Representation of phase equilibria and densities for complex systems using a van der Waals volume translated equation of state with a UNIFAC mixing rule

Representación del equilibrio de fases y densidades en sistemas complejos, usando la ecuación de estado de Van der Waals, con translación en volumen y regla de mezcla UNIFAC

En este trabajo se investigó la aplicabilidad de la ecuación de estado cúbica, de Vander Waals, con translación en volumen (vdWt). Para la regla de mezcla, se aplicó el método de Huron-Vidal modificado (MHV2), con el modelo UNIFAC (UNIQUAC funcional coeficiente de actividad) para describir datos del equilibrio de fases y la densidad para una serie de sistemas complejos; en amplias gamas de temperatura (T) y presión (P). Se encontraron algunas limitaciones en la predicción de los datos experimentales recogidos, por ejemplo, en los sistemas con componentes altamente asociativos, la ecuación vdWt+MHV demostró capacidad para representar de manera satisfactoria, tanto el equilibrio de fases como el comportamiento volumétrico.

Introducción

UNIFAC es un modelo de coeficiente de actividad de contribución grupal cuya aplicación como regla de mezcla da como resultado una ecuación de estado (EoS) predictiva para las propiedades termodinámicas deseadas, es decir, densidad, entalpía y equilibrio de fase. Es importante señalar que una EoS puede aplicarse en amplios rangos de temperatura (T) y presión (P), lo que no es posible utilizando modelos de coeficiente de actividad como UNIFAC porque estos modelos están limitados por las condiciones de los datos experimentales a partir de los cuales se estiman sus parámetros, normalmente bajas presiones y componentes subcríticos. Por otro lado, los modelos de coeficiente de actividad se caracterizan por su capacidad para describir los datos de equilibrio de fase de sistemas complejos debido a su flexibilidad matemática. Así, una EoS cúbica y simple, combinada con el modelo UNIFAC a través de la regla de mezcla, puede proporcionar la herramienta necesaria para predecir propiedades termodinámicas válidas para varias clases de mezclas, así como para amplios rangos de T y P. Las reglas de mezcla para la EoS cúbica utilizando modelos de exceso de energía libre de contribución de grupo han sido estudiadas por varios investigadores, incluyendo Twu et al. (1998), Heidemann (1996), Orbey y Sandler (1996), Novenario et al. (1996), Kalospiros et al. (1995), Kontogeorgis y Folas (2010), Haghtalab y Mahmoodi (2010), Staud y Soares (2012), y Costa et al. (2014). La regla de mezcla HuronVidal modificada fue introducida por Michelsen (1990), ajustando adecuadamente el exceso de energía de Gibbs calculado por la EoS a presión cero. Este procedimiento permite utilizar los parámetros existentes de los modelos de coeficientes de actividad que suelen basarse en datos experimentales recogidos a baja presión.