Diagrama de solubilidad amoniaco - agua

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO

INGENIERÍA QUÍMICA.

MATERIA: OPERACIONES UNITARIAS III

PROBLEMA: DIAGRAMA DE SOLUBILIDAD AMONIACO - AGUA

ALUMNO:
SALAS IBARRA PABLO 08041050

PROFESOR:
EDUARDO PORRAS BOLÍVAR

FECHA DE ENTREGA:
VIERNES 2 DE MARZO DE 2012.
Problema 1. A partir de los datos de solubilidad del Amoniaco en Agua construya losdiagramas de equilibrio para este sistema. A) A una presión total de 1 atmósfera y a las temperaturas de 0°C, 20°C y 60°C. B) A una temperatura constante de 20°C y a las presiones de 2, 4 y 5 atmósferas.
Los datos de solubilidad para el sistema Amoniaco – Agua, se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1. Datos de Solubilidad para el Sistema Amoniaco – Agua.
Solubilidad | |
Kg NH3 / | Presión Parcialde NH3 (mmHg) |
100 Kg H2O | 0°C | 10°C | 20°C | 30°C | 40°C | 50°C | 60°C |
100 | 947 | | | | | |   |
90 | 785 | | | | | |   |
80 | 636 | 987 | | | | |   |
70 | 500 | 780 | | | | |   |
60 | 380 | 600 | 945 | | | |   |
50 | 275 | 439 | 686 | | | |   |
40 | 190 | 301 | 470 | 719 | | |   |
30 | 119 | 190 | 298 | 454 | 692 | |   |
25 | 89.5 | 144 | 227 |352 | 534 | |   |
20 | 64 | 103.5 | 166 | 260 | 395 | 596 | 834 |
15 | 42.7 | 70.1 | 114 | 179 | 273 | 405 | 583 |
10 | 25.1 | 41.8 | 69.6 | 110 | 167 | 247 | 361 |
7.5 | 17.1 | 29.9 | 50 | 79.7 | 120 | 179 | 261 |
5 | 11.2 | 19.1 | 31.7 | 51 | 66.5 | 115 | 165 |
4 | | 16.1 | 24.9 | 40.1 | 60.8 | 91.1 | 129.2 |
3 | | 11.3 | 18.2 | 29.6 | 45 | 67.1 | 94.3 |
2 | | | 12 | 19.3 |30 | 44.5 | 61 |
1 |   |   |   |   | 15.4 | 22.2 | 30.2 |

a) A una presión total de 1 atm y a las temperaturas de 0°C, 20°C y 60°C.
A partir de los datos de la Tabla 1, para conocer el número de Kmoles de Amoniaco presentes en cada mezcla lo que se hace es dividir la columna que tiene los Kg de Amoniaco entre su peso molecular, el cual es 17.03 Kg/Kmol, después para calcular la fracción molen el líquido se divide el número de Kmol de Amoniaco entre el número de moles totales de la mezcla, pero como ya se tiene la cantidad de Kmoles de Amoniaco, ahora solo falta conocer la cantidad de Kmoles de agua y como en la tabla de solubilidades dice que las mezclas están referenciadas a 100 Kg de agua, solamente se divide dicha cantidad entre el peso molecular del agua, el cual es 18 Kg/Kmol,tomar en cuenta la precaución de que el número de moles totales va cambiando, ahora falta calcular la fracción molar del Amoniaco en el gas, para lo cual se toman los valores de las presiones parciales a una misma temperatura y se dividen entre el equivalente de una atmósfera en mmHg los cuales son 760 estos datos se encuentran en la Tabla 2.

Tabla 2. Fracción Mol del Amoniaco en el Gas adiferentes Temperaturas y a 1 atm.
Solubilidad |   | | |   |
Kg NH3 / | | | Presión Parcial de NH3 (mmHg) | Fracción Mol Amoniaco en el Gas |
100 Kg H2O | Kmol NH3 | x NH3 | 0°C | 20°C | 60°C | 0°C | 20°C | 60°C |
100 | 5.8720 | 0.5138 | 947 | |   | 1.2461 | |   |
90 | 5.2848 | 0.4875 | 785 | |   | 1.0329 | |   |
80 | 4.6976 | 0.4582 | 636 | |   | 0.8368 | |   |
70 | 4.1104 |0.4252 | 500 | |   | 0.6579 | |   |
60 | 3.5232 | 0.3881 | 380 | 945 |   | 0.5000 | 1.2434 |   |
50 | 2.9360 | 0.3458 | 275 | 686 |   | 0.3618 | 0.9026 |   |
40 | 2.3488 | 0.2972 | 190 | 470 |   | 0.2500 | 0.6184 |   |
30 | 1.7616 | 0.2407 | 119 | 298 |   | 0.1566 | 0.3921 |   |
25 | 1.4680 | 0.2090 | 89.5 | 227 |   | 0.1178 | 0.2987 |   |
20 | 1.1744 | 0.1745 | 64 | 166 | 834 |0.0842 | 0.2184 | 1.0974 |
15 | 0.8808 | 0.1368 | 42.7 | 114 | 583 | 0.0562 | 0.1500 | 0.7671 |
10 | 0.5872 | 0.0956 | 25.1 | 69.6 | 361 | 0.0330 | 0.0916 | 0.4750 |
7.5 | 0.4404 | 0.0734 | 17.1 | 50 | 261 | 0.0225 | 0.0658 | 0.3434 |
5 | 0.2936 | 0.0502 | 11.2 | 31.7 | 165 | 0.0147 | 0.0417 | 0.2171 |
4 | 0.2349 | 0.0406 |   | 24.9 | 129.2 |   | 0.0328 | 0.1700 |
3 | 0.1762 | 0.0307 |  ...