TEMA 4 Cálculo del equilibrio líquido-vapor. Diagramas de equilibrio

Transcripción

1 Dpto. Ingeneía Químa EM 4 Cálulo del equlbo líqudo-vapo. Dagamas de equlbo OJEIOS Conoe las fuentes bblogáfas de datos de equlbo líqudo-vapo Conoe entende los dstntos dagamas de equlbo Conoe los tpos de álulo mplados en la esoluón de poblemas de equlbo líqudo-vapo, oelaón de datos pedón.

2 EM 4: EQUIIRIO ÍQUIDO OR - "Ingeneía Químa 5. ansfeena de matea. ª p. ". E. Costa Novella. ol.5, Ed. lhamba Unvesdad "Sepaaton oesses". C.J. ng. Ed. M. aw Hll, Chemal Engneeng Sees, 2ª ed. Nueva Yok, "Opeaones de Sepaaón po etapas de equlbo en Ingeneía Químa". E.J. Henle J.D. Seade. Ed. Reveté, aelona, "Chemal Engneeng. II.. Unt Opeatons". J.M. Coulson J.F. Rhadson. Ed. Reveté, aelona, emodnáma Moleula de los Equlbos ente Fases. ausntz, htenthale omes de zevedo, (2). - Intoduón a la emodnáma en Ingeneía Químa. Smth, an Ness bbott, (997). - hase Equlbum n oess Desgn. Null, Haold R. Ed. Wle Intesene,97. - Multomponent Dstllaton. Holland, C.D., ente Hall. Englewood Clff. Nueva Jese, Dstllaton. an Wnkle, Ed. Maw Hll, Nueva Yok, Calul su Odnateu des Equlbes qude-apeu et qude-qude. Renon, H., sselneau,., Cohen,. Rmbault, ehnp, as, "Intoduón a las opeaones de sepaaón. Cálulo po etapas de equlbo". Malla, ublaones de la Unvesdad de lante, 998. (Edón dgtal: ogamas omeales CHEMCD HYSYS SEN US... 2

3 EM 4: EQUIIRIO ÍQUIDO OR RE DE S FSES e de equlbo: C+2-F f(,,,) Mezlas bnaas: (C2, F2) 2 pos de dagamas omposón vs. tempeatua omposón vs. pesón pesón vs. tempeatua omposón del vapo vs. omposón del líqudo 3

4 Dagamas EM de 4: equlbo EQUIIRIO SISEMS ÍQUIDO INRIOS-te. OR msble omposón vs. tempeatua (,,),,, nmsbles , +, paalmente msbles 4

5 Dagamas EM de 4: equlbo EQUIIRIO SISEMS ÍQUIDO INRIOS-te. OR msble pesón vs. omposón + (,,), nmsbles + +, + +, + + +, +, + + paalmente msbles 5

6 Dagamas EM de 4: equlbo EQUIIRIO SISEMS ÍQUIDO INRIOS-te. OR pesón vs. tempeatua 6

7 Dagamas EM de 4: equlbo EQUIIRIO SISEMS ÍQUIDO INRIOS-te. OR msble omposón del vapo vs. omposón del líqudo paalmente msbles 7

8 Dagamas EM de 4: equlbo EQUIIRIO SISEMS ÍQUIDO INRIOS-te. OR MEZCS INMISCIES. ROCESO DE EUICIÓN Dos fases líqudas una fase vapo, dos omponentes Cada omponente se ompota omo s estuvese solo. una pesón dada, sempe que estén pesentes las dos fases líqudas, la mezla heve a una tempeatua fja la omposón del vapo es tambén fja alo , 8

9 Dagamas EM de 4: equlbo EQUIIRIO SISEMS ÍQUIDO INRIOS-te. OR MEZCS INMISCIES. ROCESO DE EUICIÓN - + alo +, alo alo 9

10 Dagamas EM de 4: equlbo EQUIIRIO SISEMS ÍQUIDO INRIOS-te. OR MEZCS INMISCIES. ROCESO DE CONDENSCIÓN + - fío +, fío fío fío

11 Dagamas EM de 4: equlbo EQUIIRIO SISEMS ÍQUIDO INRIOS-te. OR MEZCS RCIMENE MISCIES. ROCESO DE CONDENSCIÓN γ fío, fío fío fío

12 Dagamas de equlbo SISEMS ERNRIOS-te. Ma + slla 3 mn + mn 2 Ma + Ma 2

13 Dagamas de equlbo SISEMS ERNRIOS-te. 3 azeótopos bnaos homogéneos azeótopo tenao homogéneo 2 azeótopos bnaos homogéneos azeótopo bnao heteogéneo azeótopo tenao homogéneo,, 3

14 Dagamas de equlbo SISEMS ERNRIOS-te. azeótopo bnao heteogéneo azeótopo tenao homogéneo Últmo punto - het Cuva - het... zeótopo bnao heteogéneo Supefe de solubldad, íqudos heteog. a su b 4

15 EM 4: EQUIIRIO ÍQUIDO OR Dagamas de equlbo SISEMS INRIOS-te. Cálulo del Equlbo - ( nompesble, deal pesones modeadas) de un sstema bnao -. Constuón del dagama --) γ γ (- ) γ 2 e. Con 2 nogntas:, sumando + γ γ ( ) despejando de la en. de eq.: deal γ + : γ γ γ mezla deales Esquema de opeaón paa mezla deales: te Dado (), eua., eq + Cudado on el ango de en sstemas azeotópos (homogéneos o heteogéneos) de punto de ebullón mámo o mínmo! eq eq, 5

16 Cálulo nalíto de la empeatua de ubuja Roío Caso 2: Conoemos la te. de equlbo () o lo que es lo msmo la alulamos tenendo en uenta la en. de equlbo - (sstemas multomponentes) de bubuja ( onoda) γ ( ) ( ) ( ) ;, al ϕ Supone Calula Calula Σ Σ S Fn de oío ( onoda), al, al Esquema smla a la de bubuja, peo ahoa: No Este poeso tambén se puede hae gáfamente s se epesenta Σk vs NO: S la mezla líquda es no deal no se onoe (), el álulo de de oío esulta muho más omplejo que el de de bubuja a que se onoe, peo γ ι dependen de, po lo que no sólo ha que supone, sno tambén. (dem de bubuja s fase vapo es no deal no se onoe (), a que se onoe, peo ϕ ι depende de, po lo que no sólo ha que supone, sno tambén. 6

17 Cálulo nalíto de la empeatua de ubuja (- Reales modeadas) f f Cálulo de de bubuja Supone ϕ p () γ a te. Supone p o, ϕ, γ,al p γ ϕ b + NO, al SI,sup,al NO, SI FIN 7

18 Cálulo nalíto de la empeatua de ubuja ( Real- fase Ideal) Fase deal modeadas Cálulo de de bubuja Supone Supone a te. p o, ϕ, γ,al p γ ϕ b + NO, al SI,sup FIN,al NO, SI 8

19 Cálulo nalíto de la empeatua de Roío (- Reales modeadas) f f Cálulo de de oío Supone ϕ p () γ a te. Supone p o, ϕ, γ,al p ϕ γ + NO, al SI,sup,al NO, SI FIN 9

20 EM 4: EQUIIRIO ÍQUIDO OR Dagamas de equlbo SISEMS INRIOS-te. Conepto de OIIDD olatldad absoluta de ( ): oente ente la pesón paal del omponente en la fase gas su faón mola en la fase líquda. γ γ S omp. puo o mezla lq. deal la volatldad de onde on su pesón de vapo a olatldad elatva de espeto a ( ): oente ente las volatldades absolutas de. γ γ S mezla deal Influena de la volatldad sobe el equlbo: aplamos la euaón de equlbo a ada uno de los omponentes de una mezla bnaa luego dvdmos susttumos la defnón de volatldad elatva. >> s >> γ γ γ o γ s s Sepaable po destlaón apo. Sepaaón dfíl Sepaaón mposble po destlaón smple (azeótopos) 2

21 Relaones emodnámas del Equlbo ente 2 Fases Cálulo del equlbo on auda de la volatldad elatva (sstemas bnaos): S devamos espeto : d d S S [ + ( [ + d d d d γ γ )] 2 ( )] tg tg β β ' ( ) + β dando valoes a se obtene ( ) en muhas oasones la vaaón de la volatldad elatva on omposón es pequeña po lo que puede utlzase una volatldad elatva meda en todo el dagama ( m ) demás, la smetía de la uva de equlbo nda: -Constana en el valo de la volatldad elatva meda. -Idealdad del vapo. β 2

22 Relaones emodnámas del Equlbo ente 2 Fases CÁCUO NÍICO de la de URUJ de ROCÍO Caso : Conoemos la volatldad elatva meda (Mezla bnaa; fase deal) Datos: ΑΒ,, (s bubuja) o (s oío), funón ( ) de bubuja (onoda se despeja se opea) + m m m + m m ( ) bubuja de oío (onoda se despeja se opea) m m + + m m ( ) oío 22

23 23 Cálulo del equlbo on auda de la volatldad elatva meda (sstemas multomponentes): Relaones emodnámas del Equlbo ente 2 Fases γ γ

24 24 Cálulo empeatua bubuja ( onoda) al, al, ) ( bubuja Cálulo empeatua oío ( onoda) al, al, oío Cálulo nalíto de la empeatua de ubuja Roío Caso : Conoemos la volatldad elatva meda (sstemas multomponentes) ) (

25 Condones temodnámas del equlbo EQUIIRIO ÍQUIDO-OR ENÍ IRE DE MEZC DE ÍQUIDO EN FUNCIÓN DE COMOSICIÓN. o defnón: µ M µ M µ + µ ln( γ ) + ln( γ ) S tomamos omo efeena el líqudo, estamos a M, podemos esb µ M lnγ

26 Condones temodnámas del equlbo EQUIIRIO ÍQUIDO-OR ENÍ IRE DE MEZC DE ÍQUIDO EN FUNCIÓN DE COMOSICIÓN ENÍ IRE DE MEZC DE OR EN FUNCIÓN DE COMOSICIÓN M lnγ M ln M ln 2, ln

27 Condones temodnámas del equlbo a ondón de equlbo es apo deal f γ f S utlzamos el test de la mínma tangente omún enontamos: ln 2 M, ln a pendente de la eta es: M M m M M d( ) d M M d( ) d

28 Condones temodnámas del equlbo EQUIIRIO ÍQUIDO-ÍQUIDO. MS FSES ENDRÁN MISM EXRESIÓN R M ENÍ IRE DE MEZC DE ÍQUIDO I EN FUNCIÓN DE COMOSICIÓN ENÍ IRE DE MEZC DE ÍQUIDO II EN FUNCIÓN DE COMOSICIÓN M I I I lnγ I M II II lnγ II II M I II, MS CURS COINCIDEN Y S tomamos omo efeena el líqudo, M En Y

29 Condones temodnámas del equlbo M II I, I II M I M I I II II I II I M II M I II M M d d d d m ) ( ) ( II