EQUILÍBRIO DE FASES –EQUILÍBRIO LÍQUIDO VAPOR

EQUILÍBRIO DE FASES –EQUILÍBRIO LÍQUIDO VAPOR

RESUMO:

Este trabalho foi analisado um sistema binário que é contitúido por duas substancias, metil-etil-cetona e tolueno  em equilíbrio líquido vapor. O nosso objetivo é a partir de informações como composição e sua temperatura (constante), conseguir valores referentes a pressão, fugacidade e plotar um gráfico com fases e pontos experimentais e teoricos.

Para a elaboração dos calculos , ultilizamos o programa “Excel”, que integra cálculos termodinâmicos. Também foi ultilizamos o software “thermosolver”.

Assim para uma melhor apresentação, as planilhas e resultados estão incorporadas no trabalho em forma de prints do excel.

INTRODUÇÃO:

É de vital importância para a industria química o estudo sofre equilíbrio líquido vapor, que pode ser aplicado em diversas aréas. Sendo assim o conhecimento dessa pratica pode trazer economia e  beneficios financeiros para as empresas.

É possivel trabalhas de varias formas e sistemas para atigir os valores sobre equilíbrio líquido vapor. No caso desses trabalho foram definidas duas formas, que são a Peng-Robinson (PR) e a Soave-Redlich-Kwong (SRK).

DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO.

Obtenção de p e y1 para uma solução ideal

Sabemos que através de uma condição de equílibroi termodinâmico, temos:

[pic 1]                                         [Eq 1]

Neste caso consideramos o sistema de baixa pressão, onde suas forças são aproximadamentes iguais, assim podemos tratar o vapor como um gás ideal e o liquido sendo uma solução ideal. Desta forma podemos simplificar o equílibrio, e temos:

                                                  [Eq 2][pic 2]

De onde obtemos:

                                        [Eq 3][pic 3]

A equação que nos permite obter resultados referente a uma solução ideal. E tamabém para o caso de solução binária, temos:

                                        [Eq 3][pic 4]

A  pressão foi encontrada através da equação,  abaixo:

                                [Eq 4][pic 5]

Desta forma, a partir dos dados fornecidos pelo problema:

Tabela  1: Dados experimentais para o sistema Metil-Etil-Cetona (1) – Tolueno (2) a 50 °C.

P (bar)	x1	y1		P (bar)	x1	y1
0,1230	0,0000	0,0000		0,2796	0,6096	0,8050
0,1551	0,0895	0,2716		0,3012	0,7135	0,8639
0,1861	0,1981	0,4565		0,3175	0,7934	0,9048
0,2163	0,3193	0,5934		0,3415	0,9102	0,9590
0,2401	0,4232	0,6815		0,3609	1,0000	1,0000
0,2592	0,5119	0,7440

Podemos plotar o gráfico do caso empírico:

[pic 6]

Figura 1: Gráfico da pressão pela fração molar para os dados empíricos fornecidos no problema.

É possível encontra os valores das frações molares da fase gasosa de  MEK (y1) e também da pressão do sistema (p), para isso ocorrer, é necessário aplicar as fórmulas

E podemos encontrar os valores das frações molares da fase gasosa de MEK (y1) e a pressão do sistema (p), bastando, para isso, aplicar as fórmulas 3  e 4 para o MEK e para o Tolueno substituindo   e   . Esses são os valores das pressões de saturação, obtidas através da equação de Antonie:[pic 7][pic 8]

                                        [Eq 5][pic 9]

 Os coeficientes de Antoine para a MEK são: A=9,9784, B=3150,12 e C=-36,65 e, para o Tolueno são: A=9,3935, B=3096,52 e C=-53,67.  Os resultados encontrados sobre os valores das pressões de saturação , estao parecidos com os dados encontrados na literatura:

Desta forma, ao aplicarmos a lei de Raoult no sistema binário, temos:

Tabela  2: Valores de p, y(1) e y(2) para o caso ideal.

P (bar)	y (1)	y (2)
0,1228	0	1
0,14415291	0,224369456	0,775630544
0,170062698	0,420958734	0,579041266
0,198978594	0,579904761	0,420095239
0,223767056	0,683460822	0,316539178
0,244929102	0,75528151	0,24471849
0,268238368	0,821274188	0,178725812
0,29302683	0,879935226	0,120064774
0,312089372	0,918707645	0,081292355
0,339955516	0,967562109	0,032437891
0,36138	1	0

Os  Prints do Excel se encontram no Anexo [1].

Desta forma, conseguimos plotar o gráfico de envelope de fases para o sistema binário:

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