• Author / Uploaded
• Martin Graciano Morelos

Citation preview

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

ACADEMIA DE OPERACIONES UNITARIAS Laboratorios de Procesos de Separación III Turno: Matutino

Ciclo escolar: Enero – junio 2020.

CONSTRUCCIÓN DE DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO Tomando como datos las constantes A, B y C de la tabla 1. Utilice la ecuación de Antoine, en sus dos versiones para determinar la temperatura de ebullición de las sustancias puras, a las siguientes presiones del sistema y llene los datos de las tablas 2 y 3. a) 1 atm = 1.0133 bar = 760 mm Hg b) 585 mmHg = 0.77 atm = 0.78 bar SUBSTANCIAS CONSTANTES Metanol Agua A 5.20277 5.11564 B 1580.08 1687.537 C 239.5 230.17 Tabla 1: Constantes de Antoine para Metanol y Agua. Dadas para P(bar) y T(°C) La concentración de una mezcla se escribe en base al compuesto más volátil, por lo que el p.e del metanol corresponderá a X A =1.0 y el p.e del agua a X A =0.0 . Tome entonces estos valores como los límites de la tabulación para la columna de temperatura y divida los intervalos para un total de 15 datos.

log ( P )= A−

B T +C

(para cálculo de P)

T=

B −C A−log ( P )

(para cálculo de T)

Ec. 1: Ecuación de Antoine

x A=

P T −P B P A −PB

Ec. 2. Fracción molar fase líquida

PA x A PT

Ec. 3. Fracción molar fase vapor

y A=

Tabla 2: Para 1 atm = 1.01325 bar = 760 mm Hg (Sistema Ideal)

pá g. 1

T (° C)

Dato No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

P0A (bar)

P0B (bar)

metanol 1.0132 1.0698 1.1329 1.2034 1.2707 13590 1.4595 1.5576 1.6888 1.8423 1.9962 2.2085 2.4666 2.7357 3.5456

Agua 0.2451 0.2608 0.2783 0.2980 0.3171 0.3422 0.3710 0.3994 0.4378 0.4832 0.5291 0.5933 0.6723 0.7558 1.0132

64.5338 65.9220 67.3962 68.9665 70.3979 72.1797 74.0978 75.8651 78.0915 80.5226 82.7960 85.7071 88.9529 92.0520 100.077

xA

yA

1.00 0.93 0.86 0.79 0.73 0.66 0.59 0.53 0.46 0.39 0.33 0.26 0.19 0.13 0.00

1.000 0.9820 0.9615 0.9382 0.9155 0.8852 0.8499 0.8147 0.7667 0.7091 0.6501 0.5667 0.4625 0.3510 0.0000

Y VS X 1.2

1

Y

0.8 Y VS X

0.6

0.4

0.2

0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

X

Diagrama y vs x de sistema ideal binario metanol-agua a P=1 atm

pá g. 2

T VS XA, YA

Diagrama T vs x, y de sistema ideal binario metanolagua a P=1 atm

105 100 95 90

T(°C)

85 T VS X T VS Y

80 75 70 65 60

Tabla 3: Para 585 mmHg = 0.77 atm = 0.78 bar

-0.1

55

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1.1

XA, YA

Dato No.

xA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

γA

(sistema no ideal) A12 = 0.9014 ; A21 = 0.5559 γB P0A (bar) P0B (bar)

2.4630 1.9101 1.5783 1.3686 1.2314 1.1402 1.0795 1.0402 1.0162 1.0037 1

metanol 3.5454 2.159 1.8897 1.6626 1.5108 1.3949 1.2988 1.2156 1.1415 1.0744 1.0132

1 1.0130 1.0473 1.0979 1.1618 1.2369 1.3220 1.4159 1.5178 1.6272 1.7435

Agua 1.0132 0.6261 0.4973 0.43011 0.3859 0.3525 0.32504 0.30149 0.2807 0.2620 0.2451

T (° C)

yA

100.08 87.095 81.239 77.6592 75.0353 72.8785 70.9773 69.2319 67.5917 66.0302 64.5325

0 0.43662 0.5887 0.6737 0.7345 0.7848 0.8303 0.8736 0.9159 0.9579 1

ECUACIÓN DE VAN LAAR PARA EL CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE ACTIVIDAD

Con las tablas obtenidas, construya los diagramas de equilibrio, para ambas presiones de trabajo: a) T vs x , y b) y vs x Diagrama y vs x de sistema binario metanol-agua a P=1 atm

pá g. 3

YA VS XA 1.2 1

YA

0.8 0.6 0.4 0.2 0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

XA

Diagrama T vs x, y de sistema binario metanol-agua a P=1 atm

T VS XA, YA 99 94

T (°C)

89 84

TA VS XA TA VS YA

79 74 69 64

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

XA, YA

pá g. 4

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Enero/2020

pá g. 5

Elaboró Prof. Dra. Sofía Romero Vargas