Descripción
Calcule el punto de rocío y el punto de burbuja a 13.6 atm para una mezcla multicomponente que contiene 8% de etano, 22% de propano, 53% de butano normal y 17% de pentano normal en mol. Use el diagrama de DePriester.
Referencia: Ejemplo 2 del Barderas. UNAM. Página 12.
Solución.
Componentes: Etano (1); Propano (2); n-Butano (3); n-Pentano (4)
Composición de la alimentación: z1 = 0.08, z2 = 0.22, z3 = 0.53, z4 = 0.17
Presión: P = 13.6 atm = 199.87 psia ≈ 200 psia
Temperatura de rocío: Tr = ?
Procedimiento para determinar la temperatura de rocío:
T = 140°F (Asignado).
A P = 200 psia y T = 140°F de los diagramas de DePriester:
K1 = 3.78; K2 = 1.48; K3 = 0.54; K4 = 0.21
Composición del líquido: \( \displaystyle x_i=\frac{z_i}{K_i}\)
\( \displaystyle x_1=\frac{z_1}{K_1}=\frac{0.08}{3.78}=0.0212\)
\( \displaystyle x_2=\frac{z_2}{K_2}=\frac{0.22}{1.48}=0.1486\)
\( \displaystyle x_3=\frac{z_3}{K_3}=\frac{0.53}{0.54}=0.9815\)
\( \displaystyle x_4=\frac{z_4}{K_4}=\frac{0.17}{0.21}=0.8095\)
Σ xi = 0.0212 + 0.1486 + 0.9815 + 0.8095 = 1.9608 > 1
Como Σ xi > 1, aumentar T, y regresar al inicio del procedimiento.
T = 210°F (Asignado).
A P = 200 psia y T = 210°F de los diagramas de DePriester:
K1 = 5.18; K2 = 2.45; K3 = 1.02; K4 = 0.455
Composición del líquido: \( \displaystyle x_i=\frac{z_i}{K_i}\)
\( \displaystyle x_1=\frac{z_1}{K_1}=\frac{0.08}{5.18}=0.0154\)
\( \displaystyle x_2=\frac{z_2}{K_2}=\frac{0.22}{2.45}=0.0898\)
\( \displaystyle x_3=\frac{z_3}{K_3}=\frac{0.53}{1.02}=0.5196\)
\( \displaystyle x_4=\frac{z_4}{K_4}=\frac{0.17}{0.455}=0.3736\)
Σ xi = 0.0154 + 0.0898 + 0.5196 + 0.3736 = 0.9884 ≈ 1
Como Σ xi ≈ 1, Fin. Salida: Tr = 210°F.
Resumen:
Temperatura de rocío: Tr = 210°F = 98.9°C.
Composición de las fases en equilibrio:
Líquido: x1 = 0.0154; x2 = 0.0898; x3 = 0.5196; x4 = 0.3736
Vapor: y1 = 0.08; y2 = 0.22; y3 = 0.53; y4 = 0.17
Temperatura de burbuja: Tb = ?
Procedimiento para determinar la temperatura de burbuja:
T = 100°F (Asignado).
A P = 200 psia y T = 100°F de los diagramas de DePriester:
K1 = 2.85; K2 = 0.95; K3 = 0.32; K4 = 0.115
Composición del vapor: yi = Ki zi
y1 = K1 z1 = 2.85×0.08 = 0.22800
y2 = K2 z2 = 0.95×0.22 = 0.20900
y3 = K3 z3 = 0.32×0.53 = 0.16960
y4 = K4 z4 = 0.115×0.17 = 0.01955
Σ yi = 0.22800 + 0.20900 + 0.16960 + 0.01955 = 0.62615 < 1
Como Σ yi < 1, aumentar T, y regresar al inicio del procedimiento.
T = 147°F (Asignado).
A P = 200 psia y T = 147°F de los diagramas de DePriester:
K1 = 3.9; K2 = 1.57; K3 = 0.58; K4 = 0.23
Composición del vapor: yi = Ki zi
y1 = K1 z1 = 3.9×0.08 = 0.3120
y2 = K2 z2 = 1.57×0.22 = 0.3454
y3 = K3 z3 = 0.58×0.53 = 0.3074
y4 = K4 z4 = 0.23×0.17 = 0.0391
Σ yi = 0.3120 + 0.3454 + 0.3074 + 0.0391 = 1.0039 ≈ 1
Como Σ yi ≈ 1, Fin. Salida: Tb = 147°F.
Resumen:
Temperatura de burbuja: Tb = 147°F = 63.9°C.
Composición de las fases en equilibrio:
Líquido: x1 = 0.08; x1 = 0.22; x3 = 0.53; x4 = 0.17
Vapor: y1 = 0.3120; y2 = 0.3454; y3 = 0.3074; y4 = 0.0391
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