O estudo e a compreensão da termodinâmica é extremamente importante para todos os processos que envolvam equilíbrio de fases. A determinação das propriedades termodinâmicas de uma mistura pode ser obtida por diferentes formas de cálculo, que podem consumir um grande tempo computacional e apresentar difícil solução. Para casos que envolvam controle e simulações online, otimizações em tempo real e até simuladores de treinamento de operadores (OTS) isso pode ser um fator decisivo no emprego da aplicação. Esta dissertação propõe uma nova formulação denominada de Método dos Modelos Termodinâmico Simplificado (MTS) em lugar da utilização dos modelos termodinâmicos locais (MTL), os quais são destinados à redução do tempo computacional de simulações de processos, através da aproximação de modelos rigorosos e da simplificação das rotinas de cálculos termodinâmicos de equilíbrio líquido-vapor. O MTS proposto neste trabalho é constituído por parâmetros que são estimados utilizando dados calculados de forma rigorosa e que permitem a sua utilização em uma região significativamente mais ampla. Inicialmente, avaliaram-se alguns MTLs empregados na literatura e a partir destes foi proposto um novo modelo com adição de um parâmetro capaz de melhorar a dependência da temperatura de ponto de bolha. Para se determinar os parâmetros do MTS, foi formulado um problema de otimização em que a função objetivo envolve os erros nos ajustes das constantes de equilíbrio e o erro na predição da temperatura de ponto de bolha da mistura, tendo como restrição de igualdade o somatório da composição da fase vapor. Nessa nova abordagem todos os parâmetros são obtidos simultaneamente. Em trabalhos anteriores, os parâmetros eram determinados através da resolução de um problema de mínimos quadrados formulados para cada constante de equilíbrio separadamente. As propriedades termodinâmicas obtidas com essa nova metodologia foram comparadas às propriedades obtidas com modelos rigorosos, apresentando boa correlação e solução simples. O novo MTS e a metodologia proposta foram também validados para uma mistura de cinco componentes. Finalmente o modelo obtido para a mistura acetona, benzeno e etanol foi implementado em uma simulação dinâmica de uma coluna de destilação. Os resultados obtidos foram muito satisfatórios, reduzindo o tempo de resolução do problema em aproximadamente 50 vezes quando comparado ao tempo necessário para resolver o mesmo problema utilizando o modelo rigoroso. / Thermodynamics is very important for all processes involving phase equilibrium. The determination of the thermodynamic properties of a mixture can be obtained by different ways of calculation, which can spend a large computational time and present difficult solution. For cases involving online control and simulations, real-time optimizations and operator training simulators (OTS) this point can be a decisive factor in the use of application. A new concept is proposed for the use of local thermodynamic models (LTM), which are aimed at reducing the computational time of processes simulations, through the approximation of rigorous models and simplifying thermodynamic routines of phase equilibrium calculations, to be used in a new approach, as a simplified thermodynamic models (STM) with global application. The STM presented consists of parameters that are estimated using data rigorous calculated. First of all, some LTM presented in the literature were evaluated and it was proposed a new model with the addition of one parameter that provides better adjustment to the bubble point temperature. This new model was called STM. After define an STM for a ternary mixture, we a new methodology to obtain the model parameters was proposed. In previous papers, the parameters were determined by solving a least squares problem, it is necessary to obtain separately the parameters of each component model. The new methodology is based on an optimization problem that minimizes the error between the K-value obtained by rigorous model and the K-value predicted by STM, adjusting the parameters of all components simultaneously in the same calculation and estimating the bubble point temperature of mixture. The thermodynamic properties obtained with this new method were compared to the properties obtained with rigorous models, presenting good correlation and simple solution. The new STM and the proposed methodology were also validated for a mixture of five components. Finally the model obtained for the mixture was implemented in a dynamic simulation of a distillation column, in which it was obtained very satisfactory results, reducing the time to resolution of the problem in about 50 times when compared to the time required to solve the same problem using the rigorous model.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJCTF.pdf: 3670025 bytes, checksum: 32289c02fa0f16236c28137ea6d2a96c (MD5) Previous issue date: 2004-12-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / Natural zeolites are the most important inorganic cationic exchangers exhibiting high ion exchange capacity, selectivity and environment compatibility. Heavy metals are well known for toxicity and their disposal is a significant industrial waste problem. The goal of this work was directed to evaluate the selectivity of a purified homo-ionic clinoptilolite mineral for aqueous Pb2+, Zn2+, Cu2+ and Na+ ions at 0,005 eq/L and 303 K, interpreted through the application of empirical thermodynamic models to the zeolite phase (Margules, Van Laar, Wilson) coupled with a well established ion-interaction approach for the electrolyte solution (Pitzer). The present study considered the following stages: (1) adsorbent material: preparation and characterization; (2) aqueous solutions: nitrates of sodium, lead, zinc and copper; (3) equilibration of weighed amounts of homo-ionic clinoptilolite with a series of solutions containing the two competing cations; (4) analysis for aqueous cations by AAE; (5) construction of the equilibrium points; isotherm analysis; (6) test for thermodynamic reversibility; (7) empirical models for the zeolite phase (admitted as a solid solution) jointed to the ion-interaction model chosen for the aqueous solution; (8) equilibrium constant and Gibbs free energy for the ion-exchange reactions; phenomenological interpretation of the thermodynamic parameters obtained by means of the application of empirical models to the zeolite phase. The above procedure was, in the same way, followed for the ternary systems. The results obtained in this work shown that the empirical models adopted for the solid phase coupled to Pitzer s model for the activity coefficients in the electrolyte solution describe successfully the binary ion-exchange equilibria. The calculated equilibrium constant and the corresponding Gibbs free energy for each binary-exchange reaction resulted in a selectivity sequence, at the normality and temperature of this study, easily deduced as: 2 2 2 Pb Na Cu Zn + + + + > > . Besides, the parameters estimated applying the Margules , Van Laar s and Wilson s equations for cations in the solid binary mixture resulted in useful values quantifying adequately the cation zeolite framework interactions, thus, an alternative way to interpret the adsorbent selectivity from the charge and cationic radius effect. The ternary parameters obtained applying multi-component empirical models do not explain properly the non-ideality of ions in a solid mixture containing more than two components. This is in accordance with the results encountered in a number of publications on crystal structure of heulandite-group zeolites: these aluminosilicates are found to contain crystallographically distinct set of sites throughout the exchanger framework and that normally each set of sites is partially populated by the exchanging ions. As a consequence, activity coefficients for a multi-component exchange reaction cannot be predicted from appropriate binary data for a heterogeneous exchanger, since the phenomenological binary coefficients are complicated functions of each site set, population and composition, and both these properties will change on introducing other species of ion in the exchanger. In this sense, and from what were obtained here, is believed that multi-component solid phase nonideality must, at least, be interpreted through the application of statistical thermodynamic models considering the energetic heterogeneity of a number of site set and the charge density of the specific zeolite framework. / Obs.: Devido a restrições dos caracteres especias, verifcar resumo em texto completo para download. As zeólitas naturais constituem os trocadores iônicos inorgânicos mais importantes, as quais mostram elevada capacidade de troca iônica, seletividade e compatibilidade com o ambiente natural. Os metais pesados são conhecidos pela sua toxicidade e seus depósitos constituem o maior problema quanto a despejos industriais. Os objetivos básicos deste trabalho foram a interpretação do equilíbrio de adsorção e a avaliação da seletividade de um mineral de clinoptilolita purificado e homo-iônico por Pb2+, Zn2+, Cu2+ e Na+ aquosos à normalidade de 0,005 eq/L e temperatura de 303 K. O estudo proposto foi feito obedecendo as seguintes etapas: (1) preparação e caracterização do material adsorvente; (2) preparação e análise de soluções eletrolíticas; (3) equilíbrio termodinâmico de clinoptilolita homo-iônica com soluções contendo os dois cátions competitivos; (4) análises, no equilíbrio, das soluções mediante EAA; (5) construção dos pontos experimentais e análise das isotermas; (6) testes de reversibilidade termodinâmica; (7) uso de modelos empíricos para a fase zeólita, admitida como uma pseudo-solução, e modelos de interação iônica para a solução eletrolítica; (8) análise da constante de equilíbrio e da energia livre de Gibbs das reações de troca binárias e interpretação fenomenológica dos parâmetros termodinâmicos. Os resultados obtidos mostraram que os modelos adotados para a fase zeólita, considerada como uma mistura, junto com o modelo de Pitzer para os coeficientes de atividade na solução eletrolítica descrevem com sucesso o equilíbrio de troca binária dos sistemas estudados. A constante de equilíbrio calculada e a correspondente energia livre de Gibbs, para cada reação de troca binária à normalidade e temperatura estudadas, resultaram numa seqüência de seletividade dada por: 2 2 2 Pb Na Cu Zn + + + + > > . Paralelamente, os parâmetros estimados através do o uso das equações de Margules, Van Laar e Wilson para os cations na mistura binária resultaram em valores úteis na quantificação das interações cátion estrutura. Desta forma, a avaliação destes parâmetros constituiu uma alternativa na interpretação da seletividade do adsorvente pelos diferentes cátions de troca a partir do efeito do raio e da carga dos cátions. Os parâmetros ternários obtidos através da aplicação de modelos clássicos de estrutura multicomponente resultaram não satisfatórios na interpretação fenomenológica da mistura de mais de dois componentes. Este resultado confirma o encontrado em estudos sobre a estrutura cristalina das zeólitas tipo heulandita: estes aluminosilicatos geralmente contêm grupos de sítios cristalográficos distinguíveis e, por outro lado, que os coeficientes de atividade dos íons em cada tipo de sítios é uma função fortemente dependente da composição e população destes. Desta forma, a inclusão de um terceiro componente torna extremamente complicada a predição e interpretação dos coeficientes de atividade fenomenológicos na mistura sólida multicomponente. Neste sentido e, a partir dos resultados deste estudo, acredita-se que a interpretação da não idealidade da mistura sólida multicomponente deve ser feita através do uso de modelos que considerem a heterogeneidade energética dos diferentes grupos de sítios dentro da zeólita, acoplado a considerações da termodinâmica estatística que têm em conta a população e composição em cada grupo de sítios, além da densidade de carga da rede cristalina do adsorvente.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4341.pdf: 3523829 bytes, checksum: c8f8e2af0018506bb783b5898011090f (MD5) Previous issue date: 2012-03-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / Fructose (C6H12O6) is a monosaccharide with increasing industrial interest, and with some advantages over other sugars, facts that have motivated many studies about its production from its aqueous solution, by crystallization. Fructose crystallization occurs, in general, with the addition of ethanol as anti-solvent, aiming the reduction of its solubility and metastable zone width. Addition of ethanol makes feasible fructose crystallization, however, generates other negative factors to the process, as economically, because of its cost, as environmentally, because of the generation of the mother-liquor as a highly concentrate ethanol residue. These factors motivated the study of separation and reuse of the mother-liquor, recycling both ethanol and the diluted solution of non-crystallized fructose back to the process. Besides, the process was integrated into the calcium gluconate enzymatic production, through the reuse of its byproduct as raw material of the process of this work. Because of the absent of experimental data in literature, some methods of calculation of the vapor-liquid equilibrium (VLE) of the ternary solution were tested and compared, providing the choice of some of them to determine the equilibrium data. The method which obtained the best results was the AUNIFAC, and this method was used to provide the energy calculations of the process, by the evaporation and distillation temperature calculations. The cost of energy together with the replaced ethanol, were used to determine the operational cost, allowing the comparison of different operational conditions of the global process. With temperatures above 100°C in laboratorial experiments, the solution became yellow, a behavior of fructose caramelisation. It can occur because of the thermal degradation of fructose producing hydroxymethylfurfural and it prejudices the crystallization process. Because of it, it is necessary to avoid temperatures above 100°C. Finally, the integrated process made feasible crystalline fructose production by crystallization. / A frutose (C6H12O6) é um monossacarídeo com crescente interesse industrial e algumas vantagens quando comparado a outros açúcares, fatos que tem motivado estudos de sua produção a partir da solução aquosa, via cristalização. A cristalização de frutose ocorre, comumente, com a adição de etanol como antissolvente, visando a diminuição de sua solubilidade e da largura da zona metaestável. A adição de etanol à solução viabiliza a cristalização, entretanto, gera fatores negativos ao processo, tanto economicamente, por agregar custo ao processo, quanto ambientalmente, pela geração do licor-mãe como um resíduo altamente concentrado em etanol. Tais fatores motivaram o estudo de um processo integrado com separação, via destilação, e reuso do licor-mãe da cristalização, reaproveitando tanto o etanol quanto a solução aquosa diluída de frutose não cristalizada. O processo foi integrado também ao processo produtivo de gluconato de cálcio, utilizando como matéria-prima um subproduto de tal processo. No estudo da destilação da solução ternária, devido à ausência de dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) na literatura, foram estudados métodos de obtenção do equilíbrio, métodos estes que foram testados e comparados para avaliação da possibilidade de utilização dos mesmos. O método que obteve melhores resultados, o A-UNIFAC, foi utilizado nos cálculos das temperaturas das operações de evaporação e destilação, possibilitando os cálculos das energias envolvidas no processo via balanços de energia. Tais energias, bem como o etanol reposto no processo, foram utilizadas para determinação do custo de operação da planta, possibilitando a comparação de diferentes de operação do processo. A partir de ensaios em laboratório, notou-se a formação de cor amarelada, característica de caramelização da frutose em temperaturas acima de 100°C. Tal característica pode ter ocorrido pela desidratação da frutose formando o hidroximetilfurfural e mostrou-se prejudicial à cristalização sendo necessário, portanto, evitar temperaturas acima de 100°C em todo o processo. O processo integrado viabilizou a produção de frutose cristalina por cristalização.

O estudo e a compreensão da termodinâmica é extremamente importante para todos os processos que envolvam equilíbrio de fases. A determinação das propriedades termodinâmicas de uma mistura pode ser obtida por diferentes formas de cálculo, que podem consumir um grande tempo computacional e apresentar difícil solução. Para casos que envolvam controle e simulações online, otimizações em tempo real e até simuladores de treinamento de operadores (OTS) isso pode ser um fator decisivo no emprego da aplicação. Esta dissertação propõe uma nova formulação denominada de Método dos Modelos Termodinâmico Simplificado (MTS) em lugar da utilização dos modelos termodinâmicos locais (MTL), os quais são destinados à redução do tempo computacional de simulações de processos, através da aproximação de modelos rigorosos e da simplificação das rotinas de cálculos termodinâmicos de equilíbrio líquido-vapor. O MTS proposto neste trabalho é constituído por parâmetros que são estimados utilizando dados calculados de forma rigorosa e que permitem a sua utilização em uma região significativamente mais ampla. Inicialmente, avaliaram-se alguns MTLs empregados na literatura e a partir destes foi proposto um novo modelo com adição de um parâmetro capaz de melhorar a dependência da temperatura de ponto de bolha. Para se determinar os parâmetros do MTS, foi formulado um problema de otimização em que a função objetivo envolve os erros nos ajustes das constantes de equilíbrio e o erro na predição da temperatura de ponto de bolha da mistura, tendo como restrição de igualdade o somatório da composição da fase vapor. Nessa nova abordagem todos os parâmetros são obtidos simultaneamente. Em trabalhos anteriores, os parâmetros eram determinados através da resolução de um problema de mínimos quadrados formulados para cada constante de equilíbrio separadamente. As propriedades termodinâmicas obtidas com essa nova metodologia foram comparadas às propriedades obtidas com modelos rigorosos, apresentando boa correlação e solução simples. O novo MTS e a metodologia proposta foram também validados para uma mistura de cinco componentes. Finalmente o modelo obtido para a mistura acetona, benzeno e etanol foi implementado em uma simulação dinâmica de uma coluna de destilação. Os resultados obtidos foram muito satisfatórios, reduzindo o tempo de resolução do problema em aproximadamente 50 vezes quando comparado ao tempo necessário para resolver o mesmo problema utilizando o modelo rigoroso. / Thermodynamics is very important for all processes involving phase equilibrium. The determination of the thermodynamic properties of a mixture can be obtained by different ways of calculation, which can spend a large computational time and present difficult solution. For cases involving online control and simulations, real-time optimizations and operator training simulators (OTS) this point can be a decisive factor in the use of application. A new concept is proposed for the use of local thermodynamic models (LTM), which are aimed at reducing the computational time of processes simulations, through the approximation of rigorous models and simplifying thermodynamic routines of phase equilibrium calculations, to be used in a new approach, as a simplified thermodynamic models (STM) with global application. The STM presented consists of parameters that are estimated using data rigorous calculated. First of all, some LTM presented in the literature were evaluated and it was proposed a new model with the addition of one parameter that provides better adjustment to the bubble point temperature. This new model was called STM. After define an STM for a ternary mixture, we a new methodology to obtain the model parameters was proposed. In previous papers, the parameters were determined by solving a least squares problem, it is necessary to obtain separately the parameters of each component model. The new methodology is based on an optimization problem that minimizes the error between the K-value obtained by rigorous model and the K-value predicted by STM, adjusting the parameters of all components simultaneously in the same calculation and estimating the bubble point temperature of mixture. The thermodynamic properties obtained with this new method were compared to the properties obtained with rigorous models, presenting good correlation and simple solution. The new STM and the proposed methodology were also validated for a mixture of five components. Finally the model obtained for the mixture was implemented in a dynamic simulation of a distillation column, in which it was obtained very satisfactory results, reducing the time to resolution of the problem in about 50 times when compared to the time required to solve the same problem using the rigorous model.

O estudo e a compreensão da termodinâmica é extremamente importante para todos os processos que envolvam equilíbrio de fases. A determinação das propriedades termodinâmicas de uma mistura pode ser obtida por diferentes formas de cálculo, que podem consumir um grande tempo computacional e apresentar difícil solução. Para casos que envolvam controle e simulações online, otimizações em tempo real e até simuladores de treinamento de operadores (OTS) isso pode ser um fator decisivo no emprego da aplicação. Esta dissertação propõe uma nova formulação denominada de Método dos Modelos Termodinâmico Simplificado (MTS) em lugar da utilização dos modelos termodinâmicos locais (MTL), os quais são destinados à redução do tempo computacional de simulações de processos, através da aproximação de modelos rigorosos e da simplificação das rotinas de cálculos termodinâmicos de equilíbrio líquido-vapor. O MTS proposto neste trabalho é constituído por parâmetros que são estimados utilizando dados calculados de forma rigorosa e que permitem a sua utilização em uma região significativamente mais ampla. Inicialmente, avaliaram-se alguns MTLs empregados na literatura e a partir destes foi proposto um novo modelo com adição de um parâmetro capaz de melhorar a dependência da temperatura de ponto de bolha. Para se determinar os parâmetros do MTS, foi formulado um problema de otimização em que a função objetivo envolve os erros nos ajustes das constantes de equilíbrio e o erro na predição da temperatura de ponto de bolha da mistura, tendo como restrição de igualdade o somatório da composição da fase vapor. Nessa nova abordagem todos os parâmetros são obtidos simultaneamente. Em trabalhos anteriores, os parâmetros eram determinados através da resolução de um problema de mínimos quadrados formulados para cada constante de equilíbrio separadamente. As propriedades termodinâmicas obtidas com essa nova metodologia foram comparadas às propriedades obtidas com modelos rigorosos, apresentando boa correlação e solução simples. O novo MTS e a metodologia proposta foram também validados para uma mistura de cinco componentes. Finalmente o modelo obtido para a mistura acetona, benzeno e etanol foi implementado em uma simulação dinâmica de uma coluna de destilação. Os resultados obtidos foram muito satisfatórios, reduzindo o tempo de resolução do problema em aproximadamente 50 vezes quando comparado ao tempo necessário para resolver o mesmo problema utilizando o modelo rigoroso. / Thermodynamics is very important for all processes involving phase equilibrium. The determination of the thermodynamic properties of a mixture can be obtained by different ways of calculation, which can spend a large computational time and present difficult solution. For cases involving online control and simulations, real-time optimizations and operator training simulators (OTS) this point can be a decisive factor in the use of application. A new concept is proposed for the use of local thermodynamic models (LTM), which are aimed at reducing the computational time of processes simulations, through the approximation of rigorous models and simplifying thermodynamic routines of phase equilibrium calculations, to be used in a new approach, as a simplified thermodynamic models (STM) with global application. The STM presented consists of parameters that are estimated using data rigorous calculated. First of all, some LTM presented in the literature were evaluated and it was proposed a new model with the addition of one parameter that provides better adjustment to the bubble point temperature. This new model was called STM. After define an STM for a ternary mixture, we a new methodology to obtain the model parameters was proposed. In previous papers, the parameters were determined by solving a least squares problem, it is necessary to obtain separately the parameters of each component model. The new methodology is based on an optimization problem that minimizes the error between the K-value obtained by rigorous model and the K-value predicted by STM, adjusting the parameters of all components simultaneously in the same calculation and estimating the bubble point temperature of mixture. The thermodynamic properties obtained with this new method were compared to the properties obtained with rigorous models, presenting good correlation and simple solution. The new STM and the proposed methodology were also validated for a mixture of five components. Finally the model obtained for the mixture was implemented in a dynamic simulation of a distillation column, in which it was obtained very satisfactory results, reducing the time to resolution of the problem in about 50 times when compared to the time required to solve the same problem using the rigorous model.

A esterificação do sec-butanol com ácido acético, submetida à catálise homogênea, apresenta poucos resultados experimentais de cinética reacional e equilíbrio químico disponíveis na literatura. A presente dissertação visa determinar os parâmetros cinéticos e de equilíbrio químico desta reação de esterificação, empregando modelo cinético de 2ª ordem baseado em atividades. Os experimentos cinéticos foram realizados em reator batelada com auxílio da metodologia Karl Fischer para análise do teor de água e determinação do perfil de frações molares ao longo da reação. A principal dificuldade na modelagem desta esterificação consistiu em representar satisfatoriamente as não-idealidades da mistura em fase líquida, em espacial nas reações cuja fração molar inicial de ácido acético foi superior a 50%. Netas condições admitiu-se a ocorrência de dissociação do ácido acético levando ao surgimento de interações iônicas. O modelo empregado para obtenção das atividades, com base em frações molares, foi o NRTL. Este modelo representou bem as interações moleculares em condição de baixa acidez, mas apresentou desvios em condições de acidez e teores de água mais elevados. O estudo também visou o desenvolvimento de modelos de calibração para um método analítico on-line visando determinar o perfil de frações molares ao longo da reação. O método empregado foi a espectroscopia de infravermelho próximo (NIR), em vista à capacidade deste método analítico em determinar quantitativamente frações molares de água, além dos demais compostos envolvidos. Outro fator determinante ao emprego do NIR é a seu crescente uso no meio industrial, e o presente trabalho visou também contribuir para o uso futuro desta técnica de monitoramento no processo industrial. Modelos de calibração multivariável com conjuntos de calibração interna por validação cruzada se mostraram adequados ao sistema estudado. Calibrações externas resultaram em modelos imprecisos, não sendo possível determinar claramente os fatores responsáveis pela imprecisão. / There is a lack of literature data on the reaction kinetics and equilibrium of the homogeneously catalyzed esterification of sec-butanol with acetic acid. This work aims at obtaining the kinetic parameters and chemical equilibrium parameters of this esterification reaction by using a second order kinetic model based on activities. The kinetic experiments were performed in a batch reactor and the Karl Fischer analytical method was used to determine the molar fraction of water along the reaction progress. The main challenge of modeling this reaction was to represent the highly non-ideal mixture in liquid phase, specially for reactions runs starting with acetic acid mole fraction higher than 50%. In these conditions, it was assumed the occurrence of acetic acid dissociation that leads to ionic interactions. The thermodynamic model used to calculate the activities was the NRTL. This model predicted well the molecular interactions on low acidity conditions but presented deviations when molar fractions of acid and water were higher. The present study also aims to develop calibration models for analytical on-line method to obtain molar fraction profiles along the reaction. Near infrared spectroscopy (NIR) was used due to the possibility of quantitatively analyze water mole fraction, besides the mole fractions of the other components. Another important reason to choose NIR was its crescent use in industry, and the present work intended to contribute towards the future use of this on line monitoring technique in industrial applications. Multivariate calibration models using internal set of calibration and cross-validation seems to be suitable for this system. External set of calibration leads to less accurate models, and the causes of this lack of accuracy were not clearly identified.

A esterificação do sec-butanol com ácido acético, submetida à catálise homogênea, apresenta poucos resultados experimentais de cinética reacional e equilíbrio químico disponíveis na literatura. A presente dissertação visa determinar os parâmetros cinéticos e de equilíbrio químico desta reação de esterificação, empregando modelo cinético de 2ª ordem baseado em atividades. Os experimentos cinéticos foram realizados em reator batelada com auxílio da metodologia Karl Fischer para análise do teor de água e determinação do perfil de frações molares ao longo da reação. A principal dificuldade na modelagem desta esterificação consistiu em representar satisfatoriamente as não-idealidades da mistura em fase líquida, em espacial nas reações cuja fração molar inicial de ácido acético foi superior a 50%. Netas condições admitiu-se a ocorrência de dissociação do ácido acético levando ao surgimento de interações iônicas. O modelo empregado para obtenção das atividades, com base em frações molares, foi o NRTL. Este modelo representou bem as interações moleculares em condição de baixa acidez, mas apresentou desvios em condições de acidez e teores de água mais elevados. O estudo também visou o desenvolvimento de modelos de calibração para um método analítico on-line visando determinar o perfil de frações molares ao longo da reação. O método empregado foi a espectroscopia de infravermelho próximo (NIR), em vista à capacidade deste método analítico em determinar quantitativamente frações molares de água, além dos demais compostos envolvidos. Outro fator determinante ao emprego do NIR é a seu crescente uso no meio industrial, e o presente trabalho visou também contribuir para o uso futuro desta técnica de monitoramento no processo industrial. Modelos de calibração multivariável com conjuntos de calibração interna por validação cruzada se mostraram adequados ao sistema estudado. Calibrações externas resultaram em modelos imprecisos, não sendo possível determinar claramente os fatores responsáveis pela imprecisão. / There is a lack of literature data on the reaction kinetics and equilibrium of the homogeneously catalyzed esterification of sec-butanol with acetic acid. This work aims at obtaining the kinetic parameters and chemical equilibrium parameters of this esterification reaction by using a second order kinetic model based on activities. The kinetic experiments were performed in a batch reactor and the Karl Fischer analytical method was used to determine the molar fraction of water along the reaction progress. The main challenge of modeling this reaction was to represent the highly non-ideal mixture in liquid phase, specially for reactions runs starting with acetic acid mole fraction higher than 50%. In these conditions, it was assumed the occurrence of acetic acid dissociation that leads to ionic interactions. The thermodynamic model used to calculate the activities was the NRTL. This model predicted well the molecular interactions on low acidity conditions but presented deviations when molar fractions of acid and water were higher. The present study also aims to develop calibration models for analytical on-line method to obtain molar fraction profiles along the reaction. Near infrared spectroscopy (NIR) was used due to the possibility of quantitatively analyze water mole fraction, besides the mole fractions of the other components. Another important reason to choose NIR was its crescent use in industry, and the present work intended to contribute towards the future use of this on line monitoring technique in industrial applications. Multivariate calibration models using internal set of calibration and cross-validation seems to be suitable for this system. External set of calibration leads to less accurate models, and the causes of this lack of accuracy were not clearly identified.