Nuevo arreglo experimental de la técnica columna de longitud cero para la separación de olefinas y parafinas en tamices moleculares

New configuration of the zero-length column technique to determine the diffusion coefficients and isotherms of pure components and mixtures in molecular sieves

Jaquebet Vargas-Bustamante
Universidad Nacional Autónoma de México, MÉXICO

Pedro Martínez-Ortiz
Instituto Politécnico Nacional, MÉXICO

Jorge Balmaseda-Era
Universidad Nacional Autónoma de México, MÉXICO

Recibido 27-09-2021, aceptado 10-12-2021.

Resumen

Se desarrolló una nueva configuración de la técnica columna de longitud cero (ZLC), que permite utilizar las diferentes variantes de cromatografía para determinar de forma rápida los coeficientes de difusión e isotermas de componentes puros y mezclas en tamices moleculares. El innovador diseño permite realizar todos los estudios en una sola muestra facilitando el uso de los parámetros en modelos teóricos o simulaciones moleculares. Una de las características clave del nuevo sistema es que es posible llevar a cabo el proceso de adsorción y separación de olefinas y parafinas mediante el uso de 5 a 15 mg de adsorbente. Por medio de dos detectores de ionización de llama es posible determinar la composición a la salida de ambas columnas y estudiar los perfiles de desorción. A través de dos válvulas de 4 y 6 vías que se comunican con dos pares de controladores de flujo másico, se diseñó una configuración para mediciones cinéticas y al equilibrio. Mediante la ayuda del software LabVIEW y las tarjetas DAQ se gestionó todo el proceso experimental. La nueva configuración de ZLC se aplicó para estudiar la adsorción y separación de CH₄ y C₂H₆ en la zeolita 5A, con los cuales se validó la nueva configuración experimental.

Abstract

A new configuration of the zero-length column (ZLC) technique was developed, which allows the use of different chromatography variants to quickly determine the diffusion coefficients and isotherms of pure components and mixtures in molecular sieves. The innovative design allows all studies to be performed on a single sample, facilitating the use of the parameters in theoretical models or molecular simulations. One of the key features of the new system is that it is possible to carry out the adsorption and separation process of olefins and paraffin using 5 to 15 mg of the adsorbent. By means of two flame ionization detectors, it is possible to determine the composition at the outlet of both columns and to study the desorption profiles. Through two 4- and 6-way valves communicating with two pairs of mass flow controllers, a configuration for kinetic and equilibrium measurements was designed. With the help of LabVIEW software and DAQ cards, the whole experimental process was managed. The new ZLC setup was applied to study the adsorption and separation of CH₄ and C₂H₅ on zeolite 5A, with which the new experimental setup was validated.

Palabras clave: columna de longitud cero, difusión, separación de hidrocarburos.
Index terms: Zero-length column, diffusion, hydrocarbon separation.

ISO 690 reference:
Vargas-Bustamante, Jaquebet; Martínez-Ortiz, Pedro; Balmaseda-Era, Jorge, 2022, Nuevo arreglo experimental de la técnica columna de longitud cero para la separación de olefinas y parafinas en tamices moleculares, Científica, Revista Mexicana de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, vol. 26, no. 1, ISSN 2594-2921, DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v26n1a01