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• Elvis Rojas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E.A.P. INGENIERIA QUIMICA

EQUILIBRIO LÍQUIDO VAPOR DE BENZENE (1) Y n-HEXANE (2) UNIFAC 

PROCESO ISOBÁRICO

PROGRAMANDO EN MATLAB DE LA VERSIÓN 2015: clc,clear; disp('================================================================') disp(' Equilibrio Líquido - Vapor: Benzene(1) - n-Hexane(2) a 1 atm ') disp('================================================================') disp('ALUMNO: ') disp('ESCUELA: INGENIERIA QUIMICA') disp(' ') %BENZENE antA_1=3.98523 ; antB_1=1184.240 ; antC_1=217.572; %Prausnitz 2001 %n-HEXANE antA_2=4.00139 ; antB_2=1170.875 ;antC_2=224.317; disp('sore') %Declaración de datos de entrada: composiciones en la fase líquida syms T x1=[0.00001 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 0.99999]; x2=1-x1;n=length(x1);P=1.01325;%bar %Determinación de las presiones de vapor en "bar" Pv1=10^((antA_1)-antB_1/(T-273.15+antC_1));Tb1=antB_1/(antA_1-log10(P))antC_1+273.15;%temperatura en grados K Pv2=10^((antA_2)-antB_2/(T-273.15+antC_2));Tb2=antB_2/(antA_2-log10(P))antC_2+273.15;%temperatura en grados K %Determinación de los coeficientes de actividad en la fase líquida disp('Modelo Termodinamico: UNIFAC') disp('==========================================================') fprintf('%10s %8s %10s %13s %10s\n','T ,ºC', 'x1', 'y1', 'Gama 1', 'Gama 2'); disp('==========================================================') for co = 1:n x=[x1(co) x2(co)]; NSG=3; Rk=[0.9011 0.6744 0.5313]; Qk=[0.848 0.540 0.400 ]; v=[0 2; 0 4; 6 0]; a=[0 0 61.130; 0 0 61.130; -11.120 -11.120 0]; %Parte combinatorial r=[0 0];q=r; for i=1:2 for k=1:NSG r(i)=v(k,i)*Rk(k)+r(i); q(i)=v(k,i)*Qk(k)+q(i); end end z=10;l=(z/2)*(r-q)-(r-[1 1]); S1=0;S2=S1;S3=S2; for i=1:2 S1=r(i)*x(i)+S1; S2=q(i)*x(i)+S2; S3=x(i)*l(i)+S3;

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E.A.P. INGENIERIA QUIMICA end for i=1:2 phi(i)=r(i)*x(i)/S1; theta(i)=q(i)*x(i)/S2; LngC(i)=log(phi(i)/x(i))+(z/2)*q(i)*log(theta(i)/phi(i))+l(i)phi(i)*S3/x(i); end % Parte Residual for i=1:2 for k = 1:NSG Xmi(k,i)=v(k,i)/sum(v(1:NSG,i)); end end for i=1:2 for k=1:NSG Qmi(k,i)=Xmi(k,i)*Qk(k)/sum(Xmi(1:NSG,i)'.*Qk(1:NSG)); end end psi=exp(-a/T); S=sym(zeros(1,NSG));Si=sym(zeros(NSG,2)); for c=1:2 for f=1:NSG for i =1:NSG S(i)=Qmi(i,c)*psi(f,i)/sum(Qmi(1:NSG,c).*psi(1:NSG,i))+S(i); end Si(f,c)=sum(S); S=sym(zeros(1,NSG)); end end for i=1:2 for k=1:NSG LnT(k,i)=Qk(k)*(1-log(sum(Qmi(1:NSG,i).*psi(1:NSG,k)))-Si(k,i)); end end Xm=v*x'/sum(v*x'); Qm=Xm.*Qk'/sum(Xm.*Qk'); S=sym(zeros(1,NSG));Si=sym(zeros(NSG,1)); for f=1:NSG for i =1:NSG S(i)=Qm(i)*psi(f,i)/sum(Qm(1:NSG).*psi(1:NSG,i))+S(i); end Si(f)=sum(S); S=sym(zeros(1,NSG)); end for k=1:NSG LnTk(k)=Qk(k)*(1-log(sum(Qm(1:NSG).*psi(1:NSG,k)))-Si(k)); end LngR=sym(zeros(1,2)); for i=1:2 for k=1:NSG LngR(i)=LngR(i)+v(k,i)*(LnTk(k)-LnT(k,i)); end end gama(co,1:2)=exp(LngC+LngR); % Determinación de la temperatura y1(co)=x(1)*gama(co,1)*Pv1/P; y2(co)=x(2)*gama(co,2)*Pv2/P; func(co)=y1(co)+y2(co)-1; To=(Tb1+Tb2)/2;e=10^-4;distancia=1; while distancia > e

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E.A.P. INGENIERIA QUIMICA fxi=subs(func(co),To); derivada=diff(func(co)); Dxfxi=subs(derivada,To); T_1=single(To-(fxi/Dxfxi)); distancia=abs(T_1-To); To=T_1; end Tf(co)=single(T_1);X1(co)=x(1); Y1(co)=single(subs(y1(co),Tf(co))); G1(co)=single(subs(gama(co,1),Tf(co))); G2(co)=single(subs(gama(co,2),Tf(co))); fprintf('%10.3f %10.3f %10.3f %10.3f %10.3f\n',Tf(co)-273.15, X1(co), Y1(co), G1(co), G2(co)); end %Datos Experimentales xe=1-[0 0.073 0.172 0.268 0.372 0.462 0.585 0.692 0.792 0.828 0.883 0.947 0.962 1.00]; ye=1-[0 0.140 0.268 0.376 0.460 0.540 0.644 0.725 0.807 0.838 0.888 0.950 0.964 1.00]; Te=[353.25 350.75 348.25 346.55 345.15 344.05 343.15 342.55 342.25 342.15 342.05 341.95 341.95 341.95]-273.15; %Gráfica de resultados predecidos por UNIFAC y experimentales subplot(1,2,1), plot(X1,Y1,'c',xe,ye,'bh',[0 1],[0 1],'k'), axis([0 1 0 1],'square'),grid on, legend('UNIFAC y1 vs x1','Exp. y1 vs x1','Location','SouthEast') title('Diagrama del sistema Benzene(1) - n-Hexane(2) a 1 atm') xlabel(' x, fracción molar del Benzene (líquido) ') ylabel(' y, fracción molar del n-Hexane (vapor) ') subplot(1,2,2), p=plot(X1,Tf-273.15,'g',Y1,Tf-273.15,xe,Te,ye,Te,'rx'); p(2).Color = [1 0.5 0]; p(2).LineWidth = 1 ; p(3).Color = 'w'; p(3).Marker = '*'; p(3).MarkerEdgeColor = [0.2 1 0.5]; axis([0 1 min(Tf-273.15) max(Tf-273.15)],'square'),grid on legend('UNIFAC T vs x1','UNIFAC T vs y1','Exp. T vs x1','Exp. T vs y1','Location','NorthWest') title('Diagrama del sistema Benzene(1) - n-Hexane(2) a 1 atm') xlabel(' x,y fracción molar del Benzene ') ylabel(' T, ºC ')

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SALIDA: ================================================================ Equilibrio Líquido - Vapor: Benzene(1) - n-Hexane(2) a 1 atm ================================================================ ESCUELA: INGENIERIA QUIMICA sore Modelo Termodinamico: UNIFAC ========================================================== T ,ºC x1 y1 Gama 1 Gama 2 ========================================================== 68.719 0.000 0.000 1.494 1.000 68.677 0.050 0.051 1.454 1.001 68.680 0.100 0.098 1.416 1.003 68.815 0.200 0.188 1.342 1.012 69.119 0.300 0.270 1.273 1.030 69.592 0.400 0.347 1.210 1.059 70.247 0.500 0.423 1.153 1.101 71.120 0.600 0.499 1.103 1.162 72.284 0.700 0.582 1.062 1.247 73.887 0.800 0.679 1.029 1.367 76.236 0.900 0.806 1.008 1.539 77.877 0.950 0.891 1.002 1.650 80.012 1.000 1.000 1.000 1.785

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REFERENCIA DE LOS DATOS EXPERIMENTALES: http://www.ddbst.com/en/EED/VLE/VLEindex.php