Comparación y Optimización de modelos termodinámicos en un

mezcla de Hexano Etanol a 25°C

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingeniería

Contenido

Objetivos.Marco Teórico.Equilibrio L-V para la mezcla Hexano-Etanol.ProcedimientoResultados ConclusionesBibliografía

Objetivos

Reconocer las ventajas y desventajas del uso de cada modelo estudiado.

Comparar los parámetros de cada modelo con los reportados en la literatura y con los presentados en el programa simulador Chemsep.

Determinar la consistencia termodinámica de los datos reportados experimentalmente.

Marco Teórico: Potencial Químico

Potencial químico: Para estos estudios se debe tratar de conocer el comportamiento de una mezcla binaria de sustancias , como se distribuye una sustancia en otra.

μ

Fugacidad, coeficiente de fugacidad y el coeficiente de actividad

Para explicar el concepto de potencial químico se requirió la creación del concepto de Fugacidad .

La tendencia que puede poseer un Liquido o un Solido a “escapar”.

El coeficiente de actividad representa que tan “activa” en relación a su estado normal o estándar.

Su importancia radica en la capacidad de poder formular la energía libre de exceso

Modelo de Margulles 2 parámetros

Expansión de Redlich Kister:

Si C=0

Se obtienen los C.A

Modelo Van Laar

Se usa una representación de la energía libre de Gibbs en exceso.

Si se considera que 3 o mas componentes no son significativos se tiene:

Se obtienen los C.A:

Modelo de Wilson

Se introduce el concepto de composición local

Los C.A:

Propiedades de las sustancias del equilibrio

- Familia: Hidrocarburo alifático

- Fórmula estructural:

- Fórmula molecular: C6H14

- Estado de agregación: Líquido

incoloro.

- Masa molar: 86.18 g/mol

- Punto de fusión: 178 K

- Punto de ebullición: 342 K

- Temperatura crítica: 507.5 K

- Presión Crítica: 3.01 Mpa

- Volumen molar: 0.3700 m3/Kmol

- Solubilidad en agua: 6.1 mg/L.

- Familia: Alcohol

- Fórmula estructural:

- Fórmula molecular: C2H6O

- Estado de agregación: Liquido

incoloro.

- Masa molar: 46.07 g/mol.

- Punto de fusión: 158.9 K.

- Punto de ebullición: 351.6 K

- Temperatura crítica: 513.9 K.

- Presión crítica: 6.14 Mpa.

- Volumen molar: 0.1671

m3/Kmol.

- Solubilidad en agua: miscible.

Procedimiento

Graficar los valores experimentales.Extrapolación a dilución infinitaDefinir las constantes A12 y A21

Calcular Lngamma1 y Lngamma2 (Usar los modelos seleccionado)

Calcular los coeficientes de actividad Calcular P1, P2 Y PTOTAL

Calcular la fracción molar del vapor OPTIMIZACIÓNCalcular difp y dify1Sumar las diferenciasUsar sover

Resultados

Coeficientes de actividad vs fracción molar calculada con la ecuación de Margules de dos parámetros

Coeficientes de actividad vs fracción molar calculada con la ecuación de Van Laar

Resultados

Coeficientes de actividad vs fracción molar calculada con la ecuación de Wilson

gráficas:

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.0005

10

15

20

25

30

5

10

15

20

25

30

y1 Margules 2p y1 experimentalx1 Margules 2P x1 experimental

X1

Pto

tal(

Kpa) p-x-y del sistema

etanol(1)-hexano(2) a 298,15k con el modelo de Margules

Resultados

p-x-y del sistema etanol(1)-hexano(2) a 298,15k con el modelo de Van Laar

p-x-y del sistema etanol (1)-hexano (2) a 298,15k con el modelo de Wilson

Consistencia termodinámica

Conclusión general

Los modelos de Van Laar y Margules aportan sencillez a la hora de realizar cálculos y poseen una exactitud relativamente buena lo que los convierten en modelos usables si las condiciones lo permiten, pero el uso de relaciones más complejas aseguran que la mayor cantidad de variables sean tomadas, lo cual se traduce en mayor precisión.

Bibliografia

Masaru, H., Tomoya, T., Kenji, F., & Yasuhiko, A. (1994). Vapor - liquid Equilibria of Methanol+ Hexane, Methanol+ Heptane, Ethanol + Hexane, Ethanol+ Heptane, and Ethanol+ Octane at 298.15 K. EN : Journal of Chemical & Engineering Data, Vol 39. pp 688-691.

Prausnitz, J., rüdiger, N., & Gomes de azevedo, E. (2000). TERMODINÁMICA MOLECULAR DE LOS EQUILIBRIOS DE FASES. En J. Prausnitz, N. rüdiger, & E. Gomes de azevedo, TERMODINÁMICA MOLECULAR DE LOS EQUILIBRIOS DE FASES (pág. 15). Madrid: Prentice-Hall.

Quiroga Garcia, INTRODUCCIÓN AL EQUILIBRIO TERMODINÁMICO Y DE FASES. INTRODUCCIÓN AL EQUILIBRIO TERMODINÁMICO Y DE FASES . Bogotá: Universidad Nacional de Colombia.1995

Rios, M. (2004) Modelos Termodinámicos para el equilibrio vapor - líquido a bajas presiones: Fase líquida modelo de Wilson. En: Scientia et Technica, Vol 24, pp. 251-256.

M. Smith, & H. Van Ness, INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA EN INGENIERÍA QUÍMICA. México: McGraw-Hill.1994

Whitten, K; Raymond, D; Peck, L; Stanley G. QUÍMICA. México: Cengage Learning. Octava edición, 2008.