Ejercicios Ecuaciones de Estado

UNIVERSIDAD AUTONOMA DELCARMEN FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y PETROLERAS EJERCICIOS ECUACIONES DE ESTADO PARA MEZCLAS DE GASES PRESENTA: DIANA CASTELLANOS MUÑIZ ABNER LEON GUILLEN RAFAEL IGLESIAS VALDIVIESO FERNANDO ALBERTO XOOL CAAMAL JORGE JESUS MORALES SILVA BRIAN REYES HERNANDEZ PROPIEDADES DE FLUIDOS PETROLEROS Prof. María del Carmen Milán Cárdenas Ejercicio 2.1 Se desea construir un tanque de espera esférico cuya presión máxima de trabajo será de 150 atm, para almacenar temporalmente 125 kg de CO2. La temperatura máxima que puede alcanzar el CO2 es de 200 °C. Estímese el diámetro interior del tanque, utilizando:     La La La La ecuación del gas ideal. gráfica generalizada del factor de compresibilidad. ecuación de van der Waals. ecuación de Redlich-Kwong. ECUACION DE LOS GASES IDEALES DATOS: 1 LA GRAFICA GENERALIZADA DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD .847 2 . USANDO EL FACTOR Z EN LA ECUACIÓN DE GAS IDEAL: LA ECUACION DE VAN DE WAALS DATOS: 3 . ECUACION CUBICA 4 . RAICES: SE SUSTITUYEN VALORES EN: 5 . ECUACION DE REDLICH-KWONG 6 . FACTOR DE COMPRESIBILIDAD: ECUACION CUBICA DE LA FORMA: RAICES: 7 . 8 . Ejercicio 2. del n-hexano a 25°C y 1 atm con las ecuaciones de:     Van del Waals Redlich-Kwong Soave-Redlich-Kwong Peng-Robinson Para calcular la densidad para cada una de las ecuaciones utilizamos el SIMULADOR DE ESTADOS PARA SUSTANCIAS PURAS a la cual ingresamos los datos necesarios (temperatura y presión) ECUACIÓN DENSIDAD LÍQUIDO 9 . en kg/m3.2 Predígase la densidad. 7735 0.6000 °R 84.3ºK.3 Calcúlese la presión de vapor del cloruro de metilo a 322ºK utilizando la ecuación de van der Waals original y modificada por Soave.587492 -1.3400 °R 968.5419 lb/pg2 VALORES CONSTANTES R 10.8520 lb/pg2 579. Tómese Pc=66. El valor experimental es 10.1995 -1.732 Ωa 0.Ejercicio 2. DATOS Componente Tc Pc T M P Cloruro de Metilo 749.421872 Ωb 0.5419 10 .8 bar y Tc=416.125 LEE Y kESLER PARA CALCULAR LA PRESION DE VAPOR Tr ῳ A B 0.476225 PV 147.49 atm.9300 lbm-lbmmol 147. 4964473 Pv 0.729.4000 545.1995 Valores constantes 10.5397 ϖ= 0.732 R= Ωa= 0.2469 78.8378 b= Coeficientes A= B= Coeficientes de la ecuación cúbica 18.32885839 q 0. La ecuación de van der waals original Datos componente BENCENO Tc= 1.4 Calcúlese la densidad del benceno líquido saturado a la temperatura de 30°c utilizando: 1.07258517 11 .011.421872 Ωb= 0.1100 pc= T= p= M 71.000801 z= 0.5704743 B= 5.0050 0.2469134 Parámetros a= 695.Ejercicio 2.0008 z3= 1 z = -1.012E-06 2 p= 0.6700 0.9973 0.0050091 c= -4.125 A= 4.2580 Ecuación de Lee y Kesler para el cálculo de la presion de vapor Tr= 0. 9485 lb/in2abs – (ft3)2 / (lbm-mol)2 b A 1.18926015 ft3 / lbm-mol 0.67 z3-z2+(A-B-B2)zAB=0 3z2-2z+(A-BB2)=0 12 .683409807 adimensional 0.Soluciones de la ecuacion cubica zv= 0. La ecuación de Peng-Robinson.01431E-05 adimensional Ecuacion Primera derivada 545.79731 lb/in2abs – (ft3)2 / (lbm-mol)2 aT 105971.539247562 adimensional 1.24691339 Parametros necesarios para la ecuacion m Tr α Column1 0.258 0.000762982 adimensional B 5.2093 0.2964185 lbm/ft3 2.0033136 lbm/ft3 ρL= 3. Componente Pc Tc Peso molecular w 2 benceno Presion Temperatura 2 lb/in abs °R lbm/lbm-mol lb/in abs °R 710.001001 Densidades de las fase líquido y vapor ρv= 0.4 1011.9957746 zL= 0.91 78.396079828 adimensional ac 75906. 99928771 % err 0.99928771 Densidad 0.0007128 z1 con el menor % de error 0.00071284 5.4790941 lbm/ft 984.052892 kg/m3 13 .8258E-08 f'(x) 0.z para fase liquida z0 0 f(x) -3.00330196 lbm/ft3 0.367E-05 1 5.00071284 z1 % err z1 con el menor % de error Densidad z para fase vapor z0 1 f(x) 0.0007128 f'(x) 1.79777 kg/m3 z1 0.367E-05 3 61. 1337 psia M=58.1230 g/mol CONSTANTES PARÁMETROS R=10.32222214 lb-m/ft3 0.9135 Ωa = 0.048567565 DENSIDAD DE LA FASE FASE LÍQUIDO Y VAPOR .3100 °R Pc=550.959845739 ρv = 0. utilizando las ecuaciones de van der Waals y de PengRobinson.009922033 SOLUCIONES DE LA ECUACIÓN CUBICA c = -.732 COEFICIENTES a = 51.5 Estímense las densidades del n-butano como líquido y vapor saturados a la temperatura de 20 ºC. Método de Van der Waals DATOS FORMULAS Componente: n-butano Tc=765.686.30831001 lb-m/ft3 14 .013864051 ρL = 22.0486 B=0.000481889 z = 0.8646 A=0.125 b=1.0099 COEFICIENTES DE LA ECUACIÓN 3 z = 1 z2 = -1.6700 °R =0 P=30.421872 Ωb = 0.60 psia T=527.Ejercicio 2. 31 °R Pc = 550.6 psia T = 527.1336586 psia M = 58.Método de PENG-ROBINSON.123 mol w = 0. DATOS Componente: n-butano Tc = 765.1995 FORMULAS Tr= T/Tc α= (1+(m(1-Tr1/2)))2 PARÁMETROS NECESARIOS PARA LA ECUACIÓN 15 .67 °R P = 30. Z PARA FASE LÍQUIDA Z PARA FASE DE VAPOR 16 . Vc = 0. densidad = 0. DATOS VALORES CONSTANTES FORMULAS =0 17 .01216 g/ml • T = 230 ºC. p = 10.84 atm.Ejercicio 2.6 Se dispone de los siguientes datos para el vapor de metanol saturado a dos temperaturas diferentes: • T = 140 ºC.118 l/mol.04 atm. los valores de las constantes críticas que predice la ecuación de van der Waals para el metanol. a partir de estos datos.9 atm. pc = 79. p = 68. densidad = 0. y compárense con datos tomados de la bibliografía : Tc = 512.1187 g/ml Calcúlense.6 K. 84 atm ρv =0.PARÁMETROS COEFICIENTES COEFICIENTES DE LA ECUACIÓN CÚBICA SOLUCIONES DE LA ECUACIÓN CÚBICA DENSIDAD DE LA FASE LÍQUIDO Y VAPOR ρv ρL RESULTADOS T = 743.6 K Pc = 1.9105 psia = 10.0800 °R = 512.67 °R =140 °C Tc = 923.9 atm P = 160.6965646 lb-m/ft3 = 0.174.0000 psi = 79.011156 g/m 18 . DATOS Componente: metanol VALORES DE CONSTANTES FÓRMULAS =0 Parámetros Coeficientes Coeficientes de la ecuación cúbica 19 . Soluciones de la ecuación cúbica Densidad de la fase líquido y vapor ρv ρL Resultados 20 . 228605 0.418315 BENCENO 0.45°C y 2829kPa utilizando: 1.2578205 1288.68 °R 410.0503 44.10 Estímese la densidad en kg/m3 de una mezcla del 39.3118 lb/pg2 R 10.06 915. La ecuación de Redlich Kwong.841 bm 0.613 1.Ejercicio 2.005 378.50 1.732 ꭥa 0. La gráfica generalizada del factor de compresibilidad. COMPONENTE XJ(FRACCIÓN MOL) PCJ (LB/PG2ABS) TCJ(°R) AJ BJ XJ BJ MJ XJ MJ PROPANO 0.427481 ꭥb 0. obtenemos los valores que no OBTENER LOS VALORES DE AM Y BM am 1659596.6761355 Ecuación de Redlich-Kwong. 2.15 2263550.80434648 78 47. Compárese los resultados con el valor experimental de 64.175002 1011.32949832 Total 910.85464648 64.08664 Considerando los valores de conocemos del benceno en aj y bj.605 707.25341 0.097 17.024802 0.896. T (°R) P 859.395 616 666.64 kg/m3.5% en moles de propano con benceno a 204.854646485 21 . 272843254 0.678584799 CALCULAR LA DENSIDAD CON LA FÓRMULA: Densidad V 4.OBTENER LOS VALORES DE A Y B A B 0.89804999 kg/m3 22 .238736849 lbm/Ft3 67.038008701 OBTENER EL VALOR DE ZV A PARTIR DE LA FÓRMULA: ZV 0. 8408762 671.1608762 XJ TC 263.175002 T (°R) TCJ(°R) XJ PC 666.74575 874.32 427.395 0.83945 859.611346422 APLICAR EL MÉTODO DE PAPAY PARA OBTENER EL VALOR DE Z Z (Método de Papay) 0.732 ꭥa 0.427481 ꭥb 0.08664 OBTENER LOS VALORES DE TSR Y PSR Tsr Psr 0.3118 lb/pg2 R 10.75544609 23 .LA GRÁFICA GENERALIZADA DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD COMPONENTE PROPANO BENCENO XJ(FRACCIÓN MOL) PCJ (LB/PG2ABS) 0.06 1011.68 °R P 410.15 Total 243.0937 611.605 616 707.982671735 0. CALCULAR LA DENSIDAD CON LA FÓRMULA: Densidad 3.807475384 lbm/Ft3 60.98990411 kg/m3 del Gas 24 .