Sistemas en equilibrio

Transcripción

1 Stema en equlbro Cantdad termodnámca otencal químco Fugacdad parcal Coecente de ugacdad epece pura Coecente de ugacdad mezcla Actvdad Coecente de actvdad Dencón δg μ δ N Ce Sgncado íco Rapdez de cambo de la energía Gbb Devacón de la ugacdad con repecto a la preón y compocón Valor Ga deal y olucón deal TN,, j μ reón v y RT termodnámca L x Devacón de la φ ugacdad c/r a la φv, φl v φ v y L φ L x a o av al γv, γl y x reón termodnámca relatva Devacón c/r a la dealdad φv, φl a a v v L y x γ γ L

2 Valore K E la relacón entre la raccone molare de una epece preente en do ae al equlbro. ara vapor-lqudo K ara do líqudo nmcble y x K D x x 2 ara eparacone que nvolucran ma de un componente, lo actore de eparacón etán dendo por relacón de equlbro K α j K j Volatldad relatva Valore K ara ga deal y olucón deal p p y Ley Dalton x Ley Raoult p / y p K x αj αj K yj pj / Solucone deale uncón T j j x j p j j La preón de vapor e drectamente uncón de la temperatura. Eta e ncrementa con un ncremento de la temperatura. Y un compueto tene mayor preón de vapor que otro a una temperatura dada e dce que el componente e ma volátl. 2

3 Valore K ae ga deal, ae lquda no deal El coecente de actvdad e una medda del grado de dvergenca del comportamento de la utanca con repecto al deal (γ). p γ x γlφl γl K φv p y K x p γ γ L L γ x L γ αj γ L jlj Ley de Raoult modcada γ L γ > L γ < L p Cao deal y Ley Dalton Exten devacone + dealdad molécula e repelen Exten devacone - dealdad molécula e atraen Valore K ae ga no deal, ae lquda no deal La equlbro vapor-lqudo V L φ x L L φ y V V φ ara auna mezcla el coecente c e e de ugacdad del vapor v da una dea del eecto de la no dealdad del vapor obre v y el coecente de ugacdad del lqudo φ v de una dea del eecto de la no dealdad del vapor obre la ugacdad del lqudo. Son dendo De la dencón de K K y φ L Ecuacón de etado para K x φv 3

4 Valore K V γ x L φ x o L L L K y φ γ γ φ x φ φ φ o L L L L L V V V V L φ x L L γ x o L L L φ y V V () (2) (3) Ecuacón para K en uncón de lo coecente de actvdad Valore K Ley de Henry para la epece gaeoa cuya temperatura crtca e menor que la temperatura de tema, la ley de Henry e utlzada para el cálculo de lo valore de K, lo valore de H etán dponble K H 4

5 Expreone útle para etmar K Ecuacón Aplcacón Forma Rguroa Ecuacón etado Coecente de actvdad Forma aproxm. Ley Raoult Ley de Raoult modcada Ley Henry K K φl φ V γ LφL φ V K / ( γ ) / K L K H / Hdrocarburo y mezcla de gae lgero, dede crogénca T hata crtca Cualquer mezcla dede T ambente a crtca Solucone deale atm. Solucone no deale atm. baja a moderada para T crtca K- valore 5

6 Stema bnaro lqudo-vapor Volatldad relatva α j y y K x x y( x) K yj ( y) j x( y) x j ( x ) αjx y + x ( α ) j 6

7 Dagrama de equlbro tema bnaro Son repreentacone graca que decrben el equlbro lqudo-vapor de lo tema bnaro en uncón de la T,,H y compocón T v compocón de la ae lqudo y vapor contrudo a cte v compocón de la ae lqudo vapor contrudo a T cte. Compocón de la ae vapor v compocón ae lquda Equlbro a reón contante (deal) Repreenta la T de rocío y burbuja para una olucón bnara Contruccón: Se dene la total contante Se hallan la T de ebullcón de lo componente puro a la preón jada y e dbujan como punto ncale y nale de la curva (Dato). Se ecoge una T dentro del ntervalo etablecdo y e calcula la vapor de lo componente ( Antone) Se calculan la raccone molare para la ae vapor y lquda del comp. ma lgero + t j x + ( x ) t j T j x x, y j T 7

8 Equlbro a reón contante T B * R T de rocío Vapor Temperatura * W T A Td de burbuja b Líqudo 0 x, y raccón molar de A Ebullcón y condenacón T 4 G * T B I H Vapor obrecalentado Temperatura T 3 T 2 T T 0 I E A * Líqudo río H * D B Vapor Saturado F C Líqudo aturado T A x I x E x A 0 y G y F x, y raccón molar de A y C 8

9 Al aumentar la preon aumenta la preon de vapor de lo componente, y la volatldad relatva decrece. 9

10 Temperature T T T5 T3 T4 T2 ara una ere de compueto homólogo al aumentar la temperatura, la preón de vapor de todo lo compueto de la ere aumenta, la preón de vapor de lo meno volátle e ncrementara ma rápdo que la de lo meno volátle dmnuyendo la volatldad relatva α. S la ere no e homologa lo contraro puede ocurrr. T Tema 6 ROBLEMA. La ecuacón de Antone correlacona la preón de vapor de lo líqudo puro con la temperatura egún: 0 B log A con 0 en (mmhg) y T en (ºC) T + C Tenendo en cuenta que la contante de dcha ecuacón para el benceno y el tolueno on: A B C Benceno 6, , ,790 Tolueno 6, ,943 29,377 y que eta mezcla bnara de hdrocarburo tene un comportamento deal, calcular y repreentar la curva de equlbro de ete tema, para una preón total de una atmóera. 0

11 Tema 6 ROBLEMA log benceno T log T T eb benceno 80. º C Tema 6 ROBLEMA log tolueno T log T T eb tolueno 0. 6º C

12 Tema 6 ROBLEMA log benceno T log tolueno T T 0 B 0 T 80, , ,7 345, , ,8 476, ,5 556, ,2 645, ,4 746,6 0,6 783,4 760 Tema 6 ROBLEMA 0 x T B 0 0 B T 0 x y B B B T 0 B 0 T X Y 80, , ,7 345, 0,773 0, ,7 0,575 0, ,8 476,9 0,404 0, ,5 556,3 0,256 0, ,2 645,9 0,27 0, ,4 746,6 0,03 0,03 0,6 783,

13 Tema 6 ROBLEMA T ,2 0,4 0,6 0,8 X,Y Dagrama Y v X Se contruye a T cte y repreenta la compocón de la ae aturada y en equlbro de un tema bnaro Contruccón: Fjar la T S el tema e deal calcular la preone de vapor de ambo componente a la T jada -> ala Calcular el actor de eparacón α j Calcular lo valore de y αj x y + x ( α ) j 3

14 Dagrama de equlbro x - y y p Y, raccón molar de A en el vapor x 0 X, raccón molar de A en el líqudo Dagrama v compocón a T cte Repreenta la preone parcale de lo componente,j, y la compocone del vapor en equlbro Contruccón: Fjar la T Se calcula la vapor de lo componente j y e dbujan como punto ncale y nale de la curva (Dato). Se calcula v x ( Ley de Raoult) 4

15 Equlbro a Tª cte para una mezcla deal (Benceno-Tolueno) 400 p 0 bz reón, mmhg 760 p 0 tol (p T, x) p tol * (pt, y) * p bz Dalton y p bz /p T 0 0 x bz y bz Fraccón molar de benceno Mezcla deale : Fae líquda: Raoult: A o A x B o B ( x ) Fae vapor: Dalton: y A / T o A x / T A + B o A x+(-x) o B y ( x ) Volatldad relatva: α o A /o B x ( y ) 5

16 Equlbro a Tª cte para una mezcla no deal reón, mmhg p 0 B (p T v x) p A (p T v y) γ x y γ p 0 A L γ x L L x+ γ2l2 x2 p B Ideal a, b 0 Fraccón molar de benceno Equlbro a Tª cte para una mezcla azeotrópca (p T, x) p 0 A reón, mmhg p A (p T, y) p 0 B p B Ideal 0 x, y Fraccón molar 6

17 Equlbro a Tª cte para una mezcla azeotrópca p 0 A p 0 B (p T, x) reón, mmhg p B (p T, y) p A Ideal 0 x, y (raccón molar) Equlbro a reón cte para una mezcla azeotrópca Azeótropo mínmo D Temperatura ºC D E (y, T) G H C * (x, T) x y x y x, y (raccón molar) 7

18 Equlbro a reón cte para una mezcla azeotrópca Azeótropo máxmo Temperatura ºC x y x, y (raccón molar) Dagrama de equlbro x y ( cte) Azeótropo mínmo ón molar de A en el vap por x < y x > y Y, racc 0 x y X, raccón molar de A en el líqudo 8

19 Dagrama de equlbro x y ( cte) Azeótropo máxmo por ón molar de A en el vap x > y x < y Y, racc 0 x y X, raccón molar de A en el líqudo roceo de equlbro mple: Regla de la ae El numero de varable ndependente o grado de lbertad e dendo por la regla de la ae de Gbb FC-+2 C numero de componente p numero de ae 9

20 Regla de la ae Ejemplo: Condere el equlbro lqudo vapor para un tema cerrado de 3 componente Y FC T, S e epecca T, y una de la raccone molare La demá varable pueden er determnada por la 5 ecuacone ndependente X nc nc y x y K,..,3 x Note: K valore no on varable on uncone termodnámca ROCESOS DE EQUILIBRIO SIMLE BINARIO Y, Y j El tema eta en equlbro F X, X j aumo x, calculo y calculo x j -x Calculo y j - Dan la T y α j y verco y +y j 2- Dan T y y aumo x, calculo y K x calculo l x j -x Cl Calculo l y j verco y +y j 20

21 ROCESOS DE EQUILIBRIO MULTICOMONENTE El tema eta en equlbro Y, Y 2, Solucón lquda deal Y.., Y n - Dan la T y x, y, p Fn-2+2n X, X 2,.., X n con T p con p o p x *p t p y p / 2- Dan T y y con T p Suponemo x y t/p Vercar x ROCESOS DE EQUILIBRIO MULTICOMONENTE unto de Rocío Y, Y 2, Y.., Y n X, X 2,.., X n - Dan la t y y T, x Aummo T pto roco Calculamo lo K x y *K x y p / Ubco lo K de lo compueto Trazo un abanco de la poble temperatura De la t a lo punto K neror y uperor rmera upocon T (T+Tn) /2 S x > debo ubr la T (K ) I (K ) I- * (Y /x ) I- 2

22 ROCESOS DE EQUILIBRIO MULTICOMONENTE unto de Rocío burbuja Y, Y 2, Y.., Y n X, X 2,.., X n - Dan la t y x T, y Aummo T Calculamo lo K y x *K K*x y p / S y > mucho vapor debo bajar T (K ) I (K ) I- / (Y /x ) I- 22