Modelagem termodinâmica de misturas compostas por líquidos iônicos derivados de amônio ou piridinio + dióxido de carbono (CO2) usando a equação de estado (CPA).

• Autor(a) principal: Frias, Renan Marcori
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12072023-142952/
• topic: Carbon dioxide; Dióxido de carbono; Equilíbrio líquido-vapor; Ionic liquids; Líquidos iônicos; Modelagem; Modeling; Termodinâmica; Thermodynamic; Vapor-liquid equilibrium

Pesquisas recentes revelaram a importância do estudo da modelagem termodinâmica de misturas contendo líquidos iônicos (LIs) com CO2, CH4, H2O, H2S e outros gases, para a utilização em projetos de abatimento de CO2, conhecidos como CCS (Captura e Estocagem de CO2), no processo de extração do petróleo e do gás natural. Os LIs, atualmente considerados solventes, devido às suas notáveis propriedades, tais como: a alta estabilidade térmica, baixa pressão de vapor, elevada capacidade de absorção e a maioria deles anticorrosivos, surgem como alternativa aos solventes tradicionais baseados em aminas comumente utilizados na indústria do gás natural. A literatura apresenta inúmeras lacunas para descrever propriedades termodinâmicas, tais como densidade, a pressão de vapor e o equilíbrio líquidovapor (ELV) de misturas contendo CO2 e LIs. Este trabalho tem como objetivo estudar a modelagem termodinâmica de misturas binárias formadas por LIs das famílias amônio e piridínio em absorção de CO2, em diversas condições de temperatura e pressão, com o intuito de prever os parâmetros de interação binária e correlacionar dados de ELV (relativo ao ponto de bolha) e propriedades termodinâmicas (densidade) destes sistemas. O trabalho aplica a equação de estado (EdE) CPA (do inglês: Cubic Plus Association) empregando os esquemas de associação 1A e 2B para todos os LIs, para alguns LIs foi utilizado o esquema 3B e para um LI o esquema 4C. Foram utilizadas as regras de mistura de LorentzBerthelot (LB) e HuronVidal (HV) para a EdE CPA, e enquanto apenas o HV para a EdE SoaveRedlich Kwong (SRK), incluindo um estudo comparativo do desempenho entre estes modelos termodinâmicos. Foram utilizados os dados experimentais de densidade da fase líquida encontrados na literatura em pressão constante (atmosférica), onde tanto para a família amônio (262 dados experimentais) quanto para a família piridínio (185 dados experimentais) estão descritos na faixa de temperatura de 273,15 a 363,15 K. Foram utilizados também 83 isotermas (42 da família amônio e 41 da família piridínio) com os dados experimentais de ELV (relativo ao ponto de bolha) encontrados na literatura, onde para a família amônio (303 dados experimentais) estão descritos na faixa de pressão de 0,10 a 91,74 bar e na faixa de temperatura de 283,1 a 368,41 K. Já para a família piridínio (327 dados experimentais) estão descritos na faixa de pressão de 0,01 a 50,44 bar e na faixa de temperatura de 283,18 a 333,15 K. O trabalho mostrou que o desempenho para os LIs da família amônio na EdE CPA-HV, para ambos esquemas de associação (1A (5,46%) e 2B (7,06%)), foi ligeiramente melhor que EdE CPA-LB (1A (7,21%) e 2B (7,74%)) e melhor que a SRK-HV (7,41%). O desempenho para os LIs da família piridínio pela EdE CPA-LB, para ambos esquemas de associação (1A (4,27%) e 2B (4,83%)), foi ligeiramente melhor que a EdE CPA-HV (1A (4,43%) e 2B (5,08%)) e melhor que a EdE SRK-HV (6,47%). Também foi realizado uma comparação com o uso do CO2 como sendo inerte com relação a ser auto-associativo no esquema de associação 4C, o qual é normalmente empregado na literatura. O trabalho visou identificar os modelos, na faixa de estudo, que apresentem os menores desvios em relação aos dados experimentais, para a sua posterior utilização como parâmetros confiáveis em softwares como Aspen Plus©, para modelar estes sistemas ou outros com LIs similares, ou ainda servindo de base para os cálculos de equipamentos de absorção.