Modelação da produção do biodiesel com a soft-SAFT

Abstract

O declínio das reservas dos combustíveis fósseis e os impactos ambientais inerentes ao seu uso, têm fomentado o crescente interesse em biocombustíveis. O biodiesel, mistura de ésteres de ácidos gordos, essencialmente metílicos e etílicos, figura neste contexto como uma boa alternativa ao diesel convencional. Dadas as restrições na sua composição e as normas que regulam a sua comercialização, a otimização dos processos de separação e purificação constitui um passo fundamental para fornecer biodiesel com a qualidade e especificações de mercado. Com vista ao desenvolvimento preditivo que possa ser utilizado no projeto e otimização de unidades de produção de biodiesel foi aqui estudada a modelação do equilíbrio de fases dos sistemas relevantes que ocorrem durante o processo de produção, nomeadamente, o equilíbrio líquido-vapor de sistemas éster + álcool e a solubilidade da água em ésteres, recorrendo à equação de estado soft-SAFT. Os resultados obtidos demonstraram a boa capacidade preditiva do modelo e uma boa concordância com os dados experimentais. O equilíbrio líquido-vapor foi descrito com apenas um parâmetro binário, Ç, sendo igual a 1,05 para todos os sistemas a pressões baixas e sistemas com metanol a pressões elevadas e 1,10 para os sistemas éster + etanol a pressões elevadas. A solubilidade da água em éster foi descrita recorrendo a dois parâmetros binários, todos diferentes e desviando-se da unidade em alguns casos, cujos resultados realçaram a boa performance do modelo na descrição do equilíbrio líquido-líquido

The decline of the reserves of fossil fuels and the environmental impacts associated with their use, has led to a growing interest in biofuels. Biodiesel, a blend of fatty acid esters, mainly methyl and ethyl esters, appears in this context as a good alternative to conventional diesel fuel. Given the constraints on its composition and the rules governing their marketing, optimization of the separation and purification processes is an essential step to provide biodiesel in accordance with the quality and market specifications. To develop prediction models that can be used in the design and optimization of biodiesel production units, it was studied the phase equilibrium of the relevant systems that occur during the production process, particularly the ester + alcohol liquid-vapor equilibrium systems and the water solubility in esters, using the soft-SAFT equation of state. The results showed a good predictive ability of the model and a good agreement with experimental data, which were used to adjust the binary parameters. The vapor-liquid equilibrium was described with only one binary parameter, Ç, equal to 1.05 for all systems at low pressure and systems with methanol at high pressures and 1.10 for systems ester + ethanol at high pressures. The water solubility of the ester was described using two binary parameters, all different and in some cases, deviating from unit. The results have highlighted the good performance of the model in describing the liquid-liquid equilibrium.