ESTUDIO DEL EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR EN MEZCLAS DE HIDRÓGENOE HIDROCARBUROS CON ÉNFASIS EN PROCESOS DE HIDROCRAQUEO / Vapor-Liquid Equilibrium Study in Mixtures of Hydrogen and Hydrocarbons with Emphasis on Hydrocracking Processes

Résumé

En el presente trabajo se realizó un estudio del equilibrio líquido vapor (ELV) utilizando las ecuaciones de estado (EOS)cúbicas de Peng-Robinson (PR) y Soave-Redlich-Kwong (SRK), con el particular énfasis en lograr representar de maneraadecuada el equilibrio líquido vapor en mezclas de hidrógeno con hidrocarburos en un rango de temperatura y presiónde interés para procesos de hidrocraqueo. Inicialmente se estudiaron diferentes modelos representativos encontrados enla literatura, basados en la modificación de parámetros tales como el “a(T,w)” y/o el “b” (covolumen) de las EOS, y enel uso de correlaciones para el parámetro de interacción binaria entre el hidrógeno y el hidrocarburo. Posteriormente, secorrelacionaron los parámetros de interacción binaria utilizando un total de 520 datos de solubilidad de hidrógeno enhidrocarburos que van desde n-hexano hasta n-hexatetracontano. Se obtuvo que al utilizar dos parámetros de interacciónbinaria (kij y EHj) que modifiquen los parámetros a(T,w) y b de las EOS, se logra una representación del equilibrio enestos sistemas con un error relativo no mayor a 3,3 % para la EOS de PR y no mayor a 3,6 % para la EOS de SRK. Lascorrelaciones obtenidas pueden ser utilizadas para predecir el ELV en sistemas con hidrógeno e hidrocarburos pesadospresentes comúnmente en procesos de hidrocraqueo.

ABSTRACT

In this work, a study of the vapor-liquid equilibrium (ELV) in mixtures of hydrocarbons and hydrogen was made using thecubic equations of state (EOS) of Peng-Robinson (PR) and Soave-Redlich-Kwong (SRK). The main objective is to predictaccurately the vapor liquid equilibrium in mixtures of hydrocarbons and hydrogen in a range of temperature and pressurescommonly used in hydrocracking processes. Initially, various models available in the literature are studied. These modelsare based in the modification of parametersof the equations of state such as “a(T,w)” and/or the covolume“b”, and in theuse of correlations for the binary interaction parameters between hydrogen and hydrocarbons. Subsequently, the binaryinteraction parameters were correlated using 520 experimental points of solubility of hydrogen in hydrocarbons fromn-hexane to n-hexatriacontane.The results obtained indicated that by adjusting two parameters, one for as a(T,w) andother for b,the equilibrium is represented with an average error of 3.3 % for the PREOS and 3.6 % for the SRK EOS. Thecorrelations proposed can be used to predict ELV in systems containing hydrogen and heavy hydrocarbons usually presentin hydrocracking processes.Keywords: Vapor-liquid equilibrium, EOS, Hydrogen, Hydrocarbons, Hydrocracking.