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A análise termodinâmica de diferentes sistemas que contêm biodiesel, metanol, etanol, água e glicerol. São apresentadas equações teóricas fundamentais, como a equação de gibbs e a equação de antoine, além de tabelas e figuras que comparam as propriedades termodinâmicas desses sistemas. Além disso, é feita a análise do comportamento de sistemas ternários usando o modelo uniquac.
O que você vai aprender
Tipologia: Esquemas
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EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR A BAIXAS PRESSÕES DE
ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS E DE SISTEMAS RELACIONADOS À PRODUÇÃO DE BIODIESEL
URI - CAMPUS ERECHIM DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS
JOSAMAIQUE GILSON VENERAL
Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos da URI- Campus de Erechim, como requisito parcial à obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Alimentos, Área de Concentração: Engenharia de Alimentos, da Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões – URI, Campus de Erechim.
ERECHIM, RS - BRASIL
SETEMBRO DE 2010
Este trabalho é dedicado primeiramente á DEUS , o único digno de toda honra e toda glória e a minha amada família por me ensinarem que gestos e atitudes, dizem mais do que palavras.
Arquimedes Bastos
Resumo da Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos como parte dos requisitos necessários para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Alimentos.
EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR A BAIXAS PRESSÕES DE ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS E DE SISTEMAS RELACIONADOS À PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Josamaique Gilson Veneral Setembro/
Orientadores: José Vladimir de Oliveira
Marcio Antonio Mazutti Lúcio Cardozo Filho
O presente trabalho teve por objetivo a determinação experimental e modelagem termodinâmica de dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) a baixas pressões para misturas contendo ésteres metílicos/etílicos de ácidos graxos e sistemas relacionados à produção de biodiesel. Os dados experimentais de ELV foram obtidos de forma isobárica através de um ebuliômetro de Othmer modificado de circulação da fase vapor. Foram analisados sistemas binários de ésteres metílicos/etílicos + álcool (metanol/etanol), glicerol + álcool (metanol/etanol) e sistemas ternários de ésteres metílicos/etílicos + álcool + água/glicerol, glicerol + álcool + água e glicerol + água + cloreto de sódio. Diagramas T x W foram obtidos para ambos os sistemas cobrindo toda a faixa de pressão de 50 a 500 mm Hg. Os dados de ELV obtidos experimentalmente para misturas envolvendo ésteres metílicos de ácidos graxos e sistemas relacionados à produção de biodiesel sem NaCl foram utilizados para o ajuste de parâmetros do modelo UNIQUAC, o qual mostrou-se eficiente e satisfatório para
Abstract of Dissertation presented to Food Engineering Graduate Program as a partial
fulfillment of the requirements for the Degree of Master in Food Engineering
VAPOR-LIQUID EQUILIBRIUM AT LOW PRESSURES OF FATTY ACID ESTERS AND SYSTEMS RELATED TO PRODUCTION OF BIODIESEL
Josamaique Gilson Veneral Setembro/
Advisors: José Vladimir de Oliveira
Marcio Antonio Mazutti Lúcio Cardozo Filho
The present work aimed at determining the experimental data and thermodynamic modeling of vapor-liquid equilibrium (ELV) data at low pressures for mixtures containing fatty acid methyl/ethyl esters and related systems to biodiesel production. The VLE experimental data were obtained from isobaric way through a modified ebulliometer Othmer by the circulation of vapor phase. We analyzed binary systems of methyl/ethyl esters + alcohol (methanol / ethanol), glycerol + alcohol (methanol / ethanol) and ternary systems of methyl/ethyl esters + alcohol + water / glycerol, glycerol + alcohol + water and glycerol + water + sodium chloride. Diagrams T x W were obtained for both systems covering the entire pressure range 50-500 mm Hg. The VLE data obtained experimentally for mixtures involving methyl esters of fatty acids and related systems to produce biodiesel without NaCl, were used for fitting the model parameters of UNIQUAC, which proved to be efficient and suitable for representation of the systems studied. In summary, the experimental VLE data obtained were
consistent, as well as the strategy adopted for the calculation of phase equilibrium, which proved to be efficient and reliable.
Palavras-chave: Vapor-Liquid Equilibrium; fatty acid esters; UNIQUAC.
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Tabela 15 - Dados de temperatura de ponto de bolha para o sistema binário glicerol + etanol. ................................................................................................................................. 58 Tabela 16 - Dados de temperatura de ponto de bolha para os sistemas ternários envolvendo Metanol, Etanol, Glicerol e Água. ........................................................................... 59 Tabela 17 - Dados de temperatura de ponto de bolha para o sistemas ternário glicerol + água + NaCl......................................................................................................................... 62 Tabela 18 - Parâmetros de interação do modelo UNIQUAC para os sistemas binários e ternários analisados neste trabalho. ......................................................................... 64 Tabela 19 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para o sistema binário biodiesel metílico de soja + metanol. .......................................... 65 Tabela 20 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para o sistema binário biodiesel etílico de soja + etanol. ................................................ 66 Tabela 21 - Comparação de temperaturas de ponto de bolha experimentais e calculadas a 750 mm Hg. .................................................................................................................... 68 Tabela 22 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para os sistemas ternários biodiesel metílico de soja + metanol + glicerol e biodiesel etílico de soja + etanol + glicerol. ........................................................................... 69 Tabela 23 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para os sistemas ternários biodiesel metílico de soja + metanol + água e biodiesel etílico de soja + etanol + água. ........................................................................................... 69 Tabela 24 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para o sistema binário biodiesel metílico de pinhão manso + metanol. .......................... 72 Tabela 25 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para o sistema binário biodiesel etílico de pinhão manso + etanol. ................................ 73 Tabela 26 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para os sistemas ternários biodiesel metílico de pinhão manso + metanol + glicerol e biodiesel etílico de pinhão manso + etanol + glicerol. ............................................ 75 Tabela 27 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para os sistemas ternários biodiesel metílico de pinhão manso + metanol + água e biodiesel etílico de pinhão manso + etanol + água. ................................................. 75 Tabela 28 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para o sistema binário glicerol + metanol. ...................................................................... 77
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Tabela 29 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para o sistema binário glicerol + etanol........................................................................... 78 Tabela 30 - Dados de temperatura de ponto de bolha calculados pelo modelo UNIQUAC para os sistemas ternários glicerol + metanol + água e glicerol + etanol + água. ........... 80
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Figura 14 - Diagrama de temperatura de ponto de bolha versus composição a diferentes pressões constantes para o sistema binário biodiesel metílico de soja + metanol. .. 46 Figura 15 - Diagrama de temperatura de ponto de bolha versus composição a diferentes pressões constantes para o sistema binário biodiesel etílico de soja + etanol. ........ 46 Figura 16 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para os sistemas biodiesel metílico de soja + metanol + glicerol e biodiesel etílico de soja + etanol + glicerol. ............................................................ 49 Figura 17 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para os sistemas biodiesel metílico de soja + metanol + água e biodiesel etílico de soja + etanol + água. ................................................................. 49 Figura 18 - Diagrama de temperatura de ponto de bolha versus composição a diferentes pressões constantes para os sistemas biodiesel metílico de pinhão manso + metanol. ................................................................................................................................. 51 Figura 19 - Diagrama de temperatura de ponto de bolha versus composição a diferentes pressões constantes para os sistemas biodiesel etílico de pinhão manso + etanol.. 52 Figura 20 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para os sistemas biodiesel metílico de pinhão manso + metanol + glicerol e biodiesel etílico de pinhão manso + etanol + glicerol. ............................ 54 Figura 21 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para os sistemas biodiesel metílico de pinhão manso + metanol + água e biodiesel etílico de pinhão manso + etanol + água. ..................................... 55 Figura 22 - Diagrama de temperatura de ponto de bolha versus composição para diferentes pressões para o sistema binário glicerol + metanol. ................................................ 56 Figura 23 - Comparação de dados de temperatura de ponto de bolha experimentais e reportados na literatura para o sistema binário glicerol + metanol.......................... 57 Figura 24 - Diagrama de temperatura de ponto de bolha versus composição para diferentes pressões para o sistema binário glicerol + etanol. ................................................... 58 Figura 25 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para os sistemas ternários glicerol + metanol + água e glicerol + etanol + água............................................................................................................ 60
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Figura 26 - Diagrama de temperatura de ponto de bolha versus composição a diferentes pressões constantes para os sistema ternário glicerol + água + NaCl com diferentes concentrações de NaCl em base livre, juntamente ao sistema glicerol + água. ...... 62 Figura 27 - Diagrama de T versus W para o sistema biodiesel metílico de soja + metanol a diferentes pressões constantes. ................................................................................ 67 Figura 28 - Diagrama de T versus W para o sistema biodiesel etílico de soja + etanol a diferentes pressões constantes. ................................................................................ 67 Figura 29 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para os sistemas biodiesel metílico de soja + metanol + glicerol e biodiesel etílico de soja + etanol + glicerol. ............................................................ 70 Figura 30 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para o sistema biodiesel metílico de soja + metanol + água e biodiesel etílico de soja + etanol + água. ................................................................................ 71 Figura 31 - Diagrama de T versus W para o sistema biodiesel metílico de pinhão manso + metanol a diferentes pressões constantes................................................................. 73 Figura 32 - Diagrama de T versus W para o sistema biodiesel etílico de pinhão manso + etanol a diferentes pressões constantes. ................................................................... 74 Figura 33 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições o sistema biodiesel metílico de pinhão manso + metanol + glicerol. 76 Figura 34 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para o sistema biodiesel etílico de pinhão manso + etanol + glicerol. ................................................................................................................................. 76 Figura 35 - Diagrama de T versus W para o sistema glicerol + metanol a diferentes pressões constantes. ............................................................................................................... 78 Figura 36 - Diagrama de T versus W para o sistema glicerol + etanol a diferentes pressões constantes. ............................................................................................................... 79 Figura 37 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para o sistema glicerol + metanol + água. ......................................... 80 Figura 38 - Diagrama de pressão de vapor versus temperatura de ponto de bolha a diferentes composições para o sistema glicerol + etanol + água.............................................. 81
