Author(s):
Leite, Susana Cristina de Magalhães Machado 
Date: 2011
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/7568
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia química; Catálise heterogénea; Esterificação; Equilíbrio líquido-líquido; Ácido acético; Álcool
Description
O objectivo deste trabalho consiste no estudo teórico e experimental da
esterificação do ácido acético com etanol, realizada em fase líquida num sistema
bi- e trifásico, usando como catalisador uma resina de permuta iónica (Amberlyst-
15) e uma enzima imobilizada (Novozyme 435). As reacções foram realizadas a 50
e 65ºC, 900 e 500rpm. Monitorizou-se a reacção por titulação do ácido acético com
solução aferida de NaOH. Os parâmetros estudados foram a influência da
temperatura, do tipo de catalisador e presença de solvente sobre o equilíbrio
químico e a cinética de reacção.
O sistema bifásico foi estudado com o modelo desenvolvido em trabalhos prévios,
obtendo-se para a constante cinética kdir(50ºC)= 0,1967 mol.s-1.kg-1 e kdir(65ºC)=
0,3200 mol.s-1.kg-1 e para a conversão de equilíbrio Xeq =0,82 para ambas
temperaturas. Os desvios absolutos médios foram 8,35 e 7,16% para 50 e 65ºC,
respectivamente.
O sistema trifásico foi modelado considerando reacção reversível de 2ª ordem,
equilíbrio líquido-líquido instantâneo na superfície do catalisador e acumulação
dentro dos seus poros. Determinou-se os coeficientes de actividade pelo método do
UNIFAC e a constante de equilíbrio pelas relações termodinâmicas. As constantes
cinéticas obtidas foram kdir(50ºC)= 0,0410 mol.s-1.kg-1 e kdir(65ºC)= 0,0656 mol.s-
1.kg-1 com desvios absolutos médios de 4,94 e 10,85%, respectivamente. A
conversão de equilíbrio, para ambas as temperaturas foi igual a 0,96. As limitações
difusionais externas foram consideradas desprezáveis tendo se obtido uma
espessura de filme na ordem de 0,1 m.
A reacção de esterificação enzimática foi estudada com o modelo acima descrito,
obtendo-se kdir(50ºC)= 0,0959 mol.s-1.kg-1 com desvio absoluto médio igual a
9,79%. The aim of this work consists of theoretical and experimental study of esterification
of acetic acid with ethanol, held in the liquid phase in a bi- and triphasic system,
using as catalyst an ion exchange resin (Amberlyst-15) and an immobilized enzyme
(Novozyme 435) . The reactions were performed at 50 and 65 ° C, 900 and
500rpm. The reaction was monitored by titration of the acetic acid with NaOH
solution measured. The parameters studied were the influence of temperature, the
type of catalyst and the presence of a solvent on chemical equilibrium and reaction
kinetics.
The biphasic system was studied with the model developed in previous work,
yielding to the constant kinetic kdir (50 C) = 0,1967 mol.s-1.kg-1 and kdir(65ºC)=
0,3200 mol.s-1.kg-1 and the equilibrium conversion was Xeq = 0.82 for both
temperatures. The average of absolute deviations were 8.35 and 7.16% for 50 and
65 ° C, respectively.
The triphasic system was modeled considering 2nd order reversible reaction,
instantaneous liquid-liquid equilibrium on the catalyst surface and accumulation
within the pores. The activity coefficients were determined by the UNIFAC method
and the equilibrium constant for the thermodynamic relations. The kinetic constants
obtained was kdir(50ºC)= 0,0410 mol.s-1.kg-1 e kdir(65ºC)= 0,0656 mol.s-1.kg-1 with
average of absolute deviations equal to 4.94 and 10 85%, respectively. The
equilibrium conversion for both temperatures was equal to 0.96.
The external diffusional limitations were considered negligible, with a film
thickness of around 0.1 m.
The enzymatic esterification reaction was studied with the model described above,
obtaining kdir(50ºC)= 0,0959 mol.s-1.kg-1 1 with average of absolute deviation equal
to 9.79%. Mestrado em Engenharia Química
