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dc.creatorTrindade, Aline Catarina Martellet
dc.date.accessioned2021-12-14T17:32:20Z
dc.date.available2021-12-14T17:32:20Z
dc.date.issued2020-09-29
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/23303
dc.description.abstractThe esterification reaction is one of the most important processes of organic synthesis in liquid phase, since esters have many applications in the chemical industry. Isopropyl acetate, for example, is used as a solvent in synthetic resins, fragrances and printing inks. Esters can be obtained in various chemical reactions; however, they are often synthesized via the Fischer esterification reaction. Niobium oxide has been reported in the literature as an efficient catalyst for esterification. Its physical-chemical properties, such as surface area and acidity, are highly dependent on heat treatment conditions, due to changes that occur in the oxide structure at high temperatures and consequently affect the catalytic activity of niobium oxide. There are few studies in the literature that use diffusion models in heterogeneous catalysis. An intraparticle diffusion model was developed to explain the kinetics of the esterification of acetic acid with isopropanol, catalyzed by niobium oxide. The kinetic equations were defined by the pseudo-homogeneous (PH), Eley-Rideal (ER) and Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW) models. The kinetic and adsorption parameters were estimated using particle swarm optimization and nonlinear least squares. Finite difference approximations were applied to solve the partial differential equations present in the model. The increase in the calcination temperature caused changes in the structure of Nb2O5, as well as a reduction in the specific surface area, average pore volume and acidity. The oxides calcined at 150 and 350 °C showed similar catalytic activity, however it was negligible for the oxide calcined at 550 °C. The results showed that the conversion increased with increasing temperature and mass of catalyst. No difference in conversion was observed with increasing stirring speed. The values of kinetic and mass transfer parameters were similar to those reported in the literature. The LHHW model predicted the reaction kinetics better than the PH and ER models. Through an experimental design, an empirical model was developed correlating the conversion with the operational variables. The graphs of the empirical model as a function of the operational variables indicated that temperature, molar ratio and the interaction between these two variables are the most significant factors for the process.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectEsterificação catalítica heterogêneapor
dc.subjectÓxido de nióbiopor
dc.subjectAcetato de isopropilapor
dc.subjectDifusão intrapartículapor
dc.subjectReação cinéticapor
dc.subjectEstimação de parâmetrospor
dc.subjectHeterogeneous catalytic esterificationeng
dc.subjectNiobium oxideeng
dc.subjectIsopropyl acetateeng
dc.subjectIntraparticle diffusioneng
dc.subjectKinetic reactioneng
dc.subjectParameter estimationeng
dc.titleModelagem da difusão intrapartícula para predição da cinética da esterificação catalítica heterogênea de ácido acético e isopropanol empregando Nb2O5por
dc.title.alternativeModeling the intra-particle diffusion to predict the kinetics of heterogeneous catalytic esterification of acetic acid and isopropanol using Nb2O5eng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoA reação de esterificação é um dos mais importantes processos de síntese orgânica em fase líquida, uma vez que os ésteres possuem muitas aplicações na indústria química. O acetato de isopropila, por exemplo, é empregado como solvente em resinas sintéticas, fragrâncias e tintas de impressão. Os ésteres podem ser obtidos em várias reações químicas, no entanto são frequentemente sintetizados via reação de esterificação de Fischer. O óxido de nióbio foi reportado pela literatura como um eficiente catalisador para esterificação. Suas propriedades físico-químicas, tais como área específica e acidez, são altamente dependentes das condições de tratamento térmico, devido às alterações que ocorrem na estrutura do óxido em elevadas temperaturas e consequentemente afetam a atividade catalítica do óxido de nióbio. Existem poucos estudos na literatura que utilizam modelos difusionais em catálise heterogênea. Um modelo de difusão intrapartícula foi desenvolvido para explicar a cinética da esterificação do ácido acético com isopropanol, catalisada por óxido de nióbio. As equações cinéticas foram definidas pelos modelos pseudo-homogêneo (PH), Eley-Rideal (ER) e Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW). Os parâmetros cinéticos e de adsorção foram estimados usando otimização por enxame de partículas e mínimos quadrados não lineares. Aproximações por diferenças finitas foram aplicadas para resolver as equações diferenciais parciais presentes no modelo. O aumento da temperatura de calcinação ocasionou alterações na estrutura do Nb2O5, bem como redução na área específica, volume médio dos poros e acidez. Os óxidos calcinados a 150 e 350 °C apresentaram atividade catalítica semelhantes, no entanto foi desprezível para o óxido calcinado a 550 ° C. Os resultados mostraram que a conversão aumentou com o aumento da temperatura e massa de catalisador. Não foi observada diferença na conversão com o aumento da velocidade de agitação. Os valores dos parâmetros cinéticos e de transferência de massa foram semelhantes aos reportados pela literatura. O modelo LHHW previu melhor a cinética da reação do que o PH e o ER. Através de um planejamento de experimentos, foi desenvolvido um modelo empírico correlacionando a conversão com as variáveis operacionais. Os gráficos do modelo empírico em função das variáveis operacionais indicaram que temperatura, razão molar e a interação entre essas duas variáveis são os fatores mais significativos para o processo.por
dc.contributor.advisor1Salau, Nina Paula Gonçalves
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4234840503539989por
dc.contributor.advisor-co1Enzweiler, Heveline
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0460668255910901por
dc.contributor.referee1Coutinho, Elisa Barbosa
dc.contributor.referee2Silveira, Christian Luiz da
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4347974920248186por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Químicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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