equilibrio de mezaclas multi componentes

Laboratorio de Operaciones Unitarias III

1

Practica #2

Equilibrio de Mezclas Multi componente y Simulación

1. Objetivos

Determinar la temperatura de burbuja para una mezcla ternaria de Etanol-Agua-Acido Acético

experimentalmente y analíticamente utilizando simuladores como ChemCad 6

Analizar el efecto del modelo termodinámico elegido para evaluar el equilibrio, temperatura de

burbuja y temperatura de rocio

Estudiar el efecto de la variación de presión en los diagramas de equilibrio liq-vap T-X-Y; X-Y para

los sistemas de Agua-Etanol; Agua-Ácido Acético; Etanol-Ácido Acético utilizando el simulador

ChemCad

Aplicar los simuladores al flash isotérmico y adiabático para determinar las condiciones óptimas de operación

(P,T). para el caso de estudio se buscará obtener la mayor cantidad de propano en fase vapor

2. Fundamento teórico

Fase es toda porción de un sistema con la misma estructura o arreglo atómico, con

aproximadamente la misma composición y propiedades en todo el material que la constituye y con

una interfase definida con toda otra fase vecina. Puede tener uno ó varios componentes.

Debe diferenciarse del concepto de componente, que se refiere al tipo de material que puede

distinguirse de otro por su naturaleza de sustancia química diferente.

2.1. Destilación Sencilla – Instantánea.- La destilación instantánea o destilación en el equilibrio o

simplemente flash, es una operación de una sola etapa que puede realizarse por lotes o en continuo.

Un equipo de destilación instantánea consta de un tanque donde se forman las dos fases, de una

válvula que une dos zonas de presiones diferentes y de un intercambiador que permite acondicionar

el alimento.


2

Por ejemplo, una solución es un sistema homogéneo (una sola fase) pero sin embargo está

constituida por al menos dos componentes. Por otro lado, una sustancia pura (un solo componente)

puede aparecer en dos de sus estados físicos en determinadas condiciones y así identificarse dos

fases con diferente organización atómica y propiedades cada una y con una clara superficie de

separación entre ellas (interfase). Los equilibrios entre fases pueden corresponder a los más

variados tipos de sistemas heterogéneos: un líquido en equilibrio con su vapor, una solución

saturada en equilibrio con el soluto en exceso, dos líquidos parcialmente solubles el uno en el otro,

dos sólidos totalmente solubles en equilibrio con su fase fundida, dos sólidos parcialmente solubles

en equilibrio con un compuesto formado entre ellos, etc. El objetivo es describir completamente el

sistema.

El comportamiento de estos sistemas en equilibrio se estudia por medio de gráficos que se conocen

como diagramas de fase: se obtienen graficando en función de variables como presión, temperatura

y composición y el sistema en equilibrio queda definido para cada punto (los gráficos de cambio de

estado físico ó de presión de vapor de una solución de dos líquidos son ejemplos de diagramas de

fases).

A partir de los diagramas de fase se puede obtener información como:

1.- Conocer que fases están presentes a diferentes composiciones y temperaturas bajo

condiciones de enfriamiento lento (equilibrio).

2.- Averiguar la solubilidad, en el estado sólido y en el equilibrio, de un elemento ( o compuesto) en

otro

3.- Determinar la temperatura en la cual una aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio

comienza a solidificar y la temperatura a la cual ocurre la solidificación.

4.- Conocer la temperatura a la cual comienzan a fundirse diferentes fases.

Los equilibrios de fase y sus respectivos diagramas de fase en sistemas Multicomponente tienen

aplicaciones importantes en química, geología y ciencia de los materiales. La ciencia de materiales

estudia la estructura, propiedades y aplicaciones de los materiales científicos y tecnológicos.

2.1.2. Regla de las fases

Los llamados “Diagramas de Fase” representan esencialmente una expresión gráfica de la “Regla de

las Fases”, la cual permite calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en

cualquier sistema, y su expresión matemática está dada por:

P+F=C+2

Donde:

C = número de componentes del sistema


3

P = número de fases presentes en el equilibrio

F = número de grados de libertad del sistema (variables: presión, temperatura, composición)

En 1875 J. Willaid Gibbs relacionó tres variables: fases(P), componentes(C), y grados de libertas o

varianza (F) para sistemas Multicomponente en equilibrio. El número de grados de libertad se

determina por la regla de las fases, si y solo si el equilibrio entre las fases no está influenciado por la

gravedad, fuerzas eléctricas o magnéticas y solo se afecta por la temperatura, presión y

concentración. El número dos en la regla corresponde a las variables de temperatura T y presión P.

2.1.3 Componente (de un sistema): es el menor número de constituyentes químicos

independientemente de las variables necesarias y suficientes para expresar la composición de cada

fase presente en cualquier estado de equilibrio

2.1.4 Fase: es cualquier fracción, incluyendo la totalidad, de un sistema que es físicamente

homogéneo en si mismo y unido por una superficie que es mecánicamente separable de cualquier

otra fracción. Una fracción separable puede no formar un cuerpo continuo, como por ejemplo un

líquido dispersado en otro.

- Un sistema compuesto por una fase es homogéneo

- Un sistema compuesto por varias fases es heterogéneo

Para los efectos de la regla de las fases, cada fase se considera homogénea en los equilibrios

heterogéneos.

Grado de libertad (o varianza): es el número de variables intensivas que pueden ser alteradas

independientemente y arbitrariamente sin provocar la desaparición o formación de 6

Una nueva fase. Variables intensivas son aquellas independientes de la masa: presión, temperatura

y composición. También se define con el número de factores variables.

F=0 indica invariante

F=1 univariante

F=2 bivariante

La regla de las fases se aplica sólo a estados de equilibrios de un sistema y requiere:

1.- Equilibrio homogéneo en cada fase

2.- Equilibrio heterogéneo entre las fases coexistentes

La regla de las fases no depende de la naturaleza y cantidad de componentes o fases presentes,

sino que depende sólo del número. Además no da información con respecto a la


4

2.2. Equilibrio liquido–vapor:

Los equilibrios térmicos y mecánicos se miden directamente, a diferencia del equilibrio químico, el

cual se encuentra por medio de las fugacidades de los componentes en las fases presentes de la

mezcla, a la temperatura y presión de operación, además de las características moleculares de las

sustancias que componen la mezcla. Esto expresado de forma matemática, puede resumirse como

sigue

Como se puede observar la composición en la fase de vapor es función de la composición en la fase

liquida, la presión, la temperatura y el comportamiento intermolecular de las sustancias presentes en

la mezcla, este último expresado implícitamente en los coeficientes de fugacidad y actividad, f y g

respectivamente.

Cuando se tratan soluciones ideales, como mezclas de hidrocarburos livianos, los coeficientes de

actividad y fugacidad se consideran igual a la unidad; por lo tanto, la composición en la fase vapor es

función solo de la presión y la temperatura, expresada esta última en la presión de vapor del

componente.

Los equilibrios vapor- líquido para una mezcla están descritos por los coeficientes de distribución,

razones de equilibrio k

K valores y valores relativos de la volatilidad

Puede haber datos de VLE para las mezclas de cuatro o más componentes, pero un diagrama del

punto tan que hierve es duro de demostrar en forma tabular o gráfica. Para tales mezclas

multicomponente, así como mezclas binarias, los datos del equilibrio del vapor-líquido se

representan en términos de K valores cocientes de la distribución del vapor-líquido definido cerca

cuáles se correlacionan empírico o teóricamente en términos de composiciones de la temperatura,

de la presión y de la fase bajo la forma de ecuaciones, tablas o gráfico tal como las cartas bien

conocidas de DePriester.

K para cada componente la relación entre las fracciones molares de las fases de vapor y líquido en

equilibrio:

Ki = yi / xi

Si las leyes de Raoult y Dalton son aplicables, se pueden calcular a partir de la presión de vapor y la

presión total del sistema:

http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/Relative_volatility


5

Para las mezclas binarias, el cociente del K los valores para los dos componentes se llaman

volatilidad relativa denotado cerca α cuál es una medida de la facilidad o de la dificultad relativa de

separar los dos componentes. La destilación industrial en grande se emprende raramente si la

volatilidad relativa es menos de 1.05 con ser componente volátil i y el ser componente menos volátil

j. K los valores son ampliamente utilizados en los cálculos del diseño de destilación continua

columnas para destilar mezclas de varios componentes.

Cálculo del punto de burbuja y del punto de rocío.

La determinación de la temperatura de burbuja (temperatura inicial de ebullición de una mezcla

líquida) o de la temperatura de rocío (temperatura inicial de condensación) son necesarias para el

cálculo de una destilación súbita o para cada una de las etapas de una destilación multicomponente.

Las ecuaciones básicas para la temperatura de burbuja son:

Las ecuaciones básicas para la temperatura de rocío son:

Donde Nc es el número de componentes.

Para utilizar la Ecuación la temperatura de burbuja se supone un valor de la temperatura y los

valores de Ki se obtienen a partir de tablas publicadas o de datos de presión de vapor conocida la

presión total. Si el sumatorio de Kixi es superior a l, se elige una temperatura inferior y se repite el

cálculo hasta que se cumpla la Ecuación. Si la temperatura de burbuja se determina exactamente

(∑Kixi =1), la composición del vapor en equilibrio con este líquido viene dada directamente por los

términos Kixi. Sin embargo, cuando el sumatorio es próximo a l, la composición del vapor se puede

determinar con poco error a partir de la contribución relativa de cada término al sumatorio:

http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/Relative_volatility

http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/Continuous_distillation


6

Un procedimiento similar se utiliza para determinar la temperatura de rocío de una mezcla de vapor

así como la composición del líquido en equilibrio con esta mezcla.

Simulación y diseño de procesos industriales por CHEMCAD

CHEMCAD es una herramienta de simulación de procesos muy amigable y rigurosa que junto a sus

diferentes módulos integrados logran resolver el 95% de los problemas en la ingeniería química en

tiempo récord y con resultados confiables.

Importantes corporaciones a escala global han hecho de CHEMCAD su estándar gracias a su Alta

Sofisticación Tecnológica y Excelente servicio de Soporte Técnico.

CHEMCAD es utilizado para estudiar y calcular cargas de calores, requerimientos de energía,

equilibrios químicos y de fases, el comportamiento de equipos complejos como torres multi-etapas,

balances de masa, dimensionamiento de equipos, entre otros cálculos.

Para realizar cálculos de equilibrio líquido-vapor CHEMCAD cuenta con más de 45 opciones

termodinámicas que permiten modelar sistemas complejos y desviados de la idealidad como:

petróleo, gas natural, químicos comunes, químicos desviados de la realidad (mezclas azeotrópicas),

metanol, aminas, fluoruro de hidrógeno, etc

Además de las propiedades físicas estándar, hay datos para los parámetros de interacción binaria

para alrededor de 6000 pares de compuestos, para los modelos NRTL, UNIQUAC, Margules, Wilson

y Van Laar. Estos datos son accesibles directamente desde cualquier simulación. Además se

pueden visualizar o imprimir datos individuales de compuestos o grupos de compuestos.

3. EQUIPOS Y MATERIALES

Vasos de precipitado

Termómetros

Termocuplas

Refractómetro

Alcohol comercial

Agua

Acido Acetico

Hornilla

Pipeta

Probeta

Simulador “ChemCad 6.2”

Computadora


7

4. Procedimiento

Colocar en un vaso de precipitado 15 ml de ácido Acetico puro y calentarlo en la hornilla hasta

la temperatura de burbuja y medirla con termómetros posteriormente comprobar esta

temperatura con la obtenida en el simulador y por lo menos con una ecuación de vapor

Medir 15 ml de agua mezclarlo con el acido acético y medir la temperatura de burbuja y

comparar con la calculada en el simulador

Medir 25 ml de alcohol comercial añadir a la mezcla de ácido acético, agua y medir su

temperatura de burbuja y comparar con los obtenidos en el simulador y por lo menos con un

metodo de resolución manualmente

5. Cálculos modo manual (hoja electrónica de Microsoft EXCEL)

Datos:

Pat.=540.7945 mmHg

N Acido

acético (ml)

Agua(ml) Etanol(ml) T ebullición (°C)

Vol. total

1 15 0 0 105.3 15

2 15 15 0 93.1 30

3 15 15 25 78 55

compuesto densidad(gr/ml) PM(gr/mol)

ac.ac 1.049 60.052

agua 0.998 18.0148

etanol 0.789 46.0684

%vol ac.

Ac %vol agua

%vol etanol

n ac.aceti n agua n etanol n total x1 x2 x3

1 0.00 0.00 0.262 0.000 0.000 0.262 1.000 0.000 0

0.5 0.50 0.00 0.262 0.831 0.000 1.093 0.240 0.760 0

0.272727 0.29 0.44 0.262 0.886 0.411 1.559 0.168 0.568 0.264


8

Calculo de la temperatura de burbuja

Calcular la Temperatura de punto burbuja o ebullición analítica, de cada muestra:

Considerando un sistema ideal: P

PK

s

ii

Temperatura de ebullición

y

Suponer T

Calcular

Calcular

Calcular SI

SI: FIN

NO

Determinar , para cada muestra, Ecuación de Antoine

Dónde:

compuesto ant_A ant_B ant_C

ac.ac 16.808 3405.57 -56.34

agua 18.3036 3816.44 -46.13

etanol 18.9119 3803.98 -41.68

1. Acido acético puro aplicando la Ecuación de Antonie

Teb =380.2185 K

2. Mezcla binaria Ácido Acético – Agua

Compuesto liviano agua Compuesto pesado ácido Acetico

N X2 X1 T sup Ps2 Ps1 K2 K1 Y2 Y1 (y1+y2)-1=0

1 0.240 0.760 366.000 333.695 585.448 0.617 1.083 0.148 0.823 -2.90E-02

2 0.240 0.760 367.000 345.720 607.627 0.639 1.124 0.153 0.854 7.48E-03

3 0.240 0.760 366.800 343.287 603.137 0.635 1.115 0.152 0.848 9.10E-05

Teb= 343.287 K =70.137 °C


9

3. Mezcla ternaria Ácido Acético – Agua – Etanol

Compuesto liviano Etanol Compuesto pesado agua Compuesto más pesado ácido Acetico

N X Ac X ag. X alc. T sup Ps ac. Ps agua Ps alc.

1 0.168 0.568 0.264 350.000 183.280 312.358 716.325

2 0.168 0.568 0.264 358.000 249.278 431.092 978.643

3 0.168 0.568 0.264 357.800 247.418 427.720 971.225

K ac. K ag. K alc. Y ac. Y ag. Y alc. (y1+y2+y3)-1=0

0.339 0.578 1.325 0.057 0.328 0.349 -2.66E-01

0.461 0.797 1.810 0.077 0.453 0.477 7.53E-03

0.458 0.791 1.796 0.077 0.450 0.473 -2.06E-04

Teb= 357.8 K =84.65 °C

Considerando un sistema real: P

PK

s

ii

Compuesto liviano agua Compuesto pesado ácido Acetico

Temperatura de ebullición y

Suponer T

Calcular

Calcular

Calcular

Caso II: Gas ideal, solución real.

Calcular

SI: FIN

SI NO

Margules para determinar


10

4. Mezcla binaria Ácido Acético – Agua

Tburbuja (ºK) P (mmHg) Xw XA PSW PSA

A12

A21

370.00 549.7945 0.760 0.240 678.399 383.937 0.418 0.953

380.00 549.7945 0.760 0.240 965.536 536.969 0.418 0.953

360.00 549.7945 0.760 0.240 466.053 268.520 0.418 0.953

365.00 549.7945 0.760 0.240 563.947 322.015 0.418 0.953

363.50 549.7945 0.760 0.240 532.931 305.123 0.418 0.953

364.00 549.7945 0.760 0.240 543.108 310.671 0.418 0.953

362.80 549.7945 0.760 0.240 518.952 297.493 0.418 0.953

362.90 549.7945 0.760 0.240 520.924 298.570 0.418 0.953

γW γA Kw KA Yw YA ∑Yi ≤ 1E-3

1.074 1.734 1.325 1.211 1.007 0.291 2.97E-01

1.074 1.734 1.885 1.694 1.433 0.407 8.39E-01

1.074 1.734 0.910 0.847 0.692 0.203 1.05E-01

1.074 1.734 1.101 1.016 0.837 0.244 8.07E-02

1.074 1.734 1.041 0.963 0.791 0.231 2.19E-02

1.074 1.734 1.060 0.980 0.806 0.235 4.12E-02

1.074 1.734 1.013 0.938 0.770 0.225 4.66E-03

1.074 1.734 1.017 0.942 0.773 0.226 9.19E-04

Teb=362.9 K = 89.75 °C


11

5. Mezcla ternaria Ácido Acético – Agua – Etanol

Tburbuja (ºK) P (mmHg) Xw XA XE PSW PSA PSE

350.000 549.7945 0.568 0.168 0.264 312.358 183.280 716.325

360.000 549.7945 0.568 0.168 0.264 466.053 268.520 1055.452

340.000 549.7945 0.568 0.168 0.264 203.725 121.776 473.693

355.000 549.7945 0.568 0.168 0.264 382.781 222.553 872.203

352.000 549.7945 0.568 0.168 0.264 339.093 198.237 775.610

351.000 549.7945 0.568 0.168 0.264 325.495 190.638 745.474

352.500 549.7945 0.568 0.168 0.264 346.068 202.130 791.057

354.154 549.7945 0.568 0.168 0.264 370.009 215.460 843.999

A12

A21

A13

A31

A23

A32

γW γA γE

0.418 0.953 0.795 1.602 3.949 6.242 1.056 1.079 1.297

0.418 0.953 0.795 1.602 3.949 6.242 1.056 1.079 1.297

0.418 0.953 0.795 1.602 3.949 6.242 1.056 1.079 1.297

0.418 0.953 0.795 1.602 3.949 6.242 1.056 1.079 1.297

0.418 0.953 0.795 1.602 3.949 6.242 1.056 1.079 1.297

0.418 0.953 0.795 1.602 3.949 6.242 1.056 1.079 1.297

0.418 0.953 0.795 1.602 3.949 6.242 1.056 1.079 1.297

0.418 0.953 0.795 1.602 3.949 6.242 1.056 1.079 1.297

Kw KA KE Yw YA YE ∑Yi ≤ 1E-3

0.600 0.360 1.690 0.341 0.060 0.446 1.53E-01

0.895 0.527 2.490 0.508 0.089 0.657 2.54E-01

0.391 0.239 1.118 0.222 0.040 0.295 4.43E-01

0.735 0.437 2.058 0.418 0.073 0.543 3.42E-02

0.651 0.389 1.830 0.370 0.065 0.483 8.16E-02

0.625 0.374 1.759 0.355 0.063 0.464 1.18E-01

0.665 0.397 1.867 0.377 0.067 0.493 6.31E-02

0.711 0.423 1.992 0.404 0.071 0.526 4.06E-04


12

Teb = 354.154 K = 81.004°C

SIMULADOR ChemCad

Sistema Binario Agua-Ácido Acético Temperaturas de burbuja

Modelo Temperatura

(ºC)

NRTL 93.00912

TK Wilson 93.00912

Van Laar 95.81942

Margules 95.81942

UNIFAC 91.74234

UNIQUAC 92.81012

Wilson 92.93690

SIMULADOR ChemCad

Sistema Ternario Etanol-Agua-Ácido Acético Temperaturas de burbuja

Modelo Temperatura

(ºC)

NRTL 78.11234

TK Wilson 85.97353

Van Laar 85.97360

Margules 85.97353

UNIFAC 78.16528

UNIQUAC 78.16188

Wilson 78.23808

Comparando las temperaturas de todos los casos con la experimental

EXPERIMENTAL IDEAL ANALITICO (MARGULES)

N Acido acético (ml) Agua(ml) Etanol(ml) T ebullición (°C) T ebullición (°C)

T ebullición (°C)

1 15 0 0 105.3 107.0685

2 15 15 0 93.1 70.137 89.75

3 15 15 25 78 84.65 81.004


13

Graficas T-X-Y

AGUA- ALCOHOL

P=540.7945

P=3 atm


14

P=10 atm

P= 20 atm


15

AGUA-ACIDO ACETICO

P=540.7945

P=3 atm


16

P=10 atm

P= 20 atm


17

ALCOHOL -ACIDO ACETICO

P=540.7945

P=3 atm


18

P=10 atm

P= 20 atm


19

Graficas X-Y

AGUA- ALCOHOL

P=540.7945

P=3 atm


20

P=10 atm

P= 20 atm


21

AGUA-ACIDO ACETICO

P=540.7945 mmHg

P=3 atm


22

P=10 atm

P= 20 atm


23

ALCOHOL -ACIDO ACETICO

P=540.7945 mmHg

P=3 atm


24

P=10 atm

P= 20 atm


25

a. Flash isotérmico y adiabático

Resolución del problema 7.22

PENG ROBINSON

a. CALCULO DE LAS COMPOSICIONES DE SALIDA

PENG ROBINSON (SIMULADOR)

CALCULO DE ENTALPIAS CON PENG ROBINSON

Composición Zi

C2 0.03

C3 0.2

nC4 0.37

nC5 0.35

nC6 0.05


26

CALCULO DE ENTALPIAS CON REDLICH WONG

b. CONDICIONES ÓPTIMAS PARA OBTENER A MAYOR CANTIDAD DE PROPANO EN EL

PRODUCTO DE FASE VAPOR

TABLA DE ITERACION

CONDICIONES OPTIMAS

T sal calentador (ºF) c3 lbmol/h c4 lbmol/h c3-c4

200 11,04643 11,62183 -0,5754

190 9,874969 9,775784 0,099185

180 8,627516 8,025459 0,602057

170 7,307203 6,380461 0,926742

160 5,920505 4,84946 1,071045

150 4,479269 3,441186 1,038083

155 5,205629 4,129358 1,076271

154 5,061194 3,989131 1,072063

156 5,349587 4,270854 1,078733

157 5,493073 4,413615 1,079458

158 5,636041 4,557622 1,078419


27

Stream No. 1 2 3 4 Stream Name Temp F 150.0000* 157.0000 133.0024* 133.0024 Pres psia 260.0000* 250.0000 100.0000 100.0000 Enth MMBtu/h -6.2630 -6.2354 -6.2354 -0.64665 Vapor mole fraction 0.00000* 0.00000 0.13253 1.0000 Total lbmol/h 100.0000 100.0000 100.0000 13.2535 Total lb/h 6078.8164 6078.8164 6078.8164 678.7837 Total std L ft3/hr 165.3922 165.3922 165.3922 20.1157 Total std V scfh 37947.86 37947.86 37947.86 5029.40 Flowrates in lb/h Ethane 90.2100 90.2100 90.2100 44.8217 Propane 881.9200 881.9200 881.9200 242.2212 N-Butane 2150.5510 2150.5510 2150.5510 256.5307 N-Pentane 2525.2500 2525.2500 2525.2500 127.3343 N-Hexane 430.8850 430.8850 430.8850 7.8757 Stream No. 5 Stream Name Temp F 133.0024 Pres psia 100.0000 Enth MMBtu/h -5.5888 Vapor mole fraction 0.00000 Total lbmol/h 86.7466 Total lb/h 5400.0327 Total std L ft3/hr 145.2765 Total std V scfh 32918.46 Flowrates in lb/h Ethane 45.3883 Propane 639.6989

N-Butane 1894.0204 N-Pentane 2397.9158 N-Hexane 423.0093

c. Determinar la fase en punto 1 y 2 aplicando criterios de presión y temperatura con el simulador y la ecuación de Mc Williams.

Resolución manual por con la Ec. De McWilliams

Algoritmo de cálculo para la Temperatura de Burbuja

- P, Zi = Xi

- Suponer Tburbuja

- Calcular Ki con ec. De McWilliams

- Calcular Yi = Ki * Xi

- Σ Yi – 1 =1E-3

No Si→FIN


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PUNTO 1

P = 260 psia Tsup = Tburbuja = 675.185 ºR

Comp Zi aT1 aT2 aT6 aP1 aP2 aP3 Ki Yi

c2 0,03 -687248,25 0 7,90699 -0,886 49,0265 0 4,3640114 0,13092

c3 0,2 -970688,5625 0 7,15059 -0,76984 0 6,9022 2,1532594 0,430652

nc4 0,37 -1280557 0 7,94986 -0,96455 0 0 0,8003169 0,296117

nc5 0,35 -1524891 0 7,33129 -0,89143 0 0 0,3788194 0,132587

nc6 0,05 -1778901 0 6,96783 -0,84634 0 0 0,1938588 0,009693

Σ = 0,999969

Σ Yi – 1 = 0.00000518 = 0

Tburbuja = 675.185 ºR > 610 ºR =Top → Liq. Subenfriado

PUNTO 2

P = 250 psia Tsup = Tburbuja = 670.478 ºR

Comp Zi aT1 aT2 aT6 aP1 aP2 aP3 Ki Yi = Ki *Xi

c2 0,03 -687248,25 0 7,90699 -0,886 49,0265 0 4,4237224 0,132712

c3 0,2 -970688,5625 0 7,15059 -0,76984 0 6,9022 2,156029 0,431206

nc4 0,37 -1280557 0 7,94986 -0,96455 0 0 0,7989519 0,295612

nc5 0,35 -1524891 0 7,33129 -0,89143 0 0 0,3742563 0,13099

nc6 0,05 -1778901 0 6,96783 -0,84634 0 0 0,1896917 0,009485

Σ = 1,000004

Σ Yi – 1 = 0.00000398 = 0

Algoritmo de cálculo para la Temperatura de Rocío

- P, Zi = Yi

- Suponer Tburbuja

- Calcular Ki con ec. De McWilliams

- Calcular Xi = Yi / Ki

- Σ Xi – 1 =1E-3

- No Si→FIN

P = 250 psia Tsup = Trocio = 737.96 ºR

Comp Zi aT1 aT2 aT6 aP1 aP2 aP3 Ki Xi = Yi/Ki

c2 0,03 -687248,25 0 7,90699 -0,886 49,0265 0 5,7764716 0,0051935

c3 0,2 -970688,5625 0 7,15059 -0,76984 0 6,9022 3,142819 0,0636371

nc4 0,37 -1280557 0 7,94986 -0,96455 0 0 1,3135039 0,2816893

nc5 0,35 -1524891 0 7,33129 -0,89143 0 0 0,6765131 0,5173588

nc6 0,05 -1778901 0 6,96783 -0,84634 0 0 0,378428 0,1321255

Σ = 1,0000042


29

Σ Xi – 1 = 0.00000421 = 0

Trocio = 737.96 ºR > 719.67 ºR → Mezcla Liq. Vapor

6. Conclusiones

La practica en laboratorio de transferencia de masa referida al tema de Equilibrio líquido Vapor y

Diagramas de fases, ha sido a consideración nuestra una de las más importantes porque gracias a

su comprensión se puede determinar los diferentes procesos de separación (destilación) de un

determinado fluido que contiene varios componentes. Este estudio será muy importante en nuestra

vida laboral.

El experimento consistía en un análisis empírico y analítico de un sistema compuesto por agua,

etanol y ácido Acetico el cual fue realizado con la mayor precisión posible en las mediciones

realizadas con los diferentes instrumentos. Las desviaciones que se observan en las gráficas

pueden corresponder a factores como imperfecciones humanas al realizar las mediciones, la no

perfecta calibración de los instrumentos utilizados, las influencia del medio ambiente sobre las

muestras, etc. A pesar de estas pequeñas anomalías, podemos decir que las graficas muestran una

buena aproximación, las curvas obtenidas con los datos experimentales son, sino iguales, similares

a las obtenidas con los datos teóricos o analíticos.

El cálculo se efectuó utilizando diversas ecuaciones en las cuales se ha optado por tomar la presión

atmosférica de Sucre obtenida mediante la temperatura de ebullición del agua, porque debemos

tomar la mayoría de los datos reales para que nuestros resultados sean los más correctos.

Como se observa en los diagramas, la mayor anomalía que podemos observar esta ubicada en el

diagrama T-x-y ya que las curvas de rocio y burbuja distan un poco de nuestras expectativas. Esto

puede deberse a la impureza del alcohol que se encuentra con una cantidad pequeña de agua que

hace variar la convergencia de los puntos inferiores. Sin embargo este diagrama tiene una forma

similar a los diagramas ya estudiados en este tema.

A pesar de estos pequeños inconvenientes, podemos afirmar que la práctica de laboratorio se ha

llevado a cabo con mucho éxito, porque se ha comprendido muy bien todas las variables implicadas,

se ha conseguido buenos resultados y sobretodo se ha aprendido el procedimiento de estos

procesos y el correcto uso del simulador ChemCad v.6 que serán sin duda una parte importante en

nuestro futuro desempeño profesional.


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7. Bibliografía

Operaciones de separación por etapas en ingeniería química. “Ernest, Henley”. Edición

Reverte.

Equilibro de Fases. “Wallas”

Química General. “Whitten”. Tabla, página 28.

Wikipedia

Henley, Equilibrio de Estado en operaciones de separación para ingeniería química

Phase Equilibria in Chemical Engineering, Stanley Wallas.

MCCABE AND SMITH. (1991) - Operaciones Unitarias En Ingenieria.


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equilibrio de mezaclas multi componentes

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