Uso de Python para geração de gráficos de energia de Gibbs a partir de parâmetros do modelo NRTL, para sistemas ternários de equilíbrio líquido-líquido

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Quinto, Francisco Hiago Barbosa
Data de Publicação: 2025
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80634
Resumo: Several industrial and laboratory processes use liquid-liquid extraction as a basis, either to separate or purify a given compound of interest, since for systems that form azeotropes, or that require a lot of energy to be distilled in the traditional way, this technique proves to be more efficient. The design of liquid-liquid extraction processes requires knowledge of phase equilibrium that can be obtained through thermodynamic models, such as the Non-Random Two-Liquid (NRTL) model, which have parameters adjustable to the experimental data. However, these parameters may present problems that, if not identified, can lead to incorrect design of industrial processes. The generation of Gibbs energy curves and surfaces, which is an indication of the stability of the system, through the adjustable parameters of the models, can help in the identification of inconsistencies and in the understanding of the system. Thus, this work aimed to develop free tools to facilitate the generation of these graphs using the Python language, and comparing the results obtained for two systems previously analyzed in the literature, in addition to obtaining the deviations between the values obtained by the algorithm and those obtained by XSEOS, an Excel add-in. As a result, two Python notebooks were developed, which allow direct access to the source code, and an online application, for quick and easy use by users, with small deviations in the comparison of the cases available in the literature, allowing us to conclude that the developed tools proved to be effective in generating Gibbs energy graphs, from adjustable parameters of the NRTL model.
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spelling Quinto, Francisco Hiago BarbosaAguiar, Rílvia Saraiva de Santiago2025-04-28T15:15:47Z2025-04-28T15:15:47Z2025QUINTO, Francisco Hiago Barbosa. Uso de Python para geração de gráficos de energia de Gibbs a partir de parâmetros do modelo NRTL, para sistemas ternários de equilíbrio líquido-líquido. 2025. TCC (Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80634Several industrial and laboratory processes use liquid-liquid extraction as a basis, either to separate or purify a given compound of interest, since for systems that form azeotropes, or that require a lot of energy to be distilled in the traditional way, this technique proves to be more efficient. The design of liquid-liquid extraction processes requires knowledge of phase equilibrium that can be obtained through thermodynamic models, such as the Non-Random Two-Liquid (NRTL) model, which have parameters adjustable to the experimental data. However, these parameters may present problems that, if not identified, can lead to incorrect design of industrial processes. The generation of Gibbs energy curves and surfaces, which is an indication of the stability of the system, through the adjustable parameters of the models, can help in the identification of inconsistencies and in the understanding of the system. Thus, this work aimed to develop free tools to facilitate the generation of these graphs using the Python language, and comparing the results obtained for two systems previously analyzed in the literature, in addition to obtaining the deviations between the values obtained by the algorithm and those obtained by XSEOS, an Excel add-in. As a result, two Python notebooks were developed, which allow direct access to the source code, and an online application, for quick and easy use by users, with small deviations in the comparison of the cases available in the literature, allowing us to conclude that the developed tools proved to be effective in generating Gibbs energy graphs, from adjustable parameters of the NRTL model.Diversos processos industriais e de laboratório utilizam a extração líquido-líquido como base, seja para separar ou purificar determinado composto de interesse, pois para sistemas que formam azeótropo, ou que requerem muita energia para serem destiladas de forma tradicional, essa técnica mostra-se mais eficiente. O dimensionamento dos processos de extração líquidolíquido requer informações sobre o equilíbrio de fases que podem ser obtidas por meio de modelos termodinâmicos, como o modelo Non-Random Two-Liquid (NRTL), que possuem parâmetros ajustáveis aos dados experimentais, esses parâmetros, contudo, podem apresentar problemas que, se não identificados, podem levar ao dimensionamento incorreto de processos industriais. A geração de curvas e superfície da energia de Gibbs, que é um indicativo da estabilidade do sistema, por meio dos parâmetros ajustáveis dos modelos, pode auxiliar na identificação de inconsistências e na compreensão do sistema. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo desenvolver ferramentas gratuitas para facilitar a geração desses gráficos utilizando a linguagem Python, e comparando os resultados obtidos para 2 sistemas previamente analisados na literatura, além da obtenção dos desvios entre os valores obtidos pelo algoritmo com os obtidos pelo XSEOS, um suplemento do Excel. Como resultado, foram desenvolvidos dois notebooks Python, que permitem acesso direto ao código fonte, e um aplicativo online, para uso rápido e fácil dos usuários, com desvios pequenos na comparação dos casos disponíveis na literatura, permitindo concluir que as ferramentas desenvolvidas demonstraram ser eficazes na geração de gráficos de energia de Gibbs, a partir de parâmetros ajustáveis do modelo NRTL.Uso de Python para geração de gráficos de energia de Gibbs a partir de parâmetros do modelo NRTL, para sistemas ternários de equilíbrio líquido-líquidoUse of Python to generate Gibbs energy graphs from NRTL model parameters for ternary liquid-liquid equilibrium systemsUso de Python para generar gráficos de energía de Gibbs a partir de parámetros del modelo NRTL para sistemas de equilibrio líquido-líquido ternarioUtilisation de Python pour générer des graphiques d'énergie de Gibbs à partir des paramètres du modèle NRTL pour les systèmes d'équilibre liquide-liquide ternairesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisExtração líquido-líquidoEquilíbrio de fasesModelos termodinâmicosFerramentas computacionaisAplicativo onlineLiquid-liquid extractionPhase equilibriumThermodynamic modelsComputational toolsOnline applicationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/7940070657475849https://orcid.org/0000-0003-2513-6898http://lattes.cnpq.br/89121667516885142025-04-28LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/80634/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINAL2025_tcc_fhbquinto.pdf2025_tcc_fhbquinto.pdfapplication/pdf3501858http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/80634/3/2025_tcc_fhbquinto.pdf41917fb10f6081f7425b73cb51809ea9MD53riufc/806342025-04-28 12:16:39.678oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-04-28T15:16:39Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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