La mezcla azeotrópica acetato de metilo

Fase fluida Equi'ltbria, 74 (1992) 243—252 Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam

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Vapor: datos de equilibrio líquido, a 298.15 K,

para seis sistemas binarios que contienen acetato de metilo o metanol, con acetonitrilo, nitrometano o nitroetano

Maria C. Martin, Maria J. Cocero y Fidel Mato

Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Valladolid, Prado de las Magdalenas, s / n. 47011 Valladolid (España)

(Recibido el 26 de junio de 1991; aceptado en forma final el 27 de diciembre de 1991)

[pic 1]

Martin, MC, Cocero, MJ y Mato, F., 1992. Vapor: datos de equilibrio líquido, a 298,15 K, para seis sistemas binarios que contienen acetato de metilo o metanol, con acetonitrilo, nitrometano o nitroetano. Equilibrio de fase fluida, 74: 243-252.

Vapor isotérmico: los equilibrios líquidos se midieron a 298,15 K para los sistemas que contenían acetato de metilo o metanol con los tres compuestos de nitrógeno acetonitrilo, nitrometano y nitroetano. Los datos experimentales satisfacen la consistencia termodinámica de Redlich-Kister. prueba de tenencia. Los coeficientes de actividad en fase líquida se ajustaron utilizando las ecuaciones de van Laar, Mato, NRTL, Wilson y UNIQUAC. Los sistemas con acetato de metilo presentan ligeras desviaciones positivas de la idealidad, mientras que los sistemas que contienen metanol exhiben fuertesdesviaciones positivas

INTRODUCCIÓN

La mezcla azeotrópica acetato de metilo + metanol está involucrada en el proceso de fabricación industrial de alcohol polivinílico, que está hecho de acetato de polivinilo mediante alcoholisis con metanol. El acetato de metilo resultante se hidroliza para obtener metanol, que se recicla a la etapa de alcoholisis, y ácido acético, que se devuelve a la planta de acetato de vinilo.

Este trabajo se llevó a cabo como parte de un programa de investigación para estudiar la separación de la mezcla azeotrópica acetato de metilo + metanol por tecnología.

[pic 2]

Correspondencia a: F. Mato, Universidad de Valladolid, Departamento de Ingeniería

Ouimica, 47011 Valladolid, España.

0378-3812 / 92 / $ 05.00 O 1992 Elsevier Science Publishers BV Todos los derechos reservados

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niques de destilación modificada. Con este propósito, compuestos cloradosse estudiaron en un artículo anterior como posibles agentes de separación por destilación azeotrópica (Martin et al., 1991).

Los disolventes de alto punto de ebullición se utilizan actualmente en los procesos de separación industrial de la mezcla azeotrópica acetato de metilo + metanol por destilación extractiva; sin embargo, estos solventes conducen a altos costos de separación. Para este estudio, los solventes de alta polaridad y punto de ebullición moderado acetonitrilo, nitrometano y nitroetano se seleccionaron como posibles agentes de separación. Para obtener información que permita predecir el comportamiento de los sistemas ternarios involucrados en los procesos de separación potenciales, se midieron los datos de VLE, ​​a 298.15 K, para los sistemas binarios que contienen acetato de metilo o metanol con los compuestos de nitrógeno mencionados anteriormente. .

EXPERIMENTAL

Materiales

El acetonitrilo, acetato de metilo y metanol utilizados en este trabajo fueron productos Farmitalia Carlo Erba; El nitrometano y el nitroetano se obtuvieron de Fluha Chemie con una pureza mínima garantizada del 99%. Todos los productos químicos, excepto los compuestos de nitrógeno, se trataron mediante rectificación a 1 atm de presión en una columna compacta con una eficiencia equivalente a 25 placas teóricas, y se recogió la fracción intermedia que se destila a temperatura constante. El análisis de cromatografía de gases no pudo mostrar impurezas significativas. La pureza final de todos los químicos fue de al menos 99.85%.

Aparato y procedimiento

Vapor: los datos de equilibrio líquido se obtuvieron mediante un método de saturación que se basa en la saturación isotérmica de un flujo de nitrógeno seco que pasa a través de la fase líquida incrustada en una columna compacta. La fase de vapor se condensa en una trampa de aire líquido, y el condensado se disuelve en un disolvente adecuado para el análisis de cromatografía de gases. Se puede encontrar una descripción más detallada de la técnica experimental y el procedimiento de operación en un artículo anterior (Mato et al., 1980).

La temperatura de equilibrio T se midió con precisión de 0.05 K con un termómetro de mercurio PROTON certificado (Modelo BER-MAN) previamente calibrado con un termómetro de cuarzo Hewlett-Packard (Modelo 2804A).

La fracción vaporizada de la fase líquida incrustada en la columna empaquetada es muy pequeña (<0.5% en peso), no fue necesario hacer

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correcciones para la composición líquida calculadas directamente a partir del pesado importes cargados a la columna. La fracción molar de la fase líquida z tiene una precisión de 0,0002. La composición de la fase de vapor se determinó con un cromatógrafo de gases Hewlett-Packard (Modelo 5890) equipado con un detector de ionización de llama y un integrador electrónico Hewlett-Packard (Modelo 3390). La columna cromatográfica, HP-20M (Carbowax 20), de 30 m de largo, 0,53 mm de diámetro y 1,3 pm de espesor de película, se operó utilizando la técnica de rampa de 60 a 100 ° C.

El cromatógrafo se calibró previamente con mezclas sintéticas, y la fracción molar de la fase de vapor y, con una precisión de 0,001, se calculó a partir de la proporción máxima de las muestras. La validez del método utilizado para la medición experimental del VLE se ha demostrado en varios otros sistemas binarios (Cocero et al., 1989).

RESULTADOS

Las tablas 1 y 2 muestran los datos experimentales de VLE z e y para los sistemas que contienen acetato de metilo o metanol con acetonitrilo, nitrometano o nitroetano, a 298.15 K, junto con los valores calculados de las presiones de vapor totales, los coeficientes de actividad de la fase líquida y el coeficientes de fugacidad en fase de vapor.

Como la técnica de medición no proporciona datos experimentales para las presiones totales de vapor P, es necesario un procedimiento alternativo. Por lo tanto, los valores de P, así como los coeficientes de actividad yy los coeficientes de fugacidad Q se derivaron de los datos experimentales x, y, T y la presión de vapor de los componentes puros, mediante un procedimiento de cálculo iterativo. (Mato et al., 1980). El diagrama de flujo del programa de cálculo se muestra en la figura 1.

Los valores experimentales de la presión de vapor a 298,15 K se tomaron de la literatura para metanol (Ambrose et al., 1970) y nitrometano (Riddick y Bunger, 1986), mientras que se calcularon a partir de los parámetros de la ecuación de Antoine informados en la literatura para acetato de metilo ( Gmehling et al., 1982), acetonitrilo y nitrometano (Lencka et al., 1984). Las no idealidades de la fase de vapor se calcularon a partir de Peng-Robinson (1976)

ecuación de estado (EOS) con el parámetro de interacción ci; = 0. Srivastava y colaboradores (Srivastava y Smith, 1985a, b; 1986; Srivastava et al., 1986) han estudiado varias ecuaciones de estado para calcular los coeficientes de fugacidad en fase de vapor para diferentes tipos de sistemas binarios, incluidos los polares y los no -compuestos polares. Estos autores obtuvieron los mejores resultados utilizando el Peng-Robinson EOS con c ;; = 0. Los valores utilizados en este artículo para las constantes críticas y el factor excéntrico fueron tomados de Reid et al. (1987)

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TABLA 1

Datos experimentales z, y VLE y valores calculados de P, y; yd ›, para los sistemas binarios con acetato de metilo, a 298,15 K[pic 3]

Binario systemxy,                        YO'        [pic 4]

(mm Hg)

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