Análisis de datos experimentales de equilibrio líquido-vapor de sistemas bifásicos por medio de la aplicación de diversos sistemas termodinámicos

Abstract

El estudio del ELV es de vital importancia para las operaciones de separación en la industria química. En la búsqueda de datos fiables del equilibrio, diversos autores han realizado estudios experimentales que arrojan tablas de datos que pueden ser considerados como reales. El objetivo del presente trabajo es evaluar qué tan ajustada es la simulación del comportamiento de una mezcla binaria en su ELV en distintas condiciones y utilizando varios modelos termodinámicos. Yim et al (2021) han publicado datos de ELV de los sistemas 2-metil-1-pentanol / 2,3- butanodiol y 3-metil-1-butanol / 2,3-butanodiol a 4 presiones diferentes: 101, 80, 60 y 40 kPa. Con base en los criterios de selección, se escogieron los modelos Wilson, NRTL y UNIQUAC. Mediante el uso del simulador UNISIM ® y sus parámetros por defecto, se generaron las mismas curvas y se realizó una comparación gráfica y una analítica. En el caso del sistema 2-metil-1-pentanol / 2,3-butanodiol, los modelos NRTL y UNIQUAC arrojaron prácticamente los mismos valores y tienen un ajuste mejor al de Wilson. Las desviaciones promedio se ubican en el orden de 1 a 10%. En el caso del sistema 3-metil-1-butanol / 2,3-butanodiol, el modelo UNIQUAC muestra un ajuste mucho mejor que NRTL y Wilson, arrojando desviaciones porcentuales promedio menores al 1%. Finalmente, al observar un posible sesgo hacia arriba en los datos obtenidos, se modificó un parámetro en el simulador para desplazar las curvas hacia abajo. Esto redujo las desviaciones promedio en la mayoría de los casos.

The study of VLE is vital for the separation processes in the chemical industry. Pursuing reliable data of the equilibrium, multiple authors have made experimental research that provided tables of data that can be considered as real. The objective of this work is to evaluate how good is the fitting of the simulation of the behavior of a two a binary mixture in VLE under different conditions and using multiple thermodynamic models. Yim et al (2021) published VLE of the systems 2-methyl-1-pentanol / 2,3-butanediol and 3-methyl-1-butanol / 2,3-butanediol at 4 different pressures: 101, 80, 60 and 40 kPa. Based on the selection criteria, the models Wilson, NRTL and UNIQUAC were selected. Using the UNISIM ® simulator and its default parameters, the same curves were generated, and they were compared graphic and analytically. In the case of 2-methyl-1-pentanol / 2,3-butanediol, NRTL and UNIQUAC provided practically the same values and they have a better fitting than Wilson. The mean deviations are in the order of ¡ 1 and 10%. In the case of 3-methyl-1-butanol / 2,3-butanediol, UNIQUAC provided a much better fitting than NRTL and Wilson, with mean deviations lower than 1%. Finally, after observing a positive bias in the data, one parameter was modified in the simulator to move the curves down. This reduced the mean deviation in most cases.