IMPLEMENTACIÓN DE UN NUEVO EQUIPO EXPERIMENTAL PARA LA MEDICIÓN DEL EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR A ALTA PRESIÓN DEL SISTEMAS CO2 +ALCOHOL

Abstract

Existe un interés en los procesos de separación o purificación de biomateriales empleando dióxido de carbono (CO2) supercrítico, en particular la separación de mezclas de alcoholes producidos a partir de gas de síntesis o a partir de caldos de fermentación. El diseo, modelación, simulación y optimización de los potenciales procesos que empleen CO2 supercrítico (SC-CO2) para la separación de alcoholes, requieren información detallada del comportamiento de fases a alta presión. El objetivo fundamental de este trabajo, ha sido implementar un equipo experimental para llevar a cabo la medición isotérmica del equilibrio liquido-vapor a alta presión, utilizando una metodología estático-analítica para cuantificar las composiciones de las fases en equilibrio de sistemas CO2 + alcohol. El componente principal del conjunto experimental es una celda visual de equilibrio de alta presión de volumen variable (0.1 - 0.3 dm3) que puede ser operada hasta 373 K y 68 MPa. Parte de los elementos empleados en la construcción de este equipo experimental, pertenecieron a un aparato de medición del equilibrio entre fases que empleaba una metodología estático-analítica. Es por ello, que la herramienta presentada en este trabajo tiene la flexibilidad de operar en régimen híbrido estático-sintético/analítico, con la capacidad de generar datos de equilibrio isotérmicos, isobáricos e isopletas. Como una forma de validar la operación experimental, se estudió el sistema binario CO2 + etanol a temperaturas de 313.338 K y presiones de 1.2.11 MPa. Los resultados fueron comparados con datos previamente publicados en la literatura, verificando diferencias inferiores al 3% y 2% para las composiciones de las fases líquida y vapor, respectivamente. Adicionalmente se informan los resultados de las mediciones obtenidas para los sistemas binarios CO2 + 1-propanol, CO2 + 2-metil-1-propanol, CO2 + 3-metil-1-butanol y CO2 +1-pentanol en el rango de temperaturas de 313.333 K y presiones hasta 12 MPa. Las mediciones de estos sistemas, también fueron comparadas con información disponible en la literatura. Los resultados de las mediciones experimentales obtenidas para los sistemas CO2 + alcohol, fueron modelados con la ecuación de estado de Peng-Robinson y las reglas de mezclado cuadráticas clásicas de van der Waals y las reglas de mezclado dependientes de la composición de Mathias-Klotz y Prausnitz.