Equilíbrio líquido-vapor (ELV) e líquido-líquido (ELL) de sistemas do biodiesel : dados (Binário e ternário) e avaliação dos parâmetros dos modelos termodinâmicos

Abstract

Resumo: Atualmente, os biocombustíveis como o biodiesel têm sido alvo de várias pesquisas relacionadas aos métodos de produção deste combustível renovável, porém poucos trabalhos são encontrados na literatura referentes aos processos posteriores de separação e purificação do biodiesel. Estes processos dependem do conhecimento do equilíbrio de fases de misturas binárias ou multicomponentes de sistemas presentes no biodiesel. A rota etílica que utiliza etanol como o álcool na reação de transesterifição tem sido difundida e incentivada no Brasil. O Brasil é um país com grande produção de etanol, logo a sua utilização neste trabalho apresenta grande relevância. A característica de fases do biodiesel pode ser bem representada por meio do estudo do comportamento dos ésteres que consistem o biodiesel, o que permite a solução de alguns problemas. Este trabalho tem como objetivo a determinação de dados experimentais de equilíbrio líquido-vapor (pressão, temperatura e composição), em pressão atmosférica, para sistemas ternários envolvidos na produção de biodiesel via rota etílica (palmitato de etila + etanol + água, ácido palmítico + etanol + água), utilizando um ebuliômetro de recirculação de fases. A validação da metodologia e do ebuliômetro utilizado foram realizadas por meio de medidas de ELV para o sistema binário etanol + água que foram bem correlacionadas com o modelo preditivo UNIFAC-LV, na mesma condição de pressão. Também foram obtidos dados experimentais de equilíbrio líquido-líquido (pressão, temperatura e composição), em pressão atmosférica, para o sistema binário água + palmitato de etila, utilizando uma célula de equilíbrio. Os experimentos de ELL para a solução binária foram realizados em pressão ambiente local (0,914 bar), nas temperaturas de 30°C, 40°C, 50°C, 60°C, 70°C e 80°C, e apresentaram uma baixa miscibilidade mútua entre estes compostos para as temperaturas estudadas. Os dados obtidos para os sistemas ternários foram modelados utilizando os modelos preditivos UNIFAC-LV e UNIFAC-DORTMUND. Para ambos os sistemas ternários estudados, os modelos preditivos UNIFAC-LV e UNIFAC-DORMUND apresentaram valores de rmsd (%) menores do que 4%, sendo considerados adequados para a correlação dos dados experimentais obtidos para estes sistemas estudados.

Abstract: Currently, biofuels like biodiesel have been the target of several studies related to methods of prodution of this renewable fuel, however, few studies are found in the literature concerning the subsequent separation and purification of biodiesel. These processes rely on knowledge of the phase equilibrium mixtures of binary or multicomponent systems present in biodiesel. The ethyl route that uses ethanol as ethyl alcohol in the transesterification reaction has been widespread and encouraged in Brazil. Brazil is a country with great production of ethanol, so its use in this work are highly. The characteristic phases of biodiesel can be well represented by studying the behavior of esters consisting of biodiesel, which allows solving some problems. This work has as goal to establish experimental data of vapor-liquid equilibrium (pressure, temperature and composition), at atmospheric pressure, for ternary systems involved in the production of biodiesel via route ethyl (ethyl palmitate + water + ethanol, palmitic acid + ethanol + water) using an ebulliometer recirculation phases. The validation of the methodology used and the ebulliometer were made through measures ELV for the binary system ethanol + water were well correlated with the predictive model UNIFAC-LV, the same pressure condition. Experimental data were also obtained equilibrium liquid-liquid (pressure, temperature and composition) at atmospheric pressure for the binary water + ethyl palmitate, using a cell balancing. The experiments ELL for binary solution were performed in pressure local environment (0,914 bar), at temperatures of 30°C, 40°C, 50°C, 60°C, 70°C and 80°C, and exhibited a low mutual miscibility between these compounds for the temperatures studied. The data for the ternary systems were modeled using predictive models UNIFAC-LV and UNIFAC-Dormund. For both ternary systems studied, the predictive models UNIFAC-LV and UNIFAC-Dortmund showed values of rmsd (%) less than 4% were considered suitable for the correlation of experimental data for these systems studied. Keywords: vapor-liquid equilibrium, liquid-liquid equilibrium, biodiesel, ethyl esters, ethanol, water