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Título: Estudo do sistema álcool + biodiesel + diesel (AB-Diesel): equilíbrio e propriedades termofluidodinâmicas.
Título em inglês: Study of the alcohol + biodiesel + diesel blends (AB-Diesel): Equilibrium and thermo-fluidynamics properties
Autor(es): Silveira, Márcia Bezerra
Orientador(es): Sant'Ana, Hosiberto Batista de
Coorientador(es): Santiago-Aguiar, Rílvia Saraiva de
Palavras-chave: Engenharia química
Álcool
Biodiesel
Processos químicos
Data do documento: 21-Fev-2013
Citação: SILVEIRA, M. B. (2013)
Resumo: A redução das emissões nos motores a diesel é estudada por muitos autores e a modificação da composição do combustível é uma das alternativas mais abordadas. Neste contexto, o estudo da mistura ab-diesel (álcool + biodiesel + diesel) tem atraído atenção devido algumas de suas características, tais como, calor de combustão semelhante ao do diesel “puro” e redução da emissão de material particulado e gases tóxicos. O óleo diesel é definido como um combustível derivado do petróleo, constituído basicamente por hidrocarbonetos e em baixas concentrações por compostos sulfurados, nitrogenados e oxigenados. A presença dos compostos parafínicos na composição do diesel dificulta a solubilidade de compostos polares, como os álcoois, dessa forma o biodiesel foi estudado como um agente capaz de solubilizar o álcool no diesel garantindo a formulação de misturas mais estáveis. A inserção desse combustível derivado de biomassa renovável constituído por uma mistura de mono-alquil ésteres de ácidos graxos de origem vegetal, animal e óleos residuais contribui também para a melhora de algumas outras características físico-químicas importantes na utilização dessa mistura como fonte de energia. A solubilidade dos sistemas pseudoternários constituídos de diesel + biodiesel metílico de soja + metanol e diesel + biodiesel etílico de soja + etanol foi estudada através da construção de curvas de equilíbrio líquido-líquido para duas temperaturas e observou-se que aumento da temperatura favoreceu a solubilidade dos componentes nos dois sistemas, contribuindo para formação de uma maior região homogênea. Assim como já era esperado, o sistema contendo etanol apresentou uma região homogênea bem maior que o sistema com metanol, uma vez que a solubilidade do primeiro no diesel é maior. As linhas de amarração não foram bem representadas pelos modelos termodinâmicos NRTL e UNIQUAC. Dados de densidade e viscosidade foram determinados para os componentes puros/pseudopuros e para misturas pseudobinárias e pseudoternárias em várias temperaturas e composições, uma vez que o conhecimento dessas propriedades físico-químicas é essencial para a formulação de uma mistura combustível com características dentro das especificações. Os dados experimentais de densidade e viscosidade foram ajustados através de modelos de regressão para determinação do seu comportamento em função da temperatura e composição e obteve-se um desvio padrão máximo de 0,0087 e 0,1962, respectivamente, ambos para o sistema de biodiesel metílico de soja + metanol. Densidade e viscosidade apresentaram comportamento linear e exponencial, respectivamente, com a temperatura. Como esperado, um aumento na temperatura diminuiu os valores de densidade e viscosidade para todos os sistemas estudados. Uma vez que não é factível obter experimentalmente dados de densidade e viscosidade em todas as condições de interesse, métodos para sua predição/estimação são de grande interesse prático e foram utilizados no presente trabalho. Além da obtenção dos dados experimentais de densidade e viscosidade, foram realizados também, ensaios de estabilidade física de fases e ponto de fulgor para as misturas pseudoternárias. Observou-se que a estabilidade física foi influenciada principalmente pela temperatura e teor de álcool e que para misturas do tipo álcool + biodiesel + diesel o ponto de fulgor é dominado principalmente pela concentração do álcool.
Abstract: The reduction of emissions from diesel engines has been studied by many authors and the modification of the fuel composition is one of the most discussed alternatives. In this context, the study of ab-diesel mixture (alcohol + biodiesel + diesel) has attracted attention due to some of its features, such as combustion heat similar to that of "pure" diesel and reducing the emission of particulates and toxic gases. Diesel oil is defined as a petroleum-derived fuel, constituted basically by hydrocarbons and at low concentrations for sulfur, nitrogen and oxygen. The presence of the paraffin compounds in diesel hamper the solubility of polar compounds, such as alcohols, thus biodiesel has been studied as an agent to solubilize the alcohol in diesel ensuring the formulation of stable mixtures. The insertion of this fuel derived from renewable biomass made up of a mix of mono-alkyl esters of fatty acids from vegetable, animal and residual oils contributes also to the improvement of some important physical-chemical characteristics in the use of this mixture as a source of energy. The solubility of the systems made up of diesel + methylic soybean biodiesel + methanol and diesel + ethylic soybean biodiesel + ethanol was studied through the construction of liquid-liquid equilibrium curves for two temperatures and it was observed that increased temperature favored the solubility of the components in the two systems, contributing to formation of a greater region homogeneously. As expected, the system containing ethanol showed a homogeneous region much larger than the system with methanol, since the solubility of the first diesel is increased. Tie-lines were not well represented by the NRTL and UNIQUAC. Density and viscosity data were determined for the pure/pseudo-pures components and pseudo-binary and pseudo-ternary mixtures at several temperatures and compositions, since the knowledge of physical-chemical properties is essential for the formulation of a mixture fuel with characteristics within specifications. Experimental data density and viscosity were adjusted through regression models for determining the behavior as a function of temperature and composition and obtained a maximum standard deviation of 0.0087 and 0.1962, respectively, both for the system of methylic soybean biodiesel + methanol. Density and viscosity showed linear and exponential behavior, respectively, with temperature. As expected, an increase in temperature decrease density and viscosity for all systems studied. Since it is not feasible to obtain experimentally density and viscosity data in all conditions of interest, methods for their prediction are of great practical interest and were used in this work. In addition to obtaining the experimental data of density and viscosity also were realized physics stability tests and flash point for pseudo-ternary mixtures. It was observed that the physics stability has been influenced mainly by the temperature and alcohol content and to blends of alcohol + biodiesel + diesel the flash point is mainly dominated by the alcohol concentration.
Descrição: SILVEIRA, M. B. Estudo do sistema álcool + biodiesel + diesel (AB-Diesel): equilíbrio e propriedades termofluidodinâmicas. 2013. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/5462
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