Equilibrio multifásico de mezclas binarias y ternarias de carbonato de dietilo (DEC), agua y etanol

Multiphase equilibrium for binary and ternary mixtures containing diethyl carbonate (DEC), water and ethanol

En este trabajo se reporta la solubilidad del DEC en agua, y la curva de solubilidad del sistema ternario carbonato de dietilo (DEC) + agua + etanol entre 296,15 y 338,15K. Se confirma la presencia de azeótropos binarios con las graficas del equilibrio líquido vapor x-y de los constituyentes binarios a 353,15K y 363,15K y la ausencia de azeótropos ternarios mediante la regla azeotrópica. Los datos experimentales se correlacionan con los modelos termodinámicos NRTL y UNIQUAC, encontrándose que ambos modelos representan satisfactoriamente el sistema.

Los parámetros de interacción binaria para el sistema ternario y sus sistemas binarios se reportan en función de la temperatura.

Introducción

Los aditivos de combustible son alcoholes y éteres que contienen oxígeno, y logran aumentar el octanaje, mejorar la combustión y reducir las emisiones de CO y NOx. Recientemente se ha generado interés por el desarrollo de aditivos para combustibles que mejoren la eficiencia de la reacción de combustión y que no representen un peligro para el ambiente. El carbonato de dietilo (DEC) es un compuesto de gran interés para la industria química y en particular para la industria de los combustibles porque puede ser utilizado como aditivo, presenta un alto contenido de oxígeno (40,7%p), comparado con otros aditivos como el MTBE (18,2%p) y el etanol (34,8%p), mayor contenido de energía, menor presión de vapor y mayor distribución en la gasolina que en el agua, respecto al DMC. Dado el uso potencial del DEC como aditivo, se han realizado estudios sobre su síntesis y purificación. Una ruta promisoria para la producción de DEC es la síntesis directa a partir de CO₂ y etanol. En esta reacción se obtiene una mezcla de DEC + agua + etanol, siendo entonces necesario la separación de estos compuestos para la purificación del DEC. Un recurso preliminar muy útil, son las curvas residuales que se realizan en el diagrama ternario y que muestran las líneas por las cuales se sigue una destilación a una composición determinada, indicando la evolución del equilibrio. Éstas sirven para predecir, sin cálculos intensivos, la viabilidad de la separación y se puede realizar un mapa aproximado a partir de puntos singulares como los azeótropos y puntos de ebullición de componentes puros. El sentido de las flechas es el de puntos de ebullición crecientes, es decir, las curvas parten desde un componente puro o un azeótropo de menor punto de ebullición y llegan a un componente puro o azeótropo de mayor punto de ebullición, definiendo de esta forma fronteras de destilación.