing the ethanol's relative volatility, it was found that the ChCl:G shifts the relative volatility of the azeotropic region from 1 to 3,7. This shows that ChCl:G is capable to break the azeotrope and, therefore, it is a potential solvent for extractive distillation separation processMestradoEngenharia QuímicaMestra em Engenharia QuímicaCAPES0886/2018CNPQ170826/2017-1[s.n.]Martinez, Patrícia Fazzio Martins, 1978-Silva, Luciana Yumi AkisawaMaciel, Maria Regina WolfFalleiro, Rafael Mauricio MatricardeUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSouza, Giselle de Araujo Lima e, 1992-20192019-07-22T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (163 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637202SOUZA, Giselle de Araujo Lima e. "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa. 2019. 1 recurso online (163 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637202. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1093310Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-10-02T10:48:31Zoai::1093310Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-10-02T10:48:31Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa
Deep eutectic solvent as an alternative to separate the azeotropic ethanol/water mixture via extractive distillation
title "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa
spellingShingle "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa
Souza, Giselle de Araujo Lima e, 1992-
Propriedades físicas
Equilibrio liquido-vapor
Cloreto de colina
Glicerol
Destilação extrativa
Physical properties
Vapor-liquid equilibrium
Choline-chloride
Glycerol
Extractive distillation
title_short "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa
title_full "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa
title_fullStr "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa
title_full_unstemmed "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa
title_sort "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa
author Souza, Giselle de Araujo Lima e, 1992-
author_facet Souza, Giselle de Araujo Lima e, 1992-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Martinez, Patrícia Fazzio Martins, 1978-
Silva, Luciana Yumi Akisawa
Maciel, Maria Regina Wolf
Falleiro, Rafael Mauricio Matricarde
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Souza, Giselle de Araujo Lima e, 1992-
dc.subject.por.fl_str_mv Propriedades físicas
Equilibrio liquido-vapor
Cloreto de colina
Glicerol
Destilação extrativa
Physical properties
Vapor-liquid equilibrium
Choline-chloride
Glycerol
Extractive distillation
topic Propriedades físicas
Equilibrio liquido-vapor
Cloreto de colina
Glicerol
Destilação extrativa
Physical properties
Vapor-liquid equilibrium
Choline-chloride
Glycerol
Extractive distillation
description Orientadores: Patrícia Fazzio Martins Martinez, Luciana Yumi Akisawa Silva
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019
2019-07-22T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637202
SOUZA, Giselle de Araujo Lima e. "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa. 2019. 1 recurso online (163 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637202. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637202
identifier_str_mv SOUZA, Giselle de Araujo Lima e. "Deep eutectic solvent" como uma alternativa para separação da mistura azeotrópica etanol/água via destilação extrativa. 2019. 1 recurso online (163 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637202. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1093310
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (163 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189149916266496

Registros relacionados