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8/15/2019 Análise Das Propriedades Termodinâmicas Do Xileno

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Análise das Propriedades Termodinâmicas do Acetato de metila Antonio Valkayvson Fernandes Batista

Lucas Kelvin Andrade Fonsêca

Dept. Eng. Química – UFRN, e-mail:kayvsonfenan!es"#otmail.com$ lucaskelvin%&"#otmail.com

1. Abstract

'#e o()ective of t#is *ok is to pefom t#e analysis of pessue, volume an!!ensity !ata of +-ylene povi!e! (y +eng-Ro(inson euation-of-state pogam an!fom t#en, ela(oate gap#ical epesentation of pessue vesus volume in t#espea!s#eet application Ecel, !etailing t#e steps of t#e poce!ue. '#e pogam !ata*ee compae! *it# !ata fom a scientific aticle to veify its accuacy an! t#e a(soluteeo an! elative eo !eviation calculate! *ee oganie! in a ta(le. /lso *as

pepae! a !iagam pessue vesus tempeatue in o!e to analye t#e (e#avio of

liui! an! vapo cuves an! isot#ems fo eac# tempeatue. '#e compaison of t#eoetical an! epeimental !ata s#o*e! an accepta(le eo *#ic# (ecomes geate *it# inceasing tempeatue.

2. Introdução

No atual ta(al#o, as popie!a!es temo!in0micas !a su(st0ncia pua p-ileno,tam(1m con#eci!o como &,2-Dimetil(eneno, foam eploa!as e compaa!as paa ointevalo !e tempeatua !ese)a!o. Esse composto 1 um #i!oca(oneto aom3tico, um!os t4s is5meos con#eci!os geneicamente po ileno. 6 utilia!o em gan!e escala

paa a fa(ica78o !e 3ci!o teeft3lico, ue seve !e (ase paa o pl3stico +E'./ compaa78o !os !a!os te9icos com epeimentais !eteminam uma maio

eati!8o so(e, po eemplo, pontos !e pess8o !e satua78o e !ensi!a!e, os uais s8oessenciais pois o con#ecimento !essas infoma7es pemite o contole so(e to!o o

pocesso in!ustial ue ei)a um !etemina!o esta!o físico !a su(st0ncia.

3. Metodologia

/ ativi!a!e ealia!a foi !esenvolvi!a, inicialmente, com os !a!os te9icos !ocomponente p-ileno ;&?@ foneci!os pelo pogama +eng-Ro(inson !a eua78o !e

esta!o. Em segui!a os valoes epeimentais foam o(ti!os no pogama DA++R ;DA/DEB@ e po fim foi ealia!a uma an3lise compaativa !e !a!os na planil#aelet5nica !o Ecel.

3.1. Peng-obinson

/ ativi!a!e ealia!a foi !esenvolvi!a !e início com os !a!os !o componente p-ileno ;&?@ foneci!os pelo pogama +eng-Ro(inson !a eua78o !e esta!o. +aaela(oa a cuva !e vapo e líui!o satua!os na epesenta78o g3fica !e pess8o vesusvolume no Ecel, foam o(ti!os !a!os no +eng-Ro(inson ente & (a !e pess8o at1 a

pess8o cítica !e C,& (a em tempeatuas ente seu ponto !e e(uli78o ;2&&,@ e o

ponto cítico ;&,%@. Na cuva !e líui!o su(-esfia!o, os !a!os utilia!os foam paa uma tempeatua inteme!i3ia !e &&, em um intevalo ente a pess8o !e


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satua78o ;=,%2 (a@ e a pess8o cítica. Utilian!o a mesma tempeatua inteme!i3ia,os !a!os paa o(ten78o !a cuva !o vapo supe-aueci!o foam enconta!os ente uma

pess8o (aia !e ?,2 (a e a pess8o !e satua78o. +o fim, a isotema cítica utiliou!a!os no intevalo !e a ? (a na tempeatua cítica !e &,% e a isotemasupecítica utiliou os !a!os no mesmo intevalo !e pess8o paa uma tempeatua !e

&?? , (em acima !a tempeatua cítica.3.2. !IPP " !!#$T

Gs !a!os pseu!o-epeimentais utilia!os neste ta(al#o foam o(ti!os no (anco!e !a!os DA++R ;DA/DEB@ e os epeimentais !o DDHI' ;Dotmun! Data Hank Ioft*ae J Iepaation 'ec#nology@. Do DA++R foam foneci!os valoes !o coeficiente!o viial usa!os na !ensi!a!e !o vapo e !o g3s. No DDHI' foam etia!os !a!osepeimentais n8o !isponíveis no DA++R, paa calo !e vapoia78o, pess8o !e vapo e!ensi!a!e !o líui!o.

3.3. "%cel

/ planil#a elet5nica !o Ecel foi utilia!a paa ealia uma compaa78o !os!a!os te9icos o(ti!os no +eng-Ro(inson com os !a!os pseu!oepeimentais o(ti!osno DA++R, como tam(1m paa os epeimentais. Nesse caso foam analisa!os !a!os !euma mesma faia !e tempeatua e com intevalos semel#antes paa ue #ouvesse umavisualia78o mais coeente.


3/12

Molar volume

(m^3/mol)

Density (g/cm^3)

T (K) P (bar) Vapor Liquid Vapor Liquid411,5 1,013 3,25E-02 1,44E-04 3,26E-03 7,37E-01421,5 1,314 2,55E-02 1,46E-04 4,17E-03 7,27E-01431,5 1,681 2,02E-02 1,48E-04 5,26E-03 7,17E-01441,5 2,124 1,62E-02 1,50E-04 6,57E-03 7,06E-01451,5 2,653 1,31E-02 1,53E-04 8,13E-03 6,94E-01461,5 3,278 1,06E-02 1,56E-04 9,98E-03 6,82E-0141,5 4,011 8,74E-03 1,59E-04 1,21E-02 6,69E-014!1,5 4,864 7,23E-03 1,62E-04 1,47E-02 6,55E-01

4"1,5 5,848 6,01E-03 1,66E-04 1,77E-02 6,41E-015#1,5 6,977 5,02E-03 1,70E-04 2,12E-02 6,26E-01511,5 8,264 4,21E-03 1,74E-04 2,52E-02 6,09E-01521,5 9,723 3,54E-03 1,79E-04 3,00E-02 5,92E-01531,5 11,368 2,99E-03 1,85E-04 3,55E-02 5,73E-01541,5 13,215 2,52E-03 1,92E-04 4,21E-02 5,53E-01551,5 15,279 2,13E-03 2,00E-04 4,98E-02 5,31E-01561,5 17,577 1,79E-03 2,09E-04 5,92E-02 5,07E-0151,5 20,126 1,51E-03 2,21E-04 7,05E-02 4,80E-015!1,5 22,945 1,26E-03 2,36E-04 8,46E-02 4,50E-015"1,5 26,052 1,03E-03 2,56E-04 1,03E-01 4,15E-016#1,5 29,471 8,28E-04 2,85E-04 1,28E-01 3,72E-01611,5 33,222 6,19E-04 3,41E-04 1,71E-01 3,11E-01616,2 35,0959 4,54E-04 4,42E-04 2,34E-01 2,40E-01

Tabela )1. 'alores de *olume do *apor e do l+,uido em m3mol e da densidade do *apor edo l+,uido em gcm3 para a substância pura p-%ileno ornecidos pelo programa Peng / obinson.

/tav1s !o uso !esses valoes, foi possível o(te o g3fico !as eua7es !eesta!o paa o p-ileno:


4/12

0 0 0.01 0.1 10

10

20

30

40

50

T$eoretical gra%$ &'ylene

Saturatd Vapor Saturatd Liquid Supr!atd Vapor

"o#pr$$d Liquid %&%' %'

oar *ou# (#+#o)

Pr$$ur (bar)

0igu

ra )1. ráico de pressão bar *ersus *olume m3mol representando as cur*as do *apor e l+,uidosaturado4 l+,uido sub-resriado4 *apor super-a,uecido e isotermas cr+tica e supercr+tica para oacetato de metila. !ados obtidos do Peng / obinson.

/ pati !a an3lise !o !iagama + 1 possível fae algumas concluses so(e oesta!o físico !a su(st0ncia paa ca!a ponto. Na 3ea !e líui!o su(-esfia!o ocomposto enconta-se na fase líui!a com o volume vaian!o pouco paa gan!esvaia7es !e pess8o e seu gau !e li(e!a!e ;F K % – nX !e fases L nX !e esp1cies@ 1igual a %. +aa os ponto a(aio !a cuva !e líui!o e vapo satua!o s8o enconta!as!uas fases e seu gau !e li(e!a!e 1 igual a &. Y3 Z !ieita !a cuva !o vapo satua!oenconta-se o vapo supe-aueci!o com uma fase e gau !e li(e!a!e tam(1m %. Na

egi8o !a isotema cítica p9imo ao ponto cítico no topo !o !omo as fases líui!o evapo se tonam in!istinguíveis !evi!o Z eleva!a pess8o e tempeatua sen!o o seugau !e li(e!a!e &. +o fim, na isotema supecítica, so( con!i7es (astante supeioesZs cíticas, enconta-se apenas o g3s !a su(st0ncia com gau !e li(e!a!e %.

&.2. 'alores "%perimentais

/lguns valoes pseu!o-epeimentais foam etia!os !o DA++R, mas pincipalmente foi utilia!o !a!os !o DDHI' ;Data(ase of t#emo!ynamic an!tanspot popeties of pue components an! mitues@.

&.2.1 5alor de 'apori6açãoGs valoes epeimentais ue foam estima!os pelo +eng-Ro(inson se

encontam na ta(ela a segui, assim como os !a!os epeimentais etia!os !o DDHI'%W, incluin!o !o DR+[, DR+B6DAG e DR+B/T.

Epri#ta data P/-obi$oquatio data

P PE

P

%#pratur ()

Et!ap(o)

%#pratur ()

Et!ap(o)

298,15 42372,60

298,15 41756,54 1,035599

2,926702

12,55329

347,77 39579,00 347,77 39492,00 0,155603


5/12

358,33 38953,00

358,33 39001,88 0,088675

366,3 38471,00

366,3 38628,83 0,289502

387,36 37203,0

0

387,36 37626,68 0,8007

17410,27 36018,0

0410,27 36501,11 0,9421

25418,27 35558,0

0418,27 36097,03 1,0638

52422,71 35294,0

0422,71 35869,90 1,1444

65426,4 35051,0

0426,4 35679,46 1,2565

68427,36 34623,0

0

427,36 35629,66 2,0264

46431,81 34697,00

431,81 35397,35 1,413016

435,6 34478,00

435,6 35197,54 1,46046

440,16 34159,00

440,16 34954,62 1,62801

447,01 33677,00

447,01 34584,20 1,879508

452,26 33298,00

452,26 34295,50 2,087002

483,58 30544,00

483,58 32468,32 4,318837

509,27 28137,00

509,27 30791,48 6,370437

526,29 26370,00

526,29 29554,80 8,053649

540,2 24698,00

540,2 28442,96 9,966273

557,25 22523,00

557,25 26911,02 12,55329

Tabela )2. 'alores ,ue oram estimados pelo Peng-obinson se encontram na tabela a seguir4 assimcomo os dados e%perimentais retirados do !!#$T4 incluindo do !P74 !PM8!I9 e !PMA:./ pati !os valoes !a ta(ela anteio, foi feito um g3fico paa o calo !e

vapoia78o, !a tempeatua, em , vs. a Entalpia ;Y$Bol@. /ul paa os valoes !o+eng-Ro(inson e laan)a paa o epeimental.


6/12

250 300 350 400 450 500 550 6000.00

5000.00

10000.00

15000.00

20000.00

25000.00

30000.00

35000.00

40000.00

45000.00

0igura )2. 5alor de *apori6ação como gráico da temperatura4 em ;4 *s. a "ntalpia


7/12

511,5 5,6 0,0153 5,6 0,0158285

2,401053

511,5 6 0,0165042

6 0,0171386

2,666773

511,5 6,4 0,01772

48

6,4 0,01848

01

2,950306

511,5 6,8 0,0189623

6,8 0,0198551

3,25269

511,5 7,2 0,0202169

7,2 0,0212657

3,575541

511,5 7,6 0,021489

7,6 0,0227146

3,921084

511,5 8,00E;00 0,0227789

8,00E;00

0,0242046

4,291388

511,5 8,20E;00 0,0234308

8,20E;00

0,0249812

4,529036

Tabela )3. 'alores ,ue oram estimados pelo Peng-obinson se encontram na tabela a seguir4 assim

como os dados e%perimentais.

Gs valoes pesentes na ta(ela acima !a pate pseu!o-epeimental foi o(ti!a paa um coeficiente viial H !e -,E-?2. /s !ensi!a!e foam enconta!as, pois comoo +eng-Ro(inson !3 a fa78o mola, o(ti!as no g3fico +, po!e-se tansfoma-las paa!ensi!a!e. /ul paa os valoes !o +eng-Ro(inson e laan)a paa o epeimental.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.01

0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0igura )3. !ensidade de 'apor como gráico da pressão4 em bar4 *s. a densidade gcm=3.

&.2.3 !ensidade de >i,uido

Na ta(ela a(aio temos os valoes epeimentais tia!os !o DDHI' CW e oste9icos foneci!os pelo +eng-Ro(inson. / tempeatua 1 a mesma paa os !ois.

Epri#ta Liquid $it P/-obi$oquatio data

P PE

P


8/12

%#pratur ()

Pr$$ur (bar)

$it(/'#+)

Pr$$ur(bar)

$it(/'#+)

423,15 4,332 7,41E-01 4,332 7,26E-01 1,45799 0,858225 1,45799

423,15 10,91 7,43E-01 10,91 7,28E-01 1,424184

423,15 25,956 7,45E-01 25,956 7,32E-01 1,321571

423,15 54,663 7,49E-01 54,663 7,38E-01 1,092722

423,15 76,61 7,54E-01 76,61 7,42E-01 1,056418

423,15 100,58 7,57E-01 100,58 7,47E-01 0,957877

423,15 126,92 7,61E-01 126,92 7,52E-01 0,864276

423,15 158,77 7,65E-01 158,77 7,57E-01 0,776686

423,15 204,99 7,71E-01 204,99 7,64E-01 0,680988

423,15 251,01 7,77E-01 251,01 7,70E-01 0,62766

423,15 303,19 7,83E-01 303,19 7,76E-01 0,574311

423,15 351,51 7,88E-01 351,51 7,82E-01 0,543019

423,15 395,02 7,92E-01 395,02 7,86E-01 0,515945

423,15 455 7,97E-01 455 7,92E-01 0,42687

423,15 480,01 8,00E-01 480,01 7,94E-01 0,552857

Tabela )&. 'alores ,ue oram estimados pelo Peng-obinson4 assim como os dados e%perimentais.

/ pati !os valoes !a ta(ela, foi possível !esenvolve um g3fico ue elaciona pess8o com a !ensi!a!e !e liui!o. Epeimental aul, +eng-Ro(inson \aan)a.

0 100 200 300 400 500 6006.80E-01

7.00E-01

7.20E-01

7.40E-01

7.60E-01

7.80E-01

8.00E-01

8.20E-01


9/12

0igura )&. !ensidade de >+,uido como gráico da pressão4 em bar4 *s. a densidade gcm=3.

&.2.& !ensidade de ás

Gs valoes pesentes na ta(ela a(aio !a pate pseu!o-epeimental foi o(ti!a paa um coeficiente viial H !e ,OE-?.

P$udopri#ta /a$ d$it

P/-obi$oquatio data P

PE

P %#pratur()

Pr$$ur (bar)

$it(/'#+)

Pr$$ur (bar)

$it(/'#+)

1,50E;03 5 0,0042446

5 0,0042502 0,093229

0,391896579

0,616285064

1,50E;03 7,5 0,0063581

7,5 0,0063703 0,13555

1,50E;03 10 0,0084657

10 0,0084867 0,175187

1,50E;03 12,5 0,0105675

12,5 0,0105996 0,214466

1,50E;03 15 0,0126635

15 0,0127086 0,251383

1,50E;03 17,5 0,0147537

17,5 0,0148137 0,286981

1,50E;03 20 0,0168382

20 0,0169148 0,320946

1,50E;03 22,5 0,018916

9

22,5 0,0190117 0,353473

1,50E;03 25 0,0209899

25 0,0211043 0,384343

1,50E;03 27,5 0,0230572

27,5 0,0231925 0,413717

1,50E;03 30 0,0251188

30 0,0252763 0,441985

1,50E;03 32,5 0,0271749

32,5 0,0273554 0,468117

1,50E;03 35 0,0292253

35 0,0294299 0,493303

1,50E;03 37,5 0,0312701 37,5 0,0314997 0,517292

1,50E;03 40 0,0333093

40 0,0335645 0,539684

1,50E;03 42,5 0,035343 42,5 0,0356244 0,560764

1,50E;03 45 0,0373711

45 0,0376791 0,580382

1,50E;03 47,5 0,0393938

47,5 0,0397289 0,598947

1,50E;03 50 0,0414109

50 0,0417734 0,616285

Tabela )?. 'alores ,ue oram estimados pelo Peng-obinson4 assim como os dados e%perimentais.


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/ pati !os valoes !a ta(ela ?, foi possível a cia78o !o g3fico ue elacionaa pess8o com a !ensi!a!e !e g3s, tanto paa os valoes epeimentais uanto aos !o+eng-Ro(inson. \aan)a Epeimental, /ul +eng-Ro(inson.

0 10 20 30 40 50 600

0.01

0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

0.05

0igura )?. !ensidade de ás como gráico da pressão4 em bar4 *s. a densidade gcm=3.

&.2.? Pressão de 'apor

Gs valoes epeimentais !a ta(ela a(aio foam etia!os !o DDHI' 2W.

Epri#ta VaporPr$$ur P/-obi$o quatiodataP

PE

P %#pratu

r ()Pr$$ur(bar)

%#pratur ()

Pr$$ur(bar)

283,15 0,004146 283,15 0,0049 11,78771862

2,870310319

11,78771862

293,15 0,007866 293,15 0,0091 10,28609888

303,15 0,014265 303,15 0,0161 8,546293058

313,15 0,02453 313,15 0,0271 7,0395678

323,15 0,04093 323,15 0,0441 5,272323877

333,15 0,06573 333,15 0,0694 3,840867146

343,15 0,10226 343,15 0,1059 2,472971448353,15 0,15452 353,15 0,1571 1,170871892

411,25 1,01325 411,25 1,0061 0,500736721

420 1,265 420 1,2646 0,022362643

440 2,052 440 2,052 0

460 3,171 460 3,178 0,155922113

480 4,709 480 4,728 0,284730928

500 6,758 500 6,798 0,417295238

520 9,419 520 9,493 0,553361906

540 12,808 540 12,924 0,637528265

560 17,057 560 17,216 0,656084838580 22,324 580 22,504 0,567855896


11/12

600 28,804 600 28,936 0,323304798

Tabela )@. 'alores ,ue oram estimados pelo Peng-obinson4 assim como os dados e%perimentais.

/ pati !os !a!os foi cia!o um g3fico !a pess8o vs. 'empeatua. /ul +eng-Ro(inson, \aan)a Epeimental.

283.15 333.15 383.15 433.15 483.15 533.15 583.15 633.150

5

10

15

20

25

30

35

0igura )@. Pressão de 'apor como gráico da temperatura4 em ;4 *s. a pressão4 em bar.

&.3. Análise

Gs valoes epeimentais o(ti!os !o coeficiente !o viial e !o DDHI'apesentaam (astante coe4ncia em ela78o aos valoes enconta!os pelo +eng-Ro(inson, tonan!o v3li!a uma an3lise compaativa !esses valoes.

+aa o


12/12

at1 a an3lise !os !a!os o(ti!os epeimentalmente. Gs !a!os epeimentais mostaam-se em sua geneali!a!e (astante coeentes apesentan!o apenas algumas esti7es como aumento !a tempeatua. Gs valoes coleta!os paa ela(oa78o !o !iagama +confimaam o compotamento espea!o paa o p-ileno so( con!i7es em!etemina!as tempeatuas pemitin!o a manipula78o !e seu esta!o físico !e aco!o

com sua finali!a!e no pocesso in!ustial.

. eerncia&W Ielecte! values of popeties of c#emical compoun!s. Data +o)ect,

'#emo!ynamics Reseac#

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