TERMODINÂMICA DO EQUILÍBRIO DE C8 AROMÁTICOS

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O equilíbrio termodinâmico dos C8 aromáticos é influenciado temperatura, mas não é influenciado pela pressão, já que não há variação da quantidade de matéria no deslocamento do equilíbrio químico. Numa reação, as substâncias tendem a passar de um estado inicial de maior energia a um estado final de menor energia. Tratando-se de reações em equilíbrio, a energia de Gibbs é diferente de zero fora do equilíbrio e tende a atingir o valor igual a zero no equilíbrio, para determinada condição de temperatura e pressão (LAVORENTI, 2011).

O Aspen Plus, software comercial considerado um dos mais completos e confiáveis existentes na Engenharia Química, será utilizado para o cálculo das concentrações e constantes de equilíbrio em função da temperatura. No simulador, o reator baseado na teoria de Gibbs, nomeado de RGibbs, utiliza dados de entrada de pressão e temperatura para efetuar o cálculo de constantes de equilíbrio para as reações envolvidas, nesse caso, as reações de isomerização dos C8 aromáticos. Tais dados das constantes podem ser gerados utilizando fundamentos da termodinâmica clássica para gás ideal a qual é capaz de descrever razoavelmente o processo reacional nas condições de temperatura e pressão da reação de isomerização em questão no reator (PONTES, 1997).

- OBJETIVOS

- OBJETIVOS GERAIS

Calcular as concentrações e constantes de equilíbrio termodinâmico de C8 aromáticos em função da temperatura com base na teoria de Gibbs utilizando o software Aspen Plus.

- OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Estudar detalhadamente a simulação do reator baseado na teoria de Gibbs no Aspen Plus;

- Estudar o processo de produção de C8 aromáticos;

- Estudar a termodinâmica do equilíbrio;

- Calcular os valores da constante de equilíbrio da reação e das concentrações de equilíbrio, para cada substância, em função da temperatura;

- Ajustar os parâmetros da equação que calcula a constante de equilíbrio em função da temperatura.

- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

- CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO DOS COMPOSTOS C8 AROMÁTICOS

O para-xileno é um hidrocarboneto aromático contendo dois radicais metil localizados nas posições 1 e 4 no anel. Segundo a IUPAC, sua designação é 1,4-dimetil-benzeno. Dentre os C8 aromáticos, o p-xileno é o que possui mais importante aplicação industrial, tendo vastas aplicações industriais. O p-xileno pode ser utilizado como solvente ou oxidado para produção de ácido tereftálico purificado (PTA) ou dimetil tereftalato (DMT), e, a partir destes, podem ser produzidos polímeros como o polietileno tereftalato (PET), polipropileno tereftalato (PPT) ou polibuteno tereftalato (PBT). Além disso, o p-xileno é empregado na obtenção de fibras, filmes, ou resinas, incluindo fibras de poliéster que são usados em fábricas de produtos domésticos. O dímero do p-xileno quando polimerizado produz o poli-p-xileno (Parylene), cujas aplicações para uso medicinal proporcionam uma barreira inerte contra a humidade, substâncias químicas, bio-fluidos e bio-gases. Além disso, é usado como dieléctrico em alguns condensadores de alto desempenho para medições precisas, bem como na preservação de arquivos de papel. No o-xileno, os dois radicais de metil estão nas posições 1 e 2 no anel aromático. A sua designação segundo a IUPAC é 1,2-dimetil-benzeno. O interesse desse xileno está na produção de ácido ftálico a partir da oxidação catalítica do o-xileno. Na sua forma anidra, o ácido ftálico é vastamente utilizado na indústria para a produção de tintas, insecticidas, farmacêuticos e plastificantes, tendo também aplicação na química analítica. O meta-xileno é um hidrocarboneto aromático com dois substituintes metil nas posições 1 e 3 no anel aromático. A sua designação segundo a IUPAC é 1,3-dimetil-benzeno. O m-xileno é amplamente utilizado na produção do ácido isoftálico ou ácido benzeno-1,3-dicarboxílico a partir de sua oxidação. O ácido isoftálico é usado como copolímero para alterar as propriedades do polietileno tereftalato (PET), tornando o PET mais adequado para o fabrico de garrafas de refrigerantes. O etil-benzeno é um hidrocarboneto aromático com um substituinte etil no anel aromático. Seu principal uso é na produção do monômero estireno. Além disso, pode ser utilizado nas indústrias química, petroquímica e farmacêutica, em diferentes aplicações como solvente na fabricação de tintas e vernizes e como precursor de diversos outros produtos (CRAVEIRO, 2009).

- PROCESSOS ATUAIS DE SEPARAÇÃO DOS C8 AROMÁTICOS

- O Processo PAREX

O processo PAREX é um método inovador de separação que consiste na recuperação de p-xileno de alta pureza a partir de uma mistura de seus isômeros aromáticos através da utilização de zeólitas Sr-BaY ou K-BaX. A recuperação é alcançada por explorar as diferenças de afinidades do absorvente, nesse caso, as zeólitas citadas, para com os isômeros, sendo altamente seletivo para o p-xileno e capaz de obter uma pureza de 99,9% deste produto (LUNA, 2012).

O processo PAREX é um processo contínuo baseado na tecnologia do Leito Móvel Simulado (SMB, do inglês, Simulated Moving Bed) que auxilia a obter um desempenho de separação muito próximo de um leito móvel real, porém descarta as dificuldades existentes no movimento de uma fase sólida numa fase líquida. (KURUP; HIDAJAT; RAY, 2005)

Figura 1: Diagrama de fluxo esquemático que mostra o funcionamento do processo PAREX

[pic 1]

Ao contrário da cromatografia convencional, o processo Parex simula o movimento em contra-corrente da alimentação líquida e do leito sólido do adsorvente. A simulação do leito móvel é realizada por meio de uma válvula rotativa que, periodicamente modifica a posição das várias correntes que entram e saem da torre de adsorção, como apresentado na Fig. 1. Uma bomba fornece a circulação do líquido a partir do final da primeira câmara adsorvente para o início da segunda. Uma segunda bomba oferece circulação a partir do final da segunda câmara do adsorvente para o início do primeiro. Desta forma, as duas câmaras do adsorvente funcionam como um único loop contínuo de leito de adsorvente.

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