Unifac, Uniquac Y Nrtl

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

DIVISION DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA

IQ-30702 SIMULACIÓN DE PROCESOS

PRÁCTICA # 1 SIMULACIÓN DE UN TANQUE FLASH DE TRES FASES

DR. SALVADOR HERNÁNDEZ CASTRO

ALUMNA: ANGÉLICA RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ

GUANAJUATO, GTO., A 10 DE FEBRERO DE 2011

PRÁCTICA # 1 SIMULACIÓN DE UN TANQUE FLASH DE TRES FASES OBJETIVO Realizarla simulación de un equipo con un equilibrio líquido-líquido-vapor y comprobar que las fases formadas dependen fundamentalmente de la opción termodinámica para el cálculo de las constantes de equilibrio. Para esto se ensayarán modelos del tipo de UNIFAC, UNIQUAC Y NRTL. INTRODUCCION Equilibrio de fases Recordemos que cualquier sistema evoluciona de forma espontánea hasta alcanzar el equilibrio, yque es posible determinar si un sistema está en equilibrio con su entorno si la Suniverso o si las funciones de estado del sistemaU, H, A y G permanecen constantes con el tiempo. En caso contrario analizando como variarían estas funciones de estado se puede determinar en que sentido evolucionará el sistema, para lo cual se emplean las ecuaciones de Gibbs. Así, la condición de equilibrio materialen un sistema compuesto por varias fases y especies es:

, condición que se cumple cuando no hay cambios macroscópicos en la composición del sistema, ni transporte de materia de una fase a otra del sistema. ¿Cómo se alcanza el equilibrio material entre fases? Supongamos que tenemos dos fases en equilibrio térmico y mecánico, y que ambas fases contienen el componente i. Si una cantidad dni molesde sustancia fluyen espontáneamente de la fase α a la fase β, debe ser porque con ese flujo G se minimiza:

Lo que aplicado a un sistema en equilibrio térmico y mecánico constituido por dos fases:

Como por otra parte, el flujo de ni moles entre las fases implica que tiene que:

se

Como dni se ha definido como un valor positivo, (cantidad de moles de sustancia i que llegan a la fase β, elflujo de materia se debe a que: , alcanzándose el equilibrio material .

cuando los potenciales químicos de la sustancia son iguales en las dos fases:

Luego podemos decir: En un sistema cerrado en equilibrio termodinámico, el potencial químico de un componente dado es el mismo en todas las fases en las que el componente está presente.

REGLA DE LAS FASES Para describir el estado deequilibrio de un sistema de varias fases y diversas especies químicas deberemos conocer el número de variables intensivas independientes que definen el sistema. Para conocer este número se aplica laregla de las fases : L=C-F+2; donde L es número de variables intensivas independientes (grados de libertad), C el número de componentes químicos del sistema, y F el número de fases presentes en el sistemaCuando en el sistema pueden ocurrir una o varias reacciones químicas (r), entonces el número de variables intensivas independientes se reduce en el número de reacciones que ocurren y la regla de las fases se transforma en:L=C-F+2-r Pero además si en el sistema existen relaciones debidas a la estequiometría o de conservación de la electroneutralidad del sistema, el número de variables intensivasindependientes se reduce en un número correspondiente a estas relaciones que llamaremos a. La regla de las fases con todas estas restricciones queda definida por la siguiente ecuación: L=C-F+2-r-a

DIAGRAMA DE FASES PARA SISTEMAS DE UN COMPONENTE. Vamos a centrarnos en el estudio del equilibrio de fases en sistemas formados por un solo componente. Para especificar el estado termodinámico de unsistema formado por una sustancia pura el número variables intensivas independientes que hay conocer (grados de libertad) es: Si hay presente una fase, L=1componente-1fase+2=2 variables, es necesario especificar por ejemplo la P y la T Si hay presente dos fases, L=1componente-2fases+2=1 variable, es necesario especificar sólo P o T Si hay presente tres fases, L=1componente-3fases+2=0 variables

Por...