Predição da solubilidade de sólidos em CO2 supercrítico utilizando o modelo COSMO-SAC-Phi

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Souza Junior, Edgar Teixeira de
• Orientador(a): Soares, Rafael de Pelegrini, Staudt, Paula Bettio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Equilíbrio de fase; Dióxido de carbono; Solubilidade
• Palavras-chave em Inglês: COSMO-SAC-Phi; Solid solubility; Equation of state; Super-critical carbnon dioxide; Prediction
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/249773

A solubilidade de sólidos em dióxido de carbono supercrítico é uma informação importante para o projeto e otimização de processos nas indústrias alimentícia, farmacêutica e têxtil. O objetivo deste trabalho é investigar sistematicamente a precisão do modelo COSMO-SAC-Phi (CSP) em prever a solubilidade de sólidos em dióxido de carbono supercrítico. Os resultados obtidos através dos modelos PR + COSMOSAC EOS (PRCS), PSRK e Soave Redlich Kwong com a função alfa de Mathias Copeman com a clássica regra de mistura de Van der Waals (SRK-MC + vdW) foram comparados com o obtido através do modelo CSP. A solubilidade de 99 sólidos foi examinada. Uma grande variedade de compostos são considerados: ácidos alifáticos, álcoois alifáticos, hidrocarbonetos aromáticos, ácidos aromáticos, álcoois aromáticos, esteroides, estatinas e compostos aromáticos contendo átomos de nitrogênio, halogênio e/ou enxofre. A maioria destes compostos possuem moléculas semelhantes a fármacos. Um total de 2.450 pontos experimentais, cobrindo uma faixa de pressão de 45-500 bar e uma faixa de temperatura de 298-473 K, foram coletados para comparação com os resultados calculados. O banco de dados preditos para compostos puros Mol-Instincts foi usado para obter a pressão de saturação e o volume do líquido à pressão atmosfé- rica dos compostos estudados. A equação de estado CSP foi capaz de correlacionar os dados de pressão de saturação e volume do líquido com desvios médios de 5,32 % e 1,40 %, respectivamente. Com apenas dados de compostos puros, o CSP pôde predizer o equilíbrio sólido–fluido supercrítico das misturas. Quando a solubilidade calculada é comparada com dados experimentais, o desvio logarítmico médio da fração molar (ALDy) foi de 0,46 e 0,51 para as versões CSP (2021) e CSP (2019), respectivamente. Comparado aos modelos PSRK, PRCS e SRK-MC+vdW, a equação CSP (2021) teve um desempenho 27 %, 48 % e 64 % melhor, respectivamente, em termos de ALDy médio. Boas predições do ponto de cruzamento das isotermas de solubilidade foram também observadas. Isso indica que o modelo CSP pode fornecer uma primeira estimativa útil para a solubilidade, especialmente quando não há dados experimentais disponíveis.