Extracción de aromáticos en mezclas de hidrocarburos: experimentos y simulación Público Deposited
En este trabajo se presentan resultados experimentales de la solubilidad de compuestos aromáticos en el equilibrio líquido-líquido, obtenidos con cromatografía gas-líquido en función de la concentración de disolvente y de la temperatura. Además se calculó con dinámica molecular, el equilibrio líquidolíquido de sistemas binarios en función de la temperatura y un sistema ternario en función de la concentración de aromático. El objetivo es obtener un disolvente que podría ser utilizado industrialmente en la separación de compuestos aromáticos en mezclas de hidrocarburos. En la parte experimental se utilizó una mezcla de disolventes para mejorar las características de selectividad y capacidad de extracción de compuestos aromáticos. El disolvente es una mezcla binaria de N-metil-2-pirrolidona (NMP) y de dietilenglicol (DEG), ambos compuestos son altamente polares. Los resultados que se presentan son para dos mezclas constituidas de 90%NMP + 10%DEG y 70%NMP + 30%DEG (la concentración es en % en masa). Como hidrocarburo parafínico se estudió al heptano y como el compuesto aromático al tolueno. Las mezclas estudiadas son sistemas seudo-ternarios (disolvente-hidrocarburoaromático) y forman un equilibrio líquido-líquido con una fase rica en el disolvente y la otra rica en heptano. El compuesto aromático, tolueno, se distribuye en ambas fases. Determinar la concentración de cada componente en cada fase en el equilibrio líquido-líquido es uno de los objetivos de este trabajo. La concentración de cada componente en cada fase líquida se determinó por medio de cromatografía gaslíquido a distintas temperaturas y concentraciones de disolvente. La evaluación de las mezclas se llevó acabo mediante el análisis de la región de inmiscibilidad parcial, selectividad y capacidad de extracción de aromático. Además se aplicaron los modelos de correlación NRTL (non random two liquids) y UNIQUAC (universal quasi-chemical), para obtener los parámetros de interacción, las curvas de coexistencia y el punto crítico. De acuerdo con los resultados experimentales se observó que: i) la inclusión de DEG en el disolvente NMP aumentó la región de insolubilidad parcial, ii) el incremento en la temperatura aumenta la solubilidad de ambas fases líquidas y iii) los modelos de correlación describen adecuadamente los diagramas de fases. Por otro lado, los resultados de simulación molecular se obtuvieron para los sistemas binarios NMP-heptano y NMP-undecano y para sistemas ternarios NMPheptano-benceno. El primer paso fue obtener, mediante dinámica molecular a presión constante, la densidad de NMP en fase líquida a distintas temperaturas para validar los parámetros del potencial. Para los otros componentes los parámetros fueron tomados de la literatura. Las mezclas binarias se estudiaron a distintas temperaturas y las mezclas ternarias a la misma temperatura pero a distintas concentraciones del hidrocarburo aromático. Los resultados de simulación predicen: i) la formación del equilibrio líquidolíquido entre NMP y un hidrocarburo parafínico (heptano o undecano), ii) que en mezclas binarias la solubilidad del hidrocarburo parafínico (parafina) en la fase rica en NMP es mayor que la solubilidad de NMP en la fase rica en parafina, y iii) que NMP extrae compuesto aromático de la mezcla parafina-benceno. Los resultados están en buen acuerdo con datos experimentales.
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