Modelagem Dinâmica do processo de produção de Acetato de

MODELAGEM DINÂMICA DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE
ACETATO DE METILA
SANTOS, Mirella S.*, ELY, Barbara T., BORTOLI, Larissa D., PEREIRA, Renato D.
([email protected])
Palavra chave: Acetato de metila, Modelo dinâmico.
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS
Acetato de metila pode ser produzido através de uma reação reversível em fase líquida. A
reação direta é a esterificação do ácido acético com o metanol e a reação inversa consiste na
hidrólise do acetato de metila.
Os usos do acetato de metila são como flavorizante com aroma de frutas e como solvente. Para
ambas as finalidades, é interessante operar esse processo em regime batelada, o que pode ser
justificado pela demanda mundial e pela maior facilidade no controle da reação reversível a fim de
garantir uma maior conversão no produto. A lei da taxa para essa reação, se considerada elementar,
é descrita pela equação 1:
𝑟 = 𝐾1 𝐶𝐻𝑂𝐴𝐶 𝐶𝑀𝑒𝑂𝐻 − 𝐾−1 𝐶𝑀𝑒𝑂𝐴𝑐 𝐶𝐻2𝑂 (1)
Pöpken [1] experimentalmente determinou a equação (2) para a lei da taxa para esta reação.
𝛼
𝑟 = 𝑎𝐻𝑂𝐴𝑐
(𝐾1 𝑎𝐻𝑂𝐴𝐶 𝑎𝑀𝑒𝑂𝐻 − 𝐾−1 𝑎𝑀𝑒𝑂𝐴𝑐 𝑎𝐻2𝑂 ) (2)
Como objetivo inicial para este trabalho, tem-se o desenvolvimento de um modelo computacional que
descreva o comportamento do processo considerando que a lei da taxa seja expressa de acordo com
uma reação elementar. A partir desse modelo inicial, é possível adequá-lo a descrições mais
detalhadas do processo, como por exemplo, no caso da lei da taxa da reação ser descrita pela
equação 2.
METODOLOGIA
Em um primeiro momento, foi proposta a análise de um fluxograma simplificado para a produção
de acetato de metila. Esse contará com um reator fechado sendo a mistura reacional mantida a
temperatura constante. A alimentação e a saída do reator se dão por uma única tubulação para cada
as quais contam com uma válvula de abertura.
Houve a necessidade de serem efetuadas algumas considerações ao processo, tais como: a
compressão dos gases contidos inicialmente no reator ocorre de forma adiabática; as pressões nas
correntes devem ser conhecidas; a área do reator é constante em toda a sua extensão; não é
considerado o uso de catalisadores e não há impurezas na alimentação. Na figura 1 encontra-se a
ilustração desse diagrama.
Figura 1. Diagrama para o reator de produção de acetato de metila
A partir do conjunto de equações diferenciais ordinárias, foi construído um simulador dinâmico
no software livre SCILAB e a figura 2 exibe o modelo de blocos do equacionamento. Para a solução
das equações diferenciais utilizou-se o método numérico de Euler.
Figura 2. Modelo de Blocos do Equacionamento
RESULTADOS E DISCUSSÂO
Através das restrições ao modelo, e da lei da taxa para a
modelo dinâmico genérico para reações que ocorram em
estudadas. Através desse modelo inicial, é possível com
programa, refinar a modelagem dinâmica para o processo.
através desse:
reação elementar, desenvolveu-se um
condições de reator iguais as aqui
poucas modificações no código do
Na figura 3, tem-se o gráfico obtido
Figura 3. Perfil de concentração
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Tendo como base o modelo dinâmico desenvolvido neste trabalho, há inúmeras
possibilidades de aperfeiçoamento da descrição do processo de produção de acetato de metila e
assim entender a forma como se dá o equilíbrio termodinâmico da reação em diferentes condições. A
simulação dinâmica é de grande importância na análise, síntese, projeto e controle de processos
químicos tendo seu uso como ferramenta para treinamento de operadores, para otimização de
produção, entre outras. Para o futuro, o objetivo é aperfeiçoar o modelo dinâmico ao incluir o efeito da
volatilidade do acetato de metila o qual influencia no balanço material.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] J. Pöpken, L. Götze, L. Gmehling. Reaction Kinetics and Chemical Equilibrium of Homogeneously
and Heterogeneously Catalyzed Acetic Acid Esterification with Methanol and Methyl Acetate
Hydrolysis. Ind. Eng. Chem. Res. 2000, 39, 2601-2611
[2] Cláudio Garcia , Modelagem e Simulação de Processos Industriais e de Sistemas
Eletromecânicos, 1997, Edusp.