Determinação de Dados de Equilíbrio Líquido-Vapor para Sistemas Hidrocarbonetos e Desenvolvimento de uma Nova Célula Dinâmica

In the present work are established initially the fundamental relationships of thermodynamics that govern the equilibrium between phases, the models used for the description of the behavior non ideal of the liquid and vapor phases in conditions of low pressures. This work seeks the determination of vapor-liquid equilibrium (VLE) data for a series of multicomponents mixtures of saturated aliphatic hydrocarbons, prepared synthetically starting from substances with analytical degree and the development of a new dynamic cell with circulation of the vapor phase. The apparatus and experimental procedures developed are described and applied for the determination of VLE data. VLE isobarics data were obtained through a Fischer's ebulliometer of circulation of both phases, for the systems pentane + dodecane, heptane + dodecane and decane + dodecane. Using the two new dynamic cells especially projected, of easy operation and low cost, with circulation of the vapor phase, data for the systems heptane + decane + dodecane, acetone + water, tween 20 + dodecane, phenol + water and distillation curves of a gasoline without addictive were measured. Compositions of the equilibrium phases were found by densimetry, chromatography, and total organic carbon analyzer. Calibration curves of density versus composition were prepared from synthetic mixtures and the behavior excess volumes were evaluated. The VLE data obtained experimentally for the hydrocarbon and aqueous systems were submitted to the test of thermodynamic consistency, as well as the obtained from the literature data for another binary systems, mainly in the bank DDB (Dortmund Data Bank), where the Gibbs-Duhem equation is used obtaining a satisfactory data base. The results of the thermodynamic consistency tests for the binary and ternary systems were evaluated in terms of deviations for applications such as model development. Later, those groups of data (tested and approved) were used in the KijPoly program for the determination of the binary kij parameters of the cubic equations of state original Peng-Robinson and with the expanded alpha function. These obtained parameters can be applied for simulation of the reservoirs petroleum conditions and of the several distillation processes found in the petrochemistry industry, through simulators. The two designed dynamic cells used equipments of national technology for the determination Humberto Neves Maia de Oliveira Tese de Doutorado PPGEQ/PRH-ANP 14/UFRN of VLE data were well succeed, demonstrating efficiency and low cost. Multicomponents systems, mixtures of components of different molecular weights and also diluted solutions may be studied in these developed VLE cells

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

No presente trabalho são inicialmente estabelecidas as relações termodinâmicas fundamentais que governam o equilíbrio entre fases, sendo apresentados os modelos utilizados para a descrição do comportamento não ideal das fases líquidas e vapor em condições de baixas pressões. Este trabalho visou a determinação de dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) para uma série de misturas de hidrocarbonetos alifáticos saturados multicomponentes preparadas sinteticamente a partir de substâncias com grau P.A., e o desenvolvimento de uma nova célula dinâmica com circulação da fase vapor. Os dispositivos e os procedimentos experimentais são descritos e aplicados para a determinação destes dados de ELV. Dados de ELV isobáricos foram determinados, através de um ebuliômetro Fischer de circulação das fases líquida e vapor, para os sistemas pentano + dodecano, heptano + dodecano, decano + dodecano. Através das duas novas células dinâmicas especialmente projetadas, de fácil operação e baixo custo, com circulação da fase vapor, os sistemas heptano + decano + dodecano, acetona + água, tween 20 + dodecano, fenol + água e curva de destilação de uma gasolina sem aditivo foram estudados experimentalmente. As composições das fases em equilíbrio foram encontradas por densimetria, cromatografia e analisador de carbono orgânico total. Curvas de calibração de densidade versus composição foram preparadas a partir de misturas sintéticas e avaliados os comportamentos de seus volumes de excesso. Os dados de ELV obtidos experimentalmente para os sistemas aquosos e hidrocarbonetos foram submetidos a testes de consistência termodinâmica, bem como os dados obtidos da literatura para outros sistemas binários, principalmente no banco de dados DDB (Dortmund Data Bank), utilizando a equação de Gibbs-Duhem, obtendo uma série de dados com consistência satisfatória. Os resultados dos testes de consistência termodinâmica, obtidos para os sistemas binários e ternário, foram avaliados em termos de desvios para aplicações tais como desenvolvimento de modelos. Posteriormente, esses conjuntos de dados (testados e aprovados) foram usados no programa KijPoly para a determinação dos parâmetros binários kij das equações de estado cúbicas de Peng-Robinson original e com a função alfa expandida. Os parâmetros obtidos podem ser aplicados para simulação das condições de Humberto Neves Maia de Oliveira Tese de Doutorado PPGEQ/PRH-ANP 14/UFRN reservatórios de petróleo e dos vários processos de destilação encontrados na indústria petroquímica, através de simuladores. Os dois novos projetos de células dinâmicas usaram equipamentos de tecnologia nacional para a determinação de dados de ELV foram bem sucedidos, demonstrando eficiência e baixo custo. Sistemas multicomponentes e com componentes de diferentes pesos moleculares, e até em concentrações diluídas foram e podem ser estudados nessas células de ELV desenvolvidas