LEY DE RAOULT vs. OTROS MODELOS DE ACTIVIDAD Solución

Guía del Laboratorio de Termodinámica Ingeniería Química 1 de 6 LEY DE RAOULT vs. OTROS MODELOS DE ACTIVIDAD
(Ejemplo 10.1, Ref. 1)
El sistema binario acetonitrilo (1)/nitrometano (2) concuerda estrechamente con la ley de Raoult.
Las presiones de vapor para las especies puras se dan por las siguientes ecuaciones de Antoine: ln P1 sat / kPa = 14.2724 -
2945.47 t /º C + 224 ln P2 sat / kPa = 14.2043 -
2972.64 t /º C + 209 a) Preparar una gráfica que presente a P como una función de x1 y P en función de y1 para una
temperatura de 75 ºC
b) Preparar una gráfica para exhibir a t como una función de x1 y t en función de y1 para una presión
de 70 kPa.
c) Comparar con los modelos de Margules, van Laar, NRTL y UNIQUAC
Solución
Los valores de presión de burbuja calculados para los otros modelos fueron obtenidos con el
software Hysys 3.1.
Sistem a Acetonitri lo/Nitrom etano t: 75 ºF Ley de Raoul t Margules x 1 y 1 P/kPa y 1 P/kPa 0.0 0.0000 41.98 0.0000 42.24 0.2 0.3313 50.23 0.3267 50.34 0.4 0.5692 58.47 0.5597 58.03 0.6 0.7483 66.72 0.7401 65.67 0.8 0.8880 74.96 0.8846 73.45 1.0 1.0000 83.21 1.0000 81.38 A 12 A 21 ­0.0176 A 12 0.0387 A 21 NRTL y 1 0.0000 0.3300 0.5610 0.7395 0.8830 1.0000 van Laar y1 P/kPa 0.0000 42.24 0.3242 50.27 0.5609 58.05 0.7418 65.83 0.8845 73.60 1.0000 81.38 P/kPa 42.24 50.66 58.45 66.07 73.70 81.38 0.0060 0.3758 UNIQUAC
y 1 P/kPa 0.0000 42.24 0.3311 50.79 0.5611 58.59 0.7389 66.19 0.8825 73.77 1.0000 81.38 b 12 613.7163 A 12 408.9833 b 21 Alfa ­468.7044 A 21 0.2780 ­298.9168 Ing. Jack Zavaleta Ortiz, [email protected] FIQT­UNI
Guía del Laboratorio de Termodinámica Ingeniería Química 2 de 6 100 P­x1 Raoult P­y1 Raoult P­x1 Margules P­y1 Margules P­x1 van Laar 80 P­y1 van Laar P­x1 NRTL P/kPa P­y1 NRTL P­x1 UNIQUAC P­y1 UNIQUAC
60 40 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 x 1, y 1 En la gráfica se observa la desviación de los valores predichos de presión de burbuja de os otros
modelos de actividad respecto a la Ley de Raoult.
¿Es recomendable usar la Ley de Raoult para este sistema?
Ing. Jack Zavaleta Ortiz, [email protected] FIQT­UNI Guía del Laboratorio de Termodinámica Ingeniería Química 3 de 6 DIAGRAMAS A PRESIÓN CONSTANTE: 1 atm
(Figura 10.9, Ref. 1)
tetrahidrofurano(1)/tetracloruro de carbono(2)
NRTL: b12= - 418.354, b21= 378.3641, α= 0.3080
etanol(1)/tolueno(2)
NRTL: b12= 1137.062, b21= 396.209, α= 0.2933
Ing. Jack Zavaleta Ortiz, [email protected] FIQT­UNI
Guía del Laboratorio de Termodinámica Ingeniería Química 4 de 6 LEY DE RAOULT MODIFICADA
(Ejemplo 10.3, Ref. 1)
Para el sistema de metanol(1)/acetato de metilo(2), las ecuaciones siguientes dan una correlación
razonable para los coeficientes de actividad: ln g 1 = Ax2 2 ln g 2 = Ax1 2 donde A=2.771-0.00523 T
Además, las ecuaciones de Antoine proporcionan las presiones de vapor siguientes: ln P 1 sat = 16.59158 -
3643.31 T - 33.424 a) P y yi para T=318.15 K y x1=0.25
b) P y xi para T=318.15 K y y1=0.60
c) T y yi para P=101.33 kPa y x1=0.85
d) T y xi para P=101.33 kPa y y1=0.40
Solución
Los puntos de burbuja y de rocío calculados para los otros modelos fueron obtenidos con el
software Hysys y con Unisoft.
Caso a P Burbuja (kPa) y 1 Caso b P Rocío (kPa) x 1 Caso c T Burbuja (K) y 1 Caso d T Rocío (K) x 1 Ref.1 HYSYS UNISOFT Margules Margul es Van Laar NRTL UNIQUAC Van Laar NRTL 73.5 72.3 72.3 72.7 72.8 72.2 72.7 0.282 0.275 0.275 0.278 0.277 0.275 0.277 Ref.1 HYSYS UNISOFT
Margules Margul es Van Laar NRTL UNIQUAC Van Laar NRTL 62.89 62.4806 62.5 62.9 62.8 62.5 62.8 0.8169 0.806 0.806 0.810 0.809 0.801 0.804 Ref.1 HYSYS UNISOFT Margules Margul es Van Laar NRTL UNIQUAC Van Laar NRTL 331.2 331.1 331.1 331.1 331.1 331.2 331.3 0.67 0.670 0.671 0.671 0.672 0.675 0.677 Ref.1 HYSYS UNISOFT Margules Margul es Van Laar NRTL UNIQUAC Van Laar NRTL 326.7 326.9 326.9 326.9 326.9 326.7 326.7 0.462 0.453 0.453 0.452 0.452 0.464 0.466 Parám etros de i nteracción binaria a 12 1.0556 1.0548 290.3526 a 21 0.9988 0.9999 443.8927 α
Ing. Jack Zavaleta Ortiz, [email protected] 585.4818 ­54.3376
0.296 FIQT­UNI
Guía del Laboratorio de Termodinámica Ingeniería Química 5 de 6 EVL a partir de las correlaciones del valor de K
(Ejemplo 10.4, Ref. 1)
Para una mezcla de 10 % mol metano, 20 % mol etano y 70 % mol propano a 50 ºF, determinar:
a) La presión del punto de burbuja
b) La presión del punto de rocío
Solución
Usando el diagrama de Depriester a 50 ºF = 10ºC
Sistem a m etano(1)/etano(2)/propano Caso a P Rocio (psia) x 1 x 2 x 3 Ref.1 HYSYS DePriester PR 126.0 128.1 0.006 0.007 0.075 0.919 0.075 0.918 Caso b Ref.1 DePriester 385.0 P Burbuja (psia) 0.549 y 1 0.220 y 2 0.231 y 3 Ing. Jack Zavaleta Ortiz, [email protected] HYSYS PR 364.1 0.508 0.228 0.264
FIQT­UNI
Guía del Laboratorio de Termodinámica Ingeniería Química 6 de 6 Vaporización instántanea
(Ejemplo 10.5, Ref. 1)
El sistema acetona(1)/acetonitrilo(2)/nitrometano(3) a 80 ºC y 110 kPa la composición global,
z1=0.45, z2=0.35, z3=0.20. Suponiendo que la ley de Raoult resulta apropiada para este sistema,
determine L, V/F, xi y yi. Las presiones de vapor de las especies puras a 80 ºC son:
Sistem a acetona(1)/acetoni tril o(2)/ni trometano(3) Ref.1 Ley de Raoul t 0.7364 0.286 HYSYS Margules 0.7933 0.260 x 2 x 3 y 1 0.339 0.152 0.509 0.388 0.353 0.500 y 2 y 3 0.339 0.152 0.340 0.160
V/F x 1 Ing. Jack Zavaleta Ortiz, [email protected] FIQT­UNI