Seleccion de modelos termodinamicos

Selección de Modelos Termodinámico

El equilibrio termodinámico entre las fases vapor y líquida de u n sistema multicomponente requiere tres condiciones: 

equilibrio térmico, para lo cual la temperatura deb e ser igual en ambas fases;



equilibrio mecánico, que implica igualdad de la presión en ambas fases y equilibrio químico, que exige la igualdad de la fugacidad en la mezcla de cada componente en cada fase.

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Tipo de mezcla Compuestos orgánicos con presencia de agua Alcoholes o en mezclas con fenoles Alcoholes, cetonas y éteres Hidrocarburos C4  –  C18 Hidrocarburos aromáticos

Modelo recomendable NRTL Wilson Margules Wilson Margules

La tabla siguiente se refiere a la aplicabilidad de métodos de coeficientes de actividad en distintos sistemas, así como la posibilidad de extender la in formación disponible a condiciones distintas de las originales: Aplicación

Mezclas binarias Mezclas multicomponentes Sistemas azeotrópicos Equilibrio líquido-líquido Sistemas diluidos Sistemas autoasociativos Polímeros Extrapolación

Margules

Van Laar

Wilson

NRTL

A AL A A ? ? NA ?

A AL A A ? ? NA ?

A A A NA A A NA B

A A A A A A NA B

UNIQUA C A A A A A A A B Fuente: Honeywell

donde: A: aplicable  NA: no aplicable AL: aplicación limitada ?: cuestionable B: bueno

La tabla siguiente muestra los paquetes básicos recomendados en función del tipo de proceso. Tipo de Proceso Deshidratación de TEG Acuoso ácido Procesamiento de gas criogénico Separación de aire Torres atmosféricas de crudo Torres a vacío Torres de etileno Sistemas con alto contenido deH2 Reservorios Sistemas de vapor Inhibición de hidratos Productos químicos Alquilación de HF Hidrocarburos-agua (alta solubilidad del agua en HC) Separaciones de hidrocarburos Aromáticos Hidrocarburos sustituidos (cloruro de vinilo, acrilonitrilo) Producción de éter (MTBE, ETBE, teramil metil eter TAME) Plantas de etilbenceno / estireno

Producción de ácido tereftálico Planta de amoníaco

Paquete Termodinámico recomendado PR Sour PR PR, PRSV PR, PRSV PR y sus variantes, Grayson Streed (GS) PR y sus variantes, GS, Braun K10, Esso Lee Kesler Plocker PR, Zudkevitch-Joffee (ZJ), GS PR y sus variantes ASME Steam, Chao Seader, GS PR Modelos de actividad, PRSV PRSV, NRTL Kabadi Danner

PR, SRK Wilson, NRTL, UNIQUAC PR, SRK Wilson, NRTL, UNIQUAC PR, SRK o Wilson, NRTL, UNIQUAC (según la tecnología de producción) Wilson, NRTL, UNIQUAC PR, SRK Fuente: Honeywell, ASPENTech

ASPENTech ha propuesto una guía para la selección de los paquetes de propiedades según el tipo de compuestos y las condiciones operativas. 1.- Si los compuestos son no polares ir a 4. 2.- Si los compuestos son polares no electrolitos ir a 5. 3.- Con electrolitos, usar un paquete específico. Fin. 4.- No polares a) Si la totalidad de los componentes no son hipotéticos, usar PR , SRK , Lee-Kesler-Plocker. Fin. Si no  b) Si la presión de la mezcla de componentes reales y pseudocomponentes es - Superior a 1 atm usar CHAO-SEADER , GRAYSON. Fin - Menor a 1 atm usar IDEAL. Fin. 5.- Polares no electrolitos a) Si la presión es inferior a 10 bar a1) Si se dispone de parámetros de interacción (en la base de datos o suministrados por el usuario)

a1.1) Si se prevé que el equilibrio será líquido-líquido usar: NRTL, UNIQUAC y sus variantes. Fin a1.2) Si se prevé que el equilibrio será líquido-vapor usar: WILSON, NRTL, UNIQUAC y sus variantes. Fin. a2) No se dispone de parámetros de interacción, usar UNIFAC. Fin  b) Si la presión es superior a 10 bar  b1) Si se dispone de parámetros de interacción usar métodos correlativos. Fin  b2) Si no se dispone de parámetros de interacción usar métodos predictivos. Fin

1) Soave-Redlich-Kwong (SRK) y variantes

La ecuación SRK original puede usarse para hidrocarburos y gases livianos a presión atmosférica o superior. Los valores obtenidos para distintas propiedades termodinámicas son razonablemente precisos  para su uso ingenieril, por lo que goza de una amplia aceptación en el campo de la simulación de  procesos. Modelo Zudkevitch-Joffee

El modelo Zudkevitch-Joffee es una modificación de la ecuación de estado RK. Mejora la predicción del equilibrio líquido vapor de hidrocarburos y de sistemas que contienen hidrógeno. La ventaja principal de este modelo es la capacidad de predecir la presión de vapor de compuestos  puros y la simplificación del método para determinar los coeficientes requeridos para la ecuación. Los cálculos de entalpía son realizados usando el método de Lee-Kesler. Modelo Kabadi-Danner

El modelo Kabadi-Danner es una variante de la ecuación SRK; mejora los cálculos del equilibrio LLV  para sistemas hidrocarburo/agua, particularmente en aquellos con escasa presencia de agua. 2) Peng-Robinson (PR) y variantes

Esta ecuación, al igual que SRK, goza de una amplia aceptación en aplicaciones de la industria del gas,  petróleo y petroquímica. Al seleccionar la ecuación de estado Peng-Robinson, debe elegirse una de las dos variantes disponibles: UniSim Design y Standard. La variante Standard es una modificación de la ecuación RK y representa con mayor exactitud los sistemas con gas natural. Además, estima mejor las densidades de los líquido s. UniSim Design es similar a la original pero introduce algunas mejoras, lo que permite extender el

rango de aplicación y representar mejor el ELV de sistemas complejos.

Peng-Robinson Stryjek-Vera (PRSV)

La ecuación de estado Peng-Robinson Stryjek-Vera extiende el rango de aplicación de la ecuación original a sistemas altamente no ideales, dando resultados similares a los obtenidos con las ec uaciones de Wilson, NRTL o UNIQUAC. Esta ecuación tiene un buen comportamiento a bajas presiones. Posee, además, un conjunto limitado de parámetros de interacción con compuestos no hidrocarbonados. La base de datos contiene parámetros experimentales para las curvas de presión de vapor de todos los componentes puros. MODELOS DE COEFICIENTES DE ACTIVIDAD Ecuación de Wilson

Ecuación NRTL

Método UNIFAQ

¿El agua es un compuesto orgánico o inorgánico? Compuestos inorgánicos

Son todos aquellos compuestos que están formados por distintos elementos, pero en los que su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más abundante. Los compuestos inorgánicos tienen altos puntos de fusión y de ebullición, debido a su enlace iónico el cual es fuerte y estructurado. El enlace covalente es comparativamente más fácil de debilitar por calentamiento, lo que hace que tengan bajos puntos de fusión y de ebullición.