Comparison of molecular models of carbon monoxide for calculation of vapor-liquid equilibrium

Abstract

There are a number of molecular models for carbon monoxide developed from different experimental measurements. This paper aims to compare the results that several of these models produced in the calculation of vapor-liquid equilibrium, in order to recommend which model should be used according to the property and phase to be calculated. The selected models included four non-polar models, with one or two Lennard-Jones sites, and four polar models with dipoles or partial charges to represent the polarity of carbon monoxide. Gibbs-ensemble Monte Carlo simulations in the canonical version (NVT-GEMC) were used to determine the densities of the phases in equilibrium, the vapor pressure and vaporization enthalpy between 80 and 130 K with each of the selected models. It was found that the more complex molecular models, SVH, ANC and PGB, better described the density of the saturated liquid (about 7% average deviation), but these models generated deviations higher than 40% for vapor properties and 20% for vaporization enthalpy. On the other hand, the non-polar BLF model generated the lowest deviations for saturation pressure and vapor density (6.8 and 21.5%, respectively). This model, as the model HCB, produces acceptable deviations for liquid density and vaporization enthalpy (between 10 and 12%). The BLF and HCB models, being non-polar and not requiring the calculation of long-range interactions, can be considered as the molecular models presenting the most satisfactory balance between deviations of the results and calculation complexity.----------Keywords: molecular models, thermodynamic properties, vapor-liquid equilibrium, carbon monoxide ResumenExisten varios modelos moleculares para el monóxido de carbono desarrollados a partir de diferentes mediciones experimentales. El objetivo de este trabajo es comparar los resultados que varios de estos modelos producen en el cálculo del equilibrio líquido-vapor en busca de recomendar qué modelo debe ser usado de acuerdo la propiedad y la fase que se desea calcular. Los modelos seleccionados corresponden a cuatro modelos no polares, con uno o dos sitios Lennard-Jones, y cuatro modelos polares, con dipolos o cargas parciales para representar la polaridad del monóxido de carbono. Simulaciones Monte Carlo en la versión Gibbs canónica (NVT-GEMC) se emplearon para determinar las densidades de las fases en equilibrio, la presión de vapor y la entalpia de vaporización entre 80 y 130 K con cada uno de los modelos seleccionados. Se encontró que los modelos más complejos SVH, ANC y PGB, son los que mejor describen la densidad del líquido saturado (alrededor de 7% de desviación promedio), pero estos modelos generan desviaciones mayores al 40% para las propiedades del vapor y al 20% para la entalpia de vaporización. Por otro lado, el modelo nopolar BLF generó las menores desviaciones para la presión de saturación y la densidad del vapor (6.8 y 21.5%, respectivamente). Este modelo, al igual que el modelo HCB, produce desviaciones aceptables para la densidad del líquido y la entalp...