Práctica 4 Termodinámica del Equilibrio de Fases PDF

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INSTITUTO POLITÉCNICONACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍAQUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVASIngeniería Química IndustrialACADEMIA DE FISICOQUIMICALaboratorio de Termodinámica del Equilibrio de FasesReporte de Practica No. 4:EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOREQUILIBRIO NO IDEAL - AZEÓTROPOSAlumno:González Calde...

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2IV31 González Calderón Axel Rodrigo X1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Psat1 514.14465 506.72768 499.39600 492.14890 484.98571 477.90573 470.90826 463.99262 457.15813 450.40410 443.72987

Psat2 419.65386 412.18110 404.82054 397.57084 390.43069 383.39876 376.47373 369.65433 362.93926 356.32725 349.81704

11. Calcular la fracción mol de cada componente en fase gas y la suma de las fracciones molares de estos dos componentes 𝑦1 =

𝑥1 𝛾1 𝑃1𝑠𝑎𝑡 𝑃

(0 ∗ 0 ∗ 514 .1446) 𝑦1 = =0 585 (0.1 ∗ 2.8134 ∗ 506.7276) 𝑦1 = = 0.2103 585 (0.2 ∗ 2.4390 ∗ 499.3960) 𝑦1 = = 0.3578 585 (0.3 ∗ 2.1652 ∗ 492.1489) 𝑦1 = = 0.4582 585 (0.4 ∗ 1.8751 ∗ 484.985) = 0.5253 𝑦1 = 585 (0.5 ∗ 1.6709 ∗ 477.9057) 𝑦1 = = 0.5708 585 (0.6 ∗ 1.4364 ∗ 470.9082) 𝑦1 = = 0.6042 585 (0.7 ∗ 1.2394 ∗ 463.9926) 𝑦1 = = 0.6332 585 (0.8 ∗ 1.1149 ∗ 457.1581) = 0.6644 𝑦1 = 585 (0.9 ∗ 1.0244 ∗ 450 .404) 𝑦1 = = 0.7039 585 (1 ∗ 1.0200 ∗ 443.7298) 𝑦1 = = 0.7585 585

𝑦2 =

𝑥2 𝛾2 𝑃2𝑠𝑎𝑡 𝑃

(1 ∗ 0.9963 ∗ 419.6538) = 0.7173 𝑦2 = 585 (0.9 ∗ 0.8962 ∗ 412.1811) 𝑦2 = = 0.6391 585 (0.8 ∗ 0.9051 ∗ 404.8205) = 0.5727 𝑦2 = 585 (0.7 ∗ 0.938 ∗ 397.5708) 𝑦2 = = 0.5164 585 (0.6 ∗ 1.0033 ∗ 390.7306) 𝑦2 = = 0.4679 585 (0.5 ∗ 1.1248 ∗ 383.3987) 𝑦2 = = 0.4243 585 (0.4 ∗ 1.3384 ∗ 376.4737) 𝑦2 = = 0.3818 585 (0.3 ∗ 1.7189 ∗ 369.6543) 𝑦2 = = 0.3340 585 (0.2 ∗ 2.3941 ∗ 362.9692) 𝑦2 = = 0.2704 585 (0.1 ∗ 3.8153 ∗ 356.3272) = 0.1715 𝑦2 = 585 (0 ∗ 0 ∗ 349.8170) =0 𝑦2 = 585

2IV31 González Calderón Axel Rodrigo X1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Y1 0 0.2103459 0.35784851 0.45822957 0.52536288 0.57087266 0.60424084 0.6332185 0.66441103 0.70398375 0.7585126

Y2 0.71735703 0.6391588 0.57278446 0.51644698 0.46793368 0.42439935 0.38184759 0.33405484 0.27040921 0.17151511 0

Suma 0.717357029 0.849504702 0.930632974 0.974676554 0.993296562 0.995272012 0.986088422 0.967273338 0.934820244 0.875498854 0.758512597

12. Con la Temperatura supuesta en los incisos 6 y 8, realizar una interpolación para conocer la temperatura real de aplicación (𝑇𝑠𝑢𝑝2 − 𝑇𝑠𝑢𝑝1) 𝑇 = 𝑇𝑠𝑢𝑝2 + (1 − 𝑠𝑢𝑚𝑎2) ∗ [ ]= 𝑠𝑢𝑚𝑎2 − 𝑠𝑢𝑚𝑎1

(323.3025 − 331.1615) ] = 331.1615𝐾 0.7173 − 1 (322.8893 − 330.7483) = 322.8893 + (1 − 0.8495) ∗ [ ] = 326.6130𝐾 0.8495 − 1.1671 (322.4760 − 330.3350) = 322.4760 + (1 − 0.9306) ∗ [ ] = 324.0886𝐾 0.9306 − 1.2687 (322.0628 − 329.9218) = 322.0628 + (1 − 0.9746) ∗ [ ] = 322.6347𝐾 0.9746 − 1.3226 (321.2363 − 329.0953) ] = 321.3429𝐾 = 321.2363 + (1 − 0.9952) ∗ [ 0.9952 − 1.3439 (320.8231 − 328.6821) = 320.8231 + (1 − 0.9860) ∗ [ ] = 321.1416𝐾 0.9860 − 1.3293 (320.4098 − 328.2688) ] = 321.1792𝐾 = 320.4098 + (1 − 0.9672) ∗ [ 0.9672 − 1.3015 (319.9966 − 327.8556) ] = 321.5998𝐾 = 319.9966 + (1 − 0.9348) ∗ [ 0.9348 − 1.2543 (319.5834 − 327.4424) = 319.5834 + (1 − 0.8754) ∗ [ ] = 322.9227𝐾 0.8754 − 1.1685 (319.1701 − 327.0291) ] = 327.0291𝐾 = 319.1701 + (1 − 0.7585) ∗ [ 0.7585 − 1

𝑇 = 323.3025 + (1 − 0.7173) ∗ [ 𝑇 𝑇 𝑇 𝑇 𝑇 𝑇 𝑇 𝑇 𝑇

X1

X2

T (k)

2IV31 González Calderón Axel Rodrigo 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

331.1615786 326.613027 324.0886743 322.634766 321.7998211 321.3429258 321.141634 321.1792993 321.5998239 322.9227647 327.0291601

13. Calcular las presiones de saturación para cada componente, aplicando la ecuación de Antoine a la temperatura seleccionada (T)

𝑃1𝑠𝑎𝑡

=𝑒

2696.79 15.9732− 331.1615𝐾 +46.16=672.3851 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

15.9732−

2696.79 326.6130𝐾 +46.16=576.7247 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

15.9732−

2696.79 324.0886𝐾 +46.16=528.4916 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

15.9732−

2696.79 322.6347𝐾 +46.16=502.2010 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

15.9732−

2696.79 321.7998𝐾 +46.16=487.5798 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡

=𝑒

15.9732−

2696.79 321.3429𝐾 +46.16=479.7234 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

15.9732−

2696.79 321.1416𝐾 +46.16=476.2942 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡

15.9732−

2696.79 321.1792𝐾 +46.16=476.9344 𝑚𝑚 𝐻𝑔

=𝑒

2IV31 González Calderón Axel Rodrigo 2696.79

𝑃1𝑠𝑎𝑡 = 𝑒15.9732− 321.5998𝐾 +46.16

=484.1283 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

15.9732−

2696.79 322.9227𝐾 +46.16=507.3244 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃1𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

15.9732−

2696.79 327.0291𝐾 +46.16=585 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

18.5875−

3626.79 331.1615𝐾+34.29=585 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

18.5875−

3626.79 326.6130𝐾+34.29=483.7326 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡

=𝑒

18.5875−

3626.79 324.0886𝐾+34.29=434.1836 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

18.5875−

3626.79 322.6347+34.29=407.6335 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡

=𝑒

18.5875−

3626.79 321.7998𝐾+34.29=393.0134 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

18.5875−

3626.79 321.3429𝐾+34.29=385.2016 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡

=𝑒

18.5875−

3626.79 321.1416𝐾+34.29=381.8018 𝑚𝑚 𝐻𝑔

=𝑒

18.5875−

3626.79 321.1792𝐾+34.29 =382.4360 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

18.5875−

3626.79 321.5998𝐾+34.29=389.5777 𝑚𝑚 𝐻𝑔

=𝑒

18.5875−

3626.79 322.9227𝐾+34.29=412.7813 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡 = 𝑒

18.5875−

3626.79 327.0291𝐾+34.29 =492.3390 𝑚𝑚 𝐻𝑔

𝑃2𝑠𝑎𝑡

𝑃2𝑠𝑎𝑡

2IV31 González Calderón Axel Rodrigo X1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Psat1 672.3851789 576.7247496 528.4916626 502.2010754 487.5798093 479.7234127 476.2942966 476.9344569 484.1283214 507.3244726 585

Psat2 585 483.7326624 434.1836486 407.6335613 393.0134869 385.2016934 381.8018022 382.4360543 389.5777758 412.7813926 492.3390839

14.- Calcular la fracción mola de cada componente en fase gas y la suma de las fracciones molares de estos dos componentes 𝑦1 =

𝑥1 𝛾1 𝑃1𝑠𝑎𝑡 𝑃

(0 ∗ 0 ∗ 672.3851) =0 585 (0.1 ∗ 2.8134 ∗ 576.7247) = 0.2394 𝑦1 = 585 (0.2 ∗ 2.4390 ∗ 528.4916) = 0.3786 𝑦1 = 585 (0.3 ∗ 2.1652 ∗ 502.2010) = 0.4675 𝑦1 = 585 (0.4 ∗ 1.8751 ∗ 393.0134) 𝑦1 = = 0.5281 585 (0.5 ∗ 1.6709 ∗ 479.7234) = 0.5730 𝑦1 = 585 (0.6 ∗ 1.4364 ∗ 476.2942) 𝑦1 = = 0.6115 585 (0.7 ∗ 1.2394 ∗ 476.9344) = 0.6508 𝑦1 = 585 (0.8 ∗ 1.1149 ∗ 484.1382) 𝑦1 = = 0.7036 585 (0.9 ∗ 1.0244 ∗ 450 .404) 𝑦1 = = 0.7929 585 (1 ∗ 1.0200 ∗ 585) 𝑦1 = =1 585 𝑦1 =

𝑥2 𝛾2 𝑃2𝑠𝑎𝑡 𝑦2 = 𝑃 (1 ∗ 0.9963 ∗ 585) 𝑦2 = =1 585 (0.9 ∗ 0.8962 ∗ 483.7326) 𝑦2 = = 0.7501 585 (0.8 ∗ 0.9051 ∗ 434.1836) 𝑦2 = = 0.6143 585 (0.7 ∗ 0.938 ∗ 407.6335) 𝑦2 = = 0.5295 585 (0.6 ∗ 1.0033 ∗ 487.5798) = 0.4710 𝑦2 = 585 (0.5 ∗ 1.1248 ∗ 385.2016) 𝑦2 = = 0.4263 585 (0.4 ∗ 1.3384 ∗ 381.8018) = 0.3872 𝑦2 = 585 (0.3 ∗ 1.7189 ∗ 382.4360) 𝑦2 = = 0.3456 585 (0.2 ∗ 2.3941 ∗ 389.5777) = 0.2902 𝑦2 = 585 (0.1 ∗ 3.8153 ∗ 356.3272) = 0.1986 𝑦2 = 585 (0 ∗ 0 ∗ 492.3390) 𝑦2 = =0 585

2IV31 González Calderón Axel Rodrigo X1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

y1 0 0.23940213 0.37869738 0.46758894 0.52817295 0.57304394 0.61115187 0.65088044 0.70360818 0.79295055 1

y2 1 0.750112 0.61433061 0.52951851 0.47102918 0.4263951 0.38725171 0.34560562 0.29025633 0.19868883 0

SUMA 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

Comparación de resultados

TABLA DE RESULTADOS X1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

T(k) 331.25 328.05 324.65 322.25 321.05 319.95 319.85 320.05 320.15 321.15 326.45

y1 0 2.81345191 2.4390852 2.16522128 1.87518271 1.67094601 1.4364966 1.2394237 1.11496591 1.02444938 1.02003777

T (k) 331.1615786 326.613027 324.0886743 322.634766 321.7998211 321.3429258 321.141634 321.1792993 321.5998239 322.9227647 327.0291601

y1 0 0.23940213 0.37869738 0.46758894 0.52817295 0.57304394 0.61115187 0.65088044 0.70360818 0.79295055 1

2IV31 González Calderón Axel Rodrigo 15.- Graficar el Equilibrio liquido vapor para una mezcla de cloroformo y metanol

T vs X1, Y TEÓRICO 332

330 328

T

326 324 322 320 318

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

X1, Y TEO

¿Qué tipo de desviación representa el gráfico anterior? Desviación positiva 16.- Graficar en el eje de las X la composición de la fase vapor en equilibrio y fase liquida en equilibrio con las temperaturas de burbuja experimental y teóricas

X vs Y 1.2 1

X

0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.2

0.4

0.6

Y

0.8

1

1.2

2IV31 González Calderón Axel Rodrigo

Conclusión. Mediante la elaboración de la práctica pudimos observar el comportamiento de un azeótropo en un sistema de equilibrio. Mediante una serie de ajustes, empleando la ecuación de Margules, se obtuvieron coeficientes más acertados. Analizando las gráficas el comportamiento de la temperatura respecto a la concentración y también con respecto a la presión observado, nos permite concluir que los objetivos se cumplieron, los resultados obtenidos variaron respecto a los teóricos debido a la recopilación de los datos durante la elaboración de la práctica.

Referencias Bibliográficas •

Smith J, Vann Ness H. & Abbott M. . (2007). Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. México, D.F.: McGraw-Hill Interamericana.

•

https://sites.google.com/site/tareasdeprocesos/home/azeotropos...