Primer Trabajo Diagrama Acetona - Agua

8/18/2019 Primer Trabajo Diagrama Acetona - Agua

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DIAGRAMA ENTALPÍA- CONCENTRACIÓN PARA LA MEZCLA ACETONA (1)-

AGUA (2) A 1 ATM DE PRESIÓN

Departamento de Ingeniería Química y Ambiental

Balance de Energía y Equilibrio Químico

Erika Liliana Corredor-02245580 Mayerly Rocío Serrano-02245619Sebastián David Ariza-02245611 Sebastián Ochoa-02245532

ACETONA:

La acetona o propanona es una molécula de formula química

CH3(CO)CH3 que pertenece al grupo de las cetonas. A temperatura

ambiente se encuentra como un líquido incoloro que se evapora con

gran facilidad, es inflamable y soluble en agua. Entre sus principales

aplicaciones se encuentra la fabricación de medicamentos, fibras y

plásticos.

1Figura 1. Modelo tridimensional de la Acetona (Negro: átomos de carbono, Blanco: átomos de

hidrogeno, Rojo: átomo de oxigeno)

Algunas de sus propiedades son:

Punto de fusión -95oC (178,2 K)

Punto de Ebullición (Tbn) 56oC (329,4 K)

Masa Molar 58 g/mol

Constantes de Antoine [T(°C) P(mm Hg)] A=7,11714 B=1210,595 C=229,664

Momento Dipolar 2,91 D

Cp liquido 0,123 kJ/mol*K

Cp de gas ideal (kJ/mol*K)A + BT + CT2 + DT3

A=0,0796 B=0,201x10-3 C=-1,278x10-7

D=3,476x10-11

ΔH de vaporización (Tbn) 30,2 kJ/mol

Tabla 1. Propiedades físicas y termodinámicas de la acetona

AGUA:

El Agua (H2O) es una molécula con forma tetraédrica que tiene 2 átomos de hidrogeno y 1 átomo

de oxígeno, es una molécula polar, que forma puentes de hidrogeno con otras moléculas de agua

lo que hace que tenga un elevado punto de ebullición, se encuentra en sus diferentes estados de

agregación siendo el sólido menos denso que el líquido. Es considerada como una de las sustancias

primordiales para cualquier forma de vida, cubre el 71% del planeta tierra, forma gran cantidad de

soluciones con sustancias hidrófilas y es utilizada para infinidad de actividades.

1 Tomado de http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Acetone-3D-vdW.png

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Acetone-3D-vdW.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Acetone-3D-vdW.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Acetone-3D-vdW.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Acetone-3D-vdW.png


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2Figura 2. Molécula de Agua, los electrones libres generan un

momento dipolar.

Algunas de sus propiedades son:

Punto de fusión 0oC (273,15 K)

Punto de Ebullición (Tbn) 100oC (373,15 K)

Masa Molar 18 g/mol

Constantes de Antoine [T(°C) P(mm Hg)] A=7,96681 B=1668,21 C=228

Momento Dipolar 1,84 D

Cp liquido 0,0754 kJ/mol*K

Cp de gas ideal (kJ/mol*K)

A + BT + CT2

+ DT3

A=0,03346 B=0,688x10-3 C=7,604x10-9

D=3,593x10-12

ΔH de vaporización (Tbn) 40,66 kJ/mol

Tabla 2. Propiedades físicas y termodinámicas del agua.

Diagrama Txy:

Para realizar el diagrama H-vs-X de la mezcla Acetona-Agua se comenzó por analizar el

comportamiento de la misma a diferentes temperaturas, para esto se construyó un diagrama Txy

que permite observar las temperaturas de saturación a presión de 1 atm o 760 mmHg.

Como se sabe el coeficiente de actividad representa la variación de la fugacidad de un

componente en mezcla respecto a la fugacidad del componente puro, predecir el comportamiento

del coeficiente de actividad es lo que nos permite analizar el equilibrio liquido-vapor de una

mezcla, luego de realizar el desarrollo adecuado se encuentra que:

̅ = 1 La ecuación 1 relaciona el coeficiente de actividad γi con la energía libre de Gibbs en exceso. Es

necesario un modelo que describa el comportamiento de GE para luego igualar fugacidades y

observar el comportamiento de la mezcla en equilibrio.

En este caso se utiliza el modelo de Wilson que se basa en la ecuación:

= 2 Donde Aij es: = 3

2 Tomado de http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000051/lecciones/cap01/06_02.htm

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000051/lecciones/cap01/06_02.htmhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000051/lecciones/cap01/06_02.htmhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000051/lecciones/cap01/06_02.htmhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000051/lecciones/cap01/06_02.htm


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Para este modelo es necesario conocer los parámetros de interacción aij y los volúmenes molares

en el líquido, los cuales se encuentran tabulados:

a12(J/mol) a21(J/mol) V(kg/m3)

Acetona(1) 1218,67368 - 0,00126582

Agua(2) - 6058,47384 0,001Tabla 3. Parámetros de interacción y volúmenes molares en el líquido para acetona y agua.

Al igualar las fugacidades del líquido y del vapor para cada componente se obtiene:

̂ = = = 4Se asume que la fase de vapor tiene comportamiento ideal por lo que el coeficiente de fugacidad

ϕi es igual a 1 y la ecuación se convierte en: = 5 Por lo tanto al sumar las presiones parciales expresadas como yiP se puede obtener la presión

total que es igual a 1 atm. = = 6 En la construcción del diagrama Txy se utiliza el modelo de Wilson para hallar los coeficientes de

actividad a diferentes temperaturas, como este modelo depende de las fracciones de cada

componente en el líquido se hallan las temperaturas de saturación para Acetona y Agua que

determinan la región de dos fases de la mezcla, utilizando la ecuación de Antoine = +, la presión del sistema se hace igual a la presión de vapor decada componente y se despeja la temperatura:

Temperaturas de saturación a P(1 atm)

Acetona (1) 56,101 oC

Agua (2) 100,000 oC

Tabla 4. Temperaturas de saturación para Acetona y Agua a 1 atm.

Esto implica que por debajo de 56,101oC la mezcla será liquida, entre 56,101oC y 100,000oC habrá

un equilibrio liquido-vapor y por encima de 100,000oC habrá solamente vapor.

A partir de la ecuación (2) se halla ̅

y ̅

que es equivalente al coeficiente de actividad para cada

componente: ̅ RT =ln = l n 7 ̅ =ln = l n 8


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Para hallar las fracciones de líquido x i en la región de equilibrio se reemplaza la ecuación (7) y (8)

en la ecuación (6) y se obtiene:

= ∗exp

∗exp 9 La presión total del sistema es de 760 mm de Hg, expresando x2 como (1-x1 ) y con ayuda de Excel

es posible hallar los valores de x1 que corresponden a la región de 2 fases a cierta temperatura

utilizando la ecuación (9). Se realiza el mismo procedimiento a diferentes temperaturas y se

obtiene el comportamiento de esta en función de la fracción X1. La ecuación solo es posible

resolverla en la región de equilibrio entre 56,101 oC y 100,000oC fuera de este rango de

temperatura no se encuentra una solución lógica pues la mezcla se encuentra en una sola fase y

no hay igualdad de fugacidades.

Conociendo la fracción en el líquido es posible hallar la fracción en el vapor usando la igualdad defugacidades de la ecuación (4). Luego se grafica la temperatura en función de x 1 y y 1, generando el

diagrama T-x-y.

Figura 3.Diagrama T-x-y para la mezcla Acetona (1)-Agua(2)

50

60

70

80

90

100

110

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

T e m p e r a t u r a ( ° c )

X1 , Y1

T-xy

x1

y1


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A partir de la región de equilibrio es posible hallar la entalpia del líquido y la entalpia del vapor en

la región de dos fases.

El estado de referencia que se escogió por conveniencia son los componentes puros , en estado

líquido a 0 o

C y presión de 1 atm. Debido a que es un sistema sin reacción química no hay ningunarestricción a la hora de escoger la referencia.

La entalpía de líquido está dada por: = 0 0 ∆ 10 Y la entalpía de vapor: = 0 0 ∆ ∆

∫

∫

11En la entalpia de vapor no se considera la entalpia de mezclado ya que se están mezclando loscomponentes como gases ideales. Así mismo, como el diagrama de entalpía-concentración se

realiza a presión constante las entalpias residuales de los componentes y de la mezcla son

aproximadamente cero.

Para hallar la entalpía de exceso o la entalpía de mezclado se utiliza la relación

=

,

12Es necesario derivar el modelo de Wilson con respecto a la temperatura con presión y

composición constantes para aplicar la ecuación (12), luego de hacer esto se encuentra que la

entalpia de exceso es igual a:

∆ = = [ ∗ ] 13 Usando estas ecuaciones, los valores de Cpil y las constantes de Cp para gas ideal es posible

obtener el comportamiento de la entalpía en función de la fracción en las regiones de líquido

comprimido y vapor sobrecalentado.

DIAGRAMA H-vs-X

Para generar el diagrama H-vs-X se establecen composiciones de 0 a 1 que serán composiciones

de líquido o de vapor según la temperatura que se maneje, se escogen 5 temperaturas menores a

56,101oC que representan la fase líquida, 5 temperaturas entre 56,101oC y 100,000oC que


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representan el equilibrio liquido-vapor y 5 temperaturas mayores a 100,000oC correspondientes a

la región de vapor.

Para hallar la entalpía de las isotermas en la fase liquida (T100oC) se halla la entalpía a

partir de la ecuación (11) en todas las concentraciones y se gráfica.

En las isotermas que tienen una región de dos fases, se calcula la entalpia de fase liquida siguiendo

la ecuación (10) desde 0 hasta la fracción de Acetona en la cual la mezcla se encuentra como

liquido saturado, esta es determinada a partir del diagrama T-x-y. Luego usando el mismo

diagrama se halla la fracción de Acetona en la cual se tiene vapor saturado y se calcula la entalpia

del vapor desde esta fracción hasta 1 siguiendo la ecuación (11). Estas entalpias se grafican de

modo que en la región de dos fases la entalpía este descrita por una línea recta que une los puntos

de las composiciones de saturación, así en cualquier punto de dicha región se podrá conocer la

entalpia de líquido y vapor moviéndose a lo largo de esta línea y la entalpía de la mezcla se podrá

leer directamente del diagrama.

Por ejemplo, para graficar la isoterma de 70 oC se utiliza la ecuación (10) que es la entalpía de

mezcla en la fase liquida desde 0 hasta la fracción de líquido saturado que es 0,15. Luego se calcula

la entalpía para la región de vapor siguiendo la ecuación (11) desde la fracción de vapor saturado

0,73 hasta 1 (Ver Figura 1). En la región de dos fases simplemente se traza una línea recta entre las

composiciones de saturación.

Figura 4. Determinación de las fracciones de saturación a partir del diagrama Txy

En conclusión, en el diagrama (Figura 5) se presentan 18 isotermas en las diferentes regiones, de

las cuales es posible leer la entalpia de la mezcla en función de la fracción de acetona,

Líquido saturado Vapor saturado

Temperatura de

la isoterma


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simplemente se debe establecer la temperatura de la mezcla y la fracción de acetona, así podrá

conocer el estado de agregación y leer en la ordenada la entalpía en kJ/mol de mezcla. Además,

contiene las líneas de entalpia de líquido saturado (Hf) y de vapor saturado (Hg) que permiten

conocer la entalpia en el líquido y en el vapor cuando la mezcla se encuentra en la región de

equilibrio, también se encuentran las líneas de calidad de vapor constante (ɳ ) en función de la

composición global, donde la calidad de vapor se define como: ɳ = Para hallar las líneas de calidad de vapor, en cada composición de líquido a su temperatura desaturación se halla la composición de vapor y la entalpia de líquido y vapor saturado, luego se

define la calidad de vapor ɳ y se calcula la composición global w con la ecuación (14) = 14 A continuación, se determina la entalpia de la mezcla para dicha composición global con la

ecuación (15)

= 1 ∗ ∗ 15

El procedimiento anterior se realiza para todas las composiciones de líquido saturado entre 0 y 1,

para finalmente graficar la entalpia de la mezcla Hη en función de la composición global w,

obteniendo así las líneas punteadas.

PROBLEMAS DE BALANCE DE ENERGIA CON DIAGRAMA H vs X

Problema 1

Una mezcla de acetona y agua con una composición molar de 0,5 en acetona y es introducida a un

destilador flash. Si se requiere que la composición del vapor de salida en relación a la acetona sea

de 0,65, determine la T de salida y los flujos de vapor y liquido destilado a partir de unaalimentación de 100 mol/h. a) Calcule la temperatura en la corriente de entrada, para esto asuma

que el destilador funciona de manera adiabática, considere la entalpia de mezclado y el Cp de la

mezcla que se dan al final. b) Calcule el calor que es necesario suministrarle al destilador si la

temperatura de entrada es la misma

temperatura de salida.

ΔHm (15°C, X Ac = 0,5) = -350,1

Cp sln = 3,140 °

Acetona (1) Agua (2)(J gmol-1 K-1) 123 75,4


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Consideraciones:

Inicialmente se considera que la presión se mantiene constante durante toda la operación y es de

1 atm.

Se considera que la corriente de líquido y de vapor que salen del destilador flash se encuentra en

equilibrio.

Desarrollo:

A partir del diagrama de entalpia vs composición se halla el punto donde Y Ac = 0,65 en la línea de

vapor saturado. Se puede observar que esto se cumple cuando la T = 75°C y si nos movemos por

dicha isoterma encontramos que el líquido en equilibrio tiene una composición de X Ac = 0,11 en

la línea de líquido saturado. Además de la misma grafica podemos leer la entalpia del vapor y la

entalpia del líquido.

Y Ac = 0,65 X Ac = 0,11 T salida= 75°C H vapor = 40 H liquido = 6 A continuación se platean los balances de masa:

Balance total: 100 = FV + FL

Balance de la acetona: 100*0,5 = 0,65*FV + 0,11*FL

Despejando FV del balance de materia total y reemplazando en el balance de la acetona se pueden

hallar los valores de FV y FL

FV = 72,222 FL = 27,778 a)

Considere que el destilador opera de manera adiabática para determinar la T de la mezcla

de entrada.

Para esto se plantea el balance de energía considerando las mismas referencias que se

establecieron para realizar las grafica de entalpia vs concentración además se consultaron los

valores de entalpia de mezclado y un Cp de mezcla cuya composición molar es de 0,5 de acetona.

Referencia:

Agua y Acetona, líquidos, 0°C, 1 atm.

Balance de energía:

FT HT = FV HV + FL HL

100* HT = 72,222 *40 + 27,778 * 6

HT = 35,555


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Según la referencia:

HT = XAc1 CpLAC(15°C-0°C) + XH2O1 CpLH2O(15°C-0°C) + ΔHm (15°C, X Ac = 0,5)+ Cp sln (T- 15°C)

Es necesario realizar algunas conversiones:

ΔHm (15°C, X Ac = 0,5) = -350,1 * = -0,3501

W sln = 0,5 * WH2O + 0,5* WAC = 0,5*18+ 0,5*58 = 38

Cp sln = 3,140 °* 38 * = 0, 1193 °

Reemplazando en el balance para HT

35,555 = 0,5* 0,123 ° *(15)°C + 0,5*0,0754 °*(15)°C + -0,3501 + 0,

1193 °* (T- 15°C)

Despejando T de la expresión anterior:

T = 303,5 °C

Como se puede observar se obtiene un valor de T a la entrada elevado, bajo dichas condiciones no

sería correcto asumir que la mezcla se halla en estado líquido ya que la T excede el punto de

ebullición de los componentes puros a 1 atm de presión. De lo anterior podemos concluir que es

incorrecto afirmar que el proceso se realice de manera adiabática ya que se necesitaría que la

corriente de entrada acarree una gran cantidad de energía en forma térmica.

b)

Calcular el calor necesario para el proceso si la T de entrada es la misma T de salida.

De manera análoga al inciso anterior se platea el balance de energía considerando que es

necesario suministrarle calor al proceso, las condiciones de equilibrio no han cambiado por lo cual

el balance de materia desarrollado en un principio es el mismo para este inciso.

Y Ac = 0,65 X Ac = 0,11 T = 75°C H vapor = 40 H liquido = 6 FV = 72,222

FL = 27,778 Referencia:

Agua y Acetona, líquidos, 0°C, 1 atm.


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Balance de energía

FT HT + Q = FV HV + FL HL

100* HT + Q = 72,222 *40 + 27,778 * 6

HT = XAc1 CpLAC(15°C-0°C) + XH2O1 CpLH2O(15°C-0°C) + ΔHm (15°C, X Ac = 0,5)+ Cp sln (75°C- 15°C)

HT = 0,5* 0,123 ° *(15)°C + 0,5*0,0754 °*(15)°C + -0,3501 + 0, 1193 °* (75°C- 15°C)

HT = 8,2959

Q= FV HV + FL HL - FT HT

Q = 72,222 * 40 + 27,778 * 6 - 100 * 8,2959

Q = 2225,958 = 0,618 Kw

El hecho que el calor sea positivo indica que nuestra hipótesis inicial de que era necesario

suministrarle calor al proceso es correcta. Además en comparación con el inciso a) se observa que

es más factible realizar el proceso de destilación flash de manera no adiabática, bajo las

condiciones de operación planteadas en el enunciado.

Problema 2

Una solución de acetona y agua al 56% (mol de acetona) se alimenta a un destilador que funciona

a presión de 1 atm y T=60º C. La calidad del vapor obtenido en la destilación es η=20% (mol de

vapor/moles totales). La solución liquida que sale del destilador, se alimenta a un rehervidor, que

trabaja a 1 atm de presión. El vapor y el líquido salen de este equipo a una temperatura de 90°C.

Realizar el balance de materia de los equipos empleados y determinar el flujo de calor deldestilador y la energía necesaria para obtener 45 mol/h de líquido en el rehervidor. Datos: Para el

balance de energía en el destilador ∆15°, 1 , =0.2658 y =3.0146 ∗º .


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SOLUCIÓN

DESTILADOR FLASH

Acetona 56%

Agua 44%

F=100 mol/h

T=60º C

P=1 atm

Vapor

Acetona

Agua

T=60°C

P=1 atm

Liquido

Acetona

Agua

T=60°C

P=1 atm Liquido 45 mol/h

Acetona

Agua

T=90°C

P=1 atm

Vapor

Acetona

Agua

T=90°C

P=1 atm

Acetona 56%

Agua 44%

F=100 mol/h

T=60º C

P=1 atm

Liquido

Acetona

AguaT=60°C

P=1 atm

Vapor

Acetona

Agua

T=60°CP=1 atm


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Balance de materia

= = =0.4 = ∗ 0 . 4 = 1 0 0 ℎ ∗ 0 . 4 = 4 0 ℎ = Balance Total =

= = 1 0 0 ℎ 40ℎ = 60 ℎ = Según el diagrama H vs X para el sistema acetona-agua, figura 5, la solución de alimentación se

encuentra en una región de equilibrio liquido-vapor en la isoterma de 60º C; por lo tanto se separa

en dos fases, cuyas composiciones se encuentran al desplazarse por la isoterma hasta las curvas de

líquido saturado y vapor saturado. Por lo tanto: . =0.37 . =0.85 Balance de energía: ̇ = ̇ = Las entalpias de líquido y vapor se pueden leer directamente del diagrama H vs X:

= 6 =37.5 La entalpia de la corriente de alimentación se calcula a partir de los estados de referencia con loscuales se elaboró el diagrama H vs X: acetona pura (l) a 0ºC y 1 atm, agua pura (l) a 0ºC y 1 atm. = . ∗ . 15º0º ∗ 15º0º Δ15º, 1 60º15º

.

= ∫ 123∗10−

18.6∗10−

=1.865925

= ∫ 75.4 ∗ 10− =1.131 =3.0146 ∗ º ∗40.4448 ∗ 11000 =0.0404448 ∗º

Masa molar de la solución de entrada

=0.56∗58.08 0.44∗18 =40.4448


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=0.56∗1.865925

0.44∗1.131

0.2658

0.0404448

∗º∗ 60º15º =3.096774 ̇ = 60 ℎ ∗ 6 40 ℎ ∗37.5 100 ℎ 3.096774

̇ =1550.3226 ℎ

REHERVIDOR

Balance de materia 6 0 =

2 2 . 2 =. .

3 7 . 8 = Para la acetona se tiene una igualdad de fugacidades en las corrientes de líquido y vapor que salen

del rehervidor: = Tomando las dos fases ideales, la expresión se simplifica a:

Liquido

Acetona

Agua

T=60°C

P=1 atm

Liquido 45 mol/h

Acetona

Agua

T=90°C

P=1 atm

Vapor

Acetona

Agua

T=90°C

P=1 atm


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= La presión de saturación se halla mediante la ecuación de Antoine:

=

º

= 10.− .+. = 2138.22885 = 2.813 = = 1 2.813 =0.3554 Esta relación permite resolver el balance de materia:

6 0 = 4 5 = 15

2 2 . 2 =. . 2 2 . 2 = 4 5 ∗ . 1 5 ∗ .0.3554 . =0.2546 . =0.7164 Balance de energía

̇ = ̇ = Para los cálculos de entalpia se toman como estados de referencia acetona pura (l) y agua pura (l)

a 0ºC y 1 atm. = 0 ( 0) ∆... ∆.() ∆ ∫ ∫ = 90°0 90°0 ∆

Al realizar el planteamiento de las entalpias de las corrientes 4 y 5 se observa que se sigue el

mismo proceso planteado para calcular las entalpias de líquido y vapor en la construcción del

diagrama H vs X, además, dichas corrientes se encuentran en equilibrio. Esto nos lleva a la


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conclusión de que los valores de H4 y H5 se pueden obtener del diagrama, al leer los valores para la

entalpia de vapor saturado y liquido saturado en la isoterma de 90°C. =42.37 /

=6.68 /

Cuando se leen los valores anteriores de entalpia en el diagrama, se observa que las fracciones de

acetona en el vapor saturado (corriente 4) y el líquido saturado (corriente 5) halladas en el balance

de materia son diferentes a las que se pueden leer de la gráfica. Esto se debe a que en el balance

de materia se hallaron las fracciones molares asumiendo que tanto el líquido como el vapor que se

encontraban en equilibrio eran ideales, por lo que no se consideraron los coeficientes de actividad

y fugacidad. Por el contrario, al realizar el diagrama H vs X se tiene en cuenta el coeficiente de

actividad para calcular las fracciones molares. Este valor es el que ocasiona resultados diferentes

en las fracciones molares, lo que lleva a la conclusión de que es importante considerar el

coeficiente de actividad cuando se realizan cálculos en la región de equilibrio de dos fases.

Resolviendo el balance de energía:

̇ = ̇ = 15 ℎ ∗42.37 45 ℎ ∗6.68 60 ℎ ∗ 6 ̇ =576.15 ℎ

Tabla de resultados

MateriaCorriente Fracciones molares Flujos molares (mol/h)

Acetona Agua

1 0.56 0.44 100

2 0.37 0.63 60

3 0.85 0.15 40

4 Por el balance

de

materia=0.7164

Por el diagrama=

0.465

Por el balance de

materia=0.2836

Por el

diagrama=0.535

15

5 Ideal=0.2546Por el

diagrama=0.05

Ideal= 0.7454Por el

diagrama=0.95

45

Energía

Corriente Entalpias (kJ/mol) Flujo de calor (kJ/h)

1 3.096774 Destilador=1550.3226 2 6


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3 37.5 Rehervidor=576.15 4 42.37

5 6.68

CONCLUSIONES

Una mezcla de Acetona (1)-agua(2) realizada a 1 atm de presión se encontrara como

liquido comprimido por debajo de 56,101oC, en equilibrio entre 56,101oC y 100,00oC y

como vapor sobre calentado por encima de 100,000oC.

Para realizar el diagrama de entalpia vs concentración es necesario conocer previamente

el diagrama Txy para poder determinar que isotermas tienen una región de dos fases y las

concentraciones de saturación en el líquido y en el vapor.

El estado de referencia escogido por conveniencia fueron los componentes puros como

líquidos a 0oC y 1 atm.

La entalpia de exceso en el líquido que es igual a la entalpia de mezcla se halla utilizando elmodelo de Wilson para la energía libre de Gibbs en exceso.

El diagrama entalpia vs concentración en una herramienta útil para simplificar los balances

de energía en equipos (ejemplo: destiladores y evaporadores) y procesos cuyo producto

final sea una corriente de líquido y otra de vapor en equilibrio.

Cuando se emplea el diagrama entalpia vs concentración para balances de energía en

procesos no reactivos, es necesario tener como estado de referencia en los cálculos, el

mismo estado de referencia con el cual se construyó la gráfica.

Para realizar cálculos en la región de equilibrio de dos fases, empleando la igualdad de

fugacidades, es necesario tener en cuenta el coeficiente de actividad. Ya que al considerar

la fase liquida ideal, se encuentran diferencias significativas en los resultados obtenidos.

BIBLIOGRAFIA

GARCIA IVAN “Introducción al equilibrio termodinámico y de fases” Universidad Nacional

de Colombia. Bogotá D.C. 2002 Pp 91-100, 158.

FELDER “Principios elementales de los procesos químicos”. Limusa Wiley. Tercera edición

Pp 340-343.


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Referencias: (Acetona liquido puro, agua liquido puro); (T=0°C, P=1atm. Calidad de vapor=(moles de vapor)/(moles totales)

Figura 5. Diagrama entalpia- composición para la mezcla acetona (1)-agua (2)

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

E n t a l p i a ( k J / m o l d e m e z c l a )

Fracción Molar de Acetona

Diagrama Entalpia composición Acetona(1) - Agua(2)60°C

70°C

75°C

80°C

90°C

100°C

Vapor

sobrecalentado

160°C

150°C

140°C

130°C

120°C

110°C

Hg

Calidad dos

fases

80%

60%

40%

20%

Hf

Liquido

comprimido

50°C

40°C

30°C

20°c

10°C

0°C

Primer Trabajo Diagrama Acetona - Agua

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