CÁLCULO DE ENVOLVENTES DE FASES TRIFÁSICAS EN SISTEMAS TERNARIOS

PISONI, G. O.; CISMONDI, MARTÌN; ZABALOY, MARCELO S.

Carlos Paz

Congreso; IV Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos; 2018

IPQA - CONICET

Los diagramas de equilibrio de fases a composición global (z) constante (diagramas isopléticos) son de gran interés en la industria química, y particularmente, en la industria petroquímica y de refinación de petróleo. Los diagramas isopléticos indican los distintos tipos de equilibrios entre fases para un sistema determinado cuando se modifica la presión (P) y la temperatura (T), manteniendo z constante. Los diferentes tipos de diagramas isopléticos en sistemas con dos componentes (sistemas binarios) han sido estudiados ampliamente en la bibliografía (Michelsen y Mollerup, 2007; Cismondi y Zabaloy, 2013). Sin embargo, los sistemas con tres componentes (sistemas ternarios), salvo para aquellos casos más sencillos, no fueron aún abordados en profundidad, en particular, aquellos sistemas que presentan comportamientos de fases complejos (Pisoni et al, 2014) por causa de la asimetría que existe entre sus constituyentes. En un diagrama isoplético, la línea de equilibrio aquí llamada ?línea envolvente bifásica (LEBf)? es la que marca la transición entre una región homogénea y una región heterogénea de dos o más fases. Sobre cada punto de la LEBf existen dos fases en equilibrio, una fase saturada de composición z, y otra fase incipiente de composición distinta de z. A su vez el equilibrio trifásico, dentro de la región heterogénea, se encontrará limitado por la ?línea envolvente trifásica (LETf)?, la cual marca la frontera entre la región de dos fases y la región de tres fases. Cada punto sobre la LETf corresponde a tres fases en equilibrio. Una es incipiente y las otras dos se encuentran en una proporción establecida por las condiciones de equilibrio y de conservación de masa. Cismondi (2018), propuso una estrategia de cálculo de LETfs de sistemas multi-componente. Tal estrategia requiere hallar, sobre la LEBf, un punto de doble saturación (PDS). En este punto particular aparece una segunda fase incipiente en equilibrio con las dos fases pre-existentes (la saturada y la incipiente ?original?). Un PDS contiene la información necesaria para comenzar el cálculo de un par de LETfs. Las dos LETfs que se originan en un dado PDS delimitan una región trifásica que contribuye a la región heterogénea del diagrama isoplético. Las dos LETfs pueden encontrarse entre sí en lo que se denomina ?punto crítico terminal?, o extenderse indefinidamente hacia bajas temperaturas y bajas presiones. Los sistemas ternarios pueden presentar otro tipo de punto particular sobre la LEBf, además de los PDSs. Es el caso del ?punto de triple saturación? (PTS). Un PTS ocurre cuando sobre la LEBf aparecen dos nuevas fases incipientes. En otras palabras, en un PTS hay cuatro fases en equilibrio: una fase saturada de composición z y tres fases incipientes. A partir de este punto pueden calcularse las LETfs que se originan en el mismo. El presente trabajo tiene como propósito principal comprender el efecto de los PTSs sobre las posibles topologías de los diagramas isopléticos ternarios. Para ello se determina el número de LETfs que nacen en un PTS, y se propone una estrategia de cálculo de LETfs que hace uso de PTSs previamente computados.