Equilibrio líquido-vapor de sistemas binarios y ternarios. Aplicación a la separación por destilación de las mezclas ciclohexano + ciclohexeno y n-hexano +1-hexeno

Zusammenfassung

El presente trabajo forma parte de una de las líneas de investigación que se lleva a cabo en el Departamento de Ingeniería Química de la Universitat de València, y que trata, fundamentalmente, de la caracterización termodinámica de mezclas de interés industrial.Este trabajo se diseño con el objetivo de que aportase información en la separación por destilación, entre una parafina y su correspondiente olefina, ya que ambos componentes presentan, normalmente, volatilidades muy similares. La separación de olefinas y parafinas es de particular interés para la República Bolivariana de Venezuela, ya que sus abundantes riquezas petrolíferas le permiten obtener las materias primas a costes mínimos. Para concretar la planificación se seleccíonó una mezcla formada por hidrocarburos cíclicos (ciclhexano + ciclohexeno), y otra por hidrocarburos lineales (1-hexeno + n-hexano).Sobre estos sistemas en particular se tiene escasa o nula información del equilibrio líquido-vapor experimental y, aunque hoy en día existen muchos métodos predictivos, éstos todavía fallan cuando no se poseen los parámetros de interacción binaria que se obtienen de los datos experimentales, por lo que estos datos aportarán la información imprescindible para los buenos resultados de los métodos de correlación y predicción.Lo primero que se estimó conveniente estudiar fue la separación, por destilación convencional de las mezclas problema ciclohexano + ciclohexeno y 1-hexeno + n-hexano. Para ello se obtuvieron datos de equilibrio líquido-vapor a tres presiones 30.0, 60.0 y 101.3 kPa, observándose el poco efecto de la presión en la separación de las mismas.Una vez descartada la destilación convencinal de las mezclas por ser económicamente inviable, se pensó en la posibilidad de la separación mediante una destilación extractiva. Para la selección de los disolventes a utilizar en este trabajo se siguió las sugerencias encontradas en la bibliografía. Además, se consideró que no resultasen perjudiciales para la salu, ni, por supuesto, para el medio ambiente; así debían tener bajo grado de toxicidad, ser compuestos pocos volátiles y que su manipulación y posterior recuperación no fueran, en absoluto peligrosas. En esta memoria de Tesis Doctoral se presenta, como contenido fundamental, el análisis experimental y teórico de los datos de equlibrio líquido-vapor isobáricos de los 16 sistemas binarios y de los 8 sistemas ternarios constituidos por los componentes de las mezclas binarias en estudio con todos los disolventes seleccionados. Todos los datos se obtuvieron a 100 kP. Para la mezcla ciclohexano + ciclohexeno se probaron los siguientes disolventes: 2-metoxietanol, metil isobutil cetona, dietilcarbonato y morfolina; y para la mezcla 1-hexeno + n-hexano se seleccionaron los disolventes: etilbutirato, 2-pentanol, metil isobutil cetona y dietilcarbonato. La bondad de los datos experimentales de los distintos equilibrios líquido-vapor binarios se ha comprobado usando el test de consistencia punto a punto de Fredenslund; para los datos ternarios se usó el de McDermont-Ellis. Los modelos termodinámicos utilizados para la correlación de los datos de equilibrio líquido-vapor obtenidos experimentalmente, fueron los modelos de composición local Wilson, NRTL y UNIQUAC. Finalmente, y con el objetivo de seleccionar un buen disolvente que facilitase la separación de las mezclas problema, se programó la discusión de los resultados teniendo en cuenta, en primer lugar, los mapas de curvas residuales que se obtendrían en cada caso; y posteriormente se analizaron los diagramas pseudobinarios, a diferentes composiciones del disolvente.