Artigo Completo - Open Access.

Idioma principal | Segundo idioma

DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS DE INTERAÇÃO DO SISTEMA TERNÁRIO ACETATO DE ETILA/ÁGUA/AÇÚCAR USANDO O ALGORITMO DE EVOLUÇÃO DIFERENCIAL

DETERMINATION OF INTERACTION PARAMETERS IN ETHYL ACETATE/WATER/SUGAR TERNARY SYSTEM USING DIFFERENTIAL EVOLUTION

Silva, Flavio Caldeira; Lobato, Fran Sérgio; Franco Jr, Moilton Ribeiro;

Artigo Completo:

O conhecimento do comportamento termodinâmico de misturas é uma informação relevante durante o projeto de equipamentos empregados em processos de separação. Tradicionalmente para a representação do equilíbrio de fases de misturas envolvidas nestes processos são empregados modelos de coeficiente de atividade. Esses por sua vez possuem parâmetros de interação intermoleculares que precisam ser determinados a partir de dados experimentais de equilíbrio. A determinação destes parâmetros caracteriza um problema inverso, isto é, um problema de estimação de parâmetros. Neste cenário, o presente trabalho tem por objetivo a determinação dos parâmetros de interação do sistema ternário acetato de etila/água/açúcar usando o Algoritmo de Evolução Diferencial com sub- populações. Para essa finalidade utilizou-se dados experimentais de equilíbrio para sistemas ternários e modelos tradicionais de coeficiente de atividade em temperaturas distintas. Foram estimados parâmetros dos modelos de Wilson, NRTL e UNIQUAC. Os resultados obtidos indicam que metodologia proposta configura-se como uma interessante alternativa para a resolução do problema inverso proposto.

Artigo Completo:

The thermodynamic behavior of mixtures is information important in engineering systems design used in separation process. Traditionally, for representation of mixtures phase equilibrium involved in these process the activity coefficient are used. In this context, these parameters should be estimated through the formulation and solution of an inverse problem considering experimental data. In this contribution, the Differential Evolution Algorithm with sub-populations is used to determine the interaction parameters of ethyl acetate/water/sugar ternary system. For this purpose, experimental data for this equilibrium system to formulate the inverse problem and Wilson, NRTL and UNIQUAC models are considered. The results are compared with those obtained by the Levenberg-Marquardt Method.

Palavras-chave: Problema Inverso, Parâmetros de Iteração, Algoritmo de Evolução Diferencial, Sub-Populações, Inverse Problem, Iterations Parameters, Differential Evolution Algorithm, Sup-Population,

Palavras-chave: ,

DOI: 10.5151/mathpro-cnmai-0119

Referências bibliográficas
  • [1] Abrams, D.S.; Prausnitz, J.M.,1975. Statistical thermodynamics of liquid mixtures: A new expression for the excess Gibbs energy of partly or completely miscible systems, AIChE Journal, v. 21, 116–128.
  • [2] Arruda, E. B., Lobato, F. S., Barrozo, M. A. S., Steffen Jr, V., 2008. Estimation of drying parameters in rotary dryers using differential evolution. 6th International Conference on Inverse Problems in Engineering: Theory and Practice – ICIPE, Dourdan-França.
  • [3] Babu, B. V.; Chakole, P. G.; Mubben, J. H. S., 2005. Multiobjective differential evolution (mode) for optimization of adiabatic styrene reactor. Chemical Engineering Science, v. 60, p. 4822-4837.
  • [4] Gaida, L.; Dussap, J. B., 2006. Variable hydration of small carboydrates for predicting equilibrium properties in diluted and concentrated solutions. Food Chemistry, V. 96, p. 387 – 401.
  • [5] Lobato, F. S., 2008. Otimização Multi-objetivo para o Projeto de Sistemas de Engenharia. Tese de Doutorado, Universidade Federal de Uberlândia.
  • [6] Lobato, F. S., Figueira, C. E. Soares, R. R., Steffen Jr., V., 2009b. A comparative study of Gibbs free energy minimization in real systems using heuristic methods. 10th International Symposium on Process Systems Engineering - PSE''09, Salvador – Ba, August, 16-20.
  • [7] Lobato, F. S., Murata, V. V., Oliveira-Lopes, L. C., Steffen Jr, V., 200 Solution of multi-objective optimal control problems with Index fluctuation using differential evolution. 6th Brazilian Conference on Dynamics, Control and Their Applications – DINCON, São José do Rio Preto-Brasil.
  • [8] Lobato, F. S., Silva Neto, A. J., Steffen Jr., V., 2009a. Adaptive differential evolution based on the concept of population diversity applied to simultaneous estimation of radiation phase function, albedo and optical thickness. 20th International Congress of Mechanical Engineering - COBEM, Gramado-RS.
  • [9] Lobato, F. S., Steffen Jr, V., 2007. Engineering system design with multi-objective differential evolution, In Proceedings in 19th International Congress of Mechanical Engineering – COBEM.
  • [10] Malagoni, R. A.; Franco, M. R., Jr. 2007. A Simple Apparatus for Data Solubility Determination. Fluid Phase Equilib. v. 255, p. 93–97.
  • [11] Mariani, V. C., Lima, A. G. B., Coelho, L. S., 2008. Apparent thermal diffusivity estimation of the banana during drying using inverse method, Journal of Food Engineering, 85, 569-579.
  • [12] Oliveira, A. C.; Pires, R. F.; Coelho, M. G.; Franco, M. R. Jr., 2007. Solubility of Benzoic Acid in Mixed Solvents. J. Chem. Eng. Data, v. 52, p. 298–300.
  • [13] Oliveira, M. L. N. 2009. Estudo experimental da solubilidade de alguns ácidos em misturas hidro-alcoólicas. (Tese de doutorado). Faculdade de Engenharia Química, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 322 p.
  • [14] Oliveira, M. L. N.; Malagoni, R. A.; Fehr, M.; Franco, M. R., Jr. 2008. Obtaining Solubility Data from a Liquid-Liquid Equilibrium Cell. Chem. Eng. Commun., v.195, p.1076-1084.
  • [15] Peres, A. M.; Macedo; E. A., 1996. Thermodynamic properties of sugars in aqueous: correlation and prediction using UNIQUAC model, Fluid Phase Equilibria, v. 123, p. 71 - 95.
  • [16] Pires, R. F.; Franco, M. R., Jr. 2008. Solubility of Benzoic Acid in Aqueous Solutions Containing Ethanol or N- Propanol. J. Chem. Eng. Data v. 53, p. 2704–2706.
  • [17] Reid, R. C., Prausnitz, J. M., Poling, B. E. The Properties of Gases and Liquids. International Edition, ed.4, 1988.
  • [18] Renon, H.; Prausnitz, J.M., 1968. Local Compositions in Thermodynamics Excess Functions for Liquid Mixtures. AIChE Journal, 14, p. 135-144.
  • [19] Smith, J. M., van Ness, H. C., Abbott, M. M. Introdução à Termodinâmica da Engenharia Química. Sétima Edição, Rio de Janeiro, 2007.
  • [20] Storn, R, Price, K., Lampinen, J. A., 2005. Differential Evolution - A Practical Approach to Global Optimization. Springer - Natural Computing Series.
  • [21] Storn, R., Price, K., 1995. Differential evolution: a simple and efficient adaptive scheme for global optimization over continuous spaces. International Computer Science Institute, vol. 12, pp. 1-16.
  • [22] Vanderplaats, G. N., 1999; Numerical Optimization Techniques for Engineering Design, Vanderplaats Research and Development, Inc., 3rd ed.
  • [23] Walas, S. M. Phase Equilibria in Chemical Engineering. Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Kansas and The C.W. Nofsinger Company, 1985.
  • [24] Wang, F. S., Su, T. L., Jang, H. J., 2001. Hybrid differential evolution for problems of kinetic parameter estimation and dynamic optimization of an ethanol fermentation process. Industry Engineering Chemical Research, vol. 40, pp. 2876-2885.
Como citar:

Silva, Flavio Caldeira; Lobato, Fran Sérgio; Franco Jr, Moilton Ribeiro; "DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS DE INTERAÇÃO DO SISTEMA TERNÁRIO ACETATO DE ETILA/ÁGUA/AÇÚCAR USANDO O ALGORITMO DE EVOLUÇÃO DIFERENCIAL", p. 668-676 . In: Anais do Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria [= Blucher Mathematical Proceedings, v.1, n.1]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN em b-reve, DOI 10.5151/mathpro-cnmai-0119

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações