Medidas experimentais de equilíbrio de fases do sistema biodiesel (Glicerol) + metanol em CO2 Supercrítico

Orientador : Prof. Dr. Marcos Lucio CorazzaCoorientador: Prof. Dr. Papa Matar NdiayeDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 17/02/2011Bibliografia: fls. 61-74Resumo: A producao de biodiesel a partir de oleos vegetais tem atraido grande interesse industrial e cientifico em varios paises. Nos ultimos anos, varios trabalhos sobre os metodos de reacao e estudos de cinetica foram realizados. No entanto, processos alternativos para a separacao e purificacao de biodiesel sao raros na literatura. Neste sentido, o objetivo principal deste trabalho foi estudar o equilibrio de fases em fluidos supercriticos de sistemas envolvidos na transesterificacao de oleos. Estas informacoes sao de grande relevancia para o projeto e a otimizacao do processo de producao de biodiesel. Os experimentos de equilibrio de fases foram realizados empregando o metodo estatico sintetico numa celula de equilibrio de volume variavel, numa faixa de temperatura de 303,15 K a 343,15 K, atingindo pressoes ate 300 bar. As amostras de biodiesel utilizadas neste trabalho foram produzidas de acordo com o metodo padrao indicado pela Agencia Nacional do Petroleo / Brasil (ANP). Os sistemas binarios investigados neste trabalho foram CO2+metanol, CO2+biodiesel e ternarios: CO2+biodiesel+metanol em razoes molares biodiesel:metanol de (1:3) e (18) e CO2+glicerol+metanol, em razoes molares glicerol:metanol (1:3), (1:12), (1:20) e (1:30). Nos sistemas investigados, transicoes de fases liquido-vapor, liquido-liquido e liquido-liquido-vapor foram observados. Diagramas P-x tambem foram construidos. Os resultados indicaram que os sistemas binarios e ternarios apresentaram comportamento similar e que o metanol apresentou um papel importante no comportamento de fases dos sistemas ternarios. Os sistemas com glicerol apresentaram imiscibilidade e complexidade mais acentuada em relacao aos sistemas com o biodiesel. Essa imiscibilidade do CO2 em glicerol pode ser justificada pela estrutura quimica do glicerol, estrutura essa que diminui o poder de solvatacao do CO2.Abstract: The biodiesel production from vegetable oils has been wake up industrial and scientific interest in several countries. In recent years, several works concerning about reaction methods and kinetics studies have been made. However, alternative processes for separation and biodiesel purification are scarce in the literature. In this sense, the main subject of this work is to study the phase equilibrium for the system involved in the transesterification of vegetable oils in supercritical fluids. Phase equilibrium information is useful for design and optimization of biodiesel production process. Phase equilibrium experiments were performed using the static synthetic method in a high-pressure variable-volume view cell in the temperature range 303.15 K to 343.15 K, reaching pressures up to 300 bar. The biodiesel samples used in this work were produced using the standard method as indicated by the Agencia Nacional do Petroleo/Brazil (ANP). The binary system investigated in this work were CO2+methanol and CO2+biodiesel, and ternaries system were CO2 + biodiesel + methanol at two different biodiesel to methanol molar ratio (1:3, 1:8), CO2 + glycerol + methanol at three glycerol to methanol molar ratio (1:3, 1:12, 1:20 and 1:30). In the investigated systems vapor-liquid, liquid-liquid and vapor-liquid-liquid phase transitions were observed. P-x diagrams were constructed. Results showed that the binary and ternary systems have similar behavior, in which the methanol has an important whole in the phase behavior of the ternaries systems. The immiscibility and complexity for the system with glycerol were observed to be more accentuated that the binary system CO2+biodiesel