INSTITUTO TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY2o Parcial de Termodinmica del Equilibrio - BNombre del alumn@ :Zaira Mendez Ramirez Fecha: 19 de Junio

Todos los programas se encuentran al final

1. Para una mezcla binaria de CCl4 y 1-propanol, determinar el diagrama Pxy a 75C a partir de la ecuacin de Roult ideal y Roult modificada con Wilson. Explicar su comportamiento. (20pts)Constantes de AntoineCCL4 (compuesto 1 )A= 4.10445B=1265.632C=232.1481-propanol (compuesto 2 )A=4.99991B=1512.940C=205.807Modelo Ideal

El comportamiento del modelo ideal para esta mezcla muestra que a temperatura constante la lnea de lquido saturado (lnea azul) se encuentra por arriba de la del vapor saturado, las grficas de ambos compuestos solo difieren en la pendiente, para el compuesto 2(1-propanol) presenta pendiente negativa y para el compuesto uno (CCl4) presenta pendiente positiva. Este modelo ideal no presenta las desviaciones reales que la mezcla puede tener, y de usa frmula Roult ideal, la cual no toma en cuenta el coeficiente de actividad.

Modelo Wilson Parametros de interaccion binaria l11p =-.6856000000 l21p = 5.019200000 l12p = 110.2379000 l22p = -2413.50710 v1p = 0.0959883 v2p = 0.0744555

Los parmetros de interaccin binaria se sacaron en el programa aspen,para poder hacer el clculo de los coeficientes de actividad, que se usan en la frmula de Roult para sacar las compopsiciones de vapor de los compuestos. Es notable una desviacin al modelo ideal anteriormente presentado. Para el compuesto 2(1-propanol) cambia el diagrama en la lnea de vapor saturado al acercarse ms a la lnea de lquido satrurado cuando la composicin es menor, en cambio en el diagrama del compuesto 1 (CCl4) cambia la lnea del vapor saturado al alejarse de la dell lquido saturado cuando la concentracin va aumentando.

2. Los siguientes datos experimentales de equilibrio lquido-vapor corresponden al sistema de acetato de etilo-etanol a una presin de 1atm. El sistema forma un azetropo con una composicin de 54%mol de acetato de etilo, a partir de la ecuacin de estado de ideal y NRTL, compruebe el punto azeotrpico realizando los clculos en Matlab. Grafique los 2 sistemas para analizar sus diferencias. (20pts)

Constantes de AntoineAcetato de etilo (compuesto 1)A=4.13361B=1195.130C=212.470Tvap con Antoine = 77.048CEtanolA=5.33675B= 1648.220C=230.918Tvap con Antoine = 78.250C

Ideal

Se puede observar que los diagramas salen las lneas de vapor y de lquido muy cercanas entre ellas , sin embargo si se agranda la imagen se ve que hay un punto donde se llegan a juntar por la composicin 0.5, aunque se tenga un comportamiento extrao si llega a ha verse el punto azeotropico.

NRTL Parmetros de interaccin binaria g11 = input('Aij:');-0.2431 g21 = input('Aji:');-1.1512 g12 = input('Bij:');282.9558 g22 = input('Bji:');524.4238 alfa= input('Cij:');0.3

Los diagramas con el metodo NRTL usando los parmetros de interaccin bianria proporcionados por Aspen son similares a los del mtodo ideal, su forma extraa se debe a que slo pocos valores se estn graficando ya que se tomaron las temperaturas de ebullicin del compuesto uno y del compuesto dos para el rango de temperaturas y no los experimentales ya que se esta haciendo la comparacin.

3. A partir del ley de Roult ideal y utilizando la ecuacin de Harcheler en vez de la de Antoine, realice los siguientes clculos para el sistema benceno(1)/tolueno(2). (20pts)a) Considere y1 = 0.33 y T = 100C, encuentre x1 y Pb) Considere x1 = 0.33 y P = 120KPa, encuentre y1 y TCompuesto/constante de Harcheler [=] mmHg / KABCD

Benceno52.100-5557.61-5.0723.610

Tolueno56.785-6283.50-5.6814.840

En hoja aparte

4.4. Defina que es equilibrio lquido vaporEl equilibrio lquido vapor es un estado de un compuesto o de una mezcla donde se encuentra en transicin de lquido a vapor y viceversa y no se puede definir un estado particular, ese es el estado lquido vapor, este estado est definido como el espacio en el diagrama liquido-vapor que se encuentra entre las lneas de vapor saturado y lquido saturado.5. Defina el punto de burbujaEs el punto o la temperatura cuando comienza a cambiar de lquido a vapor y se dice punto de burbuja porque como cuando hierve el agua, es la temperatura a la cual se forma la primera burbuja. 6. Defina el punto de roco Es un punto a una temperatura donde comienza a cambiar de fase de vapor a fase lquida y se comienza a condensar. 7. Defina presin de vaporEs la presin a la cual un compuesto comienza a entra a la fase de vapor o se comienza a evaporar en cierta condicin de temperatura. Se calcula con la ecuacin de Antoine8. Defina que es un azetropoUn azetropo se define como una mezcla de dos o ms elementos en donde se tiene un comportamiento igual y parece compuesto puro, es muy difcil separarlos ya que tienen la misma temperatura de ebullicin, es necesario separarlos por destilacin azeotrpica.

EJERCICIO 1 RESULTADOS MODELO IDEALElige 1 si el sistema esta a Temperatura constante y 2 si el sistema esta a Presion constante 1Temperatura del sistema = 75Introduzca las constantes de Antoine del compuesto 1A:4.10445B:1265.632C:232.148Introduzca las constantes de Antoine del compusto 2A:4.99991B:1512.940C:205.807 o Presion de Vapor del compuesto 1= 0.964 bar o Presion de Vapor del compuesto 2= 0.409 bar Calculo de Presion en el compuesto 1 en fase liquidaPa= 0.409 Pa= 0.465 Pa= 0.520 Pa= 0.576 Pa= 0.631 Pa= 0.686 Pa= 0.742 Pa= 0.797 Pa= 0.853 Pa= 0.908 Pa= 0.964 Calculo de Presion en el compuesto 2 en fase liquidaPb= 0.409 bar Pb= 0.465 bar Pb= 0.520 bar Pb= 0.576 bar Pb= 0.631 bar Pb= 0.686 bar Pb= 0.742 bar Pb= 0.797 bar Pb= 0.853 bar Pb= 0.908 bar Pb= 0.964 bar - Coeficientes de actividad(Gamma)y composiciones en vapor (y): Compuesto 1 Compuesto 2 0.000000 1.000000 0.207316 0.792684 0.370459 0.629541 0.502187 0.497813 0.610777 0.389223 0.701834 0.298166 0.779286 0.220714 0.845971 0.154029 0.903988 0.096012 0.954923 0.045077 1.000000 0.000000 RESULTADOS MODELO WILSONElige 1 si el sistema esta a Temperatura constante y 2 si el sistema esta a Presion constante1Temperatura del sistema = 75Introduzca las constantes de Antoine del compuesto 1A:4.10445B:1265.632C:232.148Introduzca las constantes de Antoine del compusto 2A:4.99991B:1512.940C:205.807 o Presion de Vapor del compuesto 1= 0.964 bar o Presion de Vapor del compuesto 2= 0.409 bar Calculo de Presion en el compuesto 1 en fase liquidaPa= 0.409 Pa= 0.465 Pa= 0.520 Pa= 0.576 Pa= 0.631 Pa= 0.686 Pa= 0.742 Pa= 0.797 Pa= 0.853 Pa= 0.908 Pa= 0.964 Calculo de Presion en el compuesto 2 en fase liquidaPb= 0.409 bar Pb= 0.465 bar Pb= 0.520 bar Pb= 0.576 bar Pb= 0.631 bar Pb= 0.686 bar Pb= 0.742 bar Pb= 0.797 bar Pb= 0.853 bar Pb= 0.908 bar Pb= 0.964 bar Introduzca los parametros de interaccion binariaAij:-.6856000000Aji:5.019200000Bij:110.2379000Bji:-2413.50710v1:0.0959883v2:0.0744555- Parametros de interaccion binaria (Delta): Delta12 Delta21 1.241 0.336 - Coeficientes de actividad(Gamma)y composiciones en vapor (y): Compuesto 1 Compuesto 2 Gamma y Gamma y 1.565299 0.000000 1.000000 1.000000 1.488225 0.308533 1.002721 0.794841 1.413430 0.523617 1.011969 0.637077 1.341318 0.673592 1.029905 0.512701 1.272403 0.777155 1.059748 0.412478 1.207361 0.847366 1.106505 0.329923 1.147127 0.893940 1.178384 0.260086 1.093085 0.924718 1.289733 0.198657 1.047428 0.946862 1.467772 0.140924 1.013952 0.968246 1.770048 0.079788 1.000000 1.000000 2.337836 0.000000 >>EJERCICIO 1. Programa en Matlab modelo Ideal X=input('Elige 1 si el sistema esta a Temperatura constante y 2 si el sistema esta a Presion constante');if (X==1) T1=input('Temperatura del sistema = '); %PRESIONES DE VAPOR A TCTE disp('Introduzca las constantes de Antoine del compuesto 1') A1=input('A:'); B1=input('B:'); C1=input('C:'); disp('Introduzca las constantes de Antoine del compusto 2') A2=input('A:'); B2=input('B:'); C2=input('C:'); %Definir operacion, ecuacion de Antoine P1= 10^(A1-(B1/(C1+T1))); fprintf(' o Presion de Vapor del compuesto 1= %0.3f bar \n',P1); P2= 10^(A2-(B2/(C2+T1))); fprintf(' o Presion de Vapor del compuesto 2= %0.3f bar \n',P2); %CALCULO DE LAs PRESIONES VARIABLS DEL SISTEMA SEGUN ECUACION P-Pvap2 =(Pvap1-Pvap2)x disp('Calculo de Presion en el compuesto 1 en fase liquida') x =0:0.1:1; for i=1:length(x) %Definir operacion para sacar la Presion del sistema PS1(i)=((P1-P2)*(x(i)))+ P2; fprintf('Pa= %0.3f \n',PS1(i)); end disp(' ') disp('Calculo de Presion en el compuesto 2 en fase liquida') x=0:0.1:1; for i=1:length(x) %Definir operacion para sacar la Presion del sistema PS2(i)= (((P2-P1)*(1-x(i)))+ P1); fprintf('Pb= %0.3f bar \n',PS2(i)); end %Calculo de composiciones de vapor (y) disp(' ') disp('- Coeficientes de actividad(Gamma)y composiciones en vapor (y):') disp(' Compuesto 1 Compuesto 2') disp('') for i=1:length(x) y1(i)= ( x(i)*P1)/ PS1(i) ; y2(i)= ( (1-x(i))*P2)/ PS2(i) ; fprintf(' %f %f \n',y1(i),y2(i)); xi(i)=1-x(i); end %Graficar Metodo de Ideal Temperatura Constante figure(1) plot(x,PS1,y1,PS1),xlabel('Composicion de Compuesto 1'),ylabel('Temperatura en C'),title('Equilibrio liquido-vapor del Compuesto 1 (Metodo Ideal)'),legend('Composicion de liquido','Composicion de vapor') figure(2) plot(xi,PS2,y2,PS2),xlabel('Composicion de Compuesto 2'),ylabel('Temperatura en C'),title('Equilibrio liquido-vapor del Compuesto 2 (Metodo Ideal)'),legend('Composicion de liquido','Composicion de vapor')end

EJERCICIO 1. Programa en Matlab modelo WilsonX=input('Elige 1 si el sistema esta a Temperatura constante y 2 si el sistema esta a Presion constante');if (X==1) T1=input('Temperatura del sistema = '); %PRESIONES DE VAPOR A TCTE disp('Introduzca las constantes de Antoine del compuesto 1') A1=input('A:'); B1=input('B:'); C1=input('C:'); disp('Introduzca las constantes de Antoine del compusto 2') A2=input('A:'); B2=input('B:'); C2=input('C:'); %Definir operacion, ecuacion de Antoine P1= 10^(A1-(B1/(C1+T1))); fprintf(' o Presion de Vapor del compuesto 1= %0.3f bar \n',P1); P2= 10^(A2-(B2/(C2+T1))); fprintf(' o Presion de Vapor del compuesto 2= %0.3f bar \n',P2); %CALCULO DE LAs PRESIONES VARIABLS DEL SISTEMA SEGUN ECUACION P-Pvap2 =(Pvap1-Pvap2)x disp('Calculo de Presion en el compuesto 1 en fase liquida') x =0:0.1:1; for i=1:length(x) %Definir operacion para sacar la Presion del sistema PS1(i)=((P1-P2)*(x(i)))+ P2; fprintf('Pa= %0.3f \n',PS1(i)); end disp(' ') disp('Calculo de Presion en el compuesto 2 en fase liquida') x=0:0.1:1; for i=1:length(x) %Definir operacion para sacar la Presion del sistema PS2(i)= (((P2-P1)*(1-x(i)))+ P1); fprintf('Pb= %0.3f bar \n',PS2(i)); end %CALCULO DE LOS COEFICINTES DE ACTIVIDAD disp(' ') disp('Introduzca los parametros de interaccion binaria') l11 = input('Aij:'); l21 = input('Aji:'); l12 = input('Bij:'); l22 = input('Bji:'); v1 = input('v1:'); v2 = input('v2:'); R = 8.314; disp('- Parametros de interaccion binaria (Delta):') disp(' ') disp(' Delta12 Delta21') %Calculo para los parametros de interaccion binaria. A12 = (v1/v2)*exp(- ((l12-l11)/(R*(T1+273)))); A21 = (v2/v1)*exp(- ((l21-l22)/(R*(T1+273)))); fprintf(' %0.3f %0.3f \n',A12,A21); %Calculo para los coeficientes de actividad for i=1:length(x) %Caculo de los coeficientes de actividad (Gamma) gamma1(i) = exp( -log(x(i)+(A12*(1-x(i)))) + (1-x(i))*((A12/(x(i)+(A12*(1-x(i))))) - (A21/((1-x(i))+(A21*x(i))))) ); gamma2(i) = exp( -log((1-x(i))+(A21*x(i))) - x(i)*((A12/(x(i)+(A12*(1-x(i))))) - (A21/((1-x(i))+(A21*x(i))))) ); end %Calculo de composiciones de vapor (y) disp(' ') disp('- Coeficientes de actividad(Gamma)y composiciones en vapor (y):') disp(' Compuesto 1 Compuesto 2') disp(' Gamma y Gamma y') disp('') for i=1:length(x) y1(i)= ( gamma1(i)*x(i)*P1)/ PS1(i) ; y2(i)= ( gamma2(i)*(1-x(i))*P2)/ PS2(i) ; fprintf(' %f %f %f %f \n',gamma1(i),y1(i),gamma2(i),y2(i)); xi(i)=1-x(i); end %Graficar Metodo de Wilson Temperatura Constante figure(1) plot(x,PS1,y1,PS1),xlabel('Composicion de Compuesto 1'),ylabel('Temperatura en C'),title('Equilibrio liquido-vapor del Compuesto 1 (Metodo Wilson)'),legend('Composicion de liquido','Composicion de vapor') figure(2) plot(xi,PS2,y2,PS2),xlabel('Composicion de Compuesto 2'),ylabel('Temperatura en C'),title('Equilibrio liquido-vapor del Compuesto 2 (Metodo Wilson)'),legend('Composicion de liquido','Composicion de vapor')end

EJERCICIO 2 RESULTADO MODELO IDEAL Elige 1 si el sistema esta a Temperatura constante y 2 si el sistema esta a Presion constante2Presion del sistema = 1.013Introduzca las temperaturas de vapor del compuesto uno y del compuesto dosTvap1:77.048Tvap2:78.250Introduzca las constantes de Antoine del compuesto 1A:4.13361B:1195.130C:212.470Introduzca las constantes de Antoine del compusto 2A:5.33675B:1648.220C:230.918 1.013 bar 0.966 bar 1.047 bar 1.005 bar - Composicion en liquido : Compuesto 1 Compuesto 2 1.000 0.000 Compuesto 1 Compuesto 2 0.194 0.806 - Coeficientes de actividad(Gamma)y composiciones en vapor (y): Compuesto 1 Compuesto 2 y y 0.999925 0.000075 0.200486 0.799514RESULTADO MODELO NRTL Elige 1 si el sistema esta a Temperatura constante y 2 si el sistema esta a Presion constante2Presion del sistema = 1.013Introduzca las temperaturas de vapor del compuesto uno y del compuesto dosTvap1:77.048Tvap2:78.250Introduzca las constantes de Antoine del compuesto 1A:4.13361B:1195.130C:212.470Introduzca las constantes de Antoine del compusto 2A:5.33675B:1648.220C:230.918 1.013 bar 0.966 bar 1.047 bar 1.005 bar - Composicion en liquido : Compuesto 1 Compuesto 2 1.000 0.000 0.194 0.806 Aij:-0.2431Aji:-1.1512Bij:282.9558Bji:524.5438Cij:0.3 -0.083011 -0.000312 1.025216 0.999906 -0.082775 -0.000311 1.025143 0.999907 - Coeficientes de actividad(Gamma)y composiciones en vapor (y): Compuesto 1 Compuesto 2 Gamma y Gamma y 1.000000 0.999925 0.920065 0.000069 0.946685 0.189797 0.996750 0.796916

PROGRAMA IDEAL if (X==2) P=input('Presion del sistema = '); disp('Introduzca las temperaturas de vapor del compuesto uno y del compuesto dos') T2=input('Tvap1:'); T3=input('Tvap2:'); T=T2:1:T3; %Defnir rango de Temperatura %PRESIONES DE VAPOR A PCTE disp('Introduzca las constantes de Antoine del compuesto 1') A3=input('A:'); B3=input('B:'); C3=input('C:'); disp('Introduzca las constantes de Antoine del compusto 2') A4=input('A:'); B4=input('B:'); C4=input('C:'); %Definir operacion, ecuacion de Antoine for i=1:length(T) Pvap1(i)= 10^(A3-(B3/(C3+T(i)))); Pvap2(i)= 10^(A4-(B4/(C4+T(i)))); fprintf(' %0.3f bar %0.3f bar \n',Pvap1(i),Pvap2(i)); end %COMPOSICIONES EN LIQUIDO disp(' ') disp('- Composicion en liquido :') for i=1:length(T) %Definir operacion para sacar la composicion del liquido x1(i)= ((P - (Pvap2(i)) )/((Pvap1(i))-(Pvap2(i)))); disp(' ') disp(' Compuesto 1 Compuesto 2') x2(i)= ((P - (Pvap1(i)) )/((Pvap2(i))-(Pvap1(i)))); fprintf(' %0.3f %0.3f \n',x1(i),x2(i)); end %CALCULO DE COMPOSICIONS DE VAPOR(y)(Raoult no ideal) disp(' ') disp('- Coeficientes de actividad(Gamma)y composiciones en vapor (y):') disp(' Compuesto 1 Compuesto 2') disp(' y y') disp('') for i=1:length(T) y3(i)= ( x1(i)*Pvap1(i) )/ P ; y4(i)= ( x2(i)*Pvap2(i) )/ P ; fprintf(' %f %f \n',y3(i),y4(i)); end %Graficar Metodo de Wilson Pcte figure(3) plot(x1,T,y3,T),xlabel('Composicion de Compuesto 1'),ylabel('Temperatura en C'),title('Equilibrio liquido-vapor del Compuesto 1 (Metodo Ideal)'),legend('Composicion de liquido','Composicion de vapor') figure(4) plot(x2,T,y4,T),xlabel('Composicion de Compuesto 2'),ylabel('Temperatura en C'),title('Equilibrio liquido-vapor del Compuesto 2 (Metodo Ideal)'),legend('Composicion de liquido','Composicion de vapor') endPROGRAMA NRTL if (X==2) P=input('Presion del sistema = '); disp('Introduzca las temperaturas de vapor del compuesto uno y del compuesto dos') T2=input('Tvap1:'); T3=input('Tvap2:'); T=T2:1:T3; %Defnir rango de Temperatura %PRESIONES DE VAPOR A PCTE disp('Introduzca las constantes de Antoine del compuesto 1') A3=input('A:'); B3=input('B:'); C3=input('C:'); disp('Introduzca las constantes de Antoine del compusto 2') A4=input('A:'); B4=input('B:'); C4=input('C:'); %Definir operacion, ecuacion de Antoine for i=1:length(T) Pvap1(i)= 10^(A3-(B3/(C3+T(i)))); Pvap2(i)= 10^(A4-(B4/(C4+T(i)))); fprintf(' %0.3f bar %0.3f bar \n',Pvap1(i),Pvap2(i)); end %COMPOSICIONES EN LIQUIDO disp(' ') disp('- Composicion en liquido :') for i=1:length(T) %Definir operacion para sacar la composicion del liquido x1(i)= ((P - (Pvap2(i)) )/((Pvap1(i))-(Pvap2(i)))); end disp(' ') disp(' Compuesto 1 Compuesto 2') for i=1:length(T) P= 1.013; %Definir operacion para sacar la composicion del liquido x2(i)= ((P - (Pvap1(i)) )/((Pvap2(i))-(Pvap1(i)))); fprintf(' %0.3f %0.3f \n',x1(i),x2(i)); end %COEFICIENTES DE ACTIVIDAD g11 = input('Aij:'); g21 = input('Aji:'); g12 = input('Bij:'); g22 = input('Bji:'); alfa= input('Cij:'); R = 8.314; for i=1:length(T) %Calculo para los parametros de interaccion binaria t12(i) = (g12-g22)/(R*(T(i)+273)); t21(i) = (g21-g11)/(R*(T(i)+273)); G12(i) = exp(-alfa*t12(i)); G21(i) = exp( alfa*t21(i)); fprintf(' %f %f %f %f \n',t12(i),t21(i),G12(i),G21(i)); end for i=1:length(T) %Caculo de los coeficientes de actividad (Gamma) gamma3(i) = exp((x2(i)^2) * ( ( t21(i)*((G21(i)/(x1(i)+(x2(i)*G21(i))))^2) ) + ( (t12(i)*G12(i))/((x2(i)+(x1(i)*G12(i)))^2)))); gamma4(i) = exp((x1(i)^2) * ( ( t12(i)*((G12(i)/(x2(i)+(x1(i)*G12(i))))^2) ) + ( (t21(i)*G21(i))/((x1(i)+(x2(i)*G21(i)))^2)))); end %CALCULO DE COMPOSICIONS DE VAPOR(y)(Raoult no ideal) disp(' ') disp('- Coeficientes de actividad(Gamma)y composiciones en vapor (y):') disp(' Compuesto 1 Compuesto 2') disp(' Gamma y Gamma y') disp('') for i=1:length(T) y3(i)= ( gamma3(i)*x1(i)*Pvap1(i) )/ P ; y4(i)= ( gamma4(i)*x2(i)*Pvap2(i) )/ P ; fprintf(' %f %f %f %f \n',gamma3(i),y3(i),gamma4(i),y4(i)); end %Graficar Metodo de NRTL Pcte figure(3) plot(x1,T,y3,T),xlabel('Composicion de Compuesto 1'),ylabel('Temperatura en C'),title('Equilibrio liquido-vapor del Compuesto 1 (Metodo NRTL)'),legend('Composicion de liquido','Composicion de vapor') figure(4) plot(x2,T,y4,T),xlabel('Composicion de Compuesto 2'),ylabel('Temperatura en C'),title('Equilibrio liquido-vapor del Compuesto 2 (Metodo NRTL)'),legend('Composicion de liquido','Composicion de vapor')end