Avaliação de modelos termodinâmicos para caracterizar o sistema benzeno-tiofeno

dc.contributor.advisor1Queiroz, João Paulo Silva
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7316247674511327
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-3469-2773
dc.contributor.authorRocco, Gabriel Santana
dc.date.accessioned2026-02-10T17:57:44Z
dc.date.issued2025-12-08
dc.description.abstractThe separation of benzene and thiophene is a relevant challenge in chemical engineering due to the low relative volatility difference between the components and the presence of sulfur in thiophene, which compromises fuel quality and catalytic activity in refining processes, making it essential to employ thermodynamic models capable of accurately representing the vapor–liquid equilibrium (VLE). In this work, different models available in the Aspen Plus simulator were evaluated to represent the binary benzene–thiophene system, using experimental data available in the literature as reference. The qualitative analysis consisted of comparing simulated T–x–y curves with experimental points, while the quantitative analysis was carried out through the calculation of root mean square deviations (RMSD) in temperature and vapor-phase composition. The results showed contrasting performances: the Peng–Robinson equation of state presented the lowest deviation in temperature (RMSD = 0.1845 °C), confirming its robustness in thermal prediction, while the Soave–Redlich–Kwong model stood out in representing the vapor phase, with RMSD in composition of only 0.0009, evidencing greater fidelity in predicting equilibrium compositions. The UNIQUAC model demonstrated balanced performance, with RMSD of 0.2364 °C in temperature and 0.0017 in composition, followed by NRTL, which presented 0.3448 °C and 0.0032, respectively, confirming intermediate results. In contrast, the correlational models Chao–Seader and Grayson–Streed exhibited the largest deviations, with RMSD in temperature of 1.0735 °C and 1.2690 °C and composition errors above 0.008, while UNIFAC, despite its predictive nature, showed RMSD of 0.8707 °C in temperature and 0.0090 in composition, confirming its limitations for aromatic systems containing sulfur. Therefore, it is concluded that Peng–Robinson and SRK are the most suitable models to represent the studied system, each excelling in a specific variable, with UNIQUAC emerging as an intermediate alternative capable of providing consistent results in both variables, although without surpassing the performance of cubic equations of state.eng
dc.description.resumoA separação de benzeno e tiofeno constitui um desafio relevante na engenharia química devido à baixa diferença de volatilidade relativa entre os componentes e à presença de enxofre no tiofeno, que compromete a qualidade dos combustíveis e a atividade catalítica em processos de refino, tornando indispensável a utilização de modelos termodinâmicos capazes de representar com precisão o equilíbrio líquido-vapor (ELV). Neste trabalho, diferentes modelos disponíveis no simulador Aspen Plus foram avaliados para representar o sistema binário benzeno–tiofeno, utilizando como referência dados experimentais disponíveis na literatura. A análise qualitativa consistiu na comparação das curvas T–x–y simuladas com os pontos experimentais, enquanto a análise quantitativa foi realizada por meio do cálculo dos desvios quadráticos médios (RMSD) em temperatura e composição da fase vapor. Os resultados mostraram desempenhos contrastantes: a equação de estado Peng–Robinson apresentou o menor desvio em temperatura (RMSD = 0,1845 °C), confirmando sua robustez na previsão térmica, enquanto o modelo Soave–Redlich–Kwong destacou-se na representação da fase vapor, com RMSD em composição de apenas 0,0009, evidenciando maior fidelidade na previsão das composições de equilíbrio. O UNIQUAC demonstrou desempenho equilibrado, com RMSD de 0,2364 °C em temperatura e 0,0017 em composição, seguido pelo NRTL, que apresentou 0,3448 °C e 0,0032, respectivamente, confirmando resultados intermediários. Em contrapartida, os modelos correlacionais Chao–Seader e Grayson–Streed exibiram os maiores desvios, com RMSD em temperatura de 1,0735 °C e 1,2690 °C e erros em composição superiores a 0,008, enquanto o UNIFAC, apesar de seu caráter preditivo, apresentou RMSD de 0,8707 °C em temperatura e 0,0090 em composição, confirmando suas limitações para sistemas aromáticos contendo enxofre. Conclui-se, portanto, que Peng–Robinson e SRK são os modelos mais adequados para representar o sistema estudado, cada um se destacando em uma variável específica, com o UNIQUAC surgindo como alternativa intermediária capaz de fornecer resultados consistentes em ambas as variáveis, ainda que sem superar o desempenho das equações de estado cúbicas.
dc.identifier.citationROCCO, Gabriel Santana. Avaliação de modelos termodinâmicos para caracterizar o sistema benzeno-tiofeno. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23607.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23607
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQ
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectEquilíbrio líquido-vapor
dc.subjectModelos termodinâmicos
dc.subjectBenzeno
dc.subjectTiofeno
dc.subjectAspen Pluseng
dc.subjectVapor-liquid equilibriumeng
dc.subjectThermodynamic modelseng
dc.subjectBenzeneeng
dc.subjectThiopheneeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleAvaliação de modelos termodinâmicos para caracterizar o sistema benzeno-tiofeno
dc.title.alternativeEvaluation of thermodynamic models to characterize the benzene-thiophene systemeng
dc.typeTCC

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