Comparacin̤ de modelos termodinm̀icos en el anl̀isis topolg̤ico de mezclas - Forero Hčtor; Caballero Ashley; Garca̕ Blanca; Castro Agustn̕; Gm̤ez ℓlvaro; Pisarenko Yuri; Cardona Carlos; Facultad de Ciencias Qum̕icas, Universidad de Cuenca
En el presente trabajo se pretende conocer y proponer un modelo termodinm̀ico adecuado para la prediccin̤ de las propiedades de la mezcla Propanoato de metilo-Metanol-ℓcido propionico-Agua, resultante de la esterificacin̤ del c̀ido propin̤ico. Para tal fin se realiza un anl̀isis topolg̤ico a partir del cl̀culo de equilibrio de fases y la evaluacin̤ de la azeotropa̕, considerando tres modelos termodinm̀icos y sus reglas de mezclado (PCSAFT, PRWS y PSRK). Del anl̀isis realizado se determin ̤que el modelo predictivo Soave Redlich Kwong, es el ms̀ apropiado para la mezcla bajo estudio, ya que predice los azet̤ropos que en la prc̀tica se encuentran reportados. As ̕mismo, se realiz ̤el anl̀isis conceptual de las trayectorias de proceso mostradas en las curvas de residuo y se estableci ̤una trayectoria de proceso para la obtencin̤ de los productos en una torre de destilacin̤ conforme a las consideraciones de diseǫ requeridas.1.Introduccin̤En el diseǫ de columnas de destilacin̤ para la separacin̤ de mezclas multicomponentes se requiere una determinacin̤ rigurosa de las temperaturas, presiones, flujos de las corrientes, composiciones y velocidades de transferencia de calor para cada etapa [1]. Gran parte de los cl̀culos necesarios para ello son: presin̤ de vapor, entalpa̕, etc., los cuales requieren la disposicin̤ de correlaciones exactas basadas en un anl̀isis termodinm̀ico previo, empleando modelos simplificados provistos por la termodinm̀ica cls̀ica o la termodinm̀ica molecular, como el modelo de Peng Robinson y PC-SAFT [2]. Sin embargo, conocer la topologa̕ del espacio concentracional de la mezcla, evaluar y conocer las regiones de separacin̤ a partir del comportamiento del equilibrio de fases por medio de la termodinm̀ica topolg̤ica, permite cualificar y cuantificar las alternativas de separacin̤ de una mezcla multicomponente, y de esta manera conocer las posibles composiciones de productos que se obtendrǹ por destilacin̤ convencional y su potencial diseǫ.Empleando para ello los diagramas de curvas de residuo, elemento clave para el anl̀isis; ya que permiten identificar de forma fc̀il la separacin̤ de los compuestos presentes mediante el uso de trayectorias tentativas del proceso [3]. En este trabajo se analiza la topologa̕ de una mezcla cuaternaria proveniente de la esterificacin̤ del c̀ido propin̤ico para la produccin̤ de propanoato de metilo, empleando los modelos termodinm̀icos, Perturbed-Chain Statiscal Associating Fluid Theory (PCSAFT) ecuacin̤ (1), la ecuacin̤ cb͠ica de estado de Peng-Robinson con las reglas de mezclado de Wong-Sandler (PRWS) ecuacion (2) y la ecuacin̤ cb͠ica de estado predictiva de Soave-Redlich-Kwong (PSRK) ecuacion (3).2.Metodologa̕2.1 Anl̀isis termodinm̀icoCon el fin de analizar los mejores esquemas de separacin̤ de la mezcla bajo estudio y evaluar los modelos termodinm̀icos mostrados anteriormente, se seleccionaron dos sistemas: Agua<U+0096>Metanol<U+0096>Propanoato de metiloy Agua<U+0096>Metanol<U+0096>ℓcido propin̤ico, obteniňdose los parm̀etros de interaccin̤ binaria para los modelos termodinm̀icos (PRWS y PSRK), con sus respectivas reglas de mezclado por medio de regresiones a partir de datos experimentales reportados en la literatura [4-14].