Determinación experimental de las propiedades PvT de los sistemas binarios hexano + decano, heptano + decano y octano+ decano de 313 a 363 K hasta 25 MPa

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se determinaron experimentalmente las propiedades volumétricas (PvT) de tres diferentes mezclas de alcanos (hexano + decano, heptano + decano y octano + decano) presentes en los combustibles derivados del petróleo como la gasolina y el diesel. La finalidad de este trabajo es estudiar el comportamiento de las mezclas binarias en función de la temperatura, presión y composición. Estos datos de propiedades volumétricas contribuirán con el desarrollo de un proceso de extracción de compuestos azufrados de dichos combustibles mediante fluidos supercríticos. La técnica del densímetro de tubo vibrante se utilizó en dos equipos experimentales utilizados para este trabajo, usando el método clásico de calibración. Se estudiaron las propiedades PvT de las mezclas para observar su comportamiento teórico y poder elegir los modelos matemáticos que describieran dicho comportamiento. Se utilizaron dos diferentes equipos experimentales para la obtención de los periodos de vibración de los fluidos en estudio, los cuales se describen a detalle y se resaltan las diferencias de ambos. La más importante fue la adquisición de datos por computadora, la cual permitió observar el comportamiento del experimento en forma continua, así como las variaciones en temperatura causadas por fallas eléctricas o cambios en la temperatura ambiente. También se compararon las mediciones de densidad obtenidas en ambos equipos para una misma mezcla y se discuten los resultados obtenidos. Una vez que se ubicó la fase en la que se encuentran las mezclas en un diagrama PvT en el intervalo de estudio, se determinaron las densidades de líquido comprimido del decano y heptano puro en un intervalo aproximado de temperatura de 313.15 a 363.15 K hasta 25 MPa de presión. Los datos obtenidos fueron comparados por los reportados por Zúñiga Moreno y Schilling et al. respectivamente. Estos datos presentan una desviación aproximada de ± 0.04%, con lo que se verifico que la metodología experimental propuesta es confiable. Se midieron las densidades de líquido comprimido de las mezclas binarias de alcanos que son objeto de este estudio, en el mismo intervalo de presión y temperatura antes mencionado para 5 composiciones (aproximadamente xligero= 0.05, 0.25, 0.5, 0.75 y 0.95) que cubren todo el intervalo de composición. Los datos obtenidos fueron correlacionados con la ecuación MTS de 5 parámetros y BWRS, las cuales presentaron desviaciones aproximadas de ±0.04% y ± 0.05%, respectivamente. Finalmente se calcularon los volúmenes en exceso molares de las mezclas a partir de las densidades experimentales, el comportamiento que presentan tiene concordancia con el reportado en la literatura para este tipo de mezclas a presión atmosférica y diferentes temperaturas. ABSTRACT:

In this work, volumetric properties (PvT) of three different alkane mixtures (hexane + decane, heptane + decane and octane + decane) were experimentally determined. These alkanes are present in petroleum fuels such as gasoline and diesel. The purpose of this paper is to study the behaviour of the binary alkane mixtures as a function of temperature, pressure and composition. These volumetric property data will contribute to the development of an extraction of sulfur compounds process from these fuels using supercritical fluids. The technique of vibrating tube densitometer was used for two experimental equipments, using the classical calibration method. We studied the PvT properties of the mixtures to observe their behaviour and choice theoretical mathematical models which describe such behaviour. Two different experimental devices were used for measuring the vibration periods, which are described in detail and highlight the differences between each one. The most important was the computer data acquisition, which allowed observing the behaviour of the experiment continuously, as well as determined variations in temperature caused by power failures or changes in room temperature. PvT measurements were performed on both equipments using the same fluid to compare and discuss its results for each equipment. In a PvT diagram at the working conditions, once the phase was known for the mixtures, density data were determined in the compressed liquid region for pure decane and heptane in the temperature range of about 313.15 to 363.15 K up to 25 MPa of pressure. The obtained results were compared with those published by Zúñiga- Moreno and Schilling et al, respectively. Deviations between experimental and the literature data were found to be ± 0.04%, from which it concluded that the proposed experimental methodology is reliable and suitable. Subsequently, compressed liquid densities of three binary n-alkane + n-alkane mixtures were measured in the same pressure and temperature range used for pure fluids at 5 compositions (approximately x= 0.05,0.25,0.5,0.75,0.95) covering the whole composition range. These data were correlated with the 5-parameters equation and the BWRS EoS, which showed deviations of approximately ± 0.04% and ± 0.05%, respectively. Finally the excess molar volumes for the three mixtures were calculated from the experimental densities. Their behaviours at high pressure are in agreement with those data reported in the literature at atmospheric pressure at different temperatures.