Los biocombustibles se utilizan principalmente en forma de blends, mezclados con
combustibles fósiles, derivados del petróleo. Los blends de nafta + bioetanol juegan un rol
muy importante en países tales como Brasil y EEUU. Existen otras alternativas, tales como
etanol + diesel y diesel + biodiesel. Cada combinación contempla un rango de
composiciones de mezcla. Si sumamos a esto el hecho de que nuevos avances en el
procesamiento de la biomasa pueden hacer aparecer nuevos biocombustibles, resulta clara
la utilidad de disponer de un modelo termodinámico de soporte que permita predecir
propiedades de interés de las mezclas combustibles. Esto permitiría, entre otras cosas,
ahorrar tiempo y dinero en experiencias de laboratorio, en la búsqueda de mezclas con
buen potencial, descartando aquellas que no satisfagan los criterios fijados.
En la presente tesis se estudian en particular los blends naftas + bioalcoholes. La nafta
es una mezcla multicomponente constituida principalmente por cuatro familias de
hidrocarburos: alcanos normales, ramificados y cíclicos e hidrocarburos aromáticos. La
presencia de compuestos oxigenados tiene un fuerte impacto sobre la volatilidad y el
comportamiento de fases los combustibles, debido a la no-idealidad típica de mezclas de
compuestos polares y no-polares. Por otra parte, las mezclas están formadas por un gran
número de compuestos de una misma familia, por lo que los modelos a contribución grupal
constituyen la mejor opción para calcular sus propiedades. Comparados con los modelos
moleculares, los modelos a contribución grupal requieren un menor número de parámetros
para caracterizar las interacciones entre los componentes de una mezcla y ofrecen una
mayor capacidad predictiva. En esta tesis se utiliza la ecuación de estado a contribución
grupal con asociación GCA-EoS.
En el Capítulo I se introduce el tema de tesis y se plantean sus objetivos.
En el Capítulo II se describen las características del modelo GCA-EoS y se explican en
detalle cada uno de sus términos.
Los Capítulos III al VII describen el proceso de parametrización llevado a cabo sobre
mezclas de agentes oxigenados (alcoholes y éteres) y agua, con cada tipo de hidrocarburo
(alcano normal, ramificado y cíclico e hidrocarburo aromático) presente en las naftas.
En el Capítulo VIII se analizan detalladamente las propiedades de volatilidad y
tolerancia al agua de las naftas, y el impacto que produce sobre las mismas, el agregado de
un compuesto oxigenado como aditivo.
El Capítulo IX muestra la simulación del proceso de extracción/deshidratación de
etanol mediante un fluido supercrítico (propano), utilizando como soporte termodinámico
la ecuación GCA-EoS con los parámetros determinados en esta Tesis.
Finalmente, en el Capítulo X se discuten las conclusiones generales de este trabajo de
tesis, y se propone trabajo a futuro que permita ampliar las capacidades en el modelado de
mezclas de biocombustibles y combustibles fósiles. / Biofuels are mainly used as blends, mixed with fossil fuels derived from crude oil.
Bioethanol + gasoline blends play a major role in countries like Brazil and USA. There are
other alternative blends, such as ethanol + diesel and biodiesel + diesel. Every combination
covers a range of compositions. If we also take into account that new developments in
biomass processing can make new biofuels available, it becomes clear the advantage of
having a suitable thermodynamic model to predict the properties of the fuel blends. This
would allow, among other things, to save time and money in laboratory experiments, in the
search of mixtures with good potential as transport fuels, disregarding those that do not
meet standard properties.
In particular, bioalcohol + gasoline blends are studied in the present thesis. Gasoline is
a multicomponent mixture of hydrocarbons, belonging mainly to four families: normal-,
branched- and cyclic-alkanes and aromatic hydrocarbons. The presence of oxygenated
compounds has a strong impact on the volatility and phase behavior of fuels, due to the
typical non-ideality of mixtures having polar and non-polar compounds. On the other hand,
a great number of different compounds in these mixtures belong to the same chemical
species. For this reason group-contribution models are the best option to calculate their
properties. Compared against molecular models, group-contribution models require a
lower number of parameters to represent interactions among mixture components and offer
a more ample predictive capacity. In this Thesis, the group-contribution with association
equation of state GCA-EoS is used.
In Chapter I, the research subject and objectives of the Thesis are presented.
Chapter II describes the characteristics of the GCA-EoS model and explains in detail
each term of the equation.
Chapters III to VII explain the parameterization process carried out on mixtures
containing oxygenated additives (alcohols and ethers), water and each family of the typical
gasoline hydrocarbons (normal-, branched- and cyclic-alkanes and aromatic
hydrocarbons).
Chapter VIII contains a detailed analysis of the volatility properties and water tolerance
of gasoline, and discusses the impact produced on these properties by the addition of
oxygenated additives to the fuel.
Chapter IX shows the results of the simulation of a supercritical process for the
extraction and dehydration of bioethanol from a fermentation broth. The GCA-EoS
equation, with the parameters obtained in this thesis, was used to model the phase
equilibrium conditions in each of the process units.
Finally, Chapter X discusses the general results of the thesis and proposes future work
to increase modeling capacity in the area of biofuel-fossil fuel blends.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/486 |
| Date | 30 March 2012 |
| Creators | Soria, Ticiana Marina |
| Contributors | Bottini, Susana Beatriz, Pereda, Selva |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 0 |
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