Avaliação de modelos termodinâmicos para aplicação em processos de produção de biodiesel

Abstract

Resumo: A indicacao da escassez futura do petroleo juntamente com o aumento da demanda por combustivel e tambem as questoes relacionadas a preservacao do meio ambiente desencadearam diversas pesquisas por novos combustiveis. Nessas circunstancias se destaca o biodiesel. Existem diversos meios de obtencao do biodiesel e nesse trabalho foi avaliado o processo de producao nao catalitica, ou seja, utilizando-se metanol ou etanol na condicao supercritica. Intensivos trabalhos tem sidos realizados nos ultimos anos em relacao a condicao supracitada, alguns pesquisadores reportaram a superioridade do processo com metanol supercritico em relacao ao catalitico. Na analise de situacoes em altas pressoes percebe-se que existem diversos trabalhos relacionados a producao de biodiesel nessas condicoes, entretanto poucas informacoes sobre as condicoes de equilibrio de fases e sobre o modelo termodinamico em altas pressoes sao fornecidas. Neste sentido, um dos objetivos e a realizacao de uma analise e a escolha do modelo termodinamico mais adequado para representar o equilibrio de fases para os sistemas de interesse para producao de biodiesel nao catalitico a altas pressoes bem como em baixas pressoes. Para a analise termodinamica dos sistemas e dos diagramas de fases foi utilizado o simulador Aspen PlusTM e os resultados foram comparados com dados experimentais de equilibrio de fases obtidos da literatura. No contexto de baixa pressao, nota-se que ha na literatura diversos trabalhos relativos ao estudo de novos processos e/ou novos catalisadores, porem poucas informacoes sobre a otimizacao dos processos de separacao e purificacao do biodiesel sao apresentados. Neste sentido, este trabalho tambem visa o estudo e a analise de modelos termodinamicos para a correlacao e previsao do comportamento de fases de sistemas envolvidos na producao de biodiesel. Em geral, pode ser observado que modelos de gE apresentam resultados satisfatorios para o sistema de interesse a baixas e moderadas pressoes. Nas condicoes de altas pressoes e temperaturas elevadas observou-se que o modelo de PR-WS foi o que apresentou melhores resultados.

Abstract: The indication of future scarcity of petroleum along with increasing demand for fuel and also issues related to preserving the environment unleashed several studies for new fuels. Under these circumstances the biodiesel fuel is highlighted. There are several ways of obtaining biodiesel and in this work is evaluated the non-catalytic production process, that is, using methanol or ethanol in the supercritical condition. Intensive studies have been conducted in recent years in relation to the abovementioned condition, some researchers have reported the superiority of the process with supercritical alcohol over the catalyst. In the analysis of high-pressures situations it is realized that there are several works related to biodiesel production under these conditions, however few information on the conditions of phase equilibrium and the thermodynamic model at high pressures are provided. In this sense, one of the goals is to conduct an analysis and choice of model is most appropriate for thermodynamic phase equilibrium for systems of interest to non-catalytic biodiesel production at high pressures and at low pressures. For the thermodynamic analysis of systems and analysis of phase diagrams was used Aspen PlusTM simulator and the results were compared with experimental data obtained from phase equilibrium literature. In the low pressure context, it is noted that there are several papers in the literature concerning the study of new processes and/or new catalysts that are presented, but few information on the optimization of separation and purification of biodiesel are submitted. In this sense this work also aims to study and analysis of thermodynamic models for correlating and predicting the phase behavior of systems involved in the production of biodiesel. In general, it is observed that gE models show satisfactory results for the system of interest at low and moderate pressures. Under high pressures conditions and temperatures was noted that the model Peng Robinson with Wong Sandler mixing rules presented the best results.