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Título: Análise conformacional da estrutura molecular de misturas azeotrópicas
Título(s) alternativo(s): Conformational analysis of the molecular structure of azeotropic mixtures
Autor(es): Dias, Lucas Cerqueira
Orientador(es): Guimarães, Jeconias Rocha
Palavras-chave: Misturas (Química)
Separação (Tecnologia)
Radiação
Mixtures
Separation (Technology)
Radiation
Data do documento: 9-Out-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: DIAS, Lucas Cerqueira. Análise conformacional da estrutura molecular de misturas azeotrópicas. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2023.
Resumo: O fenômeno azeotrópico consiste em uma mistura de pelo menos duas substâncias que a uma determinada concentração, temperatura e pressão evapora como uma substância pura, impossibilitando a sua separação completa tendo em vista apenas a diferença de ponto de ebulição. A presença desse fenômeno na indústria implica em diversos problemas a serem contornados. Sua ocorrência leva ao acréscimo de mais um processo na planta de separação, pois o solvente utilizado na quebra desse azeótropo precisa ser reciclado. A adição de mais etapas aumenta o tempo total do processo num todo. Além disso, quanto mais estágios envolvidos, maior o risco de acidentes, e maior o gasto energético. Vale lembrar que, há o custo com o solvente, que varia de a cordo com os componentes envolvidos no azeótropo, que leva a uma dependência externa no processo, provinda de fornecedores destes reagentes. Neste trabalho, analisou-se o comportamento de uma mistura azeotrópica, em termos de seus espectros vibracionais. A proposta é levantar a itensidade de oscilações naturais em função da frequência de excitação da mistura água-etanol. Ao identificar os espectros de componentes distintos da mistura, pudemos inferir que é possível a excitação localizada. Desta forma, uma radiação eletromagnética com a frequência específica pode entrar em ressonância com a oscilação natural de alguma das partes da mistura. O nosso estudo focou nas frequências intra e intermoleculares, que em ambos casos mostram-se possíveis de serem acessadas de modo seletivo, propiciando assim a quebra do azeótropo.
Abstract: The azeotropic phenomenon consists of a mixture of at least two substances which at a given concentration, temperature and pressure evaporates as a pure substance, making its complete separation impossible based only on the difference in boiling point. Its presence in the industry leads to several challenges. When it occurs, an additional separation process is required in the plant because the solvent used to break this azeotrope needs to be recycled. Thus, adding more steps increasing the overall process time. Furthermore, more stages involved mean a higher risk of accidents and to a higher energy consumption. It is important to note that there is a cost associated with the solvent, which varies depending on the components in the azeotrope, creating an external dependency on suppliers for these reagents. In this study, we analyzed the behavior of an azeotropic mixture in terms of its vibrational spectra. The goal was to assess the intensity of natural oscillations as a function of the excitation frequency of the water-ethanol mixture. By identifying the spectra of different components within the mixture, we could infer that localized excitations are possible. Consequently, electromagnetic radiation at a specific frequency can resonate with the natural oscillation of some parts of the mixture. Our study focused on both intra and intermolecular frequencies, which in both cases appear to be accessible selectively, thus facilitating the breaking of the azeotrope.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33492
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