Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11612/3255
Autor(a): Schubert, Kamila Borges
Orientador: Reges, Itamar Souza
Título: Estudo de validação termodinâmica do equilíbrio líquido vapor (ELV) para sistema etanol-água usando Software LIVRE COCO
Palavras-chave: Software LIVRE COCO;Equilíbrio líquido-vapor;Mistura etanol-água;Energia de Gibbs em excesso;Coeficiente de atividade
Data do documento: 2021
Editor: Universidade Federal do Tocantins
Citação: SCHUBERT, Kamila Borges. Estudo de validação termodinâmica do equilíbrio líquido vapor (ELV) para sistema etanol-água usando Software LIVRE COCO. 56f. Monografia. Curso de Engenharia de Alimentos. Universidade Federal do Tocantins. Palmas, 2021.
Resumo: A obtenção do etanol resultante de processos fermentescíveis gera um produto final com a formação de uma mistura binária entre etanol-água considerada uma mistura não ideal por apresentar um azeótropo de mínimo ponto de ebulição com composição molar de 89% de etanol, temperatura de ebulição 78,2 °C a pressão atmosférica. A curva de equilíbrio é apresentada na literatura como ponto de equilíbrio e seu ajuste por modelos matemáticos é uma etapa muito importante para a avaliação das suas propriedades termodinâmicas presentes na mistura. Nesse caso, a identificação dos coeficientes de atividade do etanol e da água é de muita importância no ajuste dos dados de equilíbrio. As equações de Wilson, NRTL, Van Laar e Margules estão entre os modelos empíricos mais usados para a identificação desses coeficientes de atividade. Neste trabalho foi utilizando o Software LIVRE COCO para comparar os modelos termodinâmicos Wilson, NRTL, Van Laar e Margules a fim de identificar o melhor modelo que se adequa aos dados experimentais de equilíbrio T-x-y da mistura etanol-água na pressão de 1 atm. Neste estudo também foi usado o Microsoft Excel e o plugin XSEOS no Excel para os cálculos das propriedades da fase líquida. Nas simulações do software COCO os modelos que melhor se ajustou aos dados experimentais foram Wilson e NRTL. O modelo Van Laar apresentou uma falha no ajuste quando se trabalha com composições baixas e o modelo de Margules não consegue explicar o comportamento dos dados experimentais. Os coeficientes de interação binária obtidos dos modelos Margules e Van Laar demonstraram uma similaridade com os dados obtidos na literatura. Os parâmetros de interação binária do modelo Wilson e NRTL não foram obtidos embora tenha se encontrado uma equação para três parâmetros. Ainda assim todos os modelos termodinâmicos testados têm comportamentos semelhantes em relação a energia de Gibbs em excesso e aos cálculos de coeficientes de atividade.
Abstract: Obtaining the resulting ethanol from fermentable processes generates a final product with the formation of a binary mixture between ethanol-water, considered a non-ideal mixture for presenting a minimum temperature azeotrope in the molar fraction of 89%. The equilibrium curve is presented in the literature as an equilibrium point and its adjustment by mathematical models is a very important step for the evaluation of its thermodynamic properties present in the mixture. In this case, the identification of the activity coefficients of ethanol and water is very important in the adjustment of the equilibrium data. Wilson, NRTL, Van Laar and Margules equations are among the most used empirical models to identify these activity coefficients. In this work, the FREE COCO Software was used to compare the Wilson, NRTL, Van Laar and Margules thermodynamic models in order to identify the best model that fits the experimental data of T-x-y equilibrium of the ethanol-water mixture at a pressure of 1 atm. In this study, Microsoft Excel and the XSEOS plugin in Excel were also used to calculate the properties of the liquid phase. In the COCO software simulations, the models that best fit the experimental data were Wilson and NRTL. The Van Laar model showed a failure in the adjustment when working with low compositions and the Margules model cannot explain the behavior of the experimental data. The binary interaction coefficients obtained from the Margules and Van Laar models showed a similarity with the data obtained in the literature. The binary interaction parameters of the Wilson and NRTL model were not obtained, although an equation for three parameters was found. Still, all tested thermodynamic models have similar behaviors regarding excess Gibbs energy and activity coefficient calculations.
URI: http://hdl.handle.net/11612/3255
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