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CASO DE ESTUDIO 3

3. Para escoger el modelo termodinmico adecuado para cada una de las mezclas propuestas

en este punto, utilizamos el rbol de decisiones de Carlson.Algunos puntos importantes en

el rbol de decisin es la polaridad de las molculas, si son electrolitos o no, las

condiciones de P e n las que se realiza la operacin y las fases presentes. Una manera fcilde ver si una sustancia es polar o no es mirar el ndice de polaridad de Synder, el cual se

basa en la medida de la solubilidad para la sustancia en cuestin en tres disolventes

diferentes [1]. Este ndice generalmente tiene valores bajos para solventes orgnicas e

hidrocarburos y un ndice alto para el agua por ser una sustancia muy polar. Cuando no se

tiene informacin sobre el ndice se solubilidad puede mirarse los tipos de enlace y los

momentos dipolares de las molculas para clasificarlas entre polares y no polares. A

continuacin se presenta una explicacin breve sobre l a escogencia del mtodo

termodinmico para cada una de las situaciones propuestas.

a) Destilacin de una mezcla benceno-tolueno-xileno: En este caso las sustancias son nopolares, con valores del ndice de polaridad que estn entre 2.3 y 3 [2]. Como no es una

mezcla compleja se dice que los componentes son reales, por lo que los mtodos

termodinmicos ms recomendados son Peng-Robinson, SRK y Lee-Kesler-Plocker.

b) Destilacin de una mezcla etano-propano-butano:Para esta mezcla no se encuentran

reportados ndices de polaridad, pero por la e structura de las molculas (no tienen

elementos con pares de electrones libres) y su estabilidad se pueden considerar no polares.

Como no es una mezcla compleja, igual que en el numeral anterior los modelos

termodinmicos recomendados son Peng-Robinson, SRK y Lee-Kesler-Plocker.

c) Separacin de cido tereftlico por destilacin, involucrando dimerizacin en una

seccin del equipo: El cido tereftlico por tener grupos -COOH se considera de polaridad

alta. Se dice que es un electrolito dbil por la dificulta con que libera los H+, en especial el

de la segunda disociacin. El proceso de dimerizacin del cido generalmente se lleva a

cabo a presiones bajas (276 KPa) [3]. Comoes un proceso conocido, se podran obtener de

alguna manera los parmetros de interaccin y como en la reaccin se presenta un

equilibrio V-L e involucra dimerizacion los mtodos ms recomendados son WILSON,NTRL,

UNIQUAC con Hayden O Connell o Nothnagel EOS.

d) Destilacin extractiva de la mezcla tolueno metilciclohexano, usando fenol como

lquido extractor: En este caso dos de los componentes tiene un ndice de polaridad bajopero prima el efecto del agente extractor que es una sustancia polar. Se consideran no

electrolticos y debido a que la destilacin extractiva maneja pre siones menores a los 10

bares y asumiendo que los parmetros puedan ser obtenidos fcilmente, los mtodos

recomendados son NTRL, Wilson y UNIQUAC.

e) Evaporacin instantnea de una mezcla acetona agua:Considerando que la mezcla sea

en mayor proporcin agua, podemos decir que es polar, por la naturaleza de las sustancias

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que es no electroltica y asumiendo que los parmetros de interaccin pueden ser

fcilmente obtenidos, los modelos termodinmicos recomendados para presiones altas

son Peng-Robinson, Schwartentruber-Renon o RKS con modificaciones, y para presiones

bajas Wilson, NRTL, y UNIQUAC.

f) Destilacin de petrleo crudo a presiones mayores de 10 atm: La mezcla dehidrocarburos compleja presente en el petrleo se considera no polar y e l manejo de esta

se hace mediante la utilizacin de speudocomponentes. Como el proceso se est haciendo

a 10 atm, los mtodos recomendados son Chao-Seader, Grayson-Streed y Braun K-10.

g) Reaccin qu mica y separaci n en la produccin de amon aco a partir de nitrgeno e

hidrgeno: Este proceso de produccin de amoniaco, tambin llamado de Haber, se

realiza a presiones cercanas a las 200 atm y 400-500 C. Aunque el nitrgenoy el hidrogeno

son considerados no polares, el amoniaco es muy polar, por lo que el modelo ms

aconsejable para esta mezcla de sustancias no electrolticas y a alta presiones sin conocer

los coeficientes de interaccin binaria son PSRK, PR o RKS con MHV2. Si tenemos loscoeficientes de interaccin binaria se pueden utilizar Schwartentruber-Renon, PR o RKS

con WS o MHV2 .

h) Destilacin de la mezcla estireno etilbenceno: El etilbenceno como el estireno son

sustancias no polares no electrolticas. La destilacin puede ser l levada a cabo a presiones

bajas y si tenemos los coeficientes de interaccin binaria los mtodos termodinmicos

recomendados son WILSON, NTRL y UNIQUAC. En caso de que no te ngamos los

parmetros se podra utilizar UNIFAC.

i) Mezclado e intercambio de calor entre una corriente acuosa de H2SO4 y otra de agua a 1

atm: Tanto el acido sulfrico como el agua son sustancias polares por la presencia de

oxgenos adems, e l acido sulfrico es un e lectrolito fuerte por ser un acido fuerte por lo

que los mtodos termodinmicosrecomendados son Electrolyte NTRL o Pitzer.

j) Destilacin de una mezcla de hidrgeno metano etileno etano propileno

propano: Como todos los componentes de la mezcla pueden ser clasificados como no

polares, y tiene un nmero preciso de componentes, los mtodos que podran ser

utilizados son Peng-Robinson, Redlich-Kwong-Soave y Lee-Kesler-Plocker.

Referencias

[1]http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/8248/4/T4cromatliquid.pdf] explicacin ndice de

polaridad.

[2] http://www.cienytech.com/tablas/tabla-miscibilidades.pdf Tabla de miscibilidad de

sustancias.

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[3] http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/pet/sintesis_quimica.htm proceso de

dimerizacin cido tereftlico.