Visando à consolidação do uso de substâncias provenientes de fontes renováveis em processos industriais, este projeto focou no estudo do sistema reacional para epoxidação do óleo de soja, o qual consiste usualmente em um meio reacional líquido bifásico com etapas extremamente exotérmicas. O produto desta reação, denominado óleo de soja epoxidado (ESO), apresenta aplicação em plastificantes para poli(cloreto de vinila) (PVC). O presente projeto focou, primeiramente, no desenvolvimento de um modelo cinético que incluiu as reações relevantes, os efeitos de transferência de massa e de calor, e os efeitos da viscosidade aparente do meio. A modelagem incluiu 21 parâmetros ajustáveis, que foram estimados a partir do ajuste de dados experimentais da literatura ao modelo proposto. Esse modelo foi aplicado em simulações computacionais do meio reacional em um reator tubular e em um milirreator contínuo. Para os conjuntos de simulações descritos, obteve-se resultados promissores de especificações típicas associadas a esta reação (índice de iodo II; e índice oxirânico OI), dentro de uma faixa de temperatura adequada, considerando-se um tempo de reação de 4 a 6 vezes menor do que o convencional industrialmente. No caso do reator tubular, obteve-se os valores mais viáveis de II igual a 21,43 g I2/100 g e OI igual a 5,95%. Já para o milirreator, os respectivos valores foram 9,16 g I2/100 g e 6,62%. Experimentalmente, foram determinados coeficientes de partição do ácido fórmico no sistema bifásico, em que os resultados foram ajustados por polinômios e pelos modelos de coeficiente de atividade Universal Quasichemical (UNIQUAC) e Non-Random Two Liquid (NRTL). Por fim, o sistema reacional foi estudado experimentalmente em um milirreator e em um microrreator, com caracterizações feitas através de espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RNM), em que os resultados mais promissores foram II igual a 19,77 g I2/100 g e OI de 5,67%.

Aiming at consolidating the use of substances from renewable sources in industrial processes, this project focused on the study of the reaction system for epoxidation of the soybean oil, which usually occurs in a biphasic liquid reaction medium with extremely exothermic steps. The product of this reaction, named epoxidized soybean oil (ESO), presents application in plasticizers for polyvinyl chloride (PVC). The present project focused, firstly, on the development of a kinetic model that included the relevant reactions, the mass and heat transfer effects, and the effects of the apparent viscosity of the system. The modeling included 21 adjustable parameters, which were estimated by fitting experimental data from the literature to the proposed model. This model was applied in computational simulations of the reaction media in a tubular reactor and in a continuous millireactor. For the described sets of simulations, promising results were achieved for typical specifications associated to this reaction (iodine index II; and oxirane index OI), in a proper temperature range, considering a reaction time 4 to 6 times smaller than industrially conventional. For the tubular reactor, the most viable II value was 21.43 g I2/100 g and OI value was 5.95%. For the millireactor, the respective values were 9.16 g I2/100 g and 6.62%. Experimentally, partition coefficients for formic acid in the biphasic system were determined, and the results were fitted to polynomials and to the activity coefficient models Universal Quasichemical (UNIQUAC) and Non-Random Two Liquid (NRTL). Lastly, the reaction system was experimentally in a millireactor and in a microreactor, with characterizations performed by hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR), in which the most promising results were II equal to 19.77 g I2/100 g and OI of 5.67%.