Modelado de propiedades termodinámicas de soluciones electrolíticas a altas concentraciones

En este trabajo se presenta un modelo matemático para el cálculo de propiedades termodinámicas de soluciones electrolíticas acuosas a partir de una expresión para la energía libre de Gibbs de exceso. Dicha expresión está compuesta por tres contribuciones las cuales representan las interacciones moleculares principales entre las especies iónicas y el solvente: (1) fuerzas de corto alcance modeladas por la ecuación de Margules, (2) efectos de solvatación de las especies iónicas representadas por la ecuación de Born-modificada y (3) fuerzas electrostáticas o de largo alcance reproducidas por el modelo primitivo de MSA “Mean Spherical Approximation”. El modelo propuesto se aplicó a 11 sistemas acuosos (simétricos 1-1 y asimétricos 2-1) en la reproducibilidad de datos experimentales reportados tales como coeficiente de actividad promedio de las especies iónicas y coeficientes osmóticos a 25°C y 1 atm. Los resultados indican un buen ajuste entre los datos experimentales y los datos calculados generados por el presenten modelo.A mathematical model for calculating thermodynamic properties of aqueous electrolyte solutions from an expression for the excess Gibbs free energy is presented. This expression is obtained of three contributions which represent the main molecular interactions between the ionic species and the solvent: (1) short-range forces based by the equation Margules, (2) effects of solvation of ionic species represented by the equation Born-modified and (3) electrostatic forces or long-range reproduced by the primitive model of Mean Spherical Approximation (MSA). The model was applied to 11aqueous systems (symmetrical and asymmetrical 1-1 2-1) in reproducibility of experimental data reported mean ionic activity coefficient and osmotic coefficient at 25°C and 1 atm. The results indicate a good agreement between the experimental data and the calculation from present model

Predicción de la formación de los hidratos de gas utilizando ecuaciones de estado cúbicas (RK, PR)

En este trabajo se aplicó el modelo de van der Waals-Platteeuw (vdW-P) y las ecuaciones de estado cúbicas Redlich-Kwong (RK) y Peng-Robinson (PR) para predecir y calcular el comportamiento de fases de la formación de los hidratos de gas con gases hidrocarburo (e.g. metano, etano, propano, isobutano) utilizando el método simplex. El modelo vdW-P describe la fase hidrato utilizando las constantes de adsorción Langmuir para considerar las interacciones entre la molécula de gas y el agua en la rejilla del hidrato, mientras que las EdERK y PR se utilizan para modelar las fases fluidas Los resultados de la formación de hidratos a diferentes temperaturas y presiones fueron comparados con datos experimentales reportados en la literatura. La comparación mostró una concordancia satisfactoria en las fases IHV y LwHV. Asimismo, se observó que la presión de formación de hidratos disminuye conforme la cadena del gas hidrocarburo se incrementa.In this work, van der Waals-Platteeuw (vdW-P) model and cubic equations of state Redlich-Kwong (RK) and Peng-Robinson (PR) coupled to simplex method were used to predict and calculate the phase behavior of the gas hydrates formation with hydrocarbon gases (e.g. methane, ethane, propane, isobutane).The vdW-P model was used to describe hydrate phase by using Langmuir adsorption constants to consider gas-water interactions in the inner hydrate cavities, while the RK and PR EoS were used to model fluid phases.The results of hydrate formation at different temperatures and pressures were compared with experimental data from literature. A good agreement between model prediction and experimental data reported in literature was observed in the hydrate formation for the IHL and LwHV phases. Likewise, it was showed that hydrate formation pressure is less as hydrocarbon gas chain increases

Comportamiento de las películas de bitumen mexicano y sus fracciones de asfalteno y maltenos en la interfase agua-aire

La industria petrolera se ha enfocado en la última década en los bitúmenes y crudos pesados debido al agotamiento de los yacimientos de petróleo. Es por ello que, en este trabajo se estudió la comparación del comportamiento interfacial de películas de bitumen y sus fracciones de asfalteno y malteno utilizando la balanza de Langmuir en conjunto con la microscopía de Ángulo de Brewster (BAM) en la interface aire-agua. Los resultados de la isoterma del bitumen mostraron que la presión de superficie concuerda con la regla termodinámica del comportamiento de una mezcla ideal. Por otra parte, las imágenes de BAM de las muestras de bitumen y asfalteno exhibieron la formación dominios bidimensionales y tridimensionales, siendo los dominios de asfalteno más rígidos y sus estructuras más compactas. Mientras que los maltenos formaron amplias áreas de películas mono- o bimoleculares, y sus estructuras fueron semejantes a las monocapas lípidicas reportadas.The oil industry has been focused on bitumens and heavy oils due to the depletion of petroleum reservoirs. For this reason, we studied the interfacial behavior comparison of films of bitumen and their asphaltene and maltene fractions by means of the Langmuir balance and Brewster angle microscopy at the air-water interface. The results of the bitumen isotherm showed that the surface pressure agrees with the thermodynamic rule for the behavior of an ideal mixture. On the other hand, BAM images of the bitumen and asphaltene samples show the formation of two-and three-dimensional domains, being the asphaltene domains the most rigid and compact structures. Maltenes seems to form large areas of mono-or bi-molecular films, and their structures are like those reported for lipid monolayers

A Thermodynamic Analysis of Naphtha Catalytic Reforming Reactions to Produce High-Octane Gasoline

The catalytic naphtha reforming process is key to producing high-octane gasoline. Dozens of components are involved in this process in hundreds of individual catalytic reactions. Calculations of concentrations at equilibrium, using equilibrium constants, are commonly performed for a small number of simultaneous reactions. However, the Gibbs free energy minimization method is recommended for the solution of complex reaction systems. This work aims to analyze, from the point of view of thermodynamic equilibrium, the effect of temperature, pressure, and the H2/HC ratio on the reactions of the catalytic reformation process and evaluate their impact on the production of high-octane gasoline. Gibbs’s free energy minimization method was used to evaluate the molar concentrations at equilibrium. The results were compared with those obtained in the simulation of a catalytic reforming process to evaluate the optimal conditions under which the process should operate