Determinación experimental del equilibrio de fases en la formación de hidratos de las mezclas: H2O + C10H22 + CO2 y H2O + C10H22 + CO2 + Bromuro de Tetrabutil Amonio (TBAB)

Abstract

RESUMEN: Actualmente, se han buscado nuevas aplicaciones para los hidratos de gas, sin embargo, para el desarrollo de procesos es necesario datos experimentales de la formación de hidratos. Debido a ello, se estudió el comportamiento de los puntos de disociación de hidratos de los sistemas H2O+C10H22+CO2 y H2O+C10H22+CO2+TBAB (bromuro de tetrabutil amonio). Para esto se determinó experimentalmente, la disociación de hidratos utilizando un equipo experimental basado en una técnica isocórica no visual. El cual consiste, principalmente en: una celda de equilibrio, un recirculador termostático, una bomba de presurización tipo jeringa, sensores e indicadores de presión y temperatura, un sistema de agitación magnética y una unidad de adquisición de datos. Con el objetivo de conocer la incertidumbre experimental en las variables termodinámicas, se realizó la calibración de los instrumentos de medición de temperatura y presión en un intervalo de temperatura de 258.15 K a 293.15 K y presiones de hasta 35 MPa. El equipo experimental utilizado se validó, al comparar los puntos de disociación, obtenidos en este trabajo de tesis, de hidratos de las mezclas H2O+CO2 y H2O+N2 con los datos reportados en la literatura internacional. Posteriormente, se determinaron las condiciones de presión y temperatura para la disociación de hidratos de la mezcla H2O+C10H22+CO2, en un intervalo de presión de 1.690 a 4.021 MPa y temperaturas de 275.92 a 282.51 K. Además, se adicionó un promotor termodinámico (TBAB) con el objetivo de estudiar el efecto la formación de hidratos, encontrando un desplazamiento en las condiciones de disociación de hidratos en el intervalo de temperaturas de 282 a 291 K aproximadamente. Se encontró que la presencia del C10H22 no participa en la formación de hidratos en la mezcla mencionadas. Finalmente, se determinó la incertidumbre experimental de los datos obtenidos en este trabajo, reportando una incertidumbre expandida máxima de 0.28 K para la temperatura, 0.07 MPa en presión y composiciones de 0.15 % en peso. ABSTRACT: Currently, new applications for gas hydrates have been sought, however, the development of processes needs experimental data on the formation of hydrates. For the above mention reason, the behavior of hydrates dissociation points for H2O+C10H22+CO2 and H2O+C10H22+CO2+TBAB (tetrabutylammonium bromide) systems were studied. For that, the hydrate dissociation conditions were measured using an experimental equipment based in a non-visual isochoric technique. Briefly, the experimental apparatus consists of an equilibrium cell, a thermostatic bath, a syringe pump, temperature and pressure indicators, a magnetic stirring system and an electronic acquisition unit. In order to know the experimental uncertainty of the thermodynamic data obtained, the temperature and pressure sensors were calibrated in a temperature range of 258.15 to 293.15 K and pressures up to 35 MPa. The experimental equipment used was validated measuring hydrate dissociations conditions for H2O+CO2 and H2O+N2 systems, obtained in this dissertation, and compare the results with the international literature data. Subsequently, the hydrate dissociations conditions for H2O+C10H22+CO2 system were obtained in a pressure range of 1.690 to 4.021 MPa and temperatures between 275.92 and 282.51 K. Besides, a thermodynamic promoter (TBAB) has been added in order to study the effect it has on the determination of the phase equilibrium, watching a phase equilibrium displacement in a temperature range of approximately 282.00 to 291.00 K. It was determined that the C10H22 presence does not participate in the hydrate formation. Finally, the combined expanded uncertainty from the data obtained in this work was estimated, obtaining 0.28 K in temperature, 0.07 MPa in pressure and 0.15 % weight in composition.