Modelización del equilibrio de fases y otras propiedades, de soluciones de etaoatos de alquilo con alcanos y su empleo en simulación de proceso

Resumo

La memoria recoge el contenido de una investigación realizada como Tesis Doctoral, basada en un análisis exhaustivo experimental y teórico sobre el comportamiento de soluciones binarias formadas por los cuatro primeros etanoatos de alquilo con seis alcanos (C5-C10). La investigación dio lugar a cuatro artículos, tres de los cuales han sido publicados y cuyas copias se presentan de acuerdo a un organigrama previo que ha servido también para desarrollar esta memoria. Experimentalmente se ha conseguido una densa base de datos de propiedades termodinámicas de las soluciones referenciadas, de datos de equilibrio líquido-vapor isobáricos (iso-p ELV), y otras cantidades que permiten interpretar los efectos energéticos hE, y volumétricos de mezclado vE. Se utilizó un modelo propio de naturaleza termodinámico-matemática para la función de Gibbs con el fin de lograr una buena representación analítica y gráfica de los resultados experimentales. El modelo, con forma polinómica, necesitó de un procedimiento de ajuste adecuado para realizar una correlación simultánea de todas las propiedades implicadas en un mismo sistema. Se utilizó un algoritmo genético con optimización multiobjetivo. Los resultados fueron buenos, mejorando la capacidad de otros modelos conocidos, como NRTL, que no representa bien los datos de la segunda derivada de la función de Gibbs ni los equilibrios líquido-líquido en un proceso de correlación simultánea con datos de ELV. También se utilizó el modelo predictivo UNIFAC y los resultados obtenidos presentaron ciertas discrepancias, especialmente en la representación de los ELL y otras cantidades como hE(x,T). La información experimental permitió establecer un modelo estructural acerca del comportamiento de las veinticuatro soluciones estudiadas, destacando los efectos expansivos y endotérmicos producidos en los procesos de mezclado. Los efectos interaccionales se deben principalmente a las fuerzas de Van der Waals y a la polaridad de etanoatos. La experimentación del ELV muestra la presencia de puntos azeotrópicos para ocho de los veinticuatro sistemas, que se recogen en una zona de la matriz [etanoatosxalcanos].