Cómo se realiza el cálculo de la destilación repentina, flash, súbita o de una sola fase para sistema binario y multicomponente. Procesos de separación Incluye ejemplos resueltos

1. Destilación en equilibrio (repentina, súbita, “flash”, etc.)
V (yi, H) F, F’, V, L: Flujos molares
H, h, hf: Entalpías molares
Cámara a baja presión x, y, z: Fracciones mol
Esta destilación supone
que las fases líquido
F(zi, hf) F’(zi, hf’) y vapor están en
q L (xi, h) equilibrio.
En estado estacionario
𝐹 = 𝐹′
= 𝑉 + 𝐿
𝐹𝑧𝑖 = 𝐹′
𝑧𝑖 = 𝑉𝑦𝑖 + 𝐿𝑥𝑖
Para mezcla binaria
𝐹𝑧 = 𝑉𝑦 + 𝐿𝑥
Donde x, y, z son la fracción mol del más volátil
𝐹ℎ 𝑓 + 𝑞 = 𝐹′
ℎ 𝑓
′
= 𝑉𝐻 + 𝐿ℎ
Despejando para y en la ecuación binaria de balance molar
𝑦 = −
𝐿
𝑉
𝑥 +
𝐹
𝑉
𝑧
De esta ecuación identificamos:
m = - L/V
cruce con x = 0, b = Fz/V ; este punto no necesariamente es cómodo de graficar, por lo que se identifica
el cruce con la línea auxiliar:
𝑦 = 𝑥
𝑦 = 𝑥 = −
𝐿
𝑉
𝑥 +
𝐹
𝑉
𝑧
𝑥 =
𝐹
𝑉 𝑧
1 +
𝐿
𝑉
=
𝐹
𝑉 𝑧
𝑉 + 𝐿
𝑉
=
𝑉 + 𝐿
𝑉 𝑧
𝑉 + 𝐿
𝑉
= 𝑧
Int.
cal
or

2. -L/V Equilibrio Extremos posibles de la
y Línea y pendiente
auxiliar
x z x
z Una alimentación de composición z, en equilibrio se divide en las
fracciones (x, y) de la gráfica.
2 mol/s de una mezcla 40% benceno, 60% tolueno se alimenta a un sistema de destilación repentina
logrando una corriente de vapor de 0.5 mol/s y una corriente de líquido de 1.5 mol/s. ¿Qué
composiciones se obtendrán en estas corrientes?
Para F = 2; V = 0.5; L = 1.5
-L/V = - 1.5/0.5 = -3: arc tan (-3) = 71.6°
Se ingresa al diagrama con una alimentación z = x = 0.4 hasta la línea auxiliar y
de ahí se traza una línea con pendiente -3. La respuesta es la lectura de la
coordenada donde cruzan la línea trazada con la curva de equilibrio benceno-tolueno.
La lectura aproximada es de (0.34, 0.56)
La concentración de benceno en líquido (x) es 34%
La concentración de benceno en el vapor (y) es 56%
Una mezcla 2% mol metano, 10% mol etano, 20% mol propano, 68% mol n-butano se alimenta a un
sistema de destilación repentina que opera a 100 psia a fin de obtener una mezcla líquida que solo
contenga el 10% del metano original. ¿Qué porcentaje de líquido y vapor deberá colectarse para ello?
Base: F = 1 mol/s.
FzCH4 = 1(.02) = .02 mol/s, por lo tanto la condición a cumplir es obtener LxCH4 = 0.002
Prueba y error
1. Suponer L y V
2. Satisfacer que la sumatoria de fracción molar en x sea 1
3. Comprobar la condición del problema: LxCH4 = 0.002
4. Repetir hasta que se cumpla 3

3. Primera suposición:
V = 0.6 mol/s; L = 0.4 mol/s
V / F = 0.6; L/F = 0.4
T = 110 °F
I zi Ki zi/(v/FKi + L/F) = xi
C 0.02 25.5 0.001273885
C2 0.1 5.6 0.026595745
C3 0.2 2.05 0.122699387
n-C4 0.68 0.66 0.854271357
1.004840373
Lxi = (0.4)(.0013) = .00052
Segunda suposición:
V = 0.3 mol/s; L = 0.7 mol/s
V/F = 0.3; L/F = 0.7
T = 70 °F
T =
90 °F
i zi Ki zi/(v/FKi + L/F) Ki zi/(v/FKi + L/F) = xi
C 0.02 23 0.002631579 24 0.002531646
C2 0.1 3.9 0.053475936 5 0.045454545
C3 0.2 1.2 0.188679245 1.6 0.169491525
n-C4 0.68 0.35 0.844720497 0.5 0.8
1.089507257 1.017477716
Lxi = (0.7)(.0025) = .00177
Y así sucesivamente…