equilibrio líquido-vapor (con notas)

1

Práctica

Equilibrio

Líquido-Vapor Experimentación en Ingeniería Química, 2º Grado

Práctica realizada por:

Fernando Arauz Alonso

Rocío Ferrera Cobos

Iker Galietero Rubio

Eduardo García Gutiérrez

Beatriz García Sánchez

Práctica Equilibrio Líquido-Vapor

2

ÍNDICE

1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA ……………………………………………..3

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL …………………………………….3

Toma de muestra …………………………………………………….3

Análisis de las muestras …………………………………………..4

Tratamiento de datos ………………………………………………4

Predicción de datos de equilibrio líquido vapor de

una mezcla binaria …………………….…………………………….5

3. CÁLCULOS, RESULTADOS Y DISCUSIÓN …………………………….6

4. CONCLUSIONES ………………………………………………………………27

5. BIBLIOGRAFÍA …………………………………………………………………28


3

1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA.

El objetivo de esta práctica es la obtención de datos de equilibrio líquido-vapor para

una mezcla binaria real, a través del método experimental basado en la a diferentes

recirculación de la fase vapor. Obtenidos estos datos experimentales, se realiza la

correlación mediante ajuste matemático a diferentes modelos termodinámicos. Se

realiza también la predicción del equilibrio líquido-vapor de una mezcla binaria

utilizando diferentes modelos matemáticos mediante simulación con ASPEN.

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

La realización de la práctica se divide en dos partes. En la primera se llevara a cabo la

toma de muestras en un ebullómetro de un líquido y vapor en equilibrio para posterior

análisis por cromatografía de gases para la obtención de datos (P, T, x, y). En la

segunda parte se realiza el tratamiento de datos mediante la herramienta de cálculo

ASPEN y la predicción de un equilibrio líquido-vapor.

Toma de muestras

Se realiza la toma de datos del equilibrio líquido-vapor de la mezcla de hexano-

heptano. Los dos compuestos tienen puntos de ebullición muy semejantes, por lo que

resulta una mezcla difícil de separa. Para la obtención de los datos experimentales

seguiremos los siguientes pasos:

Preparación de mezclas. Se preparan tres mezclas n-hexano/n-heptano en

volumen de 25, 50 y 75% de n-hexano.

Se alimenta con una jeringa grande desde la llave del orificio de medida de la

temperatura hasta que el calderón esté suficientemente lleno.

Calentamos el equipo hasta que los dos termómetros, el de líquido y el de vapor,

se equilibren. Cuando estos valores estén igualados tomamos los valores de

Fernando

Nota adhesiva

basado en la recicurlación de la fase vapor para diferentes composiciones.

Fernando

Nota adhesiva

separar


4

temperatura y extraemos de las dos llaves las muestras de líquido y de vapor en el

equilibrio.

Vaciamos el calderín y eliminamos el resto de sustancias que quedan retenidas en

el sistema y esperamos a que se enfríe para introducir una nueva mezcla.

Analizaremos las muestras recogidas con el cromatógrafo de gases, de esta manera

obtendremos las composiciones de cada una de las mezclas, y junto con el valor de la

temperatura y de la presión, determinaremos un punto del diagrama T-x-y.

De esta forma obtendremos cada uno de los puntos que formaran parte del diagrama

de equilibrio T-x-y.

Análisis de las muestras

Tomaremos 0.20 mL de la muestra del líquido, y lo diluiremos con 20 mL de

acetona.

Utilizando una jeringa de cromatografía de 10 µL, inyectaremos 0.5 µL de esta

mezcla en el cromatógrafo.

Mediante el análisis cromatográfico obtendremos las distintas áreas del hexano

y del heptano.

A partir de estos valores, calcularemos los valores de fracción molar del líquido

y del vapor.

Realizamos este procedimiento con todas las muestras.

Tratamiento de datos

Una vez obtenido todos los valores (T, P, xi, yi) para cada una de las mezclas,

trataremos los datos con la herramienta ASPEN.

Fernando

Nota adhesiva

yeah!


5

A partir de los datos experimentales elegiremos un modelo termodinámico y

ajustaremos los datos experimentales al modelo propuesto y de este modo

obtendremos los parámetros del modelo adecuado.

Los modelos que utilizaremos para la correlación de los datos experimentales serán

los siguientes:

Cálculo de los coeficientes de fugacidad de la mezcla mediante diferentes

ecuaciones de estado.

Tratamiento del equilibrio considerando las fases no ideales, empleando

diferentes modelos termodinámicos para el cálculo de γ.

Ajuste considerando la base vapor no ideal, utilizando la ecuación de estado

de Redlich-Kwong para la determinación de los coeficientes de fugacidad y

la fase liquida no ideal utilizando los modelos termodinámicos utilizados

anteriormente.

Predicción de datos de equilibrio líquido-vapor de una mezcla binaria.

Realizaremos la predicción de las curvas de equilibrio líquido-vapor de la mezcla

binaria utilizando la base de datos de ASPEN utilizando diferentes modelos

termodinámicos para la obtención de los datos de equilibrio.

Los modelos termodinámicos utilizados serán los siguientes:

Predicción del equilibrio utilizando la ecuación de Estado de Redlich-

Kwong-Soave para calcular los coeficientes de fugacidad de las distintas

fases de los componentes de la mezcla.

Predicción del equilibrio considerando la fase vapor ideal y la fase líquida

no ideal, utilizando la ecuación de UNIQUAC para calcular los coeficientes

de actividad de la fase líquida.

Predicción del equilibrio considerando la fase vapor no ideal, utilizando la

ecuación de estado de Redlich-Kwong para determinar los coeficientes de

Fernando

Nota adhesiva

fase


6

fugacidad, y la fase líquida no ideal utilizando la ecuación de UNIQUAC para

calcular los coeficientes de actividad de la fase líquida.

Predicción del equilibro considerando las fases ideales.

3. CÁLCULOS, RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

A la hora de realizar los cálculos el programa ASPEN ha simulado unas

temperaturas de ebullición de los componentes (hexano y heptano), pero

necesitamos sus valores teóricos para poder incluirlos en las representaciones

gráficas. Al buscarlos hemos encontrado estos valores:

Teb C6= 68.7 oC

Teb C7= 98.4 oC

Al introducir las muestras de cada mezcla con distintas composiciones en el

cromatógrafo de gases se obtuvieron unos valores de áreas experimentales, que

mediante la ecuación de calibrado hemos hallado los valores de XC6 y YC6 para cada

una de las temperaturas ensayadas.

El cálculo de las concentraciones a partir de las áreas obtenidas se lleva a cabo

mediante el siguiente procedimiento:

Añadimos el cálculo de uno de los valores, el resto de ellos se han realizado siguiendo

el mismo procedimiento:


7

Tabla 1

Los datos a representar serían:

Tabla 2

Temperatura

(ºC) X C6 Y C6

98,4 0 0

57,1 0,2241 0,444

47,05 0,4784 0,7324

76,6 0,6976 0,9048

68,7 1 1

Área C6

(vapor)

(V·s)

Área C6

(lquido)

(V·s)

Área C7

(vapor)

(V·s)

Área C7

(líquido)

(V·s)

Fracción

área C6

(vapor)

Fracción

área C6

(líquido)

X (C6) Y (C6) X (C7) Y (C7)

Teq

(vapor)

(ºC)

Teq

(líquido)

(ºC)

Teq

(media)

(ºC)

25% C6 5,68 0,83 8,26 3,62 0,4075 0,1865 0,2240 0,4439 0,7759 0,5925 62,1 52,1 57,1

50% C6 7,83 6,21 3,4 7,84 0,6972 0,4420 0,4783 0,7324 0,5216 0,3027 52,4 41,7 47,05

75% C6 7,39 5,55 1,1 2,83 0,8707 0,6623 0,6976 0,9048 0,3023 0,1295 82,8 70,4 76,6


8

Gráfica 1. Diagrama Txy

Por errores en el procedimiento experimental debido a la mala condición de los

instrumentos del laboratorio (llave en mal estado), se han obtenido valores erróneos

que hemos eliminado para una mejor apreciación de la gráfica.

Una vez eliminados estos puntos la representación quedaría de esta manera:

0

20

40

60

80

100

120

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

T (º

C)

Fracción molar de C6

X C6

Y C6


9

Gráfica 2.Diagrama Txy

Al eliminar los datos que diferían del comportamiento generalizado de la gráfica

podemos observar que la tendencia se asemeja mejor a un modelo ideal.

Para la realización del diagrama XY hemos utilizado los datos del compuesto más

volátil (hexano), que son los siguientes:

Tabla 3

X C6 Y C6

0 0

0,2241 0,444

0,4784 0,7324

0,6976 0,9048

1 1

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

T (º

C)

XC6

X C6

Y C6


10

Gráfica 3. Diagrama XY

Como se puede observar, el comportamiento de este compuesto se asemeja al ideal, y

siendo el más volátil se encuentra en mayor cantidad en la fase de vapor (YC6).

Significado de los diagramas “Txy” y “xy”.

Diagrama Txy

En los diagramas Txy se representa la temperatura de

equilibrio frente a la fracción molar del componente

más volátil en cada una de las fases.

Aparecen dos curvas: la curva superior es la de vapor

saturado (T-y), indica la temperatura a la que

comienza a condensar el vapor, temperatura de rocío.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

y (C

6)

x (C6)

x frente a y


11

La curva inferior, curva de líquido saturado (T-x), indica la temperatura a la que entra

en ebullición el líquido para cada composición, temperatura de burbuja. Entre las dos

curvas se encuentra la zona de equilibrio entre la fase líquida y vapor, indicándonos la

composición del elemento más volátil de cada una de ellas.

Estos diagramas nos permiten conocer las composiciones de cada una de las fases a

una temperatura conocida.

Como puede observarse, a medida que aumenta la fracción molar en el líquido del

componente, el punto de burbuja, así como el de rocío, se alcanzan a una temperatura

más baja.

Diagrama x-y.

En estos diagramas se representa la fracción molar del componente más volátil en la

fase líquida, x, frente a la fracción molar del componente más volátil, y, en la fase

vapor a una presión determinada que permanece constante. Nos permiten conocer la

composición de ambas fases a una temperatura determinada.

Diagrama 1. XY (ideal) Diagrama 2. XY (real)


12

Incluimos los diagramas “Txy” y “xy” simulados de cada uno de los modelos

realizados con ayuda del programa ASPEN.

En el modelo ideal no se tiene en cuenta las interacciones entre las moléculas del

compuesto ni el tamaño de las mismas. Sólo se pueden ver similitudes entre el modelo

ideal y un compuesto real a presiones muy bajas y temperaturas altas.

Gráfica 4. Modelo Ideal

T-xy for N-HEX-01/N-HEP-01

Liqui d/Vapor Molefrac N-HEX-01

Tem

pe

ratu

re K

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1

345

350

355

360

365

370

375

T-x 1.0 atm

T-y 1.0 atm

En el modelo RK-Soave se introducen parámetros para aproximar el comportamiento

ideal al real.

Gráfica 5. Modelo RK-Soave



Tem

pe

ratu

re K

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1

345

350

355

360

365

370

375

T-x 1.0 atm

T-y 1.0 atm


13

El modelo UNIQUAC con Ideal se aproxima al comportamiento real puesto que diferencia entre

líquido y vapor. Aplicando para cada uno una ecuación diferente, ya que los líquidos en ningún

caso responde a la ecuación ideal.

Gráfica 6. Modelo UNIQUAC con Ideal



Tem

pe

ratu

re K

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1

345

350

355

360

365

370

375

T-x 1.0 atm

T-y 1.0 atm

En este caso el modelo aplica a los gases la ecuación RK en lugar de la de gas ideal, por lo que

es más exacta.

Gráfica 7. Modelo UNIQUAC con RK



Tem

pe

ratu

re K

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1

345

350

355

360

365

370

375

T-x 1.0 atm

T-y 1.0 atm


14

A continuación utilizaremos los datos experimentales tomados en el laboratorio y

los incluiremos en cada uno de los modelos mostrados anteriormente. En vez de

utilizar los tres únicos datos que obtuvimos en la práctica los sustituiremos por 8

datos experimentales dados como base para la realización de este apartado:

Para la elección del método óptimo para la mezcla binaría en cuestión (hexano-

heptano) realizaremos el error medio de la temperatura y composición del vapor para

cada una de las composiciones XC6.

A partir de estos diagramas incluiremos en ellos los datos experimentales:

T(OC) LÍQUIDO VAPOR

XC6 XC7 YC6 YC7

95.8 0 1 0 1

91.4 0.268 0.732 0.388 0.612

86.3 0.273 0.727 0.513 0.487

81.3 0.471 0.529 0.718 0.282

79.4 0.55 0.45 0.734 0.266

73.1 0.791 0.209 0.865 0.135

71.5 0.778 0.222 0.994 0.006

68.2 1 0 1 0

Fernando

Nota adhesiva

Para la elección del modelo que más se ajusta al comportamiento experimental de la mezcla binaria n-hexano con n-heptano, calcularemos el error medio de la temperatura para diferentes X(C6)


15

MODELO IDEAL-IDEAL

Tabla 4. Modelo Ideal

T(K)

LÍQUIDO VAPOR

XC6 XC7 YC6 YC7 T modelo

(K) Error T

368,8 0 1 0 1 369,53 0,2599

364,4 0,268 0,732 0,388 0,612 361,497 0,1081

359,3 0,273 0,727 0,513 0,487 361,349 0,2140

354,3 0,471 0,529 0,718 0,282 355,53 0,4007

352,4 0,55 0,45 0,734 0,266 353,234 0,3991

346,1 0,791 0,209 0,865 0,135 346,322 0,5133

344,5 0,778 0,222 0,994 0,006 346,691 0,6261

341,2 1 0 1 0 340,437 0,6163

Error Medio T 1,3653

Datos generados a partir de la simulación con ASPEN para el modelo Ideal-Ideal:

Tabla 5

T (K) YC6 XC6

371,5489 0 0

370,4476 0,0562 0,025

369,3736 0,1093 0,05

368,3256 0,1596 0,075

367,3029 0,2071 0,1

366,3046 0,2522 0,125

365,3298 0,2948 0,15

364,3777 0,3353 0,175

363,4476 0,3737 0,2

362,5386 0,4102 0,225

361,6501 0,4449 0,25

360,7786 0,4779 0,275


16

T (K) YC6 XC6

359,9287 0,5093 0,3

359,0973 0,5391 0,325

358,2838 0,5676 0,35

357,4875 0,5948 0,375

356,708 0,6207 0,4

355,9447 0,6454 0,425

355,1971 0,6690 0,45

354,4646 0,6915 0,475

353,7469 0,7131 0,5

353,0434 0,7337 0,525

352,3537 0,7535 0,55

351,6774 0,7724 0,575

351,014 0,7905 0,6

350,3632 0,8078 0,625

349,7246 0,8245 0,65

349,0979 0,8405 0,675

348,4826 0,8558 0,7

347,8785 0,8705 0,725

347,2852 0,8847 0,75

346,7025 0,8983 0,775

346,1299 0,9114 0,8

345,5673 0,9239 0,825

345,0143 0,9360 0,85

344,4707 0,9477 0,875

343,9362 0,9589 0,9

343,4105 0,9698 0,925

342,8936 0,9802 0,95

342,385 0,9902 0,975

341,8845 1 1

Para el cálculo de Tmodelo hemos añadido una línea de tendencia con la que hemos

obtenido una ecuación que se ha ajustado a los datos que nos ha proporcionado el

programa ASPEN para este modelo.


17

A partir de esta ecuación obtenemos la temperatura (T) que nos predice el modelo

para compararlos con los valores experimentales. Con ello calculamos el error absoluto

de la temperatura, con el fin de elegir el más adecuado a este caso.

Como ejemplo:

Posteriormente calculamos la media del error absoluto para los diferentes valores de

XC6, como muestra la tabla.

Gráfica 8. Modelo Ideal-Ideal

335

340

345

350

355

360

365

370

375

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

T (K

)

Fracción molar C6

Modelo ideal-ideal

"x (C6) modelo"

"y (C6) modelo"

x (C6) experimental

y (C6) experimental

Fernando

Nota adhesiva

Yo incluiría aquí el cálculo de deltaTmedio, al menos para este modelo, i si no para todos ... deltaTmedio = (0.2599 + 0.1081 + ...)/8 = 1.5...


18

MODELO RK-SOAVE

Realizamos el mismo procedimiento con el modelo RK-Soave. A partir de los

datos simulados con ASPEN introducimos los datos experimentales para ver su

correspondencia con el modelo.

Tabla 6. Modelo RK-Soave

T(K)

LÍQUIDO VAPOR

XC6 XC7 YC6 YC7 T modelo

(teórico) (K) Error T

368,8 0 1 0 1 369,8

364,4 0,268 0,732 0,388 0,612 361,7619 2,6380

359,3 0,273 0,727 0,513 0,487 361,6136 2,3136

354,3 0,471 0,529 0,718 0,282 355,7898 1,4898

352,4 0,55 0,45 0,734 0,266 353,4925 1,0925

346,1 0,791 0,209 0,865 0,135 346,5753 0,4753

344,5 0,778 0,222 0,994 0,006 346,9450 2,4450

341,2 1 0 1 0 340,6863 0,5136

Error Medio T 1,5668

Datos generados a partir de la simulación con ASPEN para el modelo RK-Soave:

Tabla 7

T (K) YC6 XC6

371,5925 0 0

370,5388 0,0536 0,025

369,5058 0,1047 0,05

368,4948 0,1532 0,075

367,5048 0,1994 0,1

366,5352 0,2434 0,125

365,5856 0,2852 0,15

364,6555 0,3251 0,175

363,7442 0,3631 0,2


19

T (K) YC6 XC6

362,8488 0,3994 0,225

361,9735 0,4340 0,25

361,1157 0,4670 0,275

360,2748 0,4985 0,3

359,4504 0,5285 0,325

358,6421 0,5573 0,35

357,8494 0,5847 0,375

357,0719 0,6110 0,4

356,3093 0,6361 0,425

355,5611 0,6602 0,45

354,8269 0,6832 0,475

354,1064 0,7052 0,5

353,3991 0,7263 0,525

352,7049 0,7465 0,55

352,0233 0,7659 0,575

351,354 0,7845 0,6

350,6966 0,8024 0,625

350,051 0,8195 0,65

349,4167 0,8359 0,675

348,7936 0,8517 0,7

348,1812 0,8669 0,725

347,5795 0,8815 0,75

346,988 0,8955 0,775

346,4066 0,9089 0,8

345,835 0,9219 0,825

345,273 0,9343 0,85

344,7204 0,9463 0,875

344,1769 0,9579 0,9

343,6424 0,9690 0,925

343,1166 0,9797 0,95

342,5994 0,9900 0,975

342,0903 1 1


20







Como ejemplo:


XC6, como muestra la tabla.

Gráfica 9. Modelo RK-Soave

335

340

345

350

355

360

365

370

375

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

T (K

)

Fracción molar (C6)

Modelo RK-Soave - RK-Soave

x (C6) modelo

y (C6) modelo

x (C6) experimental

y (C6) experimental


21

MODELO UNIQUAC-RK

Tabla 8

T(K)

LÍQUIDO VAPOR

XC6 XC7 YC6 YC7

T modelo

(teórico)

(K)

Error T

368,8 0 1 0 1 369,99 1,19

364,4 0,268 0,732 0,388 0,612 361,8508 2,5491

359,3 0,273 0,727 0,513 0,487 361,7006 2,4006

354,3 0,471 0,529 0,718 0,282 355,8050 1,5050

352,4 0,55 0,45 0,734 0,266 353,4796 1,0796

346,1 0,791 0,209 0,865 0,135 346,4792 0,3792

344,5 0,778 0,222 0,994 0,006 346,8533 2,3533

341,2 1 0 1 0 340,5207 0,6792

Error medio T 1,5170

Datos generados a partir de la simulación con ASPEN para el modelo UNIQUAC-RK:

Tabla 9

T(K) XC6 YC6

371,5485 0 0

370,5358 0,0525 0,025

369,54 0,1027 0,05

368,5605 0,1506 0,075

367,5974 0,1964 0,1

366,6504 0,2400 0,125

365,7175 0,2818 0,15

364,8018 0,3217 0,175

363,9016 0,3597 0,2

363,0167 0,3961 0,225

362,1467 0,4309 0,25

361,2914 0,4641 0,275


22

T(K) XC6 YC6

360,4507 0,4959 0,3

359,6243 0,5262 0,325

358,8119 0,5553 0,35

358,0133 0,5831 0,375

357,2282 0,6096 0,4

356,4565 0,6351 0,425

355,6978 0,6594 0,45

354,9519 0,6827 0,475

354,2187 0,7050 0,5

353,4979 0,7264 0,525

352,7892 0,7469 0,55

352,0925 0,7665 0,575

351,4075 0,7853 0,6

350,734 0,8033 0,625

350,0718 0,8205 0,65

349,4208 0,8371 0,675

348,7806 0,8529 0,7

348,1512 0,8681 0,725

347,5323 0,8827 0,75

346,9237 0,8967 0,775

346,3253 0,9102 0,8

345,7369 0,9231 0,825

345,1584 0,9354 0,85

344,5895 0,9473 0,875

344,0302 0,9587 0,9

343,4802 0,9697 0,925

342,9394 0,9802 0,95

342,4077 0,9903 0,975

341,8845 1 1


23

Gráfica 10. Modelo UNIQUAC-RK-Soave







Como ejemplo:


XC6.

335

340

345

350

355

360

365

370

375

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

T (K

)

Fracción molar (C6)

Modelo UNIQUAC - RK-Soave

x (C6) modelo

y (C6) modelo

x (C6) experimental

y (C6) experimental


24

MODELO UNIQUAC-IDEAL

Tabla 10

T(K) LÍQUIDO VAPOR

XC6 XC7 YC6 YC7 T modelo Error T

368,8 0 1 0 1 369,8000 1,0000

364,4 0,268 0,732 0,388 0,612 361,6650 2,7350

359,3 0,273 0,727 0,513 0,487 361,5149 2,2149

354,3 0,471 0,529 0,718 0,282 355,6223 1,3223

352,4 0,55 0,45 0,734 0,266 353,2982 0,8982

346,1 0,791 0,209 0,865 0,135 346,3013 0,2013

344,5 0,778 0,222 0,994 0,006 346,6752 2,1752

341,2 1 0 1 0 340,3459 0,8541

Error medio T 1,4251

Datos generados a partir de la simulación con ASPEN para el modelo UNIQUAC-Ideal:

Tabla 11

T(K) XC6 YC6

371,5489 0,0000 0

370,4987 0,0548 0,025

369,4695 0,1068 0,05

368,4611 0,1563 0,075

367,4728 0,2032 0,1

366,5042 0,2479 0,125

365,5547 0,2904 0,15

364,6239 0,3308 0,175

363,7112 0,3693 0,2

362,8138 0,4059 0,225

361,9357 0,4408 0,25

361,0744 0,4741 0,275

360,2295 0,5058 0,3

359,4007 0,5360 0,325


25

T(K) XC6 YC6

358,5874 0,5649 0,35

357,7893 0,5924 0,375

357,0060 0,6187 0,4

356,2373 0,6438 0,425

355,4827 0,6678 0,45

354,7419 0,6907 0,475

354,0145 0,7127 0,5

353,3004 0,7336 0,525

352,5991 0,7537 0,55

351,9103 0,7729 0,575

351,2339 0,7912 0,6

350,5694 0,8088 0,625

349,9167 0,8256 0,65

349,2755 0,8418 0,675

348,6455 0,8572 0,7

348,0266 0,8720 0,725

347,4184 0,8862 0,75

346,8208 0,8998 0,775

346,2335 0,9129 0,8

345,6564 0,9254 0,825

345,0892 0,9374 0,85

344,5317 0,9489 0,875

343,9839 0,9600 0,9

343,4454 0,9706 0,925

342,9162 0,9808 0,95

342,3961 0,9906 0,975

341,8845 1,0000 1


26

Gráfica 11. Modelo UNIQUAC con Ideal







Como ejemplo:


XC6.

335,0000

340,0000

345,0000

350,0000

355,0000

360,0000

365,0000

370,0000

375,0000

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

T (K

)

Fracción molar C6

Modelo UNIQUAC con Ideal (Henry´s law)

x (C6) modelo

y (C6) modelo

x (C6) experimental

y (C6) experimental


27

4. CONCLUSIONES.

En primer lugar volveremos a incidir en el error que se produjo al tomar la

temperatura en el ebullómetro en el momento en que se alcanzó el equilibrio. Pensamos que

esto fue debido al instrumental defectuoso, ya que pudimos observar que una de las válvulas

no cerraba correctamente y perdimos parte de la muestra.

Del estudio de la gráfica XY para n-hexano podemos indicar que al ser el componente

más volátil de la mezcla, esto es que tiende a evaporarse con más facilidad, se encontrará

mayor concentración del mismo en la fase vapor que en la fase líquido.

Como hemos podido observar en las gráficas Txy para los distintos modelos generados

por ASPEN, la mezcla n-hexano con n-heptano se comporta de una forma similar a la ideal. Sin

duda, esto es así porque ambos compuestos tienen un comportamiento químico muy

parecido. Ambos son hidrocarburos lineales, apolares, con un peso molecular cercano, fuerzas

intermoleculares similares (Van der Waals).

También señalamos como criterio para ratificar este comportamiento ideal, el error

absoluto calculado comparando con nuestros datos experimentales. Obsérvese que el menor

ΔT lo tenemos para un modelo Ideal-Ideal. Para este modelo también denotamos que el

comportamiento se aproxima más a la idealidad cuando XC6 tiene una concentración entre

0.25 y 0.75 aproximadamente.

Observamos igualmente que el comportamiento gráfico para el resto de modelos es

muy parecido al experimental. Sin embargo el ΔT hallado es algo mayor que con el modelo

ideal. Por ello seleccionamos éste como el más óptimo.

Fernando

Nota adhesiva

punto de ebullición próximo

Fernando

Nota adhesiva

Tras el análisis simultáneo de los 4 modelos hemos observado que todos ellos tienen un comportamiento muy parecido tanto gráficamente como al hallar deltaTmedio. No obstante hemos calculado un deltaTmedio algo menor para el modelo RK-Soave que para el resto de modelos. Por ello utilizamos este criterio para considerarlo como el modelo óptimo, ya que es el que mejor se ajusta al verdadero comportamiento experimental de la mezcla.Finalmente denotamos también, que el comportamiento se aproxima más a la idealidad y a su vez al comportamiento teórico cuando tenemos X(C6) tiene una concentración entre 0.25 y 0.75 aproximadamente.


28

5. BIBLIOGRAFÍA.

Guión de Prácticas, Experimentación en Ingeniería Química I, 2º Cuatrimestre,

Grado en Ingeniería Química.

Química física para ingenieros químicos, Consuelo Jiménez, Ed. Univ. Politéc.

Valencia, 2006.

Universidad de Castilla-La Mancha

http://www3.uclm.es/profesorado/giq/contenido/fund_quimicos/Tema_6.pdf

Físicoquímica, Gilbert W. Castellan, Pearson Educación, 1987

http://www.google.es/search?tbo=p&tbm=bks&q=+inauthor:%22Consuelo+Jim%C3%A9nez%22

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equilibrio líquido-vapor (con notas)

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