Análise Das Propriedades Termodinâmicas Do Xileno
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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.
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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:
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0 0 0.01 0.1 10
10
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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$oquatio data
P PE
P
%#pratur ()
Et!ap(o)
%#pratur ()
Et!ap(o)
298,15 42372,60
298,15 41756,54 1,035599
2,926702
12,55329
347,77 39579,00 347,77 39492,00 0,155603
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358,33 38953,00
358,33 39001,88 0,088675
366,3 38471,00
366,3 38628,83 0,289502
387,36 37203,0
0
387,36 37626,68 0,8007
17410,27 36018,0
0410,27 36501,11 0,9421
25418,27 35558,0
0418,27 36097,03 1,0638
52422,71 35294,0
0422,71 35869,90 1,1444
65426,4 35051,0
0426,4 35679,46 1,2565
68427,36 34623,0
0
427,36 35629,66 2,0264
46431,81 34697,00
431,81 35397,35 1,413016
435,6 34478,00
435,6 35197,54 1,46046
440,16 34159,00
440,16 34954,62 1,62801
447,01 33677,00
447,01 34584,20 1,879508
452,26 33298,00
452,26 34295,50 2,087002
483,58 30544,00
483,58 32468,32 4,318837
509,27 28137,00
509,27 30791,48 6,370437
526,29 26370,00
526,29 29554,80 8,053649
540,2 24698,00
540,2 28442,96 9,966273
557,25 22523,00
557,25 26911,02 12,55329
Tabela )2. 'alores ,ue oram estimados pelo Peng-obinson se encontram na tabela a seguir4 assimcomo os dados e%perimentais retirados do !!#$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.
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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
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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
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%#pratur ()
Pr$$ur (bar)
$it(/'#+)
Pr$$ur(bar)
$it(/'#+)
423,15 4,332 7,41E-01 4,332 7,26E-01 1,45799 0,858225 1,45799
423,15 10,91 7,43E-01 10,91 7,28E-01 1,424184
423,15 25,956 7,45E-01 25,956 7,32E-01 1,321571
423,15 54,663 7,49E-01 54,663 7,38E-01 1,092722
423,15 76,61 7,54E-01 76,61 7,42E-01 1,056418
423,15 100,58 7,57E-01 100,58 7,47E-01 0,957877
423,15 126,92 7,61E-01 126,92 7,52E-01 0,864276
423,15 158,77 7,65E-01 158,77 7,57E-01 0,776686
423,15 204,99 7,71E-01 204,99 7,64E-01 0,680988
423,15 251,01 7,77E-01 251,01 7,70E-01 0,62766
423,15 303,19 7,83E-01 303,19 7,76E-01 0,574311
423,15 351,51 7,88E-01 351,51 7,82E-01 0,543019
423,15 395,02 7,92E-01 395,02 7,86E-01 0,515945
423,15 455 7,97E-01 455 7,92E-01 0,42687
423,15 480,01 8,00E-01 480,01 7,94E-01 0,552857
Tabela )&. 'alores ,ue oram estimados pelo Peng-obinson4 assim como os dados e%perimentais.
/ pati !os valoes !a ta(ela, foi possível !esenvolve um g3fico ue elaciona pess8o com a !ensi!a!e !e liui!o. Epeimental aul, +eng-Ro(inson \aan)a.
0 100 200 300 400 500 6006.80E-01
7.00E-01
7.20E-01
7.40E-01
7.60E-01
7.80E-01
8.00E-01
8.20E-01
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0igura )&. !ensidade de >+,uido como gráico da pressão4 em bar4 *s. a densidade gcm=3.
&.2.& !ensidade de ás
Gs valoes pesentes na ta(ela a(aio !a pate pseu!o-epeimental foi o(ti!a paa um coeficiente viial H !e ,OE-?.
P$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
-
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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
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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#