Equilibrio de fases líquido vapor de la mezcla acetato de etilo + β-Pineno + Nopol

Abstract

RESUMEN : El equilibrio líquido vapor (ELV) de la mezcla multicomponente β-pineno + nopol + acetato de etilo se determinó a partir de los parámetros de interacción binaria de sus pares conjugados para los modelos termodinámicos NRTL y UNIQUAC. Los parámetros de interacción binaria se reportaron en función de la temperatura y se estimaron empleando una metodología rápida y eficiente a nivel de laboratorio basada en el principio de ascenso capilar, y aplicando una rutina de optimización numérica en el software Matlab. El estudio de este sistema es de interés en el diseño del proceso de separación posterior a la síntesis del nopol, la cual ha sido estudiada previamente en el Grupo Catálisis Ambiental. En el proceso experimental para determinar el ELV de los sistemas binarios de la mezcla de interés se midió el punto de burbuja a lo largo del rango de composiciones usando dos métodos: uno emplea el principio de ascenso capilar y el otro un roto evaporador. Los resultados de estos métodos se contrastaron con base en el ELV de la mezcla agua+etanol, un equilibrio ampliamente estudiado. Como la temperatura de burbuja medida con el método de ascenso capilar para la mezcla agua + etanol presentó desviaciones (RMSD) menores a 0.5 respecto a lo reportado y para los modelos UNIQUAC y NRTL, se seleccionó esta metodología para aplicarla a los sistemas binarios de la mezcla de interés. En promedio los errores en las medidas de ascenso capilar se estiman alrededor de 1.5 °C con una desviación estándar de 0.83 °C. Con ayuda de una rutina de optimización numérica, en el software Matlab, se correlacionaron los datos experimentales con los modelos termodinámicos NRTL y UNIQUAC, así se obtuvieron los parámetros de interacción binaria de los pares conjugados de la mezcla de interés para dichos modelos. Con base en ellos se evaluó la predicción del ELV del sistema multicomponente y se compararon con las predicciones de UNIFAC-DMD. Los resultados indican una buena correlación de los datos experimentales con los modelos UNIQUAC y NRTL para la mezcla β-pineno + acetato de etilo y una baja correlación para para las mezclas nopol + acetato de etilo y nopol + β-pineno. UNIFAC DMD con las opciones que genera por defecto ASPEN para predecir la presión de saturación no fue eficiente para reproducir los datos experimentales de las nuevas mezclas. Con el objetivo de evaluar la calidad de la información experimental obtenida, se aplicó, tanto para los datos experimentales de agua + etanol como para los de la mezcla de interés, la prueba de consistencia termodinámica Van Ness-Byer-Gibbs (Van Ness, et al., 1973). Los datos experimentales tomados para las mezclas agua + etanol y β-pineno + acetato de etilo resultaron consistentes termodinámicamente, mientras que para las mezclas nopol + acetato de etilo y nopol + β-pineno, no. Estas inconsistencias se atribuyen a las dificultades en la correlación apropiada de los datos experimentales por la falta de unos parámetros de Antoine adecuados para el nopol y las dificultades de la medición de la temperatura de burbuja para las muestras concentradas, las cuales presentaron una gran variabilidad.