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Modèle thermodynamique nrtl

Les paramètres NRTL sont montés sur des coefficients d`activité dérivés de données d`équilibre de phase déterminées expérimentalement (vapeur – liquide, liquide – liquide, solide – liquide) ainsi que des chaleurs de mélange. La source des données expérimentales sont souvent des banques de données factuelles comme la Banque de données de Dortmund. D`autres options sont le travail expérimental direct et les coefficients d`activité prévus avec UNIFAC et des modèles similaires. Il convient de noter que pour le même mélange liquide, plusieurs ensembles de paramètres NRTL peuvent exister. Le jeu de paramètres NRTL à utiliser dépend du type d`équilibre de phase (c.-à-d. solide – liquide (SL), liquide – liquide (LL), vapeur – liquide (VL)). Dans le cas de la description d`un équilibre vapeur – liquide, il est nécessaire de savoir quelle pression de vapeur saturée des composants purs a été utilisée et si la phase gazeuse a été traitée comme un idéal ou un gaz réel. Des valeurs précises de pression de vapeur saturée sont importantes dans la détermination ou la description d`un azéotrope. Les coefficients de fugacité du gaz sont principalement fixés à l`unité (hypothèse de gaz idéale), mais pour les équip-liquides de vapeur à haute pression (c.-à-d.

> 10 bar) une équation d`État est nécessaire pour calculer le coefficient de fugacité du gaz pour une description de gaz réel. Le modèle non aléatoire à deux liquides [1] (équation NRTL courte) est un modèle de coefficient d`activité qui relie les coefficients d`activité γ i {displaystyle gamma _ {i}} d`un composé avec ses fractions molaires x i {displaystyle x_ {i}} dans la phase liquide concernée. Il est fréquemment appliqué dans le domaine de l`ingénierie chimique pour calculer les équides de phase. Le concept de NRTL est basé sur l`hypothèse de Wilson que la concentration locale autour d`une molécule est différente de la concentration en vrac. Cette différence est due à une différence entre l`énergie d`interaction de la molécule centrale avec les molécules de son propre genre U i i {displaystyle U_ {II}} et qu`avec les molécules de l`autre type U i j {displaystyle U_ {IJ}}. La différence d`énergie introduit également une non-randomité au niveau moléculaire local. Le modèle NRTL appartient aux modèles dits de composition locale. D`autres modèles de ce type sont le modèle Wilson, le modèle UNIQUAC et le modèle de contribution du groupe UNIFAC.

Ces modèles de composition locale ne sont pas thermodynamiquement cohérents pour un modèle à un fluide pour un mélange réel en raison de l`hypothèse que la composition locale autour de la molécule i est indépendante de la composition locale autour de la molécule j. Cette supposition n`est pas vraie, comme l`a montré Flemr en 1976. [2] Cependant, ils sont cohérents si un hypothétique modèle à deux liquides est utilisé. [3] dans la pratique, α 12 {displaystyle alpha _ {12}} est défini sur 0,2, 0,3 ou 0,48. Cette dernière valeur est fréquemment utilisée pour les systèmes aqueux. La valeur élevée reflète la structure ordonnée causée par les liaisons hydrogène. Toutefois, dans la description de l`équilibre liquide-liquide, le paramètre de non-Randomness est réglé sur 0,2 pour éviter une description erronée liquide-liquide. Dans certains cas, une meilleure description de l`équilibre de phase est obtenue en définissant α 12 = − 1 {displaystyle alpha _ {12} =-1}. [5] Toutefois, cette solution mathématique est impossible d`un point de vue physique, car aucun système ne peut être plus aléatoire que aléatoire (α 12 {displaystyle alpha _ {12}} = 0). En général, NRTL offre plus de souplesse dans la description des équidissements de phase que d`autres modèles d`activité en raison des paramètres non aléatoires supplémentaires. Toutefois, dans la pratique, cette souplesse est réduite afin d`éviter une description erronée de l`équilibre en dehors de la gamme des données régressées.

La détermination des paramètres NRTL à partir des données LLE est plus compliquée que la régression des paramètres à partir des données VLE car il s`agit de résoudre des équations d`isoactivité qui sont hautement non linéaires. En outre, les paramètres obtenus à partir de LLE ne représentent pas toujours l`activité réelle des composants en raison du manque de connaissances sur les valeurs d`activité des composants dans la régression des données. 7 8 [9] pour cette raison, il est nécessaire de confirmer la cohérence des paramètres obtenus dans toute la gamme des compositions (y compris les sous-systèmes binaires, les lignes de mensonge expérimentales et calculées, la matrice de Hesse, etc.). 10 11 [12] {ln G 12 = − α 12 τ 12 ln G 21 = − α 21 τ 21 {displaystyle left{{begin{Matrix}ln g_ {12} =-alpha _ {12} tau _ {12} \ln g_ {21} =-alpha _ {21} tau _ {21} end{Matrix}}right.} Il existe plusieurs formes d`équation différentes pour α i j {displaystyle alpha _ {IJ}} et τ i j {displaystyle tau _ {IJ}}, dont le plus général est illustré ci-dessus.