no juegue con propiedades en las simulaciones

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Para tener éxito en SIMULACIÓN No juegue con Propiedades Físicas Para las Simulaciones Encontrar buenos valores para los parámetros de propiedades físicas inadecuadas o ausentes es la clave para un éxito de la simulación. Y esto depende de la correcta elección de los métodos de estimación adecuados. . Ingenieros químicos utilizan simulación de procesos para realizar una variedad de trabajos importante. Este trabajo, va desde cálculos de balances de masa y energía de grandes hojas de flujo a la predicción del rendimiento de alternativas de proceso que puede ahorrar millones de dólares. Un ingeniero muy rápidamente puede definir un esquema complejo y todas las condiciones de proceso. Computadoras de escritorio permiten ahora la clasificación, tamaño, optimización y cálculos dinámicos que antes requerían grandes ordenadores centrales. En el pasado, estas simulaciones fueron construidas a menudo por un grupo de expertos, incluyendo a un experto de propiedades físicas. Ahora, los simuladores como ASPEN PLUS, ChemCAD III, HYSIM, PRO II y SPEEDUP son más fáciles de usar y más potentes que los programas independientes del pasado. Hoy en día, un solo ingeniero puede definir las especificaciones de instalación de simulaciones básicas, incluyendo las propiedades físicas, en tiempos muy pequeños. Propiedades físicas ausentes o inadecuadas, sin embargo, puede socavar la precisión de un modelo o incluso impedir que se realice la simulación. Esa parte de la información requerida que falta no es un descuido en el simulador. Después de todo, para la mayoría de los compuestos, los parámetros de las propiedades físicas no se conocen para cada modelo termodinámico o para todos los rangos de presión o temperatura. Los modelos han incorporado como-supuestos y límites prácticos que deben aplicarse. accu- sin embargo, siempre tendrá que hacer suposiciones en cuanto a propiedades físicas. El objetivo de este artículo es dar una idea general de las hipótesis adecuadas y proporcionar técnicas cuando las propiedades estén ausentes. Las cinco tareas importantes Describir correctamente las propiedades físicas para ser utilizadas en una simulación, implica cinco tareas: 1. Selección de los métodos de propiedad física correspondiente; 2. validación de las propiedades físicas; 3. describir los componentes del banco de datos (especies químicas o compuesto) y parámetros ausentes; 4. obtención y uso de datos de la propiedad física; y 5. estimación de los parámetros de las propiedades faltantes. Se puede argumentar que estas tareas no son secuenciales y, hasta cierto punto, son concurrentes. Sin embargo, durante la simulación usted tendrá que visitar cada área para estar seguro de que su simulación es tan exacta como sea posible, de modo que las decisiones importantes se pueden hacer sobre la base de los resultados de la simulación. . Seleccionando los métodos adecuados para las propiedades físicas Este primer paso esencial afectará a todas las tareas posteriores en el desarrollo de las propiedades físicas En este artículo, vamos a ofrecer prácticas consejos y técnicas que le ayudarán a describir con precisión las propiedades físicas necesarias en una simulación. Como ingeniero, una de las decisiones más importantes para un ingeniero. Hay varios factores que deben ser considerados

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Es u articulo traducido a español que nos habla sobre como elegir paquetes termodinamicos en función de las sustancias a trabajar

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  • Para tener xito en SIMULACIN

    No juegue con

    Propiedades Fsicas

    Para las Simulaciones

    Encontrar buenos

    valores para los

    parmetros de

    propiedades fsicas

    inadecuadas o

    ausentes es la clave

    para un xito de la

    simulacin. Y esto

    depende de la correcta

    eleccin de los

    mtodos de estimacin

    adecuados.

    .

    Ingenieros qumicos utilizan simulacin de procesos para realizar una variedad de trabajos

    importante. Este trabajo, va desde clculos de balances de masa y energa de grandes hojas de flujo a la prediccin del rendimiento de alternativas de proceso que puede ahorrar millones de dlares. Un ingeniero muy rpidamente puede definir un esquema

    complejo y todas las condiciones de proceso. Computadoras de escritorio permiten ahora la clasificacin, tamao, optimizacin y clculos dinmicos que antes requeran grandes ordenadores centrales. En el pasado, estas simulaciones fueron construidas a menudo por

    un grupo de expertos, incluyendo a un experto de propiedades fsicas. Ahora, los simuladores como ASPEN PLUS, ChemCAD III, HYSIM, PRO II y SPEEDUP son ms fciles de usar y ms potentes que los programas independientes del pasado. Hoy en da, un solo

    ingeniero puede definir las especificaciones de instalacin de simulaciones bsicas, incluyendo las propiedades fsicas, en tiempos muy pequeos.

    Propiedades fsicas ausentes o inadecuadas, sin embargo, puede socavar la precisin de un

    modelo o incluso impedir que se realice la simulacin. Esa parte de la informacin requerida que falta no es un descuido en el simulador. Despus de todo, para la mayora de los compuestos, los parmetros de las propiedades fsicas no se conocen para cada

    modelo termodinmico o para todos los rangos de presin o temperatura. Los modelos han incorporado como-supuestos y lmites prcticos que deben aplicarse.

    accu-

    sin embargo, siempre tendr que hacer suposiciones en cuanto a propiedades fsicas. El objetivo de este artculo es dar una idea general de las hiptesis adecuadas y proporcionar tcnicas cuando las propiedades estn ausentes.

    Las cinco tareas importantes Describir correctamente las propiedades

    fsicas para ser utilizadas en una simulacin, implica cinco tareas:

    1. Seleccin de los mtodos de propiedad fsica correspondiente;

    2. validacin de las propiedades fsicas; 3. describir los componentes del banco de

    datos (especies qumicas o compuesto) y parmetros ausentes;

    4. obtencin y uso de datos de la propiedad fsica; y

    5. estimacin de los parmetros de las propiedades faltantes.

    Se puede argumentar que estas tareas no son secuenciales y, hasta cierto punto, son concurrentes. Sin embargo, durante la simulacin usted tendr que visitar cada rea para estar seguro de que su simulacin es tan exacta como sea posible, de modo que las decisiones

    importantes se pueden hacer sobre la base de los resultados de la simulacin.

    . Seleccionando los mtodos

    adecuados para las propiedades fsicas

    Este primer paso esencial afectar a todas las

    tareas posteriores en el desarrollo de las

    propiedades fsicas

    En este artculo, vamos a ofrecer prcticas consejos y tcnicas que le ayudarn a describir con precisin las propiedades fsicas necesarias en una simulacin. Como ingeniero,

    una de las decisiones ms importantes para un ingeniero. Hay varios factores que deben ser considerados

  • Para tener xito en SIMULACIN

    y ningn mtodo puede manejar todos los sistemas. La Tabla 1 enumera

    algunos modelos termodinmicos disponibles en simuladores.

    Tabla 1. Modelos termodinmicos de propiedades disponibles en un

    simulador.

    Los cuatro factores que usted debe considerar al elegir los mtodos de propiedad son:

    la naturaleza de los bienes de inters;

    la composicin de la mezcla; La presin y temperatura, y la disponibilidad de parmetros. Para facilitar la seleccin de los

    mtodos de propiedades fsicas adecuadas, que sugieren el uso de los rboles de decisin que se muestran en las Figuras 1-3. Estos rboles se basan en los cuatro factores para seleccionar mtodos de propiedades,

    y puede ser utilizado cuando los componentes qumicos y aproximado de temperatura y rangos de presin son conocidos. Aunque estos diagramas son simplificaciones, que muestran los

    La ecuacin de modelos de estado

    Benedict-Webb-Rubin (BWR)-Lee-

    Starling

    Hayden-O'Connell *

    El hidrgeno-fluoruro ecuacin de

    estado para hexamerization *

    Ley del gas ideal * Lee-Kesler (LK)

    Lee-Kesler-Plocker Peng-Robinson

    (PR) Perturbado-Hard-Chain SRK

    predictivo

    Redlich-Kwong (RK)

    Redlich-Kwong-Soave (RKS)

    RKS o PR con Wong-Sandler RKS

    regla de mezcla o de relaciones pblicas

    con modificacin-Huron-Vidal-2 mix-ing

    regla

    Snchez-Lacombe para los polmeros. * No se ut i l iza en la fase l quida

    Modelos coeficiente de actividad

    Electrolito NRTL

    Flory-Huggins

    NRTL

    Scatchard-Hildebrand

    UNIQUAC

    UNIFAC

    Van Laar

    Wilson

    API de agua

    agria mtodo

    Braun K-10

    Chao-Seader-

    Grayson Kent-

    Eisenberg

    Streed Tablas

    de Vapor

    basic steps of the decision-making process, while the notes in the sidebar amplify some of the key points.

    The nature of the properties of in- terest. A question that you may ask yourself when starting a simulation is

    Does the choice of physical property methods matter? The answer is an emphatic YES. The choice can strongly affect the prediction of the simulation. You should be selecting a collection of methods that will best

    predict the properties or results of in- terest to you.

    Because many chemical process simulations include distillation, strip-

    Polar

    ?

    All Nonpolar

    Non-electolyte E?

    Electolyte

    Real

    R?

    Pseudo &

    See Figure 2 Electolyte NRTL or Pitzer

    Peng-Robinson, Redlich-Kwong-Soave, Lee-Kesler-Plocker

    Chao-Seader, Grayson-Streed or Braun K-10

    ping, or evaporation, one important potential consideration for the choice

    of physical property models is vapor/liquid equilibrium (VLE). This is the area in which the most physical property work is focused in chemical engineering. Liquid/liquid equilibri- um (LLE) also becomes important in

    processes such as solvent extraction and extractive distillation.

    Another critical consideration is pure-component and mixture en- thalpy. Enthalpies and heat capacities are important for unit operations such

    as heat exchangers, condensers, dis-

    ? Polarity

    Real or

    R?

    Pseudocomponen

    ts

    Real P?

    Vacuum

    E? Electolytes

    P? Pressure

    Braun K-10 or Ideal

    tillation columns, and reactors. Figura 1. Los primeros pasos para la seleccin de mtodos de propiedad fsica.

    pasos bsicos del proceso de toma de

    decisiones, mientras que las notas en la barra

    lateral de amplificar algunos de los puntos

    clave.

    La naturaleza de las propiedades de in-ters.

    Una pregunta que usted puede hacer cuando se

    inicia una simulacin es "La eleccin de la

    propiedad fsica cuestin de mtodo?" La

    respuesta es un rotundo S. La eleccin puede

    afectar fuertemente la prediccin de la

    simulacin. Usted debe seleccionar un conjunto

    de mtodos que mejor predicen las propiedades

    o los resultados de in-ters para usted.

    Debido a que muchos procesos qumicos

    simulaciones incluyen la destilacin, extraccin, o

    evaporacin, importante consideracin potencial para

    la eleccin de modelos de propiedades fsicas es

    vapor / lquido equilibrio (VLE). Esta es el rea en la

    que el ms fsico el trabajo se centra en la propiedad

    qumica ingeniera. Lquido / lquido equilibrio

    (LLE) tambin se vuelve importante en procesos

    tales como la extraccin con disolvente y destilacin

    extractiva.

    Otra consideracin importante es de componente

    puro y la entalpa de mezcla.

    Entalpas y capacidades calorficas son importantes

    para las operaciones unitarias tales como

    intercambiadores de calor, condensadores, destilacin

    columnas y reactores.

    y ningn mtodo puede manejar todos los

    sistemas. La Tabla 1 enumera algunos modelos termodinmicos disponibles en simuladores.

    Los cuatro factores que usted debe considerar al elegir los mtodos de propiedad son:

    la naturaleza de los bienes de inters; la composicin de la mezcla; La presin y temperatura, y la disponibilidad de parmetros.

    Para facilitar la seleccin de los mtodos de

    propiedades fsicas adecuadas, que sugieren el

    uso de los rboles de decisin que se muestran

    en las Figuras 1-3. Estos rboles se basan en

    los cuatro factores para seleccionar mtodos

    de propiedades, y puede ser utilizado cuando

    los componentes qumicos y aproximado de

    temperatura y rangos de presin son

    conocidos. Aunque estos diagramas son

    simplificaciones, que muestran los

    Todos los no polares

    Mirar figura 2

    Presin

    Polaridad

    Fuente

  • Navegando por los rboles de decisin

    stos son algunos consejos para ayudarle a navegar por los rboles de decisin que ap-pera como las figuras 1-3. Cules son pseudocomponents? En muchas aplicaciones donde solamente molculas no polares estn presentes (como en el procesamiento de hidrocarburos y re clarificacin-), la mezcla es tan complejo que en lugar de que lo representa por todos los componentes conocidos, es ms fcil para agrupar los componentes por alguna propiedad til tales como punto de ebullicin. De esta manera, una mezcla de cientos de mandantes se puede reducir a 30 o menos. Las propiedades de estos componentes agrupados, llamados pseudocomponents, estn representados por un punto de ebullicin medio, gravedad especfica, y el peso molecular. Si usted no usa pseudocomponents, los componentes deben ser descritas por una frmula moleculares y se conocen como componentes reales. Por qu son mezclas de electrolitos diferente? Mezclas de electrolitos incluyen componentes que son molculas cargadas (iones) o que forman sales. Algunos simuladores permiten el clculo de equilibrio de la reaccin electroltica con equilibrio de fases. Este es un mtodo muy potente y su uso abarca muchas aplicaciones tales como lavado custico, neutralizacin, cido pro-duccin, y la precipitacin de sales. La idealidad de soluciones de electrolitos, que normalmente contiene agua, se puede observar en la elevacin del punto de ebullicin, sal-cin de los gases (es decir, la adicin de sales a la solucin para cambiar la solubilidad del-dad de los gases), y precipitacin de la sal. El electrolito ms comunes mtodos son el modelo de Pitzer, y el modelo de actividad modificada NRTL coeficiente de Chen et al. Algunos electrolitos, como el cido frmico y cido actico, son muy dbiles y un mtodo de electrolito no es necesario. Qu tipo de mtodo debe ser elegido para las mezclas que contengan componentes polares pero sin electrolitos? Hay dos grupos de mtodos - Sobre la base de coeficientes de actividad o ecuaciones de estado. Utilice la actividad-coeficiente de mtodos basados en el que las presiones son de baja a media (tpicamente menos de 10 bar o psia 150) y si no hay componentes estn cerca del punto crtico. Ac-tividad modelos de coeficientes tambin se utilizan a menudo para predecir con precisin el comportamiento no ideal de lquido tal como, por VLE y para LLE. Por el contrario, la ecuacin del estado mtodos de sobresalir en su capacidad para representar datos y extrapolar con la temperatura y la presin hasta y por encima del punto crtico mezcla. Ahora, sin embargo, los mtodos que dependen de las ecuaciones de estado cbicas con predictivos reglas de mezcla eficaz combinar los puntos fuertes de los dos mtodos. (Vase la Tabla 2.) Para presiones (y temperaturas), estas ecuaciones especiales de estado son mejores ya que fueron desarrollados para aplicarse a una gama ms amplia de temperaturas. Estos mtodos de incorporar la actividad coefi-cientes en el clculo de las interacciones de los componentes representados por el ex-ceso de energa libre de Gibbs. La mayor parte de estos ltimos utilizan un modelo de actividad basado en UNIFAC coeficiente por defecto, pero se puede utilizar cualquier coeficiente de actividad. A presiones de simulacin de menos de 10 atm y donde no hay componentes crticos cerca, para los mejores resultados utilizar el Wilson, NRTL, o parmetros UNIQUAC binarios que pueden estar disponibles en los bancos de datos incorporado, o ajustar los parmetros binarios a los datos experimentales (si est disponible ) utilizando modelos de actividad coeficiente. Estos parmetros pueden haber sido determinados a diferentes temperaturas, presiones y composiciones que se est simulando, aunque, por lo que no puede obtener la mejor precisin posible. Si los parmetros de interaccin no estn disponibles, sin embargo, puede utilizar el mtodo UNIFAC. Cundo se debe utilizar UNIFAC? UNIFAC y otras UNIFAC basados en ac-tividad modelos de coeficientes son enfoques predictivos que utilizan grupos estructurales para estimar las interacciones entre componentes. De la informacin estructural de los componentes orgnicos por lo general disponibles en el. Incorporado en banco de datos, UNIFAC es capaz de predecir los coeficientes de actividad como una funcin de la com-posicin y de la temperatura Usted puede hacer uso de UNIFAC cuando no se dispone de datos experimentales o parmetros binarios o cuando un valor aproximado es aceptable (por ejemplo, para un componente con prioridad baja).

    En los ltimos aos, se han producido mejoras en UNIFAC (ver

    Tabla 3) que pueden predecir mejor el calor VLE, de la mezcla, y LLE

    sobre un amplio rango de temperatura. Ampliaciones recientes a

    UNIFAC propuestas para las molculas tales como refrigerantes y

    azcares pueden ser tiles, y usted puede agregar los grupos y

    parmetros para la simulacin. Simuladores pueden tener la capacidad

    de generar los parmetros binarios de interaccin para Wilson,

    UNIQUAC, o NRTL de UNIFAC.

    No todos los componentes se pueden describir utilizando UNIFAC,

    sin embargo, y no todas las interacciones de grupo estn disponibles.

    Ejemplos de componentes que no tienen grupos UNIFAC incluyen

    metales, organometales y fosfatos. Por lo tanto, recomendamos

    siempre hacer una bsqueda de los datos disponibles sobre los sistemas

    binarios o ternarios de inters.

    Cmo debe la fase de vapor puede ser tratada? La eleccin del

    mtodo VLE utilizando un modelo de coeficiente de actividad tambin

    requiere una seleccin del modelo para las propiedades de la fase de

    vapor. Si en fase de vapor asociacin es ob-servido (como en el caso del

    cido actico), entonces el modelo de fase de vapor debe ser Hayden-

    O'Connell o Nothnagel. Un sistema que contiene el hidrgeno fluoruro

    puede requerir un modelo especial para representar el alto grado de

    asociacin debido al enlace de hidrgeno. Asociacin en la fase de vapor

    puede tener un fuerte efecto en la fase de equilibrio y entalpa.

    Cundo debe ser anulado por defecto para otros mtodos de

    propiedades fsicas? Prediccin de la densidad, la entalpa y la

    viscosidad tambin son importantes en simuladores, y usted no debe

    aceptar automticamente los mtodos por defecto. Compruebe la

    documentacin del simulador para el mtodo por defecto y las reglas de

    mezclado.

    Densidad de vapor se calcula mediante una ecuacin de estado o la

    ley del gas ideal. Densidades mezcla lquida puede ser calculado por una

    ecuacin de estado, un modelo dependiente de la temperatura tal como

    la de Rackett, o por un modelo de temperatura y dependiente de la

    presin, tales como la COSTALD. Para pseudo-componentes, un

    American Petroleum Institute (API) mtodo normalmente se emplea. El

    modelo Rackett est recomendado para uso general.

    Entalpa de vapor normalmente se calcula a travs de una suposicin

    gas ideal o una ecuacin de estado. Los mtodos de la ecuacin del

    estado calcular un depar-tura de la idealidad llamada entalpa de salida

    de vapor. Por componentes, tales como el cido actico, el modelo

    Hayden-O'Connell es el mejor, y se calcu-late una ms grande que la

    normal salida entalpa de vapor.

    Entalpas lquidos se calcula por una variedad de mtodos. Si el

    simu-lador utiliza el gas ideal como el estado de referencia, a

    continuacin, la entalpa lquido puro-componente se calcula a partir de

    la entalpa del gas ideal y una salida de lquido en-entalpa. Esto se

    puede escribir como

    H *, l = H *, ig + (H *, l - H *, ig) (1) donde H *, l es la entalpa de

    lquido puro componentes, H *, ig es el gas ideal en-entalpa, y (H *, l -

    H *, ig) es la entalpa de salida de lquido. Esta salida in-cluye el calor

    de vaporizacin, la entalpa de salida de vapor de la presin ideal a la

    presin de saturacin, y la presin del lquido de correccin de la presin

    de saturacin a la presin real. Simuladores tambin permiten clculos

    separados para una entalpa de lquido directamente desde el polinomio

    lquido-calor-capacidad. Para algunos componentes, el mtodo de la

    ecuacin. 1 no ser lo suficientemente preciso para la prediccin de

    calor lquido-capacidad. Esto puede ser muy importante si va a exportar

    la informacin de su propiedad a otro programa, como un riguroso para

    intercambiador de calor de diseo. Usted puede utilizar el ltimo calor

    lquido-capacidad (CPL) para mejorar el ac-curato de capacidades

    calorficas lquidos.

    La viscosidad es otra propiedad importante para el

    dimensionamiento de las tuberas, bombas, intercambiadores de calor, y

    columnas de destilacin. Hay varios mtodos de vapor y lquido para el

    clculo de la viscosidad y, en general, el parmetro requisi-tos para estos

    mtodos son sustanciales.

  • Tabla 2. Ejemplos de ecuaciones especiales de

    estado

    Predictive SRK (PSRK) PR with modified Huron-Vidal-2 mixing rule

    PR with Panagiotopolous mixing

    rule PR with Wong-Sandler mixing

    rule RKS with modified Huron-

    Vidal-2

    mixing rule

    RKS with Panagiotopolous mixing rule

    RKS with Wong-Sandler mixing rule

    Tabla 3: UNIFAC revisiones y extensiones

    Model Predicts Dortmund-modified VLE, LLE, HE, * UNIFAC (1993) (8)

    Kleiber extension VLE of fluorinated (1994) (11) hydrocarbons

    Lyngby-modified VLE, HE (Excess UNIFAC (1986) (13) Enthalpy)

    UNIFAC, LLE LLE (1980) (12)

    UNIFAC, revision 5 VLE (1991) (9)

    *Infinite-dilution activity coefficient

    Yes

    LL?

    Yes NRTL, UNIQUAC, and Their Variances

    Polar Non-electrolytes

    P < 10 bar

    (See also Figure 3)

    P?

    P > 10 bar

    ij?

    ij?

    No

    Yes

    No

    LL?

    No

    Yes

    No

    WILSON, NRTL, UNIQUAC, and Their Variances

    UNIFAC LLE

    UNIFAC and its Extensions

    Schwartentruber-Renon, PR or RKS with WS, PR or RKS with MHV2

    PSRK, PR or RKS with MHV2

    P? Presin LL? Liquid/Liquid

    ij? parmetros de interaccin

    disponible

    Figure 2. Proceeding for polar and nonelectrolyte components.

    Fuente: (7)

    In addition, density, viscosity, pH, and thermal conductivity may be es-

    sential for other process calculations.

    Wilson NRTL

    UNIQUAC UNIFAC

    VAP?

    Yes

    No

    DP?

    Hexamers

    Dimers

    Wilson, NRTL, UNIQUAC, or UNIFAC with special EOS for hexamers

    Wilson, NRTL, UNIQUAC, UNIFAC with Hayden O'Connell or Nothnagel EOS

    Wilson, NRTL, UNIQUAC, or UNIFAC* with Ideal Gas or RK EOS

    Transport properties are important when doing equipment sizing calcula- tions. Also, processes such as metallur- gy and mining will require calculations for phase equilibria including solids.

    The composition of the mixture. Composition will influence all proper- ties, due to the way mixture properties are calculated. It will affect phase equilibria greatly because of the inter- action of the components in the mix-

    ture. Usually, the interaction in the liquid phase is the more important be- cause of the close proximity of the

    VAP?

    Vapor Phase Association

    molecules in that phase. The nature of the vapor phase also can be significant

    DP? Grados de polimerizacin

    *UNIFAC and its Extensions

    Source: (7)

    if the components form complexes.

    The important intermolecular forces are electrostatic, induction, attraction, and repulsion between nonpolar com- ponents, and chemical forces such as hydrogen bonding. A good overview

    Figura 3. Opciones para el clculo de la fase de vapor con modelos de coeficiente de actividad.

    of these forces is given in Ref. 1.

    Adems, la densidad, la viscosidad, pH, y la

    conductividad trmica puede ser esencial para los

    clculos de procesos.

    Propiedades de transporte son importantes al hacer

    los clculos de dimensionamiento de equipos.

    Asimismo, los procesos tales como la metalurgia

    y la minera se requieren clculos de equilibrio de

    fases incluyendo slidos.

    La composicin de la mezcla. Composicin influir

    en todas las propiedades debido a las propiedades de

    forma de mezcla se calculan. Afectar fase

    equilibrios en gran medida debido a la interaccin

    de los componentes de la mezcla. Por lo general, la

    interaccin en la fase lquida es la ms importante

    porque de la estrecha proximidad de la molculas en

    esa fase. La naturaleza de los la fase de vapor

    tambin puede ser significativa si los componentes

    formar complejos. Las fuerzas intermoleculares

    importantes por induccin electrosttica, atraccin,

    y repulsin entre los componentes no polares, y

    fuerzas qumicas tales como de enlace de hidrgeno.

    Un buen resumen de estas fuerzas se dan en la Ref..

    1.

  • Te

    mp

    erat

    ure

    , C

    T

    ota

    l T

    emp

    erat

    ure

    , C

    Vap

    or

    Mo

    lefr

    acti

    on

    To

    lue

    ne

    To

    tal P

    ressu

    re,

    Atm

    1

    100

    95

    90

    85

    = Vapor

    Molefraction

    = Liquid

    Molefraction

    0.8 0.6

    80

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

    Molefraction Acetonitrile

    0.4 0.2

    NRTL-RK Ideal Liquid

    Source: (14)

    Figure 4 (above). VLE of acetonitrile/water system at 1 atm. Figure 5 (right). VLE of toluene/phenol system at 1 atm.

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

    Liquid Molefraction Toluene

    La magnitud de las fuerzas

    electrostticas y de induccin est

    relacionada con la polaridad de los

    componentes. Componentes tales como

    agua, acetona, formaldehdo, y cloruro de

    metilo son dipolos fuertes. Muchos

    polares com-puestos son asociativas, y

    forman complejos o se disocian en iones.

    Componentes como el etano y n-heptano

    son no polares. Usted puede utilizar su si-

    mulador para informar de los dipolos mo-

    mentos de los componentes del banco de datos

    como una medida de la polaridad. En general,

    las mezclas de componentes no polares exhibir

    un comportamiento menos no ideal.

    Las figuras 4-7 ilustran el efecto de polaridad

    en binario vapor / lquido equi-Libria. La

    Figura 4 muestra el VLE predicho y

    experimental de dos componentes altamente

    polares, acetonitrilo y agua a 1 atm. El azetro-

    po es ac-curately predicha en aproximadamente

    0,7 mol fraccin de acetonitrilo. Figura 5

    presenta VLE para una mezcla de dos

    compuestos ligeramente polares, tolueno y fenol,

    a 1 atm. El de-desviacin de la idealidad se

    muestra mediante la comparacin de la curva

    predicha a partir de la suposicin de lquido ideal

    para que a partir de un mtodo de prediccin de

    idealidad

    1

    80.5

    80

    79.5

    79

    78.5

    78

    77.5

    16

    Liquid Molefraction C2H6

    14

    12

    10

    8

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

    Molefraction

    Source: (15)

    Figure 6 (above). VLE of cyclohexane/benzene system at 1 atm. Figure 7 (right). VLE of ethane/propylene system at 40F.

    6

    4

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

    Molefraction

  • Te

    mp

    erat

    ure

    , C

    Liq

    uid

    1 M

    ole

    fracti

    on C

    6H6

    Liq

    uid

    2 M

    ole

    fracti

    on C

    6H6

    100

    80

    60

    40

    20

    Liquid 2 Molefraction C6H12O Liquid 1 Molefraction C6H12O

    0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6

    1

    0.998

    0.996

    0.994

    0.992

    0.99

    0.988

    0.0006

    0.00055

    0.0005

    0.00045

    0 10 20 30 40 50 60 70

    Temperature, C

    Molefraction

    Source: (16)

    Figure 8 (left). LLE of cyclohexanol/water system at 1 atm. Figure 9. (above). LLE of benzene/water system at 1 atm.

    (la no aleatoria de dos lquidos modelo de

    coeficiente de actividad (NRTL) y Redlich-

    Kwong ecuacin de estado para la fase de

    vapor). La Figura 6 representa la VLE de una

    mezcla de ciclohexano y benceno a 1 atm.

    Aqu, la interaccin-cin de molculas

    aparentemente similares con una diferencia en

    el punto de ebullicin de menos de 1 C causa

    un azetropo a una composicin de

    aproximadamente 0,54 moles fraccin de

    benceno. Una mezcla tal como etano y

    propileno (Figura 7) es una casi ideal, y no se

    desva mucho de la ley de Raoult.

    Mezclas de compuestos no polares y polares,

    tales como el agua y los hidrocarburos, a

    menudo se forman dos fases lquidas que son

    muy inmiscible. Fig-das 8 y 9 muestran

    ejemplos de sistemas Misci-bles e inmiscible de

    liq-uid / equilibrios lquido, respectivamente, a

    1 atm. En la Figura 8, ciclohexanol es im-

    miscible en la fase de agua, pero la fase

    orgnica contiene hasta 0,50 fraccin molar de

    agua (0,10 masa frac-cin de agua). La Figura 9

    muestra el alto grado de inmiscibilidad tanto en

    las fases orgnicas y el agua para una mez-cla

    de benceno y agua, donde existe menos del

    0,06% en moles de benceno (0,3% en masa).

    Debido a este comportamiento, algunos

    simuladores tienen un mtodo de propiedad

    espe-cial para el tratamiento de la fase acuosa

    como orgnica-libre (tambin llamado Free-

    Agua).

    La mayora de los simuladores de ofrecer

    colecciones

    de los mtodos de propiedad en predefinido

    establece en base a los mtodos que con

    frecuencia se utilizan para ciertos tipos de

    mezclas. Por lo general, los conjuntos se

    identificaron por el mtodo utilizado para el

    equilibrio de fases. Cuando estos sistemas

    utilizan un modelo de ecuacin de estado, el

    mismo modelo se utiliza para muchas

    propiedades, in-cluyendo los de equilibrio de

    fases.

    La presin y el intervalo de temperatura. Esto

    es especialmente importante en la eleccin del

    mtodo para realizar clculos de equilibrio de

    fases. Mtodos que se basan en la ley de Raoult

    o que los coeficientes de actividad de uso no

    son precisos a alta presin o cuando la

    temperatura est por encima de la temperatura

    crtica de un componente. Se puede utilizar la

    ley de Henry cuando tiene gases ligeros en

    disolventes subcrticas, pero por lo general no

    se recomienda para las concentraciones de

    soluto mayor que

    5%. En general, las ecuaciones de estado son

    ms adecuados para predecir VLE sobre una

    gama de temperatura o intervalo de presin,

    especialmente a alta temperatura y presin.

    La disponibilidad de los parmetros. Sin

    suficientes parmetros de componente puro y

    binario, usted no ser capaz de calcular las

    propiedades de componente puro o mezcla.

    Debe elegir entre obtener y utilizar datos

    experimentales o de la literatura, la estimacin

    de parmetros, o la eleccin de un mtodo

    menos riguroso. Esto debe ser inves-ed para

    todos los mtodos de propiedades fsicas in-

    cluyendo los que se muestran en las figuras 1-3.

    Validando las propiedades fsicas Un paso necesario en cualquier proyecto de

    simulacin es la validacin de las propiedades

    fsicas. Esto implica el aviso, ficha ulating-, o el

    trazado de componente puro y propiedades de

    la mezcla y comparando los resultados con los

    datos conocidos o esperados ser conducta-. Este

    es un paso importante en cualquier simulacin

    y se debe realizar para banco de datos, as como

    nondatabank componentes. Los simuladores

    pueden proporcionar estas propiedades

    calculadas en formato tabular y grfico. Esta es

    una herramienta til para la comprensin cmo

    las propiedades de componente puro y mezcla-

    tura, tales como densidad, calor ca pacidad-, y

    el exceso de propiedades, varan con la

    temperatura, presin y composicin, y cmo se

    comportan cuando extrapolat-ed. Del mismo

    modo, dichos resultados se pueden utilizar para

    generar trazados de VLE y LLE a com-parar a

    los diagramas en la literatura y ac-tuales datos

    de campo. Algunos simuladores tienen la

    capacidad para generar curvas de residuos de

    destilacin de mezclas ternarias. La capacidad

    de trama residuo tambin es una herramienta

    poderosa para el anlisis de destilacin.

    Utilice la tabulacin y las herramientas de

    trazado para determinar la causa de Las

    discrepancias en las propiedades. Si una

    propiedad es incorrecta mezcla, investigar si un

    componente es la causa por puro componentes

    re-portar propiedades. Otra tcnica til es com-

    parar el diagrama de flujo igual o resultados de

    la tabla con la propiedad, mientras que el uso

    de diferentes mtodos de propiedades fsicas.

  • Por defecto, la mayora de los clculos de equilibrio de fases se llevan a cabo suponiendo fases vapor y lquida. Si el pro-ceso implica dos fases lquidas (VLLE), asegrese de

    especificar trifsicos clculos. Si no, usted obtendr resultados incorrectos. Como parte de la validacin, tambin debe comprobar que los mtodos de propiedad no falsamente predice dos fases lquidas.

    Simuladores permiten especificar que slo una fase est presente en una corriente o una operacin de la unidad. Si fases vapor y lquido son posibles, sin embargo, se debe utilizar la especificacin de dos fases.

    Componentes del banco de datos y parmetros

    ausentes

    Cuando se desea simular que no tienen banco de datos o componentes de

    los componentes para los cuales los

    parmetros faltan los adhesivos, hgase lo siguiente:

    crear una lista de parmetros que

    faltan. Usted debe detallar esta informacin cuando se comunique la AS-supuestos de la simulacin a otros usuarios o su gestin. Ciertos parmetros de propiedad

    siempre son necesarios para una

    simulacin. Estos pueden incluir peso

    molecular, presin de vapor, y los

    gases ideales constantes de la

    capacidad de calor. La necesidad de

    otros parmetros depende de su

    eleccin de los mtodos de

    propiedades fsicas. Los manuales de

    simu-lador debe incluir la

    informacin sobre el parmetro de

    requisitos (7). Hay tambin son

    parmetros que sern necesarios para

    el clculo del calor de reaccin o las

    constantes de reaccin equi-librio.

    Esto incluye el calor de formacin y

    la energa libre de Gibbs de

    formacin de todos los componentes

    que participan en las reacciones.

    comprobar si hay orden diferente de

    los tomos. Por ejemplo, el amonaco

    puede ser descrito como H3N en lugar

    de NH3. Ref. 2 contiene un ndice de

    frmulas de compuestos orgnicos y es

    un buen recurso para los nombres

    alternativos.

    Una vez que haya determinado los

    requisitos pa-rmetro que no se sat-

    isfied, el siguiente paso debe ser ob-

    mantener y usar datos de propiedades

    fsicas.

    La obtencin y el uso de datos de propiedades fsicas

    Las fuentes de datos. Para proporcionar parmetros para nondatabank

    componentes o hacer regresin para los parmetros de componente puro y binario, usted tendr que buscar los datos disponibles. Tales datos pueden encontrarse en una variedad de fuentes, incluyendo referencias de compilacin

    de datos, manuals, peridicos y coleccin de datos internos.

    Es este un importante componente en la mezcla?

    Si es menor, lo puedo sacar de la simulacin?

    el impacto de los parmetro especficos se debe usar con

    Usted puede utilizar su juicio acerca de la el componente de la frmula,

    Aunque la mayora de las Corrientes en

    simulaciones contienen mezclasturas, los

    clculos precisos de propiedad no son posibles

    sin precisin pura com ponente propiedades.

    la importancia de componente puro los datos

    no deben ser subestimados ya que son la base

    tanto para purecomponent y propiedades de la

    mezcla.

    Por ejemplo, las propiedades de los

    componentes puros tales como presin de

    vapor sera utilizado en los clculos de

    equilibrio de fases. La Tabla 4 contiene

    fuentes comunes para propiedades de los

    componentes puros, mientras Tabla 5 se

    enumeran las fuentes comunes para

    propiedades de la mezcla.

    El orden recomendado de datos bsqueda es:

    1. evaluacin crtica de las fuentes de datos;

    2. fuentes no evaluadas;

    3. medidas experimentales, y

    4. tcnicas de estimacin.

    Parmetros binarios para equilibrio de fases.

    Debido al gran nmero de pares binarios,

    incluso en una simulacin de slo diez

    componentes, se recomienda la clasificacin

    de los componentes a fin de dar prioridad a los

    pares y concentrar los esfuerzos de bsqueda

    bibliogrfica y la medicin de los parmetros

    ms importantes.

    Es polar o no polar? reaccin (incluyendo la posicin de

    descompresin) causar este componente se agote?

    Qu propiedades tienen que ser acu-rate para los mtodos de propiedad elegido?

    Estas preguntas le ayudarn a

    identificar los parmetros que se necesitan de opinin basadas en la eleccin de los mtodos de propiedades fsicas. Si estos parmetros no estn disponibles o no puede determinarse a travs de bsqueda bibliogrfica, re-

    gresin o la estimacin, entonces usted tendr que reevaluar su eleccin de los mtodos de propiedad fsica u obtener datos de medicin. Usted debe determinar cules son los

    parmetros por defecto de si la

    simulacin-tor no encuentra ninguna

    disponible. Es peligroso asumir que los

    parmetros de propiedades fsicas

    estaban disponibles slo porque el

    simulador no te dar un mensaje de error.

    Usar los manuales del simulador y la

    ayuda en lnea para

    Tcnicas para eliminar o

    reducir al mnimo el

    impacto de los parmetros

    especficos se debe usar con

    precaucin.

    Usted puede utilizar su juicio acerca de la

    importancia de un parmetro para

    establecer los valores nominales de los no

    importantes propiedades. Por ejemplo, si

    usted sabe que un componente es muy

    voltil y est utilizando la ecuacin de

    Antoine para la presin de vapor (ln P = A

    + B / (T + C)), se puede establecer el valor

    de los parmetros A, B y C a -100 , 0 y 0,

    respectiva-mente. (T es la temperatura.)

    Esto asignar la presin de vapor utilizado

    en la Ley de Raoult un valor muy pequeo,

    casi cero (3,7 10-44!). Esto y similares

    tc-nicas de eliminar o reducir al mnimo el

    impacto de los parmetros especficos

    deben ser utilizados con precaucin, sin

    embargo.

    Si no puede encontrar un componente en

    bancos de datos del simulador, asegrese de

    comprobar si hay sinnimos. Por ejem-plo,

    metoxibenceno puede aparecer como fenil

    ter metlico o anisol. Un buen mtodo

    consiste en buscar el componente utilizando

    su frmula. Cuando se selecciona el

    componente de la frmula

    Es este un importante componente en la mezcla? Si es menor, lo puedo sacar

    de la simulacin?

    El componente forma parte en VLE? Est el componente no voltil?

  • Tabla 4. Ejemplos y fiabilidad de las fuentes de datos de los componentes puros.

    * Parts of these sources are available on-line from DIALOG Information Services, STN

    Interna- tional, or Technical Databases Services, Inc. (TDS)

    En primer lugar, dividir los componentes en tres grupos:

    prioridad alta, media y baja. Base de la prioridad en criterios tales como la composicin y las caractersticas de pureza del proceso - si un componente se especifica pureza, ese componente es importante incluso si

    slo aparece en concentraciones bajas. En segundo lugar, vincular los componentes en alto / alto, alto / medio, alto / bajo, medio / medio, medio / bajo y bajo / grupos de bajos. Buscar las fuentes disponibles,

    incluyendo aquellos en los internos, para los datos de todos los grupos. Si ciertos pares de componentes son conocidos por ser-tienen idealmente, pueden ser excluidos de la bsqueda. A continuacin, utilice el mtodo

    UNI-FAC para las parejas que faltan en las categoras media / media, media / baja y baja / baja. UNIFAC no se recomienda, sin embargo, para los pares que incluyen los componentes de alta prioridad. Una

    bsqueda en la literatura secundaria se puede utilizar para encontrar datos binarios para compuestos similares y los parmetros pa-entonces sustituidos. Proponer trabajo experimental si los datos de los

    parmetros binarios todava faltan o si regresin de datos expone datos como inadecuada (3).

    ) i

    being used to check that the components meet the constraints of phase equilibria

    ( ((

    )

    )

    )

    Regresin de datos

    Regresin de datos es una poderosa

    herramienta para los ingenieros no slo para

    hacer el mejor de los datos disponibles, sino

    tambin para analizar la bondad del ajuste

    de un modelo de propiedad fsica de los

    datos. La mayora de los simuladores

    incluyen una funcin de regresin de datos.

    Ejemplos de regresin de datos comnmente

    incluyen binario VLE y LLE, presin de

    vapor, el calor de vaporizacin, densidad y

    capacidad de calor.

    Regresin de datos busca el mejor ajuste de

    estimaciones de parmetros a los datos

    experimentales. El mejor ajuste se

    representa por encontrar el valor ms bajo

    de una funcin objetivo mientras que

    empareja el equilibrio de fases u otras

    limitaciones. Una de las tcnicas de

    regresin comn se denomina estimacin de

    mxima verosimilitud. La funcin objetivo

    para este mtodo es:

    Donde j es un grupo de datos, y

    se

    miden y con variables estimadas,

    respectivamente, tales como la temperatura,

    la capacidad de presin, composicin, o

    calor, es la desviacin estndar o el error en la medicin de la variable, y es la

    ponderacin del grupo de datos. Cuando se instalan los datos de equilibrio de

    fases, el algoritmo de regresin intenta

    reducir la funcin objetivo mientras que el

    mtodo de la propiedad fsica se utiliza para

    que los componentes cumplen las

    restricciones de equilibrio de fases.

    El trabajo de una regresin xitosa

    consiste en seleccionar el modelo de

    derecho de propiedad fsica y los

    parmetros, que representa los datos

    correctamente, la eleccin de

    apropiados desviaciones estndar de los

    datos, y comenzando con adecuadas

    estimaciones inciales de los

    parmetros. Las siguientes son pautas

    generales para la regresin de datos.

    Asegrese de que usted es una regresin de los parmetros correctos.

    Utilice el mismo mtodo que las

    propiedades fsicas y construidas en

    base de datos que va a utilizar en la

    simulacin. Elige parmetros que

    tienen un impacto en los datos

    utilizados. Por ejemplo, cuando se

    utiliza un mtodo de la ecuacin de

    estado, como Peng-Robinson o

    Redlich-Kwong-Soave, debe

    determinar el factor acntrico, . pero, si usted est usando un mtodo de

    coeficiente de actividad, debe

    determinar dos o ms constantes para el

    modelo Antoine.

    Estimar como parmetros posibles.

    Hay una tendencia a utilizar un gran

    nmero de parmetros cuando se encaja

    con un modelo de datos tales como la

    temperatura dependen de las

    propiedades o equilibrios de fase

    binaria. Trate de regresin de los datos

    con los pocos parmetros sea posible.

    Si los resultados de la regresin indican

    que la desviacin estndar de los

    parmetros estimada es del mismo

    orden de magnitud que los valores de

    los parmetros, es posible que la

    estimacin de demasiados parmetros

    para los datos dados. Cuanto mayor es

    el rango de temperatura de sus datos,

    los parmetros ms que se puede

    estimar.

    Tenga cuidado con regresin de datos

    incompletos. Puede dar malos

    resultados si faltan puntos de datos, en

    particular los datos de composicin.

    Por ejemplo, algunos autores no

    informan de todas las composiciones

    en VLLE LLE o inmiscibles. Es

    posible que necesite estimar las

    composiciones que faltan para que el

    equilibrio de fases se puede calcular

    para todos los componentes.

  • descubre cmo el simulador maneja los

    datos que faltan para el adecuado

    manejo de datos incompletos.

    Especificar el nmero correcto de

    fases de regresin. una dar resultados

    incorrectos si el nmero de fases no se

    ha especificado correctamente. Este es

    un problema comn en los sistemas

    VLLE. Para algunos datos de la

    literatura, el nmero de fases es difcil

    de interpretar debido a la presentacin

    de los datos o la falta de descripcin. A

    menudo, en los datos VLLE, slo una

    composicin lquida total est

    comunicado incluso aunque dos fases

    lquidas presentes. El autor puede

    informar de un azetropo heterogneo -

    un azetropo donde la composicin del

    vapor es igual al total de lquido

    composicin, pero dos fases lquidas

    presentes. Al hacer la regresin de un

    azetropo heterogneo, dividir los datos

    en dos grupos, los datos VLE y los

    datos VLLE. Esto asegurar que los

    equilibrios de fases se consideran

    correcto. En regresiones tales como

    este, es importante usar la tabulacin

    propiedad y caractersticas de trazado

    del simulador para comprobar que los

    parmetros estimados reproducen

    correctamente los datos originales.

    Utilice la funcionalidad completa de

    un modelo. Un modelo de propiedad

    fsica se puede utilizar para calcular

    varias propiedades. Por ejemplo, puede

    utilizar el exceso de entalpa binario

    (HE) y VLE datos binarios o datos LLE

    para determinar parmetros binarios

    para los modelos de coeficientes de

    actividad. Para los modelos de ecuacin

    del estado, usted simultneamente

    puede utilizar lquido y la capacidad

    calorfica del vapor, presin de vapor y

    el calor de vaporizacin de datos. Si los

    datos estn disponibles para estas

    propiedades, utilice estos datos al

    mismo tiempo para estimar los

    parmetros. Los grupos de datos de

    diferentes tipos se pueden utilizar juntos

    en la misma regresin.

    Si los parmetros necesarios,

    retroceder incluso si los valores estn

    disponibles en el banco de datos ded

    propiedades fsicas. Los parmetros que

    Tabla 5. Ejemplos de datos de mezclas

    se encuentran en la incorporada en los

    bancos de datos de componentes puros y

    binarios generalmente son muy fiables.

    Usted puede encontrar, sin embargo, que es

    necesario determinar los parmetros nuevos

    para reemplazar los valores del banco de

    datos de la aplicacin. Compruebe los

    parmetros incorporados para asegurar que

    la temperatura recomendada, la presin, y el

    rango de composicin no est fuera del

    alcance de su simulacin. Por ejemplo, los

    parmetros de presin de vapor no han

    podido ser determinada a temperaturas por

    debajo del punto normal de ebullicin. La

    mayora de los modelos de propiedad fsicos

    extrapolar fuera de los lmites de

    temperatura bastante bien, pero en algn

    compromiso en la precisin. Los valores de

    parmetros tambin puede aplicarse a una

    gama muy amplia de temperatura y por lo

    tanto no proporcionar un buen ajuste si slo

    se necesita una zona estrecha en la

    simulacin. Para los clculos de equilibrio

    de fases, para mejorar la precisin de las

    predicciones VLE o LLE, es posible que

    desee utilizar los datos ternarios o

    cuaternarios para afinar los parmetros

    binarios que pueden estar disponibles en el

    simulador.

    Compruebe que los parmetros de

    reproducir los datos. El simulador se

    reportan resultados cualitativos de la

    regresin, incluyendo los residuos (variables

    experimentales menos estimado). Utilice la

    tabulacin propiedad o las caractersticas de

    trazado de reproducir los datos en las

    condiciones especificados. Esto se puede

    realizar en el plazo de regresin mismo.

    Comprobar que el nmero correcto de fases

    se prev al permitir dos en fase lquida

    clculos para la tabla de propiedades o

    trama. Adems, el simulador puede tener

    una opcin donde se puede evaluar el ajuste

    utilizando los parmetros existentes y el

    modelo con datos experimentales sin hacer

    una regresin.

    Retire los componentes no en equilibrio de fases. Si los componentes que son

    slidos o iones no aparecen en una fase, se

    pueden quitar las restricciones de equilibrio

    de fases. Esto es til en VLE.

    Generar datos de equilibrio. Si tiene parmetros binarios para un coeficiente de

    actividad o modelo de ecuaciones de

    estado, el simulador puede ser capaz de

    generar datos VLE o LLE de regresin

    utilizando estos parmetros. Usted puede

    regresar a estos "datos" con otro modelo de

    propiedad fsica. Esto permite la

    consolidacin de los parmetros conocidos

    en un mtodo de propiedad nica.

    Introducir otros datos. Su simulador puede tener una funcin Ajuste de datos que

    puede utilizarse para datos de la planta.

    Este mtodo puede no ser tan til para la

    simulacin de prediccin, sin embargo, si

    los datos no son de una gran variedad de

    condiciones.

    Estimacin de parmetros faltantes

    Estimacin de la propiedad por lo general

    se hace despus de una bsqueda de datos

    se lleva a cabo, a falta de suministro de los

    parmetros de la propiedad. Puede utilizar

    mtodos integrados de clculo para llenar

    algunas lagunas en sus parmetros fsico-

    propiedad-requisitos. Simuladores incluyen

    uno o ms mtodos de estimacin para cada

    uno de los parmetros ms comunes. Hay

    dos tipos de mtodos de estimacin de los

    parmetros de los componentes puros:

    grupo estructural, y los estados

    correspondientes.

    Mtodos estructurales de grupo se basa en

    la idea de que las contribuciones de las

    partes o grupos estructurales del

    componente aditivo son para propiedades

    tales como punto de ebullicin normal,

    crtico de temperatura, presin crtica,

    capacidad ideal de calor de gas, y el calor

    estndar de formacin. Algunos mtodos,

    tales como la de Benson, contiene

  • Tabla 6. Comparacin de datos estimados y experimentales para el pentanol (C6H10O)

    Tabla 7. Estimacin de propiedades para el propil fenil ter (C9H12O)

    correcciones adicionales para tomos

    prximo ms cercano--vecino o por anillos.

    Contribuciones de grupos estructurales se

    determinan tomando una contribucin

    media basada en constantes fsicas

    conocidas de muchos compuestos

    orgnicos. Debido a que el Benson, Jback

    (10), y otros mtodos estructurales del

    grupo se basan principalmente en los datos

    de compuestos orgnicos, no pueden ser

    utilizados para inorgnicos, incluyendo

    metales o iones. Adems, los mtodos

    estructurales de grupo no precisa

    representar a molculas orgnicas muy

    grandes (es decir, los que tienen un peso

    molecular> 200), tales como protenas.

    Nuevos grupos contribucin mtodos como

    el de Constantinou y Gani (4)

    potencialmente pueden proporcionar

    mejores estimaciones para los productos

    orgnicos. Otros mtodos posiblemente

    tiles se proponen en la literatura pero

    puede aplicarse a slo ciertas familias de

    componentes.

    Mtodos correspondientes estados

    empricos se basan en relaciones

    matemticas entre las propiedades. Por

    ejemplo, el mtodo LetsouStiel relaciona la

    viscosidad del lquido a la temperatura

    crtica, presin crtica, y factor acntrico.

    Estos mtodos muy probablemente ser

    incorrecto cuando se utiliza para

    compuestos diferentes a las que se bas la

    correlacin.

    Un buen enfoque para la contribucin

    de grupo y ambos mtodos

    correspondientes estados es comprobar

    la exactitud de como mtodos posibles

    para los compuestos para los que las

    propiedades sean conocidos y que son

    estructuralmente similares al compuesto

    que se esta estimando. El siguiente

    ejemplo muestra el uso de este

    concepto.

    Estimacin de las propiedades del ter

    fenil propilo. Digamos que usted est

    modelando un proceso que contiene ter

    fenil propilo (PPE), tambin llamado

    benceno propiloxi. Los nicos datos que

    tenemos son su punto de ebullicin

    (189,9 C), la densidad a 25 C

    (0.9474 g/cm3), y la estructura

    molecular:

    Usted quiere estimar las propiedades

    del PPE utilizando los mtodos ms

    adecuados.

    Paso 1.Determine los mejores mtodos

    de estimacin de un ter fenil similar.

    Seleccione otro compuesto (s)

    qumicamente similar a la PPE para el

    que disponga de datos experimentales

    de propiedad. (. Desde luego, los

    compuestos ms similares que usted

    puede utilizar, mayor ser su confianza

    en que va a seleccionar los mtodos

    ms apropiados) En este caso, por

    simplicidad vamos a elegir slo penta-

    nol:

    Los datos para phenetol est disponible de la

    coleccin DIPPR datos (5).

    Utilice el simulador incorporado en los

    mtodos para estimar las propiedades de

    phenetol. A continuacin, comparar los

    resultados de los diferentes mtodos con los

    valores determinados experimentalmente

    para identificar qu mtodos dan las mejores

    estimaciones para esta clase de compuestos.

    La Tabla 6 muestra los resultados de los

    diferentes mtodos para phenetol.

    Se puede ver que el mtodo Ambrosio da

    mejores predicciones globales de

    temperatura y presin crticas, el mtodo

    crtico Fedors por volumen, y el mtodo para

    Jback calor estndar de formacin para

    phenetol. Por lo tanto, vamos a utilizar estos

    mtodos para predecir las propiedades

    correspondientes de PPE.

    Paso 2.Ingrese los datos disponibles y la

    estructura de PPE. Ingrese el punto de

    ebullicin normal y la estructura molecular

    del PPE, y especificar los mtodos que

    dieron las mejores predicciones para

    phenetol.

    Paso 3.Examine los resultados de la

    estimacin de PPE. Estos aparecen en la

    Tabla 7. Un rea de la estimacin de la

    propiedad de que es ms difcil es diferenciar

    las propiedades de los estereoismeros.

    Algunos mtodos de contribucin de grupos

    tiene correcciones para orto, meta y

    configuraciones de Par, pero pocas tienen

    incorporadas las correcciones de ismeros

    pticos. La separacin de estos ismeros en

    un proceso qumico se basa en sus propieda-

  • des ligeramente diferentes - volatilidad

    relativa en la destilacin es un ejemplo.

    El empleo de mtodos ms sencillos

    Adems de grupo estructural y

    procedimientos de estados

    correspondientes, otro enfoque de

    estimacin til es proporcionado por

    serie y parcelas familiares. Grficos de la

    serie observar los valores de una

    propiedad, como punto de ebullicin

    normal al aumentar el peso molecular o

    nmero de carbono para los compuestos

    en una serie que se diferencian por el

    grupo sustituyente, tales como el CH 2-

    unid en n-alcanos. La Figura 10 es un

    grfico de series para el punto de

    ebullicin normal de n-alquilbencenos.

    Parcelas familiares son similar, pero el

    nmero de grupos es ms grande. Por

    ejemplo, la Figura 11 muestra un

    diagrama de la familia de la presin

    crtica de metilo (hidrgeno)

    clorosilanos. Usted puede utilizar estas

    parcelas para predecir las propiedades

    mediante la extensin de la curva o para

    ver sus datos en busca de errores (6).

    Para crear una serie til o diagrama de la

    familia, sin embargo, debe tener cuidado

    con los componentes incluidos.

    Cuando la precisin no es crtica,

    considere la tcnica simple pero de gran

    alcance de la sustitucin de

    componentes. En este, se utilizan las

    propiedades de otro, similar componente

    de todas las propiedades del componente

    de inters que usted no sabe. Un

    componente similar es uno que tiene una

    volatilidad comparable (presin de

    vapor), la densidad y la capacidad de

    calor. Esto es til si el componente no es

    voltil o no est en involucrados en

    equilibrio de fases. Por ejemplo, puede

    tener una pequea cantidad de un

    componente no voltil en una corriente

    que es a 100 C y 1 atm. Se puede

    acceder a las propiedades de un

    componente no voltil, por ejemplo C

    20H42 (peso molecular = 282,55, y el

    punto de ebullicin = 343,78 C), en

    lugar de las propiedades de estimacin.

    Este mtodo es muy eficaz si no es

    necesario propiedades exactas del

    componente. Tenga cuidado, sin embargo, si se utiliza este enfoque y uno

    de los coeficientes de actividad UNIFAC

    mtodos, ya que puede cambiar la AS-

    suposiciones hechas acerca de la fase

    lquida.

    Otra tcnica para simplificar una mezcla

    de componentes similares en que los

    represente en un solo componente.

    Figura 10 y 11

    Esta es una tcnica til cuando los

    componentes no se conocen exactamente.

    Por ejemplo, el componente C5 +

    puede

    representar a los hidrocarburos de 5

    tomos de carbono y mayores.

    Estimacin de parmetros

    binarios

    Se puede estimar parmetros binarios para

    Wilson, NRTL, y UNI-QUAC coeficiente

    de actividad de los modelos que utilizan

    dos enfoques: UNIFAC e infinita-dilucin

    coeficientes de actividad. UNIFAC-

    estimados los parmetros binarios por lo

    general no proporcionan suficiente

    precisin y, as, slo se recomiendan para

    las etapas tempranas de la propiedad fsica

    de datos y la investigacin para "llenar los

    espacios en blanco" para los componentes

    con prioridad media o baja.

    Mejores parmetros binarios se puede

    estimar usando infinito de dilucin

    actividad datos de coeficientes. (Algunos

    simuladores pueden incluir esta

    caracterstica en sus herramientas de

    regresin)

    Este mtodo es mejor porque se basa en

    los componentes de inters, a diferencia

    Del mtodo de la contribucin del grupo, que

    promedia el efecto de las interacciones de los

    grupos de componentes diferentes.

    Estimacin de las propiedades fsicas pueden

    empezar en un problema de simulacin - pero

    usted debe hacer una bsqueda en la literatura

    intensa para encontrar que faltan parmetros de

    componente puro y binarios.

    Es importante acceder a todos los parmetros

    conocidos antes de hacer la propiedad

    estimacin. Primeros datos experimentales,

    generalmente son ms precisos que los valores

    estimados. En segundo lugar, los Estados-

    correspondientes mtodos de estimacin

    requieren de otras constantes fsicas como

    entrada. El uso de un valor experimental

    mejorara la prediccin de estos parmetros de

    la propiedad. De lo contrario, el error en la

    estimacin de parmetros tales como el punto

    de ebullicin normal, temperatura crtica, y se

    propaga crticos de presin a otros parmetros

    de propiedad.