Isobarico Vapor-Liquid Equilibria de Hexane + 1-Decene y Oct ane + 1-Decene Mezclas En este trabajo, los datos de equilibrio vapor-líquido isobárico (VLE) para hexano + 1deceno y octano + 1-deceno Los sistemas se midieron a 101.33 kPa. Los resultados se correlacionaron usando los Margules, Van Laar, Wilson y ecuaciones UNIQUAC para los coeficientes de actividad de la fase líquida. Las desviaciones promedio caen dentro del mismo rango para todos los modelos y de acuerdo con los datos VLE experimentales obtenidos en este trabajo. Además, los resultados experimentales se compararon con las predicciones de la contribución modificada del grupo UNIFAC, lo que sugiere que UNIFAC funciona bien para sistemas de alcano + 1-alqueno no ramificados. INTRODUCCIÓN
Datos confiables de equilibrio vapor-líquido experimental (VLE) son de importancia teórica y práctica en la ciencia e industria. Desde el punto de vista científico, estos datos pueden ser Solía comparar las fortalezas y debilidades de varios modelos teóricos que se han diseñado para este fin, y por otro lado, en la práctica son esenciales para el correcto Diseño de unidades de separación para la purificación de productos finales de un proceso químico industrial. La síntesis de Fischer-Tropsch es una importante petroquímica proceso mediante el cual importantes categorías de diversos productos químicos que van desde bajo a alto peso molecular saturados y se pueden producir hidrocarburos insaturados. Existe una gran cantidad de VLE experimental isotérmica e isobárica Datos en la literatura para n-alcano-1n -alcano-1-alqueno alqueno binario y ternario mezclas que van desde condiciones atmosféricas hasta condiciones condiciones de alta presión (ver, por ejemplo, ref 2). Sin embargo, para obtener información sobre El comportamiento regular del equilibrio de fase de estos sistemas. cuando uno o ambos componentes cambian el peso molecular (en una serie homóloga), es necesario tener una más completa Compilación de datos experimentales confiables. 1 El sistema binario hexano + 1-hexeno ha sido ampliamente utilizado estudió 3-5 así como hexano, 1-hexeno y octano binario y sistemas ternarios 6 y el sistema binario heptano + 1-hexeno. 7 y octano + 1 octeno Heptano + 1-hepteno, 8-10 9 octano + 1hepteno, 11 son las otras mezclas de n-alcano + 1-alqueno que Se han estudiado hasta la fecha. Este trabajo se realizó como parte de un proyecto en curso sobre la separación de mezclas formado por n-alcanos y 1-alquenos del Fischer-Tropsch proceso. En este artículo, los equilibrios de fase vapor-líquido de la sistemas binarios hexano + 1-deceno y octano + 1-deceno en un La presión constante de 101.33 kPa se estudia mediante un esclerociómetro modificado, y los resultados son modelados por el correlativo modelos de coeficiente de actividad, Margules, Van Laar, Wilson y UNIQUAC, y también se comparó con las predicciones de la Método UNIFAC Los
únicos datos disponibles en la literatura para estos sistemas son los coeficientes de actividad de dilución infinita, γ ∞ ,
SECCIÓN EXPERIMENTAL Materiales 1-Decene y octano fueron suministrados por Merck con pureza nominal (~95 y> 99)%, respectivamente, y hexano Fue suministrado por BDH con pureza nominal> 99%. Octano y hexano se destilaron y se almacenaron en nitrógeno, y El 1-deceno se purificó mediante el procedimiento descrito por Strukul Y Michelin para la purificación de 1-octeno. 13 De este modo, El 1-deceno se destiló fraccionadamente en atmósfera de nitrógeno sobre el sodio, que elimina el agua y los peróxidos, y luego almacenado bajo nitrógeno. La pureza de 1-deceno fue verificada por La cromatografía de gases es del 99,6%. La medida refractiva índices y puntos de ebullición de los productos químicos utilizados junto con valores literarios 14-16 se enumeran en la tabla 1. Aparato y procedimiento. En este trabajo, los datos isobáricos en Se obtuvieron equilibrios de vapor y líquido en un esclerociómetro modificado. La modificación se realizó de tal manera que la dinámica Se puede lograr la recirculación de las fases líquida y de vapor. (Figura 1). La recirculación totalmente de vidrio aún consiste de un reflujo de 175 ml y una cámara de mezcla equipada con un Cottrell tubo, una cámara de equilibrio, una válvula de muestreo de líquido y un Válvula de muestreo de vapor. El aparato es capaz de manejar presiones desde (1.00 a 101.33) kPa y temperaturas hasta 473.15 K. La bomba Cottrell asegura que tanto el líquido como el vapor Las fases están en contacto íntimo durante la ebullición y también en contacto. con el elemento sensor de temperatura. La mezcla de componentes se calienta y se mezcla en la cámara de reflujo por medio de un calentador-agitador y una barra magnética dentro de la cámara de reflujo. los La cámara de reflujo, la bomba Cottrell y la cámara de equilibrio son
encerrado por un escudo de vidrio evacuado sellado, que a su vez es envuelto por una camisa aislante térmica (no se muestra en la Figura 1) para evitar la pérdida de calor del sistema al entorno. La temperatura de equilibrio se midió con un Lutron modelo TM-917 termómetro digital con una resolución de 0.01 K utilizando un sensor Pt-100 posicionado en la bomba Cottrell que se muestra en Figura 1. Se midió la presión del sistema y controlado por la configuración que se muestra en la Figura 2. En cada experimento, la presión se fijó a 101,33 kPa y se leyó a (0,06 kPa Para este propósito, al principio el aparato fue evacuado con una bomba de vacío, y luego unos 175 ml de la mezcla líquida, que se colocó inicialmente bajo atmósfera de nitrógeno en un sellado botella, se transfirió a la cámara fija a través de una válvula de entrada de muestra. los El líquido se calentó a ebullición, y la presión del sistema se ajustó a 101,33 kPa mediante la introducción de gas nitrógeno a través de el recipiente de secado (5) en la figura 2. El todavía se hizo funcionar bajo presión constante hasta que se alcanzó el equilibrio normalmente después unos 30 min. El calentamiento de la mezcla fue regulado para lograr una velocidad media de 25 a 30 gotas por minuto. Condiciones de equilibrio Se asumieron cuando la temperatura y la presión constantes fueron obtenido durante 30 min. Se tomaron muestras de 0.5 mL simultáneamente del vapor líquido y condensado, y sus
Las composiciones se analizaron con un calibrado de Bellingham &
Refractómetro Stanly RFM91 a 10 ° C (para evitar la pérdida de la más componente volátil) hasta dentro de 0.00001. La incertidumbre de la fracción molar medida fue (0.0001. Resultados y discusión La precisión del instrumento empleado fue verificada por midiendo el VLE isobárico de la mezcla binaria del etanol + Sistema de 1-octanol a 101,33 kPa y en comparación con el Datos confiables existentes en la literatura. El diagrama de fase de Txy de este sistema presentado en la figura 3 muestra un buen acuerdo entre los datos medidos en este trabajo y el experimental valores de Arce et al. 17 17 Datos experimentales para el equilibrio vapor-líquido del sistemas de hexano + 1-deceno y octano + 1deceno a 101,33 kPa junto con los coeficientes de actividad de la fase líquida de ambos Los componentes se presentan en las Tablas 2 y 3, respectivamente. los los coeficientes de actividad fluctúan suavemente alrededor de 1, mostrando, en promedio, una desviación ligeramente positiva del comportamiento ideal excepto para el coeficiente de actividad de 1-deceno en octano + 1-deceno mezcla, que muestra una desviación ligeramente negativa de lo ideal comportamiento. Los coeficientes de actividad se han calculado de acuerdo con a los criterios de equilibrio termodinámico. El poynting se asumió el factor igual a la unidad ya que la presión operativa era atmosférico (los valores del factor de Poynting varían sin problemas de 0.955 a 1.007 y de 0.989 a 1.005 para mezclas de hexano + 1-deceno y octano + 1-deceno, respectivamente, usando la modi fi cación de Spencer y Danner del La ecuación de Rackett para estimar los volúmenes saturados de pureza componentes) La ecuación virial utilizada se truncó después de la primeros dos términos. Las ecuaciones aplicadas son las siguientes 18 [ ]
donde γi es el coeficiente de actividad del componente i; xi y yi son las fracciones molares de equilibrio del componente i en el líquido y fases de vapor; P es la presión total; Pi s es el vapor saturado presión del componente i; R es la constante de gas; T es el absoluto temperatura; y Bii y Bij son el componente puro y la cruz segundos coeficientes viriales, respectivamente, que se han calculado usando las ecuaciones de Pitzer y Curl con las correcciones propuesto por Tsonopoulos 19 y mezclando las reglas de Prausnitz. 20 los El parámetro de interacción binaria, k12, se estimó
mediante la relación propuesto por Chueh y Prausnitz 21 para pares no polares siendo 0,00884 para hexano + 1-deceno y 0,00140 para octano + Sistemas 1-deceno, respectivamente. La ecuación de Antoine se usó para calcular el vapor Las presiones de los compuestos puros, cuyos parámetros fueron obtenido ajustando la ecuación de Antoine al vapor experimental datos de presión 14 y se resumen en la Tabla 4. Después de obtener los coeficientes de actividad del experimental Datos VLE (ecuaciones 1 y 2), se usaron varios modelos para correlación. Ecuaciones basadas en modelos clásicos (Margules 22 y 23 Van Laar ) y dos modelos basados en la composición local 24 concepto (Wilson 25 y UNIQUAC ) se aplicaron. Para obtener
los parámetros de interacción binaria característicos de los diferentes ecuaciones, se minimizó la siguiente función objetivo (OF) OF) Σ (γ1, exptl - γ1, calculado ) 2 + Σ (γ2, exptl - γ2, calculado ) 2 (4) donde γi, exptl y γi, calcd, son actividad experimental y calculada coeficiente del componente i en la mezcla binaria, respectivamente. Esta regresión multiparamétrica se llevó a cabo por medio de la función de macro SOLVER de Excel Office de Microsoft 1997 hoja de cálculo de datos Los valores de los parámetros ajustados, A12 y A21, junto con las desviaciones promedio obtenidas por comparando los valores calculados de diferentes correlaciones a los datos experimentales se muestran en la Tabla 5. Se puede ver que las desviaciones promedio caen dentro del mismo rango para todos los modelos estudiado en este trabajo A partir de los datos en la Tabla 5, puede ser concluyó que todos los modelos teóricos concuerdan bien con VLE datos obtenidos en este trabajo. Este comportamiento puede atribuirse a La naturaleza no
polar de los componentes de las mezclas estudiadas. en este trabajo en el que su comportamiento se puede predecir por igual Bien por los modelos considerados aquí. Por ejemplo, las Figuras 4 y 5 ilustran el buen acuerdo entre el experimental y los datos calculados usando la ecuación UNIQUAC. También mesa
5 shows that uncertainties in the data are greater for hexane + 1-decene than for octane + 1-decene. This is because the difference between the boiling points of components is higher for hexane + 1-decene than for octane + 1-decene, which gives rise to higher uncertainty in the measurement of temperature of the mixture. The thermodynamic consistency of the experimental data was checked by means of a modi fied Dechema test, where the fugacity coef ficients are calculated by the method of Hayden and O’Connell 26 27
and activity coef ficients are calculated by using the four-suffix Margules equation
