Equilíbrio Liquido-Liquido

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Equilíbrio Líquido-Líquido

Grupo 3

Bianca Goulart

Isabel Moura

Isadora Chiquetto

Isadora Marino

Talison Alvarenga

Disciplina

Laboratório de Engenharia Química (EQE-598)

Professor

Leonardo Travalloni

Novembro de 2016

Índice

1.        Objetivo        

2. Metodologia Experimental e de Cálculo        

2.1) Procedimento Experimental        

2.2) Metodologia de Cálculo        

2.2.1) Modelo Empírico – Margules        

2.2.2) Modelo Semi-empírico – UNIQUAC        

3.Resultados e Discussão        

3.1) Resultados Experimentais        

3.2) Resultados Simulação HYSYS        

3.2.1) Resultados Margules        

3.2.2) Resultados UNIQUAC        

4.Conclusão        

5.Referências Bibliográficas        

6.Apêndice        

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1. Objetivo

Causar a perturbação de um sistema uniforme visando a construção da curva de equilíbrio líquido-líquido do sistema ternário água-etanol-acetato de etila. Posteriormente comparar os resultados experimentais com dados do artigo fornecido e com dados obtidos por modelos empíricos (Margules) e semi-empíricos (UNIQUAC), utilizando o HYSYS.

2. Metodologia Experimental e de Cálculo

2.1) Procedimento Experimental

O procedimento foi realizado em células encamisadas, acopladas a uma bureta e com agitador interno. A temperatura da célula foi controlada com auxílio de um banho termostático previamente definido em 25°C.

O experimento foi efetuado em duas etapas. Na primeira, foram adicionados 50 mL de acetato de etila na bureta localizada acima da célula. Com a saída inferior da célula fechada, foram adicionados 10 mL de etanol e 40 mL de água destilada. Aos poucos foi adicionado acetato de etila ao sistema, em agitação moderada, até o início de turvação do sistema. Neste momento aumentou-se agitação da célula e depois interrompeu-se, para confirmação da existência de uma segunda fase. Com a confirmação, foi feita leitura da bureta e anotado quanto de acetato de etila foi necessário para o aparecimento da segunda fase. Adicionou-se, uma quantidade previamente calculada de etanol (7mL e 8mL), para garantir a saída do sistema da zona bifásica. Repetiu-se a perturbação do sistema com acetato de etila por mais duas vezes. É importante salientar que a turbidez presente pode ser temporária, uma vez que ao cair uma gota de acetato a concentração local é maior, causando a aparição de uma turbidez, porém só teremos certeza do sistema é de fato bifásico se após agitação e homogeneização do meio a turbidez continuar presente.

Em outra célula, foi realizada a segunda etapa. Nesta foi seguido o mesmo procedimento, porém na bureta foram adicionados 60mL de agua destilada e na célula 45mL de acetato de etila e 8mL de etanol. Como feito na primeira parte, o sistema permaneceu em constante agitação e foi adicionada agua a célula até o aparecimento de turvação. Após a confirmação de zona bifásica, foi adicionado etanol (7mL e 10mL) à célula para garantir a saída do sistema bifásico. A perturbação ao sistema foi repetida com por duas vezes e todos os volumes de água adicionados foram anotados.

Com os volumes dos três componentes conhecidos, pode-se calcular as composições de da mistura e assim montar a curva binodal para posterior comparação com a literatura.

2.2) Metodologia de Cálculo

Para que haja o equilíbrio de fases, certas condições devem ser respeitadas, tais como:

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Enfim, podemos concluir que no equilíbrio, as fugacidades de todas as fases são iguais. Para a presente prática, são formadas duas fases: uma aquosa e outra de caráter similar à oleosa (acetato de etila). Portanto, quando em equilíbrio, ambas as fases possuem a mesma fugacidade o que nos leva à seguinte expressão:

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Porém, sabemos que coeficiente de atividade, que significa o grau de afastamento da fase em relação à solução ideal, é representado pela formula a seguir:                                            

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E por fim, obtemos a seguinte relação que nos será útil na especificação das fases:

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Para o cálculo dos coeficientes de atividade, podem ser usados modelos empíricos ou semi-empíricos, sendo este último o mais adequado por levar em consideração as propriedades químicas dos componentes. No presente trabalho, foram utilizados os modelos de Margules (Empírico) e o modelo UNIQUAC (semi-empírico) com ajuda do simulador HYSYS V7.2 para o cálculo das composições das fases.

2.2.1) Modelo Empírico – Margules

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Onde, γi = coeficiente de atividade do componente i; xi = fração molar do componente i.

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Onde:   T = temperatura (K)

n = Número total de componentes

aij = Parâmetro energético independente da temperatura entre i e j

bij = Parâmetro energético dependente da temperatura entre i e j [1/K]

aji = Parâmetro energético independente da temperatura entre j e i

bji = Parâmetro energético dependente da temperatura entre j e i [1/K]

Os valores dos coeficientes utilizados para temperatura de 25ºC e pressão atmosférica foram: