Avaliação de regras de combinação na predição da adsorção de hidrocarbonetos utilizando o método Monte Carlo

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Pereira, Maria Gabriela Marques Vidal
• Orientador(a): Romanielo, Lucienne Lobato
• Banca de defesa: Hori, Carla Eponina , Lopes, Luís Cláudio Oliveira , Muniz, André Rodrigues
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Simulação molecular; Alcanos; Adsorção teses; Regras de combinação; Engenharia química teses; Hidrocarbonetos teses; Indústria petroquímica; Molecular simulation; Adsorption; Alkanes; Combination rules
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS ORGANICOS
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/24989; http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.159

A adsorção de hidrocarbonetos tem sido sistematicamente investigada por causa das suas diversas aplicações nos processos de separação na indústria petroquímica e em processos catalíticos . A determinação experimental de isotermas de adsorção, tanto de componentes puros quanto de suas misturas, em geral demanda bastante tempo e recursos financeiros. Assim, a simulação molecular aparece como uma ferramenta atrativa para estimar as propriedades de adsorção e avaliar novos materiais adsorventes. No entanto, não há uma maneira sistemática de se obter os parâmetros do campo de força entre átomos diferentes. Em geral, esses parâmetros são ajustados para melhor descrever as propriedades de adsorção, como a capacidade de adsorção, o calor isostérico de adsorção e os coeficientes de Henry. Essa abordagem limita a capacidade preditiva da simulação molecular. Neste trabalho foi proposto uma nova regra de combinação para o potencial de Lennard-Jones (LJ) com o objetivo de melhorar a capacidade preditiva de simulação molecular que será baseada apenas no campo de força para as espécies puras (adsorvente e adsorvato). Foram realizados estudos de adsorção de alcanos lineares, na faixa de átomos de carbono de 1-6 usando simulações de Monte Carlo (GCMC) para três temperaturas diferentes em zeólita do tipo MFI. Os alcanos foram descritos de acordo com o campo de força TraPPE que apresenta uma boa representação para o comportamento de alcanos, em fase fluida. O conjunto Grande Canônico (GCMC), implementado no código aberto Cassandra V2.2 foi utilizado para simular a adsorção. A nova regra de combinação e a regra clássica de Lorentz-Berthelot foram testadas. Os resultados foram comparados com dados experimentais e resultados de simulação molecular anteriores reportadas na literatura. Os resultados indicaram que o uso de regras de combinação descreve satisfatoriamente a maioria dos sistemas investigados, sendo, por vezes, superior às simulações usando parâmetros ajustados, confirmando assim a possibilidade de usar essa ferramenta na forma preditiva para avaliação da adsorção em zeólitas. Para reforçar esta avaliação, foram realizadas novas simulações envolvendo misturas de metano-etano em zeólita tipo 5A e 2-metil-pentano e n-hexano em silicalita. Os novos resultados reforçam a conclusão anterior.