A comparative study of two thermodynamic models applied to solutions of the NH3-H3PO4-H2O and NH3-CO2-NaCl-H2O systems

• Autorzy: Jaworski Z. , Czernuszewicz M. , Gralla Ł.

Warianty tytułu

PL

Porównanie dwóch modeli termodynamicznych dla roztworów w układach NH3-H3PO4-H2O oraz NH3-CO2-NACL-H2O

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The required number of parameters and their temperature dependences for two models for the thermodynamic description of electrolyte solutions were analyzed. The Pitzer model and the extended UNIQUAC model were applied to systems used in the fertilizer industry, NH3-H3PO4-H2O, and in the Solvay soda technology, NH3-CO2-NaCl-H2O. Feasibility of the derivation of the activity coefficients was also carried out for those systems. The number of required model equations to be applied along with temperature dependences of the model parameters were presented to explain and compare the complexity of the two models. Experimental data correlations for the model parameters available in the literature were presented and the computing results for the two analysed systems were described. It was also concluded that at the present state of knowledge the activity coefficients can be computed for the solution components of the two systems by the extended UNIQUAC method and for the Pitzer model several simplifications have to be applied.

PL

Zanalizowano liczbę niezbędnych parametrów oraz ich zależności od temperatury dla dwóch modeli do termodynamicznego opisu roztworów elektrolitów. Zastosowano model Pitzera i rozszerzony model UNIQUAC do układów zawierających związki stosowane w przemyśle nawozowym, NH3-H3PO4-H2O, oraz sodowym NH3-CO2-NaCl-H2O. Przeprowadzono ocenę możliwości wyznaczenia współczynników aktywności dla tych układów oraz poziomu złożoności każdego z wymienionych modeli pod względem liczby równań i zależności parametrów modelu od temperatury. Zebrano również dostępne w literaturze wartości parametrów obu modeli i opisano wyniki obliczeń z zastosowaniem tych danych do analizowanych układów. Stwierdzono, że aktualny stan wiedzy umożliwia wyznaczenie współczynników aktywności indywiduów chemicznych wchodzących w skład obu układów rozszerzoną metodą UNIQUAC, a w przypadku modelu Pitzera należy zastosować szereg uproszczeń.

Słowa kluczowe

EN

Pitzer model; UNIQUAC; thermodynamic model

PL

model Pitzera; UNIQUAC; model termodynamiczny

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Chemical and Process Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, z. 4
• Strony: 789--811
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jaworski Z.

autor

Czernuszewicz M.

autor

Gralla Ł.

• The Institute of Chemical Engineering and Environmental Protection Processes, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Poland,

Bibliografia

• [1] PITZER K.S., J. Phys. Chem., 1973, 77, 268.
• [2] PITZER K.S.,MAYORGA G.J., Phys. Chem., 1973, 77, 2300.
• [3] PITZER K.S., KIM J.J.J., Am. Chem. Soc., 1974, 96, 5701.
• [4] THOMSEN K., RASMUSSEN P., GANI R., Chem. Eng. Sci., 1996, 51, 3675.
• [5] SZARAWARA J., Applied Chemical Thermodynamics, WNT, Warsaw, 1997 (in Polish).
• [6] PITZER K.S., Activity Coefficients in Electrolyte Solutions, 2nd Ed., CRC Press, London, 1991.
• [7] SANDER B., FREDENSLUND A., RASMUSSEN P., Chem. Eng. Sci., 1986, 41, 1171.
• [8] THOMSEN K., Aqueous electrolytes: model parameters and process simulation, Ph. D. Thesis, Technical University of Denmark, 1997.
• [9] THOMSEN K., Pure Appl. Chem., 2005, 77, 531.
• [10] CHRISTENSEN S.G., THOMSEN K., Ind. Eng. Chem. Res., 2003, 42, 4260.
• [11] MUNTEAN C., BRANDL W., IOVIA A., NWGERA P., Thermochim. Acta, 2005, 439, 21.
• [12] PITZER K.S., SILVESTER L.F., J. Sol. Chem., 1976, 5, 269.
• [13] KIM H-T., FREDERICK W.J., J. Chem. Eng. Data, 1988, 33, 177.
• [14] JIANG C.F., Chem. Eng. Sci., 1996, 51, 689.
• [15] SILVESTER L.F., PITZER K.S., J. Phys. Chem., 1977, 81, 1822.
• [16] BEUTIER D., RENON H., Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1978, 17, 220.
• [17] PAWLIKOWSKI E.M., NEWMAN J., PRAUSNITZ J.M., Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1982, 21, 764.
• [18] KURZ F., RUMPF B.,MAURER G., Fluid Phase Equilibria, 1995, 104, 261.
• [19] BIELING V., KURZ F., RUMPF B.,MAURER G., Ind. Eng. Chem. Res., 1995, 34, 1449.
• [20] KURZ F., RUMPF B., SING R.,MAURER G., Ind. Eng. Chem. Res., 1996, 35, 3795.
• [21] SING R., RUMPF B.,MAURER G., Ind. Eng. Chem. Res., 1999, 38, 2098.
• [22] DUAN Z., SUN R., Chem. Geol., 2003, 193, 257.
• [23] Soda and associated products, S. Leszczyński (Ed.), WNT, Warsaw, 1978 (in Polish).
• [24] THOMSEN K., RASMUSSEN P., Chem. Eng. Sci., 1999, 54, 1787.
• [25] THIESSEN W.E., SIMONSON J.M., J. Phys. Chem., 1990, 94, 7794.
• [26] CLEGG S.L., BRIMBLECOMBE P., J. Phys. Chem., 1989, 93, 7237.
• [27] BRETTSCHNEIDER O., THIELE R., FABER R., THIELERT H.,WOZNY G., Separ. Purif. Techn., 2004, 39, 139.
• [28] KAMPS A.P.-S., SING R., RUMPF B.,MAURER G., J. Chem. Eng. Data, 2000, 45, 796.
• [29] ZEMAITIS J.F., CLARK D.M., RAFAL M., SCRIVNER N.C., Handbook of Aqueous Electrolyte Thermodynamics, DIPPR, New York, 1986, p. 87.
• [30] KÖNIGSBERGER E., KÖNIGSBERGER L.CH., GAMSJÄGER H., Geochim. Cosmochim. Acta, 1999, 63, 3105.
• [31] FERRANDO N., LUGO R.,MOUGIN P., Chem. Eng. Proc., 2006, 45, 773.
• [32] LIN Y., TEN KATE A.,MOOIJER M., DELGADO J., FOSBOL P.L., THOMSEN K., AIChE J., 2010, 1334.