Selección de Modelos Termodinámico Selección de Modelos Termodinámico
El equilibrio termodinámico entre las fases vapor y líquida de u
El equilibrio termodinámico entre las fases vapor y líquida de u n sistema multicomponente requieren sistema multicomponente requiere tres condiciones:
tres condiciones:
equilibrio térmico, para lo cual la temperatura debequilibrio térmico, para lo cual la temperatura debe ser igual en ambas fases;e ser igual en ambas fases;
equilibrio mecánico, que implica igualdad de equilibrio mecánico, que implica igualdad de la presión en ambas fases yla presión en ambas fases y
equilibrio químico, que exige la igualdad de la fugacidad en la mezcla de cada componente enequilibrio químico, que exige la igualdad de la fugacidad en la mezcla de cada componente en cada fase.
cada fase.
Recomendaciones de selección de empresas proveedoras de simuladores o software relacionado. Recomendaciones de selección de empresas proveedoras de simuladores o software relacionado.
Tipo
Tipo de de mezcla mezcla Modelo Modelo recomendablerecomendable Compuestos
Compuestos orgánicos orgánicos con con presencia presencia de de agua agua NRTLNRTL Alcoholes
Alcoholes o o en en mezclas mezclas con con fenoles fenoles WilsonWilson Alcoholes,
Alcoholes, cetonas cetonas y y éteres éteres MargulesMargules Hidrocarburos C4
Hidrocarburos C4
–
–
C18 C18 WilsonWilson HidrocarburosHidrocarburos aromáticos aromáticos MargulesMargules La tabla siguiente se refiere a la
La tabla siguiente se refiere a la aplicabilidad de métodos de coeficientes de actividad en aplicabilidad de métodos de coeficientes de actividad en distintosdistintos sistemas, así como la posibilidad de extender la in
sistemas, así como la posibilidad de extender la información disponible a condiciones distintas de lasformación disponible a condiciones distintas de las originales:
originales:
Aplicación
Aplicación Margules Margules Van Van Laar Laar Wilson Wilson NRTL NRTL UNIQUAUNIQUA C C Mezclas
Mezclas binarias binarias A A A A A A A A AA Mezclas
Mezclas multicomponentes multicomponentes AL AL AL AL A A A A AA Sistemas
Sistemas azeotrópicos azeotrópicos A A A A A A A A AA Equilibrio
Equilibrio líquido-líquido líquido-líquido A A A A NA NA A A AA Sistemas
Sistemas diluidos diluidos ? ? ? ? A A A A AA Sistemas
Sistemas autoasociativos autoasociativos ? ? ? ? A A A A AA Polímeros Polímeros NA NA NA NA NA NA NA NA AA Extrapolación Extrapolación ? ? ? ? B B B B BB Fuente: Honeywell Fuente: Honeywell donde: donde: A: aplicable A: aplicable NA: no aplicable NA: no aplicable
AL: aplicación limitada AL: aplicación limitada ?: cuestionable
?: cuestionable B: bueno
La tabla siguiente muestra los paquetes básicos recomendados en función del tipo de proceso.
Tipo de Proceso Paquete Termodinámico recomendado
Deshidratación de TEG PR
Acuoso ácido Sour PR
Procesamiento de gas criogénico PR, PRSV Separación de aire PR, PRSV
Torres atmosféricas de crudo PR y sus variantes, Grayson Streed (GS) Torres a vacío PR y sus variantes, GS, Braun K10, Esso Torres de etileno Lee Kesler Plocker
Sistemas con alto contenido deH2 PR, Zudkevitch-Joffee (ZJ), GS
Reservorios PR y sus variantes
Sistemas de vapor ASME Steam, Chao Seader, GS Inhibición de hidratos PR
Productos químicos Modelos de actividad, PRSV
Alquilación de HF PRSV, NRTL
Hidrocarburos-agua (alta solubilidad del agua en HC)
Kabadi Danner Separaciones de hidrocarburos PR, SRK
Aromáticos Wilson, NRTL, UNIQUAC
Hidrocarburos sustituidos (cloruro de vinilo, acrilonitrilo)
PR, SRK Producción de éter (MTBE, ETBE,
ter-amil metil eter TAME)
Wilson, NRTL, UNIQUAC
Plantas de etilbenceno / estireno PR, SRK o Wilson, NRTL, UNIQUAC (según la tecnología de producción)
Producción de ácido tereftálico Wilson, NRTL, UNIQUAC
Planta de amoníaco 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 sonno polares ir a 4.
2.- Si los compuestos son polares no electrolitos ir a 5. 3.- Conelectrolitos, usar un paquete específico.Fin. 4.-No polares
a) Si la totalidad de los componentes no son hipotéticos, usarPR ,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
a1.1) 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, usarUNIFAC. 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 Standardes 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.
