Solubilidad De H2 En Hidrocarburos

El conocimiento de la solubilidad del hidrógeno en sistemas de hidrocarburos es importante en el diseño y operación de las unidades y equipos en plantas de petróleo y procesamiento de carbón para el mejoramiento de la calidad de los combustibles. El parámetro de solubilidad de hidrógeno se calcula a través de tipo disolvente o su peso molecular.

METODO DE CÁLCULO

(f_i^V ) ̂ ( T,P,y_i )= (f_i^L ) ̂ ( T,P,x_i ) 1

Para calcular: f_i^V, f_i^Lpodemos calcularlo mediante los coeficientes de fugacidad (∅_i^V ) ̂, (∅_i^L ) ̂, entonces tendremos lo siguiente:

y_i*(∅_i^V ) ̂( T,P,y_i )=x_i*(∅_i^L ) ̂( T,P,x_i ) 2

Si el gas que en nuestro caso vamos a denotarlo con el número 1 y el disolvente que es el líquido lo llamaremos 2, si consideramos a 1 como gas ideal tendremos que los coeficientes de fugacidad solo dependerán de la T y P , análogamente para la fase liquida, entonces tendremos:

y_i*(∅_i^V ) ̂*P=x_i*γ_i*f_i^L 3

MODELADO Y ESQUEMA DE CÁLCULO

Calculamos el segundo terminó de la ecuación 3 calculamos:

〖x_1*γ〗_1*f_1^L=〖P_1*∅〗_1^V ⟶ x_1= (〖P_1*∅〗_1^V)/(γ_1*f_1^L ) 4

Cabe aclarar que si la T_(c i) es muy baja significa que estos compuestos no existen como líquidos en condiciones normales como es el caso del metano, nitrógeno, hidrogeno etc. Además f_i^L consideramos como la fugacidad de un líquido hipotético.

Ln (γ_1 )= (∅_1^V*〖(δ_(1 )- δ_mix)〗^2)/RT 5

Ahora el parámetro de solubilidad de una mezcla pseudobinaria está dada por la ecuación 6

δ_mix= ϕ_1*δ_1+(1- ϕ_1 ) δ_2 6

ϕ_1= (V_1^L* x_1)/(V_1^L* x_1+ V_2^L*(1- x_1)) 7

para calcular la solubilidad de gases ligeros a temperaturas normales el gran problema es calcular f_1^L cuando Tr >1, podemos hacerlo con la ecuación 8

f_1^L= f_r^oL*P_c*e^(((V_1^L*(P-1,013))/RT) ) 8

f_r^oL=(f_1^L)/P_c Para 1 atm

En general:

f_r^oL= e^((7,902-8,19643/T_(r ) -3,08*LnT_r)) 9

Para ello la Tr tiene que oscilar en torno a 0,95<Tr<2,6. Esta ecuación 9 no es aplicable a compuestos como H2 por las condiciones anteriores. Pero para simplificar supondremos que es constante para el hidrogeno. Finalmente para calcular la solubilidad de la ecuación 4 es necesario calcular el coeficiente de fugacidad del soluto en la fase gas ϕ_1^V , a presiones moderadas se puede utilizar la ECUACION DEL VIRIAL TRUNCADA:

ϕ_1^V= e^(P_r1/P_r1 *[(0,083-0,422*〖〖(T〗_r1)〗^(-1,6) )+ w_1*(0,139-0,122*〖〖(T〗_r1)〗^(-4,2) )]) 10

Para el hidrogeno:

δ_1= α*δ_1 (DIPP) 11

δ_1 (DIPP)= δ_(H_2 )=6,648 (〖J/〖cm〗^3 )〗^0,5

Para Fracciones Liquidas de Carbón, Hidrocarburos Aromáticos Puros y fracciones ricas en Aromáticas

α=1,27 ; f_r^oL=30 12

Para fracciones de Petróleo Ricas en parafinas y n-Alcanos

α=0,29+0,00139*M ; f_r^oL=18 13

CALCULO DEL PARAMETRO DE SOLUBILIDAD

Mediante este método del pseudocomponentes para el cálculo de las propiedades básicas de las fracciones de petróleo nos enfoca en que una fracción se considera como una mezcla de 3 pseudocomponentes: parafinas (P), naftenos (N) y familias aromáticas (A). Y se aplica a la vez al parámetro de solubilidad e la mezcla:

δ_2= ϕ_P*δ_P+ϕ_N*δ_N+ϕ_A*δ_A 14

P=parafinas;N=naftenos; A=aromaticos

ϕ_j= (V_j^L* x_j)/(V_2^L ) ∴j=P,N,A 15

V_2^L=x_P*V_P^L+〖x_N*V〗_N^L+〖x_A*V〗_A^L 16

Ln(V_(25 P)^L )= -0,51589+2,75092*M^0,15 17

Ln(V_(25 N)^L )= 10,969+1,1784*M 18

Ln(V_(25 A)^L

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