Tarea 02 Jauregui Castro Iq Operaciones I 2021 II
October 8, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TAREA 02
REALIZAR EL DIAGRAMA DE EQUILIBRIO PARA EL SISTEMA ETANO (1) -BUTANO (2) N.º de hojas: 07
Cátedra: Operaciones de Transferencia de Masa I
Catedrático: MELGAR MERINO, Arturo Misael
Alumno: JAUREGUI CASTRO, Jhonatan Farith
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–
Huancayo Perú 2021
PROBLEMA 1. Construir los diagramas del punto de ebullición y de equilibrio de la mezcla etano en butano (postulando que forman un sistema ideal), a las siguientes presiones: 1.1) 520 mm Hg 1.2) 760 mm Hg 1.3) 3800 mm Hg de Antoine COMPONENTES Datos de las constantes CONSTANTES DE ANTOINE ETANO 15.6637 1511.42 -17.16 BUTANO 15.6782 2154.9 -34.42
PROGRAMACIÓN: function function Tarea_02 Tarea_02 clc,clear,clf %Presiones Totales mmHg mmHg P=[520 760 3800]; Antoine %Constantes de Antoine ABUT=15.6637; BBUT=1511.42; CBUT=-17.16; AETA=15.6782; BETA=2154.9; CETA=-34.42; %Cálculo de la Temperatura de Ebullición Ebullición for for j=1:length(P) j=1:length(P) TEBBUT(j)=(BBUT/(ABUT-log(P(j))))-CBUT; TEBETA(j)=(BETA/(AETA-log(P(j))))-CETA; end end Calculadas %Ordenando de Menor a Mayor las Temperaturas Calculadas TEBP1=sort([TEBBUT(1) TEBETA(1)]); TEBP2=sort([TEBBUT(2) TEBETA(2)]); TEBP3=sort([TEBBUT(3) TEBETA(3)]); %Datos Entre el Rango de las Temperatura de Ebullición Ebullición T1=TEBP1(1):(TEBP1(2)-TEBP1(1))/10:TEBP1(2); T2=TEBP2(1):(TEBP2(2)-TEBP2(1))/10:TEBP2(2); T3=TEBP3(1):(TEBP3(2)-TEBP3(1))/10:TEBP3(2); disp('PREGUNTA disp( 'PREGUNTA 1.1)' 1.1)') ) mmHg %DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 520 mmHg '======================================================================================' ) disp('======================================================================================' disp( disp(' disp( ' TABLA 1. DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 520 mmHg ') '======================================================================================' disp( disp('======================================================================================' disp(' disp( ' T (K) P.Sat(BUT.) P.Sat(ETA.) X(BUT.) Y(BUT.) K(BUT.) K(ETA.) ') disp('======================================================================================' disp( '======================================================================================' for c=1:length(T1) c=1:length(T1) for PSATBUT(c)=exp(ABUT-(BBUT/(T1(c)+CBUT))); PSATETA(c)=exp(AETA-(BETA/(T1(c)+CETA))); XBUT1(c)=(P(1)-PSATETA(c))/(PSATBUT(c)-PSATETA(c)); YBUT1(c)=PSATBUT(c)*XBUT1(c)/P(1); KBUT(c)=PSATBUT(c)/P(1); KETA(c)=PSATETA(c)/P(1); '%12.4f',T1(c)) ,T1(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',PSATBUT(c)) ,PSATBUT(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',PSATETA(c)) ,PSATETA(c)) '%12.4f',XBUT1(c)) ,XBUT1(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',YBUT1(c)) ,YBUT1(c)) '%12.4f',KBUT(c)) ,KBUT(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( fprintf('%12.4f\n' fprintf( '%12.4f\n',KETA(c)) ,KETA(c)) end end '======================================================================================' disp('======================================================================================' disp( disp('PREGUNTA disp( 'PREGUNTA 1.2)' 1.2)') ) %DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 760 mmHg mmHg disp('======================================================================================' disp( '======================================================================================'
) )
) )
' TABLA 2. DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 760 mmHg ') disp(' disp( disp('======================================================================================' disp('======================================================================================' ' T (K) P.Sat(BUT.) P.Sat(ETA.) X(BUT.) Y(BUT.) K(BUT.) K(ETA.) ') disp(' disp( disp('======================================================================================' disp( '======================================================================================' for c=1:length(T2) c=1:length(T2) for PSATBUT(c)=exp(ABUT-(BBUT/(T2(c)+CBUT))); PSATETA(c)=exp(AETA-(BETA/(T2(c)+CETA))); XBUT2(c)=(P(2)-PSATETA(c))/(PSATBUT(c)-PSATETA(c)); YBUT2(c)=PSATBUT(c)*XBUT2(c)/P(2); KBUT(c)=PSATBUT(c)/P(2); KETA(c)=PSATETA(c)/P(2); '%12.4f',T2(c)) ,T2(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',PSATBUT(c)) ,PSATBUT(c)) '%12.4f',PSATETA(c)) ,PSATETA(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',XBUT2(c)) ,XBUT2(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',YBUT2(c)) ,YBUT2(c)) '%12.4f',KBUT(c)) ,KBUT(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( fprintf('%12.4f\n' fprintf( '%12.4f\n',KETA(c)) ,KETA(c)) end end disp('======================================================================================' disp( '======================================================================================' 'PREGUNTA 1.3)' 1.3)') ) disp('PREGUNTA disp( mmHg %DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 3800 mmHg '======================================================================================' disp('======================================================================================' disp( disp(' disp( ' TABLA 3. DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 3800 mmHg ') '======================================================================================' disp('======================================================================================' disp( disp(' disp( ' T (K) P.Sat(BUT.) P.Sat(ETA.) X(BUT.) Y(BUT.) K(BUT.) K(ETA.) ') '======================================================================================' disp('======================================================================================' disp( for c=1:length(T3) c=1:length(T3) for PSATBUT(c)=exp(ABUT-(BBUT/(T3(c)+CBUT))); PSATETA(c)=exp(AETA-(BETA/(T3(c)+CETA)));
) )
) ) ) )
XBUT3(c)=(P(3)-PSATETA(c))/(PSATBUT(c)-PSATETA(c)); YBUT3(c)=PSATBUT(c)*XBUT3(c)/P(3); KBUT(c)=PSATBUT(c)/P(3); KETA(c)=PSATETA(c)/P(3); fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',T3(c)) ,T3(c)) '%12.4f',PSATBUT(c)) ,PSATBUT(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',PSATETA(c)) ,PSATETA(c)) '%12.4f',XBUT3(c)) ,XBUT3(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',YBUT3(c)) ,YBUT3(c)) fprintf('%12.4f' fprintf( fprintf('%12.4f' fprintf( '%12.4f',KBUT(c)) ,KBUT(c)) '%12.4f\n',KETA(c)) ,KETA(c)) fprintf('%12.4f\n' fprintf( end end disp('======================================================================================' disp( '======================================================================================' ) %DATOS DEL SISTEMA ACETONA-ETANOL A 520 mmHg mmHg T1520=[318.7353 321.0816 323.4279 325.7742 328.1204 330.4667 332.8130 335.1593 337.5056 339.8519 342.1981]; X1520=[1.0000 0.8733 0.7549 0.6437 0.5388 0.4393 0.3446 0.2539 0.1666 0.0821 0.0000]; Y1520=[1.0000 0.9513 0.8945 0.8286 0.7524 0.6647 0.5642 0.4492 0.3182 0.1692 0.0000]; mmHg %DATOS DEL SISTEMA ACETONA-ETANOL A 760 mmHg T1760=[329.4482 331.6520 333.8558 336.0596 338.2634 340.4672 342.6710 344.8748 347.0786 349.2823 351.4861]; X1760=[1.0000 0.8800 0.7661 0.6577 0.5541 0.4546 0.3587 0.2657 0.1753 0.0869 0.0000]; Y1760=[1.0000 0.9482 0.8885 0.8201 0.7421 0.6532 0.5524 0.4382 0.3092 0.1638 0.0000]; %DATOS DEL SISTEMA ACETONA-ETANOL A 3800 mmHg mmHg T13800=[385.6291 386.8882 388.1473 389.4065 390.6656 391.9247 393.1838 394.4430 395.7021 396.9612 398.2203]; X13800=[1.0000 0.9061 0.8115 0.7159 0.6193 0.5212 0.4215 0.3198 0.2159 0.1094 -0.0000]; Y13800=[1.0000 0.9338 0.8617 0.7832 0.6978 0.6047 0.5035 0.3932 0.2732 0.1425 -0.0000]; ETANO-BUTANO %GRÁFICA DE EQUILIBRIO DEl SISTEMAS ETANO-BUTANO EJEX=0:1; EJEY=0:1; 'r-o',YBUT1,T1, ,YBUT1,T1,'r-^' 'r-^',XBUT2,T2, ,XBUT2,T2,'b-o' 'b-o',YBUT2,T2, ,YBUT2,T2,'b-^' 'b-^',XBUT3,T3, ,XBUT3,T3,'g-o' 'g-o',YBUT3,T3, ,YBUT3,T3,'g'gplot(XBUT1,T1,'r-o' plot(XBUT1,T1, ^'),title( ^' ),title('XY 'XY VS T (K)'),xlabel( (K)'),xlabel('XY' 'XY'),ylabel( ),ylabel('T 'T (K)' (K)'),legend({ ),legend({'XvsT(520 'XvsT(520 mmHg) ETANOBUTANO', BUTANO' ,'YvsT(520 mmHg) ETANO-BUTANO' ETANO-BUTANO', ,'XvsT(760 mmHg) ETANO-BUTANO' ETANO-BUTANO', ,'YvsT(760 mmHg) ETANOBUTANO', BUTANO' ,'XvsT(3800 mmHg) ETANO-BUTANO' ETANO-BUTANO', ,'YvsT(3800 mmHg) ETANOBUTANO'}, BUTANO' },'Location' 'Location', ,'westoutside' 'westoutside'),xlim([0 ),xlim([0 1]), ylim([min(TEBBUT) max(TEBETA)]),grid %GRÁFICA DE EQUILIBRIO DE LOS SISTEMAS ETANO-BUTANO Y ACETONA-ETANOL ACETONA-ETANOL
figure 'r-o',YBUT1,T1, ,YBUT1,T1,'r-^' 'r-^',XBUT2,T2, ,XBUT2,T2,'b-o' 'b-o',YBUT2,T2, ,YBUT2,T2,'b-^' 'b-^',XBUT3,T3, ,XBUT3,T3,'g-o' 'g-o',YBUT3,T3, ,YBUT3,T3,'g'gplot(XBUT1,T1,'r-o' plot(XBUT1,T1, ^',X1520,T1520, ^' ,X1520,T1520,'r--o' 'r--o',Y1520,T1520, ,Y1520,T1520,'r--^' 'r--^',X1760,T1760, ,X1760,T1760,'b--O' 'b--O',Y1760,T1760, ,Y1760,T1760,'b--^' 'b--^',X13800,T13800, ,X13800,T13800,'g-'g-o',Y13800,T13800, o' ,Y13800,T13800,'g--^' 'g--^'),title( ),title('XY 'XY VS T (K)'),xlabel( (K)'),xlabel('XY' 'XY'),ylabel( ),ylabel('T 'T (K)'),legend({ (K)'),legend({'XvsT(520 'XvsT(520 mmHg) ETANO-BUTANO', ETANO-BUTANO','YvsT(520 mmHg) ETANO-BUTANO' ETANO-BUTANO', ,'XvsT(760 mmHg) ETANO-BUTANO' ETANO-BUTANO', ,'YvsT(760 mmHg) ETANO-BUTANO', ETANO-BUTANO' ,'XvsT(3800 mmHg) ETANO-BUTANO' ETANO-BUTANO', ,'YvsT(3800 mmHg) ETANO-BUTANO' ETANO-BUTANO', ,'XvsT(520 mmHg) ACETONA-ETANOL', ACETONA-ETANOL' ,'YvsT(520 mmHg) ACETONA-ETANOL' ACETONA-ETANOL', ,'XvsT(760 mmHg) ACETONA-ETANOL' ACETONA-ETANOL', ,'YvsT(760 mmHg) ACETONA-ETANOL', ACETONA-ETANOL' ,'XvsT(3800 mmHg) ACETONA-ETANOL' ACETONA-ETANOL', ,'YvsT(3800 mmHg) ACETONAETANOL'}, ETANOL' },'Location' 'Location', ,'westoutside' 'westoutside'),xlim([0 ),xlim([0 1]), ylim([min(TEBBUT) max(T13800)]),grid figure plot(XBUT1,YBUT1,'r-o' plot(XBUT1,YBUT1, 'r-o',XBUT2,YBUT2, ,XBUT2,YBUT2,'b-s' 'b-s',XBUT3,YBUT3, ,XBUT3,YBUT3,'g-^' 'g-^',X1520,Y1520, ,X1520,Y1520,'r--o' 'r--o',X1760,Y1760, ,X1760,Y1760,'b-'b-s',X13800,Y13800, s' ,X13800,Y13800,'g--^' 'g--^',EJEX,EJEY, ,EJEX,EJEY,'k-' 'k-'),title( ),title('X 'X VS Y'),xlabel( Y'),xlabel('X' 'X'),ylabel( ),ylabel('Y' 'Y'),legend({ ),legend({'P=520 'P=520 mmHg (ETANO-BUTANO)', (ETANO-BUTANO)','P=760 mmHg (ETANO-BUTANO)', (ETANO-BUTANO)','P=3800 mmHg (ETANO-BUTANO)', (ETANO-BUTANO)','P=520 mmHg (ACETONA-ETANOL)', (ACETONA-ETANOL)' ,'P=760 mmHg (ACETONA-ETANOL)' (ACETONA-ETANOL)', ,'P=3800 mmHg (ACETONAETANOL)'}, ETANOL)' },'Location' 'Location', ,'westoutside'),xlim([0 'westoutside' ),xlim([0 1]), ylim([0 1]),grid CORRIENDO EL PROGRAMA: PREGUNTA 1.1) ====================================================================================== TABLA 1. DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 520 mmHg ====================================================================================== T (K)
P.Sat(BUT.) P.Sat(ETA.)
X(BUT.)
Y(BUT.)
K(BUT.)
K(ETA.)
====================================================================================== 177.7807
520.0000
1.9096
1.0000
1.0000
1.0000
0.0037
186.3098
835.7312
4.4413
0.6202
0.9968
1.6072
0.0085
194.8389
1283.3543
9.4427
0.4008
0.9891
2.4680
0.0182
203.3680
1894.7926
18.6043
0.2672
0.9738
3.6438
0.0358
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2703.6734
34.3415
0.1819
0.9460
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3744.4673
59.9258
0.1249
0.8991
7.2009
0.1152
228.9554
5051.6640
99.5877
0.0849
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237.4845
6659.0215
158.5867
0.0556
0.7120
12.8058
0.3050
246.0136
8598.9146
243.2417
0.0331
0.5477
16.5364
0.4678
254.5427
10901.7960
360.9220
0.0151
0.3164
2 20.9650 0.9650
0.6941
263.0719
13595.7717
520.0000
-0.0000
-0.0000
26.1457
1.0000
====================================================================================== PREGUNTA 1.2) ====================================================================================== TABLA 2. DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 760 mmHg ====================================================================================== T (K)
P.Sat(BUT.) P.Sat(ETA.)
X(BUT.)
Y(BUT.)
K(BUT.)
K(ETA.)
====================================================================================== 184.5306
760.0000
3.7538
1.0000
1.0000
1.0000
0.0049
193.3440
1193.9904
8.3219
0.6340
0.9960
1.5710
0.0109
202.1575
1796.7801
16.9682
0.4175
0.9870
2.3642
0.0223
210.9710
2605.2303
32.2223
0.2829
0.9696
3.4279
0.0424
219.7844
3657.3022
57.5695
0.1951
0.9390
4.8122
0.0757
228.5979
4991.0784
97.5773
0.1354
0.8890
6.5672
0.1284
237.4114
6643.8692
157.9815
0.0928
0.8114
8.7419
0.2079
246.2248
8651.4379
245.7246
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0.6965
11.3835
0.3233
255.0383
11047.3624
368.9464
0.0366
0.5323
1 14.5360 4.5360
0.4855
263.8518
13862.5361
536.9287
0.0167
0.3053
1 18.2402 8.2402
0.7065
272.6652
17124.8039
760.0000
0.0000
0.0000
2 22.5326 2.5326
1.0000
====================================================================================== PREGUNTA 1.3) ====================================================================================== TABLA 3. DATOS DE EQUILIBRIO ETANO-BUTANO A 3800 mmHg ====================================================================================== T (K)
P.Sat(BUT.) P.Sat(ETA.)
X(BUT.)
Y(BUT.)
K(BUT.)
K(ETA.)
====================================================================================== 220.8295
3800.0000
61.4466
1.0000
1.0000
1.0000
0.0162
231.1700
5438.8367
112.8121
0.6923
0.9909
1.4313
0.0297
241.5105
7531.3648
194.9232
0.4914
0.9739
1.9819
0.0513
251.8510
10134.0725
319.7282
0.3546
0.9457
2.6669
0.0841
262.1915
13298.8509
501.4001
0.2578
0.9021
3.4997
0.1319
272.5320
17072.0506
756.1645
0.1866
0.8381
4.4926
0.1990
282.8726
21493.8727
1102.0356
0.1323
0.7484
5.6563
0.2900
293.2131
26598.0505
1558.4856
0.0895
0.6266
6.9995
0.4101
303.5536
32411.7741
2146.0732
0.0546
0.4661
8.5294
0.5648
313.8941
38955.8099
2886.0551
0.0253
0.2598
10.2515
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324.2346 46244.7660 3800.0000 -0.0000 -0.0000 12.1697 1.0000 ======================================================================================
DISCUSIÓN: A partir de las gráficas obtenidas podemos decir que para el proceso de separación del sistema Etano-Butano se requiere una menor temperatura para llegar el punto de burbuja o el punto de rocío a comparación del proceso de separación del sistema Acetona-Etanol para las presiones de 520, 760 y 3800 mmHg. Por otra parte, la temperatura en ambos sistemas va aumentando proporcionalmente a la presión del sistema, y respecto a la composición es inversamente proporcional a la presión a la cual se trabaja en ambos casos.
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