Los análisis termodinámicos de equilibrio líquido-vapor (ELV

[pic 1][pic 2]

Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ciencias Químicas

Ingeniería Química

Simulación de Procesos

Tarea 3, Reporte 3

El Residuo

Bravo Jaramillo J., Vázquez Martínez M.A., Carrillo Martínez A.D., Ibarra Mancillas J.S., González García J.

Responsable de la UA:

Dr. José Rosario Guadalupe Sánchez López

San Nicolas de los Garza, 8 de Mayo de 2023

Índice

Índice        2

INTRODUCCIÓN        3

METODOLOGÍA        3

Reactor Gibbs        3

Flash Isotérmico Ideal        4

Flash Isotérmico Real        6

Flash Adiabático Ideal        6

Flash Adiabático Real        7

RESULTADOS Y DISCUSIONES        10

Reactor Gibbs        10

Flash Isotérmico Ideal        11

Flash Isotérmico Real        12

Flash Adiabático Ideal        12

Flash Adiabático Real        12

CONCLUSIONES        13

BIBLIOGRAFIA        14

CONTRIBUCION DE AUTORES        14

INTRODUCCIÓN

Los análisis termodinámicos de equilibrio líquido-vapor (ELV) son fundamentales para el desarrollo y diseño de procesos de separación, por lo que las mediciones experimentales de estos procesos se realizan frecuentemente. Sin embargo, muchas las ocasiones los datos dados por el equilibro de fases no son evaluados en su consistencia termodinámica por lo que no cumplen para hacer representaciones de las relaciones termodinámicas reales de los sistemas analizados y no son aplicables para propósitos de diseño.

En este trabajo se hablará de dos sistemas utilizados para la separación de mezclas, por un lado, está el reactor de Gibbs que es un reactor no cinético en el cual se calculan la composición de equilibrio de la corriente de salida minimizando la energía libre de Gibbs de la corriente de entrada, en el cual solo se requiere especificar la estequiometría. Al minimizar la energía de Gibbs se producen la reacción más probable. Este es un proceso espontáneo en la naturaleza.

Por otro lado, está el Flash que es un cálculo básico en la introducción de los procesos de separación porque es la separación más simple, en el que ingresa una corriente de fluido a un «tanque» calentado por un flujo de calor en el que se obtiene una corriente de salida por cada fase presente en el sistema. En este caso es bifásico, una corriente de líquido y otra de vapor.

METODOLOGÍA

Reactor Gibbs

Para empezar, se determinó el número de átomos de cada elemento para cada sustancia. Después se calcularon cuantos moles de cada elemento involucrado hay en cada kmol/h.

Por ejemplo, para el hidrógeno:

   ec. (1.1)[pic 3]

Luego calculamos la ΔHº e IR, para luego calcular ΔGf.

                    ec. (1.2)[pic 4]

ec. (1.3)[pic 5]

 ec. (1.4)[pic 6]

Luego se expresaron las ecuaciones de minimización de la energía libre de Gibbs para cada especie, así como las ecuaciones del balance de materia para cada elemento y para las fracciones mol del gas.

             ec. (1.5)[pic 7]

                                   ec. (1.6)[pic 8]

    ec. (1.7)[pic 9]

Se resuelve el sistema de ecuaciones 9 x 9, y despues se itera el número de veces indicado en la hoja de Excel, como se muestra en la siguiente ecuación (donde las variables reciben el símbolo de ζ, y X es la solución del sistema de ecuaciones) :

                         ec. (1.8)[pic 10]

Y para finalizar, se calculó la energía necesaria para la reacción.

                           ec. (1.9)[pic 11]

Flash Isotérmico Ideal

[pic 12]

[pic 13]

Se empezó calculado la temperatura de burbuja con la siguiente ecuación:

                                            ec. (2.1)[pic 14]

Donde:

                                  ec. (2.2)[pic 15]

                                  ec. (2.3)[pic 16]

Y para el calculo de  se despejo de la ecuación de Antoine usando  [pic 17][pic 18]

                                         ec. (2.4)[pic 19]

Usando los siguientes valores de A, B y C respectivamente para cada especie

Después se calculo  con la ecuación de Antoine con la  calculada de la ec.2.1  para posteriormente calcular  usando la siguiente ecuación:[pic 20][pic 21][pic 22]

                                         ec. (2.5)[pic 23]

Posteriormente usando la ecuación de Rachford-Rice y su derivada se itero hasta llegar a una tolerancia de  para encontrar el valor de , donde  que es la fracción vapor de la entrada 2.[pic 24][pic 25][pic 26]

                                  ec. (2.6)[pic 27]

                               ec. (2.7)[pic 28]

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