Equilibrio líquido-vapor, Diapositivas de Calor y Transferencia de Masa

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TRANSFERENCIA DE MASA

II

Etapa de equilibrio

• SEPARACIONES EN UNA ETAPA DE EQUILIBRIO 2

¿Cómo es el equilibrio líquido vapor?

Equilibrio líquido vapor Un componente puro  (^) P T  (^) V  (^) L  (^) P=P° (presión de vapor)  (^) Efecto de T  (^) Aprox. ln(P°)  1/T  (^) Ecuación de Antoine  (^) Ln(P°) = A+B/(C+T)

Equilibrio líquido vapor Un componente puro  (^) P T  (^) V  L  P=P° (presión de vapor)  (^) Efecto de T

 Aprox. ln(P°)  1/T

 Ecuación de Antoine

 Ln(P°) = A+B/(C+T)

Multicomponentes  Una distribución de los componentes entre las fases.  (^) Los más volátiles en mayor proporción en la fase vapor  (^) P es diferente a las P° de los componentes puros  (^) La evaporación ocurre en un intervalo de T

Ley de Raoult Ley de Raoult Ley de Dalton Igualando Relación de equilibrio K Volatilidad relativa

Diagrama de equilibrio P – xy, a 190°F de metanol agua de acuerdo a la Ley de Raoult o p  xP A 190°F, las presiones de vapor calculadas con la ecuación de Antoine (constantes de Henley): P°Metanol = 34.17 psia, P°Agua = 9.26 psia 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Presión/psia Fracción mol de metanol Ley de Raoult Ley de Roult Presión parcial de metanol Presión parcial de agua Presión de vapor de metanol Presión de vapor de agua

Diagrama de equilibrio T – xy, de metanol agua a 1 atm de acuerdo a la Ley de Raoult Ley de Roult 100 120 140 160 180 200 220 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Tem peratura °F fracción mol de metanol xo y Suma de las presiones parciales igual a la presión total

Equilibrio líquido vapor Condición de equilibrio Componentes puros: igualdad de fugacidad Mezclas de varios componentes: igualdad de fugacidad parcial

P,T

P,T

L V

P T

L V

P T

Para cada componente i

Equilibrio líquido vapor Coeficiente de fugacidad parcial en el vapor y líquido Como las fugacidades parciales son iguales en ambas fases para cada componente

Equilibrio líquido vapor con coeficientes de actividad Coeficiente de actividad Fugacidad de referencia, en destilación se utiliza el valor de la fugacidad del componente puro a las mismas condiciones:

En el equilibrio fi

Formas de Ki de equilibrio Formas asimétricas de

Ki

Simplificaciones Gas ideal Líquido que NO forma soluciones ideales

66 68 70 72 74 76 78 80 82 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 T( °C) x o y Sistema benceno-etanol a 1 atm (formación de azeótropos) Desviaciones fuertes de la idealidad Puntos de ebullición cercanos: Tb etanol = 78. °C; Tb benceno = 80.1°C