Aplicações e Casos de Estudo

Esta secção é dedicada à simulação do equilíbrio líquido-líquido (LLE) mediante a aplicação de um CÁLCULO FLASH LL . Determinam-se as composições das fases líquidas em equilíbrio para alguns sistemas ternários seleccionados para o efeito, de acordo com a sua importância nos processos de separação.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO

Sistema acetato de etilo(1)+etanol(2)+água(3) à temperatura de 25 ºC.

Dada a composição total de uma mistura líquida (através das fracções molares globais de cada componente i, Z_F,i, utiliza-se o cálculo flash LL para determinar as composições da fase aquosa (rica em água) e da fase orgânica (rica em ester). O modelo de contribuição de grupos UNIFAC é utilizado na determinação dos coeficientes de actividade.

O programa desenvolvido necessita de conhecer cada um dos solventes nas fases líquidas que se separam no equilíbrio (designados por líquidos 1 e 2). Caso não sejam especificados os solventes o programa faz essa especificação com base em critérios de solubilidade dos componentes nas fases líquidas

Condições de cálculo:
1-Composição global do líquido: Z_F,1= 0.20, Z_F,2=0.10 e Z_F,3=.0.70
2-Sem indicação dos solventes nas fases.

Resultados
Comparação entre as composições calculadas e experimentais(1) das fases aquosa e orgânica

Como se pode observar a concordância entre valores calculados e experimentais é satisfatória.

A folha de resultados detalhada e relatório anexo para este problema são dados  aqui . 

A folha de resultados detalhada e relatório anexo para este problema entrando com as mesmas condições de alimentação (mesmos Z_F,i) mas com indicação dos solventes nas fases podem encontrar-se aqui .

Comparando os dois casos, observa-se que são obtidos resultados idênticos da composição das fases em equilíbrio. A diferença reside no maior número de iterações que são necessárias quando não se especificam os solventes das fases. No exemplo em curso temos 22 e 10 iterações para os dois casos.

O programa de simulação pode também numa aplicação mais geral e completa, gerar o diagrama completo do LLE e comparar no mesmo diagrama os dados de equilíbrio gerados pelo modelo UNIFAC e encontrados na literatura. Isto é ilustrado na na Figura1 onde se comparam os valores experimentais e calculados para diversas tie-lines novamente para o sistema acetato de etilo(1)+etanol(2)+água(3) à temperatura de 25 ºC.

Figura 1. Tie-lines experimentais(1) e calculadas com o modelo UNIFAC para o sistema acetato de etilo(1)+etanol(2)+água(3) à temperatura de 25 ºC.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

A) Determinar a composição das fases líquidas em equilíbrio para o sistema acetato de etilo(1)+etanol(2)+água(3) à temperatura de 25 e 45 ºC. Comparar com valores da literatura.(1)

B) Construir a curva de distribuição para o sistema acetato de etilo(1)+etanol(2)+água(3) à temperatura de 25 ºC. Comparar os resultados obtidos da simulação com os que se obtêm a partir dos dados da literatura.⁽¹⁾

DADOS:
Composições das fases em equilíbrio do sistema acetato de etilo(1)+etanol(2)+água(3) a 25 , 35 e 45 ºC.⁽¹⁾ A composição é dada em fracções molares.

Referências

(1) Arce A.; Alonso L.; Vidal I., Liquid-Liquid Equilibria of the Systems Ethyl Acetate+Ethanol+Water, Butyl Acetate+Ethanol+Water, and Ethyl Acetate+Buthyl Acetate+Water, J. Chem. Eng. Japan 1999, 32, 440-444.