Solubilidad De H2 En Hidrocarburos

El conocimiento de la solubilidad del hidrógeno en sistemas de hidrocarburos es importante en el diseño y operación de las unidades y equipos en plantas de petróleo y procesamiento de carbón para el mejoramiento de la calidad de los combustibles. El parámetro de solubilidad de hidrógeno se calcula a través de tipo disolvente o su peso molecular.

METODO DE CÁLCULO

(f_i^V ) ̂ ( T,P,y_i )= (f_i^L ) ̂ ( T,P,x_i ) 1

Para calcular: f_i^V, f_i^Lpodemos calcularlo mediante los coeficientes de fugacidad (∅_i^V ) ̂, (∅_i^L ) ̂, entonces tendremos lo siguiente:

y_i*(∅_i^V ) ̂( T,P,y_i )=x_i*(∅_i^L ) ̂( T,P,x_i ) 2

Si el gas que en nuestro caso vamos a denotarlo con el número 1 y el disolvente que es el líquido lo llamaremos 2, si consideramos a 1 como gas ideal tendremos que los coeficientes de fugacidad solo dependerán de la T y P , análogamente para la fase liquida, entonces tendremos:

y_i*(∅_i^V ) ̂*P=x_i*γ_i*f_i^L 3

MODELADO Y ESQUEMA DE CÁLCULO

Calculamos el segundo terminó de la ecuación 3 calculamos:

〖x_1*γ〗_1*f_1^L=〖P_1*∅〗_1^V ⟶ x_1= (〖P_1*∅〗_1^V)/(γ_1*f_1^L ) 4

Cabe aclarar que si la T_(c i) es muy baja significa que estos compuestos no existen como líquidos en condiciones normales como es el caso del metano, nitrógeno, hidrogeno etc. Además f_i^L consideramos como la fugacidad de un líquido hipotético.

Ln (γ_1 )= (∅_1^V*〖(δ_(1 )- δ_mix)〗^2)/RT 5

Ahora el parámetro de solubilidad de una mezcla pseudobinaria está dada por la ecuación 6

δ_mix= ϕ_1*δ_1+(1- ϕ_1 ) δ_2 6

ϕ_1= (V_1^L* x_1)/(V_1^L* x_1+ V_2^L*(1- x_1)) 7

para calcular la solubilidad de gases ligeros a temperaturas normales el gran problema es calcular f_1^L cuando Tr >1, podemos hacerlo con la ecuación 8

f_1^L= f_r^oL*P_c*e^(((V_1^L*(P-1,013))/RT) ) 8

f_r^oL=(f_1^L)/P_c Para 1 atm

En general:

f_r^oL= e^((7,902-8,19643/T_(r ) -3,08*LnT_r)) 9

Para ello la Tr tiene que oscilar en torno a 0,95<Tr<2,6. Esta ecuación 9 no es aplicable a compuestos como H2 por las condiciones anteriores. Pero para simplificar supondremos que es constante para el hidrogeno. Finalmente para calcular la solubilidad de la ecuación 4 es necesario calcular el coeficiente de fugacidad del soluto en la fase gas ϕ_1^V , a presiones moderadas se puede utilizar la ECUACION DEL VIRIAL TRUNCADA:

ϕ_1^V= e^(P_r1/P_r1 *[(0,083-0,422*〖〖(T〗_r1)〗^(-1,6) )+ w_1*(0,139-0,122*〖〖(T〗_r1)〗^(-4,2) )]) 10

Para el hidrogeno:

δ_1= α*δ_1 (DIPP) 11

δ_1 (DIPP)= δ_(H_2 )=6,648 (〖J/〖cm〗^3 )〗^0,5

Para Fracciones Liquidas de Carbón, Hidrocarburos Aromáticos Puros y fracciones

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