Relatório Pratica De Catálise Com Biodiesel

Sumário:

Introdução .................................................................................. 3

Teoria da prática ..................................................................... 3

Modelos Cinéticos ......................................................... 4

Procedimento .................................................................................. 5

Equipamentos ..................................................................... 5

Prática .................................................................................. 6

Resultados .................................................................................. 7

Conclusões .................................................................................. 13

Referências .................................................................................. 14

 

Introdução

Foi realizada no LADEQ, Laboratório da Engenharia Química, um experimento de Cinética e Catálise do Biodiesel visando consolidar os conhecimentos adquiridos ao longo do curso de Engenharia Química.

Aos alunos coube a avaliação da cinética das reações de transesterificação de um óleo vegetal em biodiesel, e com isso a determinaçãodos parâmetros cinéticos do processo.

Teoria da prática

"O motor Diesel pode ser alimentado com óleos vegetais e poderá ajudar consideravelmente o desenvolvimento da agricultura nos países onde ele funcionar. Isto parece um sonho do futuro, mas eu posso predizer com inteira convicção que esse modo de emprego do motor Diesel pode num dado tempo, adquirir uma grande importância tal como o petróleo e o carvão são atualmente."

Dr. Rudolph Diesel (1911)

O Biodieselé definido pela ANP (Lei nº 11.097, de 13 de janeiro de 2005) como sendo “um combustível para motores a combustão interna com ignição por compressão, renovável e biodegradável, derivado de óleos vegetais ou de gorduras animais, que possa substituir parcial ou totalmente o óleo diesel de origem fóssil”. Este combustível pode ser usado puro ou como aditivo ao diesel de petróleo em motores do ciclo diesel, e apresenta uma série de vantagens ambientais tais como ser isento de enxofre (óleos vegetais e gorduras animais não possuem enxofre), isento de compostos aromáticos e baixa emissão de monóxido de carbono e particulados. O Biodiesel é constituído quimicamente por ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos de cadeia longa, os quais são obtidos pela transesterificação dos triacilglicerídeos com metanol ou etanol.

A transesterificação é o processo químico de conversão de triglicérides a ésteres de ácidos graxos e glicerol, através da reação com álcoois, podendo ter a presença de um catalisador acido, básico ou enzimático. A figura abaixo representa o esquema da reação de um triglicerídeo com um álcool.

Figura 1: reação de formação do Biodiesel

A velocidade de uma reação química, ou taxa de reação, é conhecida como (-r_A), em que o subscrito A seria o componente A. E esta taxa é uma função da concentração dos reagentes, enquanto os parâmetros seriam a velocidade específica da reação e a ordem da reação. Por isso é importante se conhecer estes parâmetros: pois com eles podemos prever como a reação irá se comportar com determinadas concentrações de reagentes. Por exemplo, em uma reação química com a seguinte forma:

A+B→C+D

Sua taxa de reação seria:

-r_A=k*〖C_A〗^α*〖C_B〗^β

Em que k é a velocidade específica da reação, C_A é a concentração molar do reagente A C_B é a concentração molar do reagente B, α é a ordem da reação do reagente A e β é a ordem da reação do reagente B.

Pode-se expressar a velocidade da reação como uma função da variação da concentração molar de A com o tempo:

-r_A= -(dC_A)/dt

Já que a relação estequiométrica neste caso é de 1:1.

Podemos definir também:

C_A=C_A0*(1-X_A )

Em que C_A0 é a concentração inicial de A no meio reacional e X_A é a conversão de A na reação.

Para o nosso experimento consideramos o reagente A como o óleo eB o metanol. Neste caso o metanol seria desconsiderado nos cálculos, pois ele está em excesso, ou seja, sua concentração não varia significativamente com o tempo e o termo 〖C_B〗^β da taxa de reação pode ser considerado constante e incorporado ao próprio k.

Modelos cinéticos

Para realizar a análise dos parâmetros cinéticos da reação da prática é necessário ter conhecimento dos modelos que iremos utilizar. Estes seriam os modelos integral e diferencial.

Para o modelo integral é necessário supor uma ordem para a reação e então verificar, a partir dos resultados, se esta é uma ordem adequada. Para este experimento serão utilizadas apenas as ordens zero, um e dois, para então avaliar os melhores resultados e decidir a ordem a ser utilizada.

Já para o modelo diferencial não é necessário supor uma ordem, visto que, com os resultados deste, a ordem é deduzida diretamente.

Para um melhor entendimento dos modelos é necessária uma explicação matemática deles.Como consideramos apenas o reagente A nos nossos cálculos, expressamos:

-r_A=-(dC_A)/dt=C_A0*(dX_A)/dt=k*[C_A0*(1-X_A ) ]^α

Modelo integral:

Verificando a expressão a cima para as seguintes ordens de reação:

α=0

C_A0*(dX_A)/dt=k

Integrando:

X_A=k/C_A0 *t+cte

α=1

(dX_A)/dt=k*(1-X_A )

Integrando: