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Tipo do documento: Tese
Título: Parametrização da equação de estado PC-SAFT para o cálculo de propriedades termofísicas e solubilidade de CO2 em líquidos iônicos
Título(s) alternativo(s): Equation parameterization for the calculation of thermophysical properties and solubility of CO2 in ionic liquids
Autor: Carvalho, Marlon Loreno de 
Primeiro orientador: Paredes, Marcio Luis Lyra
Primeiro coorientador: Reis, Rodrigo Azevedo dos
Segundo coorientador: Silva, Silvana Mattedi e
Primeiro membro da banca: Castier, Marcelo
Segundo membro da banca: Staudt, Paula Bettio
Terceiro membro da banca: Alijó, Pedro Henrique Rodrigues
Quarto membro da banca: Gaudioso, Nathalia Salles Vernin
Quinto membro da banca: Alberton, André Luis
Resumo: No presente trabalho, foram realizadas modelagens utilizando a PC-SAFT (Perturbed Chain Statistical Associating Fluid Theory) em suas versões completa e simplificada, e avaliando a influência de seus termos no cálculo da solubilidade. A equação de estado foi utilizada para descrever as propriedades termofísicas de LIs, predizer a solubilidade de gases, e comparar os resultados obtidos com dados experimentais presentes na literatura. O presente trabalho estende a metodologia proposta por Loreno (2017), na qual os parâmetros do modelo, incluindo os parâmetros associativos, foram estimados para o LI base utilizando dados de massa específica e velocidade do som em pressão atmosférica como parâmetros de entrada, e aplicando o esquema de associação 2B. Esta estratégia foi comparada com aquela que utiliza dados de massa específica em diferentes temperaturas e pressões. Também foi realizada a análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo por meio da avaliação da região de confiança paramétrica. Adicionalmente, analisou-se a influência das diferenças em densidade experimental, coeficiente de expansão térmica e compressibilidade isotérmica no desempenho dos modelos. Para LIs da família do imidazólio, a estratégia 1 (que utiliza dados de densidade e velocidade do som em pressão atmosférica) apresentou os melhores resultados. O estudo foi estendido para os LIs das famílias de metilpiridínio, metilpirrolidínio e piridínio utilizando a estratégia 1. A modelagem proposta foi capaz de descrever propriedades termofísicas e dados de solubilidade de CO2 nestes LIs com boa acurácia, dispensando a utilização de parâmetros binários, e sendo compatíveis com métodos de CG. Também foi realizada a análise da predição da solubilidade de metano em LIs da família do imidazólio. O modelo foi capaz de descrever a concavidade das curvas de solubilidade, assim como a ordem de grandeza da solubilidade de metano. Os desvios obtidos para a solubilidade de CH4 são consideráveis. Entretanto, espera-se que a seletividade não seja tão diferente da seletividade ideal, e que tais desvios não influenciem significativamente a seletividade. Sendo assim, conclui-se que o modelo desenvolvido pelo presente trabalho pode ser utilizado no contexto de remoção de CO2 de correntes gasosas.
Abstract: In this work, modeling was carried out using PC-SAFT (Perturbed Chain Statistical Associating Fluid Theory) in its complete and simplified versions, and evaluating the influence of its terms on the solubility calculation. The equation of state was used to describe the thermophysical properties of ILs, predict the solubility of gases, and compare the results obtained with experimental data in the literature. This work extends the methodology proposed by Loreno (2017), in which the model parameters, including the associative parameters, were estimated for the “IL core” using specific mass and sound speed data at atmospheric pressure as input parameters, and applying the 2B association scheme. This strategy was compared with that using specific mass data at different temperatures and pressures. A sensitivity analysis of the model parameters was also carried out by evaluating the parametric confidence region. In addition, the influence of differences in experimental density, thermal expansion coefficient and isothermal compressibility on model performance was analyzed. For imidazolium IL families, strategy 1 (which uses density and sound speed data at atmospheric pressure) showed the best results. The study was extended to ILs from methylpyridinium, methylpyrrolidinium and pyridinium families using strategy 1. The proposed modeling was able to describe thermophysical properties and CO2 solubility data in these LIs with good accuracy, dispensing with the use of binary parameters, and being compatible with GC methods. Predictions of methane solubility in imidazolium family ILs were also analyzed. The model was able to describe the concavity of the solubility curves, as well as the order of magnitude of methane solubility. The deviations obtained for CH4 solubility are considerable. However, it is expected that the selectivity will not be so different from the ideal selectivity, and that these deviations will not significantly influence the selectivity. It can therefore be concluded that the model developed in this work can be used in the context of removing CO2 from gas streams.
Palavras-chave: Líquidos iônicos
Solubilidade
Carvão ativado
Contribuição de grupos
Absorção
SAFT
Estimação de parâmetros
Sensibilidade paramétrica
Ionic liquids
Group contribution
Absorption
Parameter estimation
Parametric sensibility
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: CARVALHO, Marlon Loreno de. Parametrização da equação de estado PC-SAFT para o cálculo de propriedades termofísicas e solubilidade de CO2 em líquidos iônicos. 2023. 155 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23687
Data de defesa: 23-Jan-2023
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Química



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