Química

Eletrólitos em solução podem ludibriar engenheiros precipitados – Simulação

Quimica e Derivados
24 de outubro de 2003
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    – Sistema H2O-NH3-CO2-H2S: O exemplo anterior ilustra a complexidade de um sistema com um único componente dissolvido em água. Já esse exemplo abordará o caso multicomponente. Um dos incontáveis exemplos na literatura de sistemas aquosos multicomponentes é o sistema quaternário água, amônia, gás carbônico e ácido sulfídrico4. Todas as espécies e reações independentes envolvidas no sistema estão apresentadas na tabela II. Utilizando modelos termodinâmicos padrão para o cálculo de equilíbrio líquido-vapor, sem levar em conta as 7 reações químicas envolvidas na fase aquosa, é possível obter erros de várias ordens de magnitude na predição de propriedades vitais para a simulação. A figura I ilustra essa situação dramática, em que para determinados pontos são observados erros que diferem em até três ordens de grandeza do valor experimental. A figura II, por sua vez, ilustra a precisão de um modelo que se preocupa em considerar todas as reações químicas envolvidas no sistema.

    Química e Derivados: Simulação: simulacao_fig_2. Não apenas sais inorgânicos (ex.: FeCl3) e gases (ex.: amônia) que se dissolvem em água podem formar eletrólitos. Muitos ácidos orgânicos (ex.: ácido fórmico), assim como diversos componentes orgânicos, dissociam-se em água em forma de íons. Além disso, os íons resultantes podem vir a formar novas espécies (chamados íons complexos ou organo-metálicos complexos) através da combinação com íons metálicos.

    Pacotes comerciais – Atualmente, a maioria dos simuladores de processos químicos existentes no mercado, como Aspen Plus (Aspentech), Hysys (Aspentech), Pro-II (Simulation Science), Chemcad (Chemstations), Ideas (Ideas Simulation), Gproms (Process Systems Enterprise) e ESP (OLI Systems), já é capaz de lidar com sistemas eletrolíticos em meio aquoso. Todos os simuladores mencionados, com exceção do Chemcad, utilizam a mesma estrutura e banco de dados termodinâmicos para eletrólitos. Essa mesma estrutura termodinâmica foi desenvolvida pela empresa americana OLI Systems única empresa, no mundo, especializada em simulação de sistemas eletrolíticos. Cabe nesse ponto mencionar que o pacote comercial Aspen Plus, além do modelo de eletrólitos desenvolvido em conjunto com a OLI (chamado Aspen OLI), possui um modelo termodinâmico, denominado ElecNRTL, que lida com sistemas eletrolíticos, não só em meio aquoso, mas, em qualquer solvente.

    1J.F. Zemaitis, D.M. Clark, M. Rafal, e N.C. Scrivner, Handbook of aqueous electrolyte thermodynamics: theory and applications, Design Institute for Physical Property Data (AIChE), NY, 1986.
    2 P. B. Linkson, Can You Trust Your Aqueous System Simulation?, Chemical Engineering Progress, pg. 63, May 1998.
    3 Y. Liu, e S. Watanasiri, Successfully Simulate Electrolyte Systems, Chemical Engineering Progress, pg. 25, Outubro 1999.
    4 M. Rafal, J. Berthold, e D. Linz, Introduction to OLI Electrolytes, http://www.olisystems.com/Downloads/PDFiles/Intro to OLI
    Electrolytes.pdf

    Os autores

    Química e Derivados: Simulação: felipe_ardson. Luis Felipe Tavares (dir.) é mestre (M.S.) em engenharia química pela Carnegie Mellon University, dos E.U.A., possui cursos de modelagem e simulação pelo Massachussets Institute of Technology (MIT) e especialização em gerência de projetos em Berkeley (University of California).

    Ardson Vianna Jr. (esq.) é professor do Instituto Militar de Engenharia, doutor (D. Sc.) em engenharia química pela PEQ-COPPE e engenheiro formado pelo IME, com especialização em processos petroquímicos pelo Cepesq (Petroquisa) e Sogesta-Urbino, da Itália. É diretor da Intratec Consulting, junto com Luis Felipe Tavares. Abelardo Azevedo Jr., engenheiro químico formado pela UFPE com MBA pela FGV em gestão empresarial, é gerente de processos e produtos da unidade de vinílicos da Braskem.



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