CAPÍTULO 5. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En este capítulo se mostrarán los resultados experimentales de densidad, tensión superficial y
espumación de las soluciones acuosas preparadas con las alcanolaminas 1-amino-2-propanol
(MIPA) y 2-piperidinaetanol (2-PE). Todos los resultados generados para densidad y tensión
superficial fueron obtenidos a condiciones de presión atmosférica y a una temperatura de 298.15 K,
en el caso de estabilidad de espuma los experimentos se realizaron a 313.15 K.
La experimentación se realizó en el Instituto Mexicano del Petróleo en los laboratorios del Área de
Investigación en Termofísica, para ello se utilizaron los aparatos mencionados en la sección
anterior.
Cabe destacar que para la medición de densidad y de tensión superficial de las soluciones acuosas
de MIPA y 2-PE, se utilizaron las mismas muestras, preparadas en viales de 4 cm3 dadas en
concentración en fracción molar. En el caso de los resultados de espumación, las concentraciones
de las soluciones acuosas no fueron las mismas, aquí se prepararon soluciones de 50 cm3 en
porcentajes de masa/masa.
En el caso de las soluciones utilizadas para la densidad y la tensión superficial, las concentraciones
en fracción molar estudiadas se decidieron a partir de un artículo encontrado en la bibliografía. Para
la MIPA, las concentraciones se tomaron de un artículo de la universidad de Vigo en España,
[Álvarez, et al., 2003]; dicho artículo es el único que hace experimentación de tensión superficial
sobre esta alcanolamina, y que con fines de reproducir los resultados y compararlos con los
publicados, se decidió experimentar sobre la misma línea de resultados, aunque con un método
diferente y más preciso.
Para la amina 2-PE, no existen datos en la literatura que hayan experimentado con soluciones
acuosas o a las condiciones ya mencionadas, así es que también se prepararon soluciones que
tuvieran las mismas concentraciones molares que la MIPA, con el objetivo de comparar qué
alcanolamina tiene una densidad y tensión superficial menor.
Es necesario recordar al lector, que los resultados de densidad, así como los de espumación y
tensión superficial reportados en este trabajo de tesis, son completamente nuevos y se obtuvieron a
partir de la necesidad de hacer un banco de datos para la caracterización de las propiedades
termofísicas de dichas soluciones, y que en un futuro podrán servir como mitigantes de los
problemas de espumación ocasionados en los procesos de purificación de gases amargos, en
específico en el proceso de endulzamiento de gas natural.
5.1 ELABORACIÓN DE LAS MEZCLAS A ESTUDIAR
En este trabajo de tesis se estudiaron dos sistemas: el primer sistema conformado por agua + 1amino-2-propanol (MIPA), y el segundo sistema de agua + 2-piperidinaetanol (2-PE), en
propiedades de densidad, tensión superficial y espumación.
Los resultados experimentales de
densidad y tensión superficial se obtuvieron con soluciones preparadas en todo el intervalo de
concentración, en fracción molar y con un volumen de 4 cm3. Para los resultados de espumación,
se prepararon mezclas de (10, 50 y 30) % masa en matraces de 50 cm3.
En la Tabla 5.1.1 se muestran las propiedades obtenidas de las fichas de seguridad (MSDS –
Material Safety Data Sheet) de los componentes utilizados para preparar las soluciones.
Tabla 5.1.1. Densidad y masa molecular del agua, MIPA y 2-PE.
Compuesto
Masa Molecular (g/mol)
Agua
18.0153
MIPA
75.11128
2-PE
129.2037
Densidad (g/cm3)
0.997
0.954
1.01
Las soluciones acuosas de MIPA y 2-PE se prepararon por el método de pesada. Para la densidad y
la tensión superficial se tomaron en cuenta las concentraciones en fracción molar que proponía el
artículo de Álvarez et al. (2003). En las Tablas 5.1.2 y 5.1.3, se muestran las concentraciones en
fracción molar preparadas de la alcanolamina (x1) y la masa en gramos (M), que se utilizó para
preparar las soluciones en viales de 4 cm3. Para las soluciones acuosas de 2-PE se tomaron en
cuenta las mismas concentraciones que las de MIPA debido a la falta de información sobre la
experimentación de la alcanolamina.
2
Tabla 5.1.2. Concentraciones en fracción molar preparadas para las soluciones acuosas de MIPA.
(x1) MIPA + (1-x1) Agua.
Compuesto: MIPA
Nombre de la mezcla
x1
M1 (g)
0.0000
AGUA PURA
MIPA 1
MIPA 2
MIPA 3
MIPA 4
MIPA 5
MIPA 6
MIPA 7
MIPA 8
MIPA 9
MIPA 10
MIPA PURA
0.0000
0.2181
0.3976
0.7912
1.1866
1.5702
1.9548
2.3348
2.7089
3.0877
3.4504
3.8161
0.0135
0.0259
0.0564
0.0934
0.1378
0.1935
0.2611
0.3587
0.4898
0.6826
1.0000
M2 (g)
4.0000
3.8191
3.5917
3.1760
2.7640
2.3565
1.9542
1.6698
1.1614
0.7715
0.3848
0.0000
Tabla 5.1.3. Concentraciones en fracción molar preparadas para las soluciones acuosas de 2-PE.
(x1) 2-PE + (1-x1) Agua.
Compuesto: 2-PE
Nombre de la mezcla
x1
M1 (g)
M2 (g)
AGUA PURA
2-PE 1
2-PE 2
2-PE 3
2-PE 4
2-PE 5
2-PE 6
2-PE 7
2-PE 8
2-PE 10
2-PE PURA
0.0000
0.0125
0.0259
0.0565
0.0931
0.1378
0.1933
0.2644
0.3586
0.6832
1.0000
0.0000
0.3332
0.6416
1.2054
1.7033
2.1476
2.5446
2.9027
3.2271
3.7924
4.0400
4.0000
3.6701
3.3647
2.8066
2.3135
1.8736
1.4806
1.1260
0.8048
0.2452
0.0000
En el caso del estudio de índice de estabilidad de espuma, se prepararon soluciones acuosas
diferentes y en mayor volumen que las empleadas para la tensión superficial, en este caso el
volumen preparado fue de 50 cm3 y las concentraciones de las alcanolaminas MIPA y 2-PE fueron
del (10, 30 y 50) % masa respectivamente. Además también se prepararon soluciones acuosas al
(10 y 30) % masa de la alcanolamina 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP), con el objetivo de
comparar contra datos publicados dentro del Instituto Mexicano del Petróleo y como trabajo
3
complementario que permite obtener un mejor panorama de los resultados de índice de estabilidad
de espuma.
5.2 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE DENSIDAD
Los resultados de densidad generados en este trabajo para las soluciones acuosas de las
alcanolaminas MIPA y 2-PE se muestran en las Tablas 5.2.2 y 5.2.3, estos resultados se generaron a
partir de un periodo de oscilación promedio, proveniente de la toma de diez datos y con los valores
de las constantes A y B reportadas en el Apéndice C en el sistema de Nitrógeno-Agua con las
ecuaciones mencionadas
en el
Método para medir la Densidad de soluciones acuosas de
alcanolaminas, en la sección 4.3. Los resultados de densidad para las soluciones acuosas de la
alcanolamina MIPA tienen una incertidumbre ± 0.0004 g/cm 3, mientras que las soluciones con 2-PE
tienen una incertidumbre de ± 0.0002 g/cm3.
De igual forma en la Tabla 5.2.1 se muestran las constantes A y B del densímetro, para cada
sistema estudiado. Se estableció que el mejor intervalo
de medición para los dos sistemas
estudiados de MIPA y 2-PE era el de N2 como límite inferior, y H2O como límite superior. Las
mediciones de los periodos de oscilación para obtener la densidad experimental de las
alcanolaminas se realizaron a 298.15 K.
Tabla 5.2.1. Constantes A y B del densímetro en el sistema Nitrógeno-Agua para la medición de las
soluciones acuosas de MIPA y 2-PE a 298.15 K.
Compuesto
Sistema
Constante A (g/cm3)
2
3
Constante B (g s /cm )
MIPA
2-PE
Nitrógeno-Agua
Nitrógeno-Agua
-4.611627
-1.0873238
0.096545
0.1439716
Para obtener la densidad experimental de las soluciones acuosas de las alcanolaminas, se utilizó la
ecuación general del densímetro:
  A  B 2
(Ec.4.3.1)
donde:  es la densidad en unidades de g/cm 3, ( A, B ) son constantes obtenidas de establecer el
intervalo de medición de densidad;  es el periodo promedio de oscilación en 1/s, registrado para
cada concentración de la alcanolamina.
4
Tabla 5.2.2. Concentración en fracción molar (x1) de las soluciones de MIPA estudiadas, registro del
promedio del periodo de oscilación y las densidades obtenidas en el intervalo de N2-H2O, a 298.15 K.
Nombre de la
solución
Concentración molar
x1
AGUA PURA
MIPA 1
MIPA 2
MIPA 3
MIPA 4
MIPA 5
MIPA 6
MIPA 7
MIPA 8
MIPA 9
MIPA 10
MIPA PURA
0.0000
0.0135
0.0259
0.0564
0.0934
0.1378
0.1935
0.2511
0.3587
0.4898
0.6826
1.0000
Periodo
Densidad
1/s
7.621937
7.621976
7.622335
7.623578
7.625465
7.626874
7.626998
7.625001
7.620410
7.613137
7.605237
7.593324
g/cm3
0.9970
0.9971
0.9976
0.9995
1.0022
1.0043
1.0045
1.0016
0.9948
0.9841
0.9725
0.9550
Tabla 5.2.3. Concentración en fracción molar (x1) de las soluciones de 2-PE estudiadas, registro del
promedio del periodo de oscilación y las densidades obtenidas en el intervalo de N2-H2O, a 298.15 K.
Periodo
Densidad
1/s
3.804949
3.814182
3.817454
3.822917
3.826275
3.828309
3.828990
3.828493
3.826664
3.818651
g/cm3
0.9970
1.0072
1.0108
1.0168
1.0205
1.0227
1.0235
1.0229
1.0209
1.0121
1.0000
3.810830
*Resultados extrapolados
1.0035
Nombre de la
solución
Concentración molar
x1
AGUA PURA
2-PE-1
2-PE-2
2-PE-3
2-PE-4
2-PE-5
2-PE-6
2-PE-7
2-PE-8
2-PE-10
2-PE PURA*
(sólido)
0.0000
0.0125
0.0259
0.0565
0.0931
0.1378
0.1933
0.2644
0.3586
0.6832
Para la densidad experimental de las soluciones acuosas de 2-PE, las mediciones de los periodos se
realizaron de la misma forma descrita en el método, sin embargo, estos resultados están
extrapolados, ya que el sistema de referencia que da el intervalo de medición Nitrógeno-Agua no
establece un límite superior mayor al del agua, y por lo tanto las densidades de las soluciones
acuosas de 2-PE están por arriba del intervalo, es decir, la densidad del agua es menor a la densidad
5
de la alcanolamina 2-PE. Además el resultado de densidad de 2-PE PURA está extrapolado, ya que
el periodo de oscilación del densímetro no se obtuvo, ya que la 2-PE a 298.15 K es sólida.
En las siguientes Figuras se muestra la representación gráfica de los resultados experimentales de
las soluciones acuosas de ambas alcanolaminas.
Figura 5.2.4. Gráfica de la densidad experimental de las soluciones acuosas de MIPA como función de la
concentración, a 298.15 K.
6
Figura 5.2.5. Gráfica de la densidad experimental de las soluciones acuosas de 2-PE como función de la
concentración, a 298.15 K.
En las Tablas 5.2.6 y 5.2.7 se muestran todos los registros de periodos de oscilación tomados para
cada muestra de solución acuosa en los sistemas estudiados de MIPA y 2-PE.
7
Tabla 5.2.6. Registro de los periodos de oscilación para las soluciones acuosas de MIPA.
Compuesto
Temperatura
(K)
AGUA
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 1
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 2
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 3
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 4
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 5
Periodo
(1/s)
298.157
7.621939
298.151
7.621976
298.155
7.622340
298.150
7.623576
298.143
7.625469
298.145
7.626878
298.158
7.621943
298.150
7.621976
298.155
7.622338
298.151
7.623578
298.140
7.625462
298.150
7.626870
298.150
7.621944
298.151
7.621976
298.155
7.622337
298.152
7.623580
298.142
7.625460
298.147
7.626875
298.149
7.621938
298.151
7.621976
298.154
7.622336
298.151
7.623581
298.151
7.625460
298.147
7.626874
298.151
7.621937
298.150
7.621976
298.152
7.622335
298.149
7.623581
298.156
7.625467
298.146
7.626874
298.151
7.621937
298.149
7.621976
298.152
7.622330
298.148
7.623581
298.156
7.625471
298.144
7.626875
298.147
7.621936
298.149
7.621976
298.151
7.622331
298.147
7.623578
298.145
7.625469
298.146
7.626874
298.147
7.621933
298.149
7.621976
298.150
7.622334
298.145
7.623576
298.146
7.625465
298.142
7.626874
298.148
7.621932
298.148
7.621976
298.150
7.622333
298.143
7.623574
298.142
7.625463
298.146
7.626872
298.148
7.621931
298.146
7.621976
298.147
7.622331
298.144
7.623572
298.142
7.625463
298.145
7.626873
Promedio
298.151
7.621937
298.149
7.621976
298.152
7.622335
298.148
7.623578
298.146
7.625465
298.146
7.626874
Desv. Std
0.004
0.000004
0.002
0.000000
0.003
0.000003
0.003
0.000003
0.006
0.000004
0.002
0.000002
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 6
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 7
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 8
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 9
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA 10
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
MIPA
PURA
Periodo
(1/s)
298.141
7.626992
298.155
7.625005
298.143
7.620413
298.149
7.613133
298.159
7.605248
298.147
7.593315
298.150
7.626995
298.157
7.625005
298.143
7.620410
298.150
7.613133
298.154
7.605247
298.150
7.593318
298.156
7.626999
298.154
7.625005
298.143
7.620410
298.151
7.613133
298.150
7.605238
298.148
7.593319
298.153
7.627001
298.157
7.625003
298.143
7.620409
298.152
7.613138
298.147
7.605236
298.146
7.593320
298.151
7.627001
298.157
7.625001
298.145
7.620408
298.154
7.613140
298.149
7.605234
298.147
7.593322
298.152
7.626999
298.154
7.625000
298.146
7.620410
298.158
7.613143
298.150
7.605234
298.146
7.593323
298.152
7.626999
298.157
7.625000
298.144
7.620410
298.157
7.613143
298.150
7.605234
298.147
7.593326
298.149
7.627001
298.154
7.624993
298.145
7.620411
298.154
7.613139
298.158
7.605226
298.149
7.593327
298.153
7.626999
298.153
7.624998
298.143
7.620411
298.154
7.613134
298.149
7.593331
298.149
7.626998
298.152
7.625000
298.146
7.620411
298.152
7.613131
298.149
7.593335
Promedio
298.151
7.626998
298.155
7.625001
298.144
7.620410
298.153
7.613137
298.152
7.605237
298.148
7.593324
Desv. Std
0.004
0.000003
0.002
0.000004
0.001
0.000001
0.003
0.000004
0.004
0.000007
0.001
0.000006
8
Tabla 5.2.7. Registro de los periodos de oscilación para las soluciones acuosas de 2-PE.
Compuesto
Temperatura
(K)
AGUA
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-1
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-2
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-3
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-4
Periodo
(1/s)
298.157
3.804949
298.154
3.814180
298.158
3.817455
298.153
3.822917
298.153
3.826275
298.158
3.804948
298.155
3.814180
298.159
3.817453
298.153
3.822917
298.153
3.826273
298.154
3.804947
298.154
3.814180
298.159
3.817453
298.153
3.822916
298.152
3.826275
298.152
3.804948
298.154
3.814182
298.156
3.817454
298.154
3.822917
298.151
3.826275
298.155
3.804948
298.154
3.814182
298.156
3.817454
298.153
3.822917
298.152
3.826276
298.154
3.804949
298.154
3.814182
298.157
3.817454
298.153
3.822917
298.153
3.826276
298.152
3.804949
298.154
3.814183
298.156
3.817454
298.150
3.822918
298.153
3.826276
298.153
3.804950
298.155
3.814182
298.157
3.817454
298.152
3.822918
298.149
3.826276
298.153
3.804950
298.150
3.814184
298.153
3.817454
298.152
3.822917
298.148
3.826274
298.150
3.804951
298.152
3.814184
298.156
3.817455
298.151
3.822918
298.151
3.826274
Promedio
298.154
3.804949
298.154
3.814182
298.157
3.817454
298.152
3.822917
298.152
3.826275
Desv. Std
0.002
0.000001
0.002
0.000002
0.002
0.000001
0.001
0.000001
0.002
0.000001
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-5
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-6
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-7
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-8
Periodo
(1/s)
Compuesto
Temperatura
(K)
2-PE-10
Periodo
(1/s)
298.153
3.828307
298.157
3.828987
298.153
3.828491
298.155
3.826664
298.157
3.818665
298.153
3.828308
298.157
3.828987
298.154
3.828493
298.157
3.826665
298.151
3.818665
298.152
3.828308
298.155
3.828987
298.151
3.828493
298.158
3.826663
298.153
3.818661
298.151
3.828308
298.155
3.828988
298.149
3.828493
298.157
3.826664
298.153
3.818657
298.152
3.828308
298.155
3.828989
298.152
3.828494
298.159
3.826664
298.155
3.818654
298.153
3.828308
298.156
3.828990
298.152
3.828493
298.159
3.826664
298.156
3.818649
298.153
3.828309
298.151
3.828992
298.151
3.828493
298.159
3.826663
298.156
3.818644
298.149
3.828310
298.152
3.828993
298.150
3.828494
298.158
3.826665
298.153
3.818640
298.148
3.828312
298.152
3.828993
298.159
3.828495
298.155
3.826664
298.153
3.818637
298.151
3.828311
298.151
3.828993
298.149
3.828495
298.156
3.826665
298.153
3.818637
Promedio
298.152
3.828309
298.154
3.828990
298.152
3.828493
298.157
3.826664
298.154
3.818651
Desv. Std
0.002
0.000002
0.002
0.000003
0.003
0.000001
0.002
0.000001
0.002
0.000011
9
5.3 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE VOLUMEN MOLAR DE EXCESO
Los resultados de densidad de las soluciones acuosas de MIPA y 2-PE permiten también calcular la
propiedad de volumen molar de exceso, que sirve para conocer las desviaciones del
comportamiento respecto de la idealidad, lo que permite deducir las interacciones moleculares de la
alcanolamina con el agua.
La ecuación de volumen molar de exceso, fue obtenida de la referencia bibliográfica [Sastry et al.,
2004] que permite calcular el volumen molar de exceso de un sistema binario:
VmE 
x1M 1  x2 M 2
12
xM x M 
  1 1  2 2 
2 
 1
(Ec. 5.3.1)
donde: 1=alcanolamina y 2=agua; x1 y x2 son las fracciones molares de cada compuesto, M 1 y M2
son las masas moleculares de cada componente, en g/mol; ρ 1 y ρ2 son las densidades de cada
componente, en g/cm3 y ρ12 es la densidad de la solución, en g/cm3.
A la primera parte de la ecuación se le considera como volumen real de la mezcla, y a la segunda
parte de la ecuación (la parte ubicada en el paréntesis) se le denomina volumen ideal de la mezcla.
Por lo tanto, el volumen molar de exceso es la diferencia entre el volumen real y el volumen ideal
de la mezcla.
Los valores derivados del volumen molar de exceso para los sistemas MIPA + agua, y 2-PE + agua,
se incluyen en las Tablas 5.3.1 y 5.3.2, además se muestran en forma gráfica en las Figuras 5.3.3 y
5.3.4.
10
Tabla 5.3.1. Volumen molar de exceso de las soluciones acuosas de MIPA, a 298.15K. (1=MIPA, 2=H 2O).
Densidad (g/cm3)
Fracción Molar
Masa Molecular
V. real
V. ideal
V. exceso
(g/mol)
(cm3/mol)
(cm3/mol)
(cm3/mol)
Vm E
Compuesto
x1
x2
ρ 12
ρ1
ρ2
M1
M2
Vr
Vi
MIPA PURA
1.0000
0.0000
0.9550
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
78.6506
78.6506
0.0000
MIPA 10
0.6826
0.3174
0.9725
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
58.6012
59.4223
-0.8210
MIPA 9
0.4898
0.5102
0.9841
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
46.7224
47.7403
-1.0178
MIPA 8
0.3587
0.6413
0.9948
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
38.6993
39.8019
-1.1026
MIPA 7
0.2511
0.7489
1.0016
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
32.3044
33.2834
-0.9791
MIPA 6
0.1935
0.8065
1.0045
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
28.9332
29.7912
-0.8580
MIPA 5
0.1378
0.8622
1.0043
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
25.7718
26.4166
-0.6449
MIPA 4
0.0934
0.9066
1.0022
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
23.2934
23.7244
-0.4310
MIPA 3
0.0564
0.9436
0.9995
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
21.2460
21.4845
-0.2385
MIPA 2
0.0259
0.9741
0.9976
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
19.5384
19.6356
-0.0972
MIPA 1
0.0135
0.9865
0.9971
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
18.8414
18.8873
-0.0459
AGUA PURA
0.0000
1.0000
0.9970
0.9550
0.9970
75.1113
18.0153
18.0687
18.0687
0.0000
Tabla 5.3.2. Volumen molar de exceso de las soluciones acuosas de 2-PE, a 298.15K. (1=2-PE, 2=H2O).
Densidad (g/cm3)
Fracción Molar
Masa Molecular
V. real
V. ideal
V. exceso
(g/mol)
(cm3/mol)
(cm3/mol)
(cm3/mol)
Compuesto
x1
x2
ρ 12
ρ1
ρ2
M1
M2
Vr
Vi
Vm E
AGUA PURA
0.0000
1.0000
0.9970
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
18.0687
18.0687
0.0000
2-PE-1
0.0125
0.9875
1.0072
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
19.2670
19.4523
-0.1853
2-PE-2
0.0259
0.9741
1.0108
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
20.6725
20.9355
-0.2629
2-PE-3
0.0565
0.9435
1.0168
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
23.8966
24.3224
-0.4258
2-PE-4
0.0931
0.9069
1.0205
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
27.7978
28.3734
-0.5756
2-PE-5
0.1378
0.8622
1.0227
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
32.5966
33.3210
-0.7244
2-PE-6
0.1933
0.8067
1.0235
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
38.6022
39.4640
-0.8619
2-PE-7
0.2644
0.7356
1.0229
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
46.3512
47.3337
-0.9825
2-PE-8
0.3586
0.6414
1.0209
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
56.7022
57.7601
-1.0579
2-PE-10
0.6832
0.3168
1.0121
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
92.8572
93.6883
-0.8311
2-PE PURA (sólido)
1.0000
0.0000
1.0035
1.0035
0.9970
129.2037
18.0153
128.7539
128.7531
0.0009
11
Figura 5.3.3. Volumen molar de exceso de las soluciones acuosas de MIPA, a 298.15 K.
Figura 5.3.4. Volumen molar de exceso de las soluciones acuosas de 2-PE, a 298.15 K.
12
5.4 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE TENSIÓN SUPERFICIAL
Las mediciones de tensión superficial se realizaron a 298.15 K con el equipo FTA 200, mediante el
método de gota colgante.
En el caso de los resultados experimentales obtenidos de tensión superficial para MIPA, tienen una
incertidumbre de ± 0.24 mN/m. Los resultados obtenidos se compararon con los datos del artículo
de Álvarez et al. (2003), ya que
es el único trabajo publicado que hace referencia a esta
alcanolamina. Los resultados se muestran en la Tabla 5.4.1 y en la Figura 5.4.2.
Tabla 5.4.1. Tabla de comparación de tensión superficial de soluciones de MIPA, a 298.15 K.
Tensión superficial de MIPA @298.15 K
Compuesto
AGUA PURA
MIPA 1
MIPA 2
MIPA 3
MIPA 4
MIPA 5
MIPA 6
MIPA 7
MIPA 8
MIPA 9
MIPA 10
MIPA PURA
LITERATURA
Tensión Sup.
X MIPA
(mN/m)
0.0000
72.010
0.0125
66.340
0.0259
62.200
0.0565
56.950
0.0931
53.590
0.1378
51.070
0.1933
49.000
0.2644
47.180
0.3586
45.400
0.4894
43.430
0.6832
40.970
1.0000
37.380
EXPERIMENTAL
Tensión Sup.
X MIPA
(mN/m)
0.0000
71.837
0.0135
63.884
0.0259
61.889
0.0564
57.125
0.0934
53.073
0.1378
50.243
0.1935
46.550
0.2511
44.573
0.3587
41.723
0.4898
39.230
0.6826
37.168
1.0000
35.300
Figura 5.4.2. Comparación de datos de tensión superficial de las soluciones acuosas de MIPA.
13
En el caso de la alcanolamina 2-PE, los resultados experimentales obtenidos no se pueden comparar
con una referencia bibliográfica, ya que no existen datos reportados de esta propiedad; por lo tanto
los resultados experimentales
se hicieron en la misma concentración en fracción molar y
temperatura en la que se realizaron las mediciones de MIPA. La incertidumbre de los resultados
generados para la alcanolamina 2-PE fue de ± 0.26 mN/m.
Tabla 5.4.3. Tensión superficial experimental de soluciones de 2-PE, a 298.15 K.
Tensión superficial de 2-PE @298.15 K
Compuesto X 2-PE Tensión Sup. (mN/m)
AGUA
0.0000
71.811
2-PE-1
0.0125
44.639
2-PE-2
0.0259
43.312
2-PE-3
0.0565
42.378
2-PE-4
0.0931
42.058
2-PE-5
0.1378
41.332
2-PE-6
0.1933
41.442
2-PE-7
0.2644
40.012
2-PE-8
0.3586
39.579
2-PE-10 0.6832
38.621
Figura 5.4.4. Resultados experimentales de tensión superficial de las soluciones acuosas de 2-PE.
14
Para las soluciones acuosas de la alcanolamina 2-PE, el resultado de tensión superficial a la
concentración molar de 2-PE PURA no se puede obtener, ya que a 298.15 K la alcanolamina se
encuentra en estado sólido.
Cada uno de los puntos reportados para la tensión superficial mostrados en las Tablas 5.4.1 y 5.4.3
es el promedio de las quince repeticiones que se hicieron, es decir, se hicieron quince gotas frescas
que mostraran un comportamiento similar, en este caso, cerca de cinco o diez de los primeros datos
se desechan por no mostrar una repetitividad en su comportamiento.
En las Tablas 5.4.5 y 5.4.6 se muestran los quince puntos registrados para obtener el promedio de
la tensión superficial de las soluciones acuosas de MIPA Y 2-PE, respectivamente.
15
Tabla 5.4.5. Registro de los resultados de tensión superficial para las soluciones acuosas de MIPA.
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
AGUA
0.9970
0.0000
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 1
0.9971
0.0135
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 2
0.9976
0.0259
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 3
0.9995
0.0564
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 4
1.0022
0.0934
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
Temperatura Tensión S. Temperatura Tensión S. Temperatura Tensión S. Temperatura Tensión S. Temperatura Tensión S. Temperatura
(K)
(mN/ m)
(K)
(mN/ m)
(K)
(mN/ m)
(K)
(mN/ m)
(K)
(mN/ m)
(K)
Promedio
Desv. Std.
MIPA 5
1.0043
0.1378
Tensión S.
(mN/ m)
298.082
298.078
298.124
71.882
72.084
71.776
298.130
298.125
298.003
63.751
63.856
63.094
298.182
298.156
298.215
61.708
61.863
61.717
298.312
298.219
298.044
56.163
56.981
57.104
298.193
298.173
298.169
52.878
52.470
52.907
298.147
298.155
298.142
50.325
50.002
50.284
298.044
298.039
298.244
298.073
298.135
71.645
71.390
71.464
72.174
71.988
298.037
298.056
298.057
298.078
298.067
63.990
63.916
64.098
63.550
63.607
298.169
298.195
298.229
298.165
298.114
61.477
61.824
61.776
61.745
61.608
298.498
298.080
298.179
298.554
298.448
57.446
57.353
57.412
57.542
56.883
298.168
298.150
298.159
298.147
298.159
53.375
53.077
52.984
52.915
53.557
298.142
298.146
298.164
298.159
298.175
50.311
50.290
50.403
50.367
50.179
298.023
298.116
298.140
298.124
297.975
72.127
71.897
71.645
71.852
72.015
298.174
298.046
298.809
298.655
298.370
63.950
64.198
63.570
63.863
64.278
298.273
298.202
298.161
298.111
298.091
62.297
62.132
62.097
61.824
62.286
298.331
298.227
298.130
298.117
298.078
57.206
57.313
57.413
57.139
56.281
298.144
298.157
298.161
298.148
298.160
53.059
53.400
52.998
52.886
53.700
298.152
298.154
298.180
298.142
298.163
50.404
50.096
49.903
50.447
50.345
298.162
71.760
298.267
64.488
298.470
62.041
298.210
57.208
298.152
52.474
298.147
50.156
298.130
298.099
0.065
71.862
71.837
0.230
298.130
298.200
0.238
64.047
63.884
0.342
298.396
298.209
0.103
61.933
61.889
0.240
298.155
298.239
0.159
57.438
57.125
0.410
298.146
298.159
0.013
53.411
53.073
0.359
298.153
298.155
0.012
50.139
50.243
0.159
16
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 6
1.0045
0.1935
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 7
1.0016
0.2511
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 8
0.9948
0.3587
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 9
0.9841
0.4898
Nombre
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
MIPA 10 Compuesto:
0.9725
0.6826
Densidad
(g/cm3)
XMIPA
Temperatura Tensión S. Temperatura Tensión S. Temperatura Tensión S. Temperatura Tensión S. Temperatura Tensión S. Temperatura
(K)
(mN/ m)
(K)
(mN/ m)
(K)
(mN/ m)
(K)
(mN/ m)
(K)
(mN/ m)
(K)
Promedio
Desv. Std.
MIPA
PURA
0.9550
1.0000
Tensión S.
(mN/ m)
298.175
46.714
298.131
44.769
298.459
41.677
298.119
39.049
298.203
37.215
298.174
35.752
298.183
298.170
298.181
298.183
298.211
46.284
46.374
46.353
46.711
46.578
298.172
298.241
298.340
298.340
298.287
44.556
44.731
44.849
44.342
44.343
298.582
298.534
298.484
298.417
298.089
41.749
41.379
41.513
42.270
41.880
298.119
298.163
298.147
298.136
298.165
39.302
38.930
39.225
39.157
39.437
298.175
298.186
298.149
298.184
298.192
36.925
37.406
37.506
37.557
37.106
298.221
298.245
298.224
298.191
298.191
35.491
35.411
35.220
35.377
35.381
298.189
298.222
298.227
298.198
298.194
46.548
46.890
46.417
46.538
46.507
298.092
298.144
298.006
297.974
298.865
44.651
44.338
44.555
44.708
44.457
298.124
298.098
298.089
298.131
298.101
41.888
41.397
42.071
41.792
41.574
298.304
298.297
298.214
298.194
298.161
39.236
39.402
39.306
39.189
39.210
298.168
298.176
298.157
298.220
298.229
37.438
36.726
36.999
36.975
37.078
298.180
298.171
298.186
298.187
298.219
35.250
35.300
35.350
35.254
35.434
298.176
46.639
298.713
44.649
298.095
41.647
298.193
39.255
298.195
37.471
298.201
34.908
298.169
298.160
46.404
46.677
298.578
298.385
44.494
44.383
298.125
298.094
41.647
41.595
298.207
298.148
39.236
39.283
298.184
298.186
36.985
37.092
298.183
298.185
34.969
35.245
298.146
298.186
0.022
46.622
46.550
0.165
298.244
298.301
0.252
44.772
44.573
0.175
298.133
298.237
0.193
41.773
41.723
0.239
298.160
298.182
0.056
39.232
39.230
0.125
298.181
298.186
0.021
37.035
37.168
0.250
298.174
298.195
0.022
35.157
35.300
0.204
17
Tabla 5.4.6. Registro de los resultados de tensión superficial para las soluciones acuosas de 2-PE.
Nombre
3
Densidad (g/cm )
X2-PE
Temperatura
(K)
Promedio
Desv. Std.
AGUA
0.9970
0.0000
Tensión S.
Compuesto:
3
Densidad (g/cm )
X2-PE
(mN/ m)
Temperatura
(K)
298.150
298.149
298.058
298.243
297.276
71.606
72.100
71.509
71.607
71.868
298.222
298.197
298.134
298.127
298.250
2-PE-1
1.0072
0.0125
Tensión S.
Compuesto:
3
Densidad (g/cm )
X2-PE
(mN/ m)
Temperatura
(K)
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
44.501
44.809
44.740
44.604
44.362
71.737
71.843
71.942
72.500
71.850
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
298.250
298.300
298.300
298.287
71.593
71.520
71.605
71.869
298.289
298.149
0.252
72.017
71.811
0.265
2-PE-2
1.0108
0.0259
Tensión S.
Compuesto:
3
Densidad (g/cm )
X2-PE
(mN/ m)
Temperatura
(K)
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
43.556
43.373
43.425
43.528
42.263
44.726
44.625
44.541
44.700
44.826
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
298.154
298.154
298.155
298.150
44.914
44.999
44.649
43.992
298.152
298.154
0.001
44.600
44.639
0.242
2-PE-3
1.0168
0.0565
Tensión S.
Compuesto:
3
Densidad (g/cm )
X2-PE
2-PE-4
1.0205
0.0931
Tensión S.
(mN/ m)
Temperatura
(K)
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
42.464
42.377
42.440
42.448
41.939
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
42.205
42.071
42.229
41.968
42.463
43.507
43.075
43.301
43.580
43.524
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
42.224
42.430
42.415
42.429
42.359
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
41.439
42.047
42.186
42.121
42.017
298.154
298.154
298.155
298.150
43.332
43.179
43.427
43.303
298.154
298.154
298.155
298.150
42.333
42.375
42.460
42.495
298.154
298.154
298.155
298.150
42.114
41.868
41.987
41.969
298.152
298.154
0.001
43.308
43.312
0.324
298.152
298.154
0.001
42.475
42.378
0.139
298.152
298.154
0.001
42.186
42.058
0.223
(mN/ m)
18
Nombre
2-PE-5
Desv. Std.
2-PE-6
Nombre
2-PE-7
Nombre
2-PE-8
Nombre
2-PE-10
1.0227
Densidad (g/cm )
1.0235
Densidad (g/cm )
1.0229
Densidad (g/cm )
1.0209
Densidad (g/cm )
1.0121
X2-PE
0.1378
X2-PE
0.1933
X2-PE
0.2644
X2-PE
0.3586
X2-PE
0.6832
Temperatura
(K)
Promedio
Nombre
Densidad (g/cm )
3
Tensión S.
3
(mN/ m)
Temperatura
(K)
298.154
298.155
41.021
40.335
298.154
298.154
298.154
298.154
298.155
Tensión S.
3
(mN/ m)
Temperatura
(K)
298.154
298.155
40.977
41.033
41.192
41.608
41.487
41.823
41.345
298.154
298.154
298.154
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
298.154
298.154
41.693
41.013
41.797
41.405
41.533
298.155
298.150
298.152
298.154
0.001
Tensión S.
3
(mN/ m)
Temperatura
(K)
298.154
298.155
39.908
39.709
41.737
41.678
41.329
41.879
41.579
298.154
298.154
298.154
298.154
298.155
298.154
298.154
298.154
298.154
298.154
41.270
41.538
40.789
41.916
41.620
41.282
41.139
298.155
298.150
41.300
41.332
0.377
298.152
298.154
0.001
Tensión S.
3
Tensión S.
(mN/ m)
Temperatura
(K)
298.154
298.155
39.584
39.389
298.154
298.155
38.439
38.617
39.649
40.033
39.953
39.899
39.979
298.154
298.154
298.154
298.154
298.155
39.461
39.587
39.652
39.628
39.630
298.154
298.154
298.154
298.154
298.155
38.602
38.242
37.889
38.324
38.652
298.154
298.154
298.154
298.154
298.154
40.391
39.507
40.047
40.000
40.668
298.154
298.154
298.154
298.154
298.154
39.532
39.745
39.679
39.492
39.534
298.154
298.154
298.154
298.154
298.154
38.757
39.000
38.865
38.802
39.002
41.236
41.660
298.155
298.150
40.074
40.292
298.155
298.150
39.592
39.624
298.155
298.150
38.772
38.680
41.386
41.442
0.334
298.152
298.154
0.001
40.075
40.012
0.289
298.152
298.154
0.001
39.559
39.579
0.090
298.152
298.154
0.001
38.672
38.621
0.296
(mN/ m)
19
5.5 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE
ESPUMA
Con la ecuación 4.5.1, en el método para medir el índice de estabilidad de espuma, se visualizó el
comportamiento de espumación a 313.15 K para las soluciones acuosas de MIPA y 2-PE; se
utilizó como gas burbujeador el gas natural de una línea comercial de suministro.
determinaciones experimentales se realizaron
Las
3
con un volumen de la solución de 25 cm en
concentraciones preparadas de (10, 30 y 50) % masa de la alcanolamina y con un flujo constante de
gas natural de 10.5 cm3/s. Además el tubo de espumación tenía un área fija de 6.324 cm 2. Cada 5
minutos se hacía un registro de la altura que tenía la espuma hasta llegar a los 90 minutos, en el que
se observó que el sistema alcanzaba el estado estacionario.
La toma de decisión sobre las condiciones a las que se realizó el experimento de espumación,
dependió de un artículo en la bibliografía [Águila-Hernández et al., 2007], mismo que fue realizado
dentro del Instituto Mexicano del Petróleo. Los resultados de este trabajo de tesis sirven para
complementar dicha información, dando un panorama general del comportamiento del índice de
estabilidad de espuma de diferentes alcanolaminas utilizadas o propuestas para ser empleadas en
los procesos de endulzamiento de gases amargos.
Los resultados experimentales del índice de estabilidad de espuma para la alcanolamina MIPA se
muestran en la Tabla 5.5.1 y en forma gráfica en la Figura 5.5.2. Para las concentraciones de (10 y
50) % masa, las corridas donde se registraban las alturas de la espuma para calcular el índice de
estabilidad de espuma se hicieron una sola vez, en el caso de la concentración de 30 % masa de
MIPA se hicieron siete corridas, de las cuales se hizo un promedio de las últimas cuatro corridas
que se consideraron como buenas, ya que las demás tenían poca reproducibilidad.
20
Tabla 5.5.1. Tabla de índice de estabilidad de espuma de soluciones acuosas de MIPA en concentración de
(10, 30 y 50) % masa, a 313.15 K, empleando gas natural.
Compuesto: MIPA
10%
30%
masa
masa
Tiempo/ min
∑/ s
∑/ s
7.06
3.12
0
6.82
3.16
5
6.74
2.72
10
6.39
2.69
15
6.10
2.72
20
6.08
2.34
25
6.41
2.60
30
5.90
2.75
35
6.37
2.89
40
5.99
3.05
45
5.82
3.11
50
5.84
3.37
55
5.92
3.43
60
5.77
3.55
65
5.77
3.62
70
6.11
3.88
75
5.86
4.76
80
5.88
4.72
85
5.82
4.76
90
50%
masa
∑/ s
1.61
1.49
1.37
1.27
1.37
1.36
1.36
1.30
1.28
1.22
1.19
1.16
1.04
1.06
0.96
0.93
0.89
0.89
0.86
Figura 5.5.2. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de las soluciones acuosas de MIPA,
a 313.15 K.
21
Como se puede observar en la gráfica anterior el comportamiento de las soluciones acuosas de la
alcanolamina MIPA depende de la concentración. La tendencia de dichas soluciones muestra un
comportamiento lineal que tiende a ir bajando hasta llegar a un punto en el que la espuma es
constante y se estabiliza en una misma altura dentro del tubo de espumación. Estos resultados
muestran que el sistema llegó al estado estacionario a partir de los 50 minutos de experimentación,
tiempo en el cual el índice de estabilidad de espuma no varía. Para la solución acuosa de MIPA de
10 % masa, el índice de estabilidad de espuma se vuelve constante con un valor de alrededor de 6
segundos. En el caso de la solución de 50 % masa el índice de estabilidad de espuma permanece
estacionario en el valor de 1 segundo.
Para la concentración de la solución acuosa de 30 % masa de MIPA, el experimento se repitió
cuatro ocasiones con la finalidad de establecer la reproducibilidad de su comportamiento. Los
resultados obtenidos del índice de estabilidad de espuma presentan un comportamiento poco
constante ya que la reproducibilidad de los datos fue muy difícil de obtener a las mismas
condiciones en los que se desarrolló el experimento. La reproducibilidad de las diferentes corridas
experimentales es superior a la incertidumbre experimental determinada.
En la Tabla 5.5.3 y en la Figura 5.5.4, se muestran los datos experimentales del índice de estabilidad
de espuma de las soluciones acuosas de la alcanolamina 2-PE. Las corridas a (10, 30 y 50) % masa
se hicieron una sola vez a condiciones de temperatura de 313.25 K y un flujo constante de gas
natural de 10.5 cm3/s.
22
Tabla 5.5.3. Tabla de índice de estabilidad de espuma de soluciones acuosas de 2-PE en concentración de
(10, 30 y 50) % masa, a 313.15 K, empleando gas natural
Compuesto: 2-PE
10%
30%
masa
masa
Tiempo/ min
∑/ s
∑/ s
7.00
2.35
0
6.93
2.74
5
6.84
2.44
10
6.86
2.47
15
6.57
3.28
20
6.62
4.72
25
6.66
4.46
30
6.46
4.31
35
6.61
4.42
40
6.62
4.22
45
7.15
4.82
50
7.30
4.84
55
7.56
3.84
60
7.80
4.18
65
7.80
4.09
70
7.94
3.92
75
8.04
4.03
80
8.17
3.90
85
8.04
4.03
90
50%
masa
∑/ s
0.67
0.75
0.71
0.71
0.76
0.86
0.81
0.88
0.85
0.85
0.97
1.00
1.10
1.13
1.26
1.35
1.50
1.50
1.49
Figura 5.5.4. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de las soluciones acuosas de 2-PE,
a 313.15 K.
23
Como trabajo complementario también se hicieron dos corridas experimentales para obtener la
altura de la espuma formada por la alcanolamina 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP) en soluciones
acuosas de (10 y 50) % masa. El objetivo de hacer estos experimentos nació de la necesidad de ver
el comportamiento del índice de estabilidad de espuma en un marco general y como complemento
del trabajo publicado por el Instituto Mexicano del Petróleo en el artículo de Águila-Hernández, et
al. (2007), donde se hicieron corridas a las mismas condiciones mencionadas de tres alcanolaminas,
N-metildietanolamina (MDEA), Dietanolamina (DEA) y AMP.
Los resultados experimentales en las concentraciones de (10 y 50) % masa de las alcanolaminas
MDEA y DEA corresponden a la bibliografía, mientras que los resultados de MIPA, 2-PE y AMP
corresponden al presente trabajo de tesis. En el caso de los resultados de índice de estabilidad de
espuma para la concentración de 30 % masa, MDEA, DEA y AMP corresponden al artículo, y sólo
MIPA y 2-PE son nuevos resultados experimentales. En las Tabla 5.5.5 se muestran los índices de
estabilidad de espuma para cada concentración y cada alcanolamina, respectivamente.
Tabla 5.5.5. Índice de estabilidad de espuma soluciones acuosas de DEA, MDEA, AMP, MIPA y 2-PE a
313.15 K, en concentraciones de (10, 30 y 50) % masa.
Soluciones acuosas 10 % masa
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
DEA
MDEA
AMP
MIPA
2PE
∑/ s
10.84
11.90
12.35
12.42
12.44
12.64
12.73
12.76
12.81
12.84
12.91
13.02
13.05
13.09
13.00
12.81
12.69
12.56
12.47
∑/ s
10.87
10.62
10.65
10.79
10.77
10.63
10.67
10.77
10.71
10.65
10.54
10.67
10.72
10.72
10.62
10.72
10.81
10.71
10.90
∑/ s
11.66
11.80
11.61
11.54
11.32
10.69
10.54
10.53
10.59
10.60
10.75
10.76
10.88
10.82
10.84
10.87
10.83
10.80
10.63
∑/ s
7.06
6.82
6.74
6.39
6.10
6.08
6.41
5.90
6.37
5.99
5.82
5.84
5.92
5.77
5.77
6.11
5.86
5.88
5.82
∑/ s
7.00
6.93
6.84
6.86
6.57
6.62
6.66
6.46
6.61
6.62
7.15
7.30
7.56
7.80
7.80
7.94
8.04
8.17
8.04
Soluciones acuosas 30 % masa
2DEA MDEA AMP MIPA PE
Soluciones acuosas 50 % masa
2DEA MDEA AMP MIPA PE
∑/ s
7.16
9.96
11.08
11.48
11.68
11.84
12.00
12.06
12.03
11.98
11.88
11.68
11.54
11.37
11.25
11.11
11.00
10.93
10.66
∑/ s
1.44
4.02
7.15
8.12
9.20
9.42
9.65
9.71
9.89
9.73
9.62
9.54
9.48
9.45
9.43
9.43
9.43
9.32
9.20
∑/ s
1.59
1.97
4.52
9.04
9.28
9.39
9.46
9.59
9.59
9.81
9.70
9.27
9.54
9.49
9.30
9.15
9.42
9.42
9.15
∑/ s
2.97
1.95
1.70
1.88
2.21
4.00
4.89
5.87
6.61
7.04
7.30
7.63
7.88
8.00
8.26
8.23
8.21
8.22
8.17
∑/ s
3.12
3.16
2.72
2.69
2.72
2.34
2.60
2.75
2.89
3.05
3.11
3.37
3.43
3.55
3.62
3.88
4.76
4.72
4.76
∑/ s
2.35
2.74
2.44
2.47
3.28
4.72
4.46
4.31
4.42
4.22
4.82
4.84
3.84
4.18
4.09
3.92
4.03
3.90
4.03
∑/ s
1.43
1.78
2.90
4.06
4.95
5.29
5.39
5.66
5.95
6.06
6.22
6.09
6.34
6.45
6.00
6.26
6.14
5.52
4.88
∑/ s
1.43
1.98
2.61
2.70
2.59
2.45
2.25
2.07
1.89
1.64
1.64
1.51
1.52
1.46
1.37
1.41
1.03
1.06
1.06
∑/ s
1.61
1.49
1.37
1.27
1.37
1.36
1.36
1.30
1.28
1.22
1.19
1.16
1.04
1.06
0.96
0.93
0.89
0.89
0.86
∑/ s
0.67
0.75
0.71
0.71
0.76
0.86
0.81
0.88
0.85
0.85
0.97
1.00
1.10
1.13
1.26
1.35
1.50
1.50
1.49
En las siguientes figuras se graficó el comportamiento que muestran las alcanolaminas en solución
acuosa a diferente concentración.
24
Figura 5.5.6. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de las soluciones acuosas de
concentración 10 % masa a 313.15 K.
Figura 5.5.7. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de las soluciones acuosas de
concentración 30 % masa a 313.15 K.
25
Figura 5.5.8. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de las soluciones acuosas de
concentración 50 % masa a 313.15 K.
Todos los resultados de índice de estabilidad de espuma generados en este trabajo de tesis tienen
una incertidumbre de ± 0.13 s-1, dicho parámetro se obtuvo de un cálculo de incertidumbre
acumulada asociada al experimento.
Además en las siguientes tablas se muestran todos los resultados de las alturas de espumación
registrados de las corridas de MIPA, 2-PE y AMP.
26
Tabla 5.5.9. Registro de las alturas, e índice de estabilidad de espuma para las soluciones acuosas de MIPA.
Corrida 1
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
16
39.64
Solución acuosa de MIPA 30% masa
25
cm3
48.740
52.905
52.135
6.324
Flujo/cm3s1
10.5
Corrida 2
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
16
40.37
Solución acuosa de MIPA 30% masa
25.000
cm3
48.837
52.559
51.139
6.324
Flujo/cm3s1
10.5
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
62.825
64.060
65.071
64.020
61.700
61.690
61.740
62.040
62.840
63.135
63.645
63.581
63.690
63.915
63.660
63.850
63.875
64.077
64.135
Temp./
°C
36.17
38.03
38.09
38.4
39.71
39.94
41.17
40.14
40.14
40.14
40.14
40.14
40.14
40.14
40.14
40.14
40.14
40.14
40.14
∆h/ cm
∑/ s
9.920
11.155
12.166
11.115
8.795
8.785
8.835
9.135
9.935
10.230
10.740
10.676
10.785
11.010
10.755
10.945
10.970
11.172
11.230
5.98
6.72
7.33
6.70
5.30
5.29
5.32
5.51
5.99
6.17
6.47
6.43
6.50
6.64
6.48
6.60
6.61
6.73
6.77
Corrida 3
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
16
39.69
Solución acuosa de MIPA 30% masa
25.000
cm3
48.365
52.387
52.280
6.324
Flujo/cm3s1
10.5
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
56.762
55.840
55.532
55.200
56.724
57.735
58.715
59.450
59.706
59.765
60.335
60.645
61.233
62.014
61.423
61.700
61.723
61.965
61.712
Temp./
°C
40.49
40.25
40.18
40.17
40.07
40.10
40.25
40.36
40.59
40.62
40.75
40.84
40.59
40.07
39.78
39.69
39.92
40.95
41.27
∆h/
cm
4.203
3.281
2.973
2.641
4.165
5.176
6.156
6.891
7.147
7.206
7.776
8.086
8.674
9.455
8.864
9.141
9.164
9.406
9.153
∑/ s
2.53
1.98
1.79
1.59
2.51
3.12
3.71
4.15
4.31
4.34
4.69
4.87
5.23
5.70
5.34
5.51
5.52
5.67
5.52
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
55.814
55.370
54.820
54.385
54.638
54.775
55.544
56.705
57.118
57.583
57.710
57.730
58.065
58.213
58.515
58.470
58.779
59.300
62.470
Temp./
°C
40.22
40.06
39.98
39.93
40.26
40.38
40.81
41.13
39.87
39.33
40.19
41.13
40.73
40.27
40.33
40.22
40.20
30.25
38.77
∆h/ cm
∑/ s
3.427
2.983
2.433
1.998
2.251
2.388
3.157
4.318
4.731
5.196
5.323
5.343
5.678
5.826
6.128
6.083
6.392
6.913
10.083
2.07
1.80
1.47
1.20
1.36
1.44
1.90
2.60
2.85
3.13
3.21
3.22
3.42
3.51
3.69
3.67
3.85
4.17
6.08
27
Corrida 4
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
16
40.19
Solución acuosa de MIPA 30% masa
25
cm3
48.710
52.531
51.879
6.324
Flujo/cm3s1
10.5
Corrida 5
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
16
40.47
Solución acuosa de MIPA 30% masa
25
cm3
48.650
52.385
51.600
6.324
Flujo/cm3s1
10.5
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
58.400
58.744
58.400
58.734
58.787
57.440
57.775
58.085
58.036
58.367
58.020
58.442
58.512
58.562
58.669
59.375
61.638
61.783
62.093
Temp./
°C
40.69
40.14
39.45
39.97
40.20
40.38
40.40
40.19
39.64
40.17
40.61
40.73
40.95
39.48
40.53
40.70
40.03
39.73
39.65
∆h/ cm
∑/ s
5.869
6.213
5.869
6.203
6.256
4.909
5.244
5.554
5.505
5.836
5.489
5.911
5.981
6.031
6.138
6.844
9.107
9.252
9.562
3.54
3.74
3.54
3.74
3.77
2.96
3.16
3.35
3.32
3.52
3.31
3.56
3.60
3.63
3.70
4.12
5.49
5.58
5.76
Corrida 6
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
16
40.45
Solución acuosa de MIPA 30% masa
25.000
cm3
48.718
52.400
51.550
6.324
Flujo/cm3s1
10.5
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
57.028
57.636
57.683
57.660
57.340
57.519
58.035
58.475
58.610
58.323
58.600
58.459
59.500
59.710
60.270
61.150
61.120
61.200
61.369
Temp./
°C
39.41
40.08
40.16
40.29
40.55
40.74
40.77
40.81
40.17
40.72
41.05
40.15
40.45
40.86
40.64
40.89
40.74
40.46
40.02
∆h/
cm
4.643
5.251
5.298
5.275
4.955
5.134
5.650
6.090
6.225
5.938
6.215
6.074
7.115
7.325
7.885
8.765
8.735
8.815
8.984
∑/ s
2.80
3.16
3.19
3.18
2.99
3.09
3.41
3.67
3.75
3.58
3.75
3.66
4.29
4.41
4.75
5.28
5.26
5.31
5.41
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
56.465
55.981
55.430
54.900
55.080
55.060
55.376
55.375
55.783
56.140
56.667
57.034
57.241
57.735
57.638
57.673
58.870
58.450
57.920
Temp./
°C
39.47
40.10
40.12
40.21
40.24
40.40
40.61
40.94
40.15
40.37
40.53
40.59
40.74
40.91
40.57
40.87
40.69
40.87
40.19
∆h/ cm
∑/ s
4.065
3.581
3.030
2.500
2.680
2.660
2.976
2.975
3.383
3.740
4.267
4.634
4.841
5.335
5.238
5.273
6.470
6.050
5.520
2.45
2.16
1.83
1.51
1.62
1.60
1.79
1.79
2.04
2.25
2.57
2.79
2.92
3.22
3.16
3.18
3.90
3.65
3.33
28
Corrida 7
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
16
39.74
Solución acuosa de MIPA 30% masa
25
cm3
48.661
52.577
51.873
6.324
Flujo/cm3s1
10.5
Corrida 8
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
16
40.56
Solución acuosa de MIPA 50% masa
25
cm3
48.660
52.675
52.100
6.324
Flujo/cm3s1
10.5
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
57.505
57.532
55.877
55.530
55.416
55.635
56.400
56.719
57.350
57.421
57.989
58.465
58.512
58.738
59.079
59.350
59.459
59.350
59.500
Temp./
°C
40.08
39.90
39.83
39.83
39.92
30.01
40.04
40.03
39.60
40.03
40.65
41.08
40.66
40.63
39.92
40.73
40.68
40.69
40.68
∆h/ cm
∑/ s
4.928
4.955
3.300
2.953
2.839
3.058
3.823
4.142
4.773
4.844
5.412
5.888
5.935
6.161
6.502
6.773
6.882
6.773
6.923
2.97
2.99
1.99
1.78
1.71
1.84
2.30
2.50
2.88
2.92
3.26
3.55
3.58
3.71
3.92
4.08
4.15
4.08
4.17
Corrida 9
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
147.5
40.26
Solución acuosa de MIPA 10 % masa
25
cm3
48.777
52.173
51.610
6.324
Flujo/cm3s1
10.55
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
55.350
55.146
54.950
54.779
54.950
54.927
54.927
54.829
54.791
54.700
54.650
54.605
54.395
54.428
54.265
54.213
54.146
54.159
54.104
Temp./
°C
41.27
41.36
40.10
40.39
40.54
40.69
40.43
40.58
40.87
39.72
39.75
39.77
40.72
40.58
41.08
41.42
40.92
40.35
40.10
∆h/
cm
2.675
2.471
2.275
2.104
2.275
2.252
2.252
2.154
2.116
2.025
1.975
1.930
1.720
1.753
1.590
1.538
1.471
1.484
1.429
∑/ s
1.61
1.49
1.37
1.27
1.37
1.36
1.36
1.30
1.28
1.22
1.19
1.16
1.04
1.06
0.96
0.93
0.89
0.89
0.86
MIPA
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
63.950
63.550
63.414
62.834
62.350
62.310
62.862
62.010
62.800
62.171
61.883
61.914
62.046
61.800
61.793
62.363
61.956
61.977
61.877
Temp./
°C
39.68
39.41
39.68
40.64
40.49
40.39
40.12
39.92
40.22
40.63
40.74
40.76
40.58
40.50
40.39
40.24
40.22
40.19
40.15
∆h/ cm
∑/ s
11.777
11.377
11.241
10.661
10.177
10.137
10.689
9.837
10.627
9.998
9.710
9.741
9.873
9.627
9.620
10.190
9.783
9.804
9.704
7.06
6.82
6.74
6.39
6.10
6.08
6.41
5.90
6.37
5.99
5.82
5.84
5.92
5.77
5.77
6.11
5.86
5.88
5.82
29
Tabla 5.5.10. Registro de las alturas, e índice de estabilidad de espuma para las soluciones acuosas de 2-PE.
Corrida 10
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/
mm
147.5
Corrida 11
Temp. /°C
40.54
Muestra
Solución acuosa de 30 % 2-PE
V Muestra
25
cm3
ho
48.814
hi
52.873
hf
52.529
Área/ cm2
6.324
Altura/
Flujo/cm3s1
mm
147.5
10.55
40.48
Solución acuosa de 10 % 2-PE
25
cm3
48.489
53.316
52.630
6.324
Flujo/cm3s1
10.55
2-PE
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
64.999
64.879
64.732
64.764
64.281
64.359
64.430
64.100
64.350
64.367
65.240
65.500
65.920
66.330
66.334
66.559
66.728
66.942
66.726
Temp./
°C
40.37
39.54
40.11
40.80
41.29
41.19
40.24
39.52
39.24
39.66
40.95
40.00
41.47
41.06
40.34
40.50
40.84
41.33
40.59
∆h/
cm
11.683
11.563
11.416
11.448
10.965
11.043
11.114
10.784
11.034
11.051
11.924
12.184
12.604
13.014
13.018
13.243
13.412
13.626
13.410
∑/ s
7.00
6.93
6.84
6.86
6.57
6.62
6.66
6.46
6.61
6.62
7.15
7.30
7.56
7.80
7.80
7.94
8.04
8.17
8.04
Corrida 12
Temp. /°C
40.47
Muestra
Solución acuosa de 50 % 2-PE
V Muestra
25
cm3
ho
47.016
hi
52.875
hf
52.910
Área/ cm2
6.324
Altura/
Flujo/cm3s1
mm
147.5
10.55
2-PE
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
56.795
57.450
56.942
57.000
58.348
60.750
60.318
60.060
60.245
59.907
60.920
60.947
59.273
59.847
59.704
59.420
59.591
59.383
59.600
Temp./
°C
39.95
40.44
41.05
38.60
43.73
41.69
40.27
39.69
39.97
40.38
40.97
40.78
40.17
39.91
39.90
40.40
40.89
41.41
40.00
∆h/
cm
3.922
4.577
4.069
4.127
5.475
7.877
7.445
7.187
7.372
7.034
8.047
8.074
6.400
6.974
6.831
6.547
6.718
6.510
6.727
∑/ s
2.35
2.74
2.44
2.47
3.28
4.72
4.46
4.31
4.42
4.22
4.82
4.84
3.84
4.18
4.09
3.92
4.03
3.90
4.03
2-PE
Tiempo/
min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Altura /cm
54.000
54.134
54.065
54.065
54.150
54.304
54.225
54.335
54.285
54.295
54.500
54.535
54.705
54.765
54.980
55.125
55.375
55.375
55.365
Temp./
°C
40.88
40.59
39.03
39.55
40.99
41.30
41.00
40.39
39.26
40.61
40.61
40.31
39.85
39.51
40.45
41.16
41.27
41.70
40.49
∆h/ cm
∑/ s
1.125
1.259
1.190
1.190
1.275
1.429
1.350
1.460
1.410
1.420
1.625
1.660
1.830
1.890
2.105
2.250
2.500
2.500
2.490
0.67
0.75
0.71
0.71
0.76
0.86
0.81
0.88
0.85
0.85
0.97
1.00
1.10
1.13
1.26
1.35
1.50
1.50
1.49
30
Tabla 5.5.11. Registro de las alturas, e índice de estabilidad de espuma para las soluciones acuosas de AMP.
Corrida 13
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/ mm
147.5
Tiempo/ min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
Corrida 14
Temp. /°C
Muestra
V Muestra
ho
hi
hf
Área/ cm2
Altura/ mm
147.5
40.59
Solución acuosa de 10 % AMP
25
cm3
48.876
53.064
52.706
6.324
Flujo/cm3s-1
10.55
Altura /cm
72.513
72.756
72.435
72.317
71.942
70.890
70.650
70.625
70.732
70.746
71.006
71.008
71.215
71.121
71.150
71.200
71.126
71.087
70.800
Temp./ °C
40.14
40.24
40.39
40.65
40.24
40.12
40.38
40.70
40.64
40.77
40.80
40.70
40.64
40.69
40.74
40.91
40.73
40.75
41.03
Dh/ cm
19.449
19.692
19.371
19.253
18.878
17.826
17.586
17.561
17.668
17.682
17.942
17.944
18.151
18.057
18.086
18.136
18.062
18.023
17.736
AMP
∑/ s
11.66
11.80
11.61
11.54
11.32
10.69
10.54
10.53
10.59
10.60
10.75
10.76
10.88
10.82
10.84
10.87
10.83
10.80
10.63
Tiempo/ min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
40.57
Solución acuosa de 50 % AMP
25
cm3
48.870
53.142
53.050
6.324
Flujo/cm3s-1
10.55
Altura /cm
55.521
56.441
57.500
57.650
57.455
57.235
56.900
56.600
56.295
55.875
55.875
55.663
55.675
55.575
55.422
55.500
54.865
54.905
54.905
Temp./ °C
40.48
40.87
41.23
40.20
39.67
39.90
41.67
41.50
40.95
40.24
39.02
40.24
40.81
41.89
40.92
39.88
40.68
40.01
40.75
Dh/ cm
2.379
3.299
4.358
4.508
4.313
4.093
3.758
3.458
3.153
2.733
2.733
2.521
2.533
2.433
2.280
2.358
1.723
1.763
1.763
AMP
∑/ s
1.43
1.98
2.61
2.70
2.59
2.45
2.25
2.07
1.89
1.64
1.64
1.51
1.52
1.46
1.37
1.41
1.03
1.06
1.06
31
32