Este documento describe los conceptos fundamentales de la destilación y el equilibrio líquido-vapor para mezclas binarias y multicomponentes. Explica que la destilación separa componentes de una mezcla líquida basándose en su diferencia de volatilidad. Luego, define las ecuaciones y relaciones que describen el equilibrio, incluidas las relaciones de fugacidad, coeficientes de actividad y puntos de burbuja y rocío. Finalmente, presenta un ejemplo numérico para calcular estas propiedades para una mezcla de

1. Destilación
Operación unitaria que pretende la separación de dos o más componentes de una mezcla líquida
basándose en su diferencia de volatilidad.
Equilibrio
f = c - p + 2
para equilibrio líquido – vapor: f = c – 2 + 2 = c
para sistemas binarios: f = 2. Por lo que describimos los equilibrios de este tipo con juegos de dos
variables (P, T; P, X; P, Y; P, H; etc.)
Los equilibrios pueden representarse con gráficos variados.
Diagramas de Thiele:

2. Diagrama Ponchon-Savarit

3. En equilibrio:
𝜇𝑖
𝑙
= 𝜇𝑖
𝑔
(𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑜)

4. (
𝜕𝐺
𝜕𝑛𝑖
)
𝑃,𝑇,𝑛 𝑗≠𝑖
𝑙
= (
𝜕𝐺
𝜕𝑛𝑖
)
𝑃,𝑇,𝑛 𝑗≠𝑖
𝑔
𝑓𝑖
𝑙
= 𝑓𝑖
𝑔
(Fugacidad)
𝑓𝑖
𝑜
𝑋𝑖 = 𝛾𝑖
𝑔
𝑃𝑖 (solución ideal)
𝛾𝑖
𝑙
𝑓𝑖
𝑜
𝑋𝑖 = 𝛾𝑖
𝑔
𝑃𝑖
𝑓𝑖
𝑔
= 𝛾𝑖
𝑔
(𝑃𝑟, 𝑇𝑖)
(https://carec.com.pe/biblioteca/biblio/6/45/7.%20Cap4.%20Equilibrio%20L%C3%ADquido-Vapor.pdf)

5. 𝛾𝑖
𝑙
: Experimental
Ecuación de Van Laar, Wilson, Margules, etc.
Métodos UNIFAC, NRTL, etc.
𝛾𝑖
𝑙
𝑓𝑖
𝑜
𝑋𝑖 = 𝛾𝑖
𝑔
𝑃𝑇 𝑦𝑖
Si son bajas presiones
𝑆𝑖 𝑠𝑜𝑛 𝑏𝑎𝑗𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝛾𝑖
𝑔
→ 1; 𝛾𝑖
𝑙
𝑓𝑖
𝑜
𝑋𝑖 = 𝑃𝑇 𝑦𝑖
𝐴𝑑𝑒𝑚á𝑠 𝑓𝑖
𝑜
→ 𝑃𝑖
𝑜
, 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟; 𝛾𝑖
𝑙
𝑃𝑖
𝑜
𝑋𝑖 = 𝑃𝑇 𝑦𝑖
𝑦 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠 𝛾𝑖
𝑙
→ 1; 𝑃𝑖
𝑜
𝑋𝑖 = 𝑃𝑇 𝑦𝑖
𝑦𝑖
𝑥𝑖
=
𝑃𝑖
𝑜
𝑃𝑇
≡ 𝐾𝑖 Relaciones de equilibrio
Ki = Ki (T, P)
Métodos para determinar el equilibrio líquido vapor de mezclas multi componentes
Punto de burbuja: Son las condiciones bajo las cuales una mezcla líquida inicia su ebullición.
Condición de punto de burbuja:
𝑦𝑖 = 𝐾𝑖 𝑥𝑖
∑ 𝑦𝑖 = 1 = ∑ 𝐾𝑖 𝑥𝑖
Punto de rocío: Son las condiciones bajo las cuales una mezcla gaseosa inicia su condensación.
Condición de punto de rocío:
𝑥𝑖 =
𝑦𝑖
𝐾𝑖
∑ 𝑥𝑖 = 1 = ∑
𝑦𝑖
𝐾𝑖
Mezcla parcialmente vaporizada
F, zi V, yi
L, xi
Balance para i:
𝐹𝑧𝑖 = 𝑉𝑦𝑖 + 𝐿𝑥𝑖

6. 𝐹𝑧𝑖 = 𝑉𝐾𝑖 𝑥𝑖 + 𝐿𝑥𝑖
𝑥𝑖 =
𝐹𝑧𝑖
𝑉𝐾𝑖 + 𝐿
∑ 𝑥𝑖 = 1 = ∑
𝑧𝑖
𝑉
𝐹⁄ 𝐾𝑖 + 𝐿
𝐹⁄
Relación de volatilidad αij
𝛼𝑖𝑗 ≡
𝐾𝑖
𝐾𝑗
=
𝑃𝑖
𝑜
𝑃𝑇
⁄
𝑃𝑗
𝑜
𝑃𝑇
⁄
=
𝑃𝑖
𝑜
𝑃𝑗
𝑜
αij es frecuentemente manejado como constante.
Para punto burbuja
𝛼𝑖𝑗 ≡
𝐾𝑖
𝐾𝑗
=
𝑦𝑖
𝑥𝑖
⁄
𝐾𝑗
𝑦𝑖 = 𝛼𝑖𝑗 𝑥𝑖 𝐾𝑗
𝑦𝑖
1
=
𝛼𝑖𝑗 𝑥𝑖 𝐾𝑗
∑ 𝛼𝑖𝑗 𝑥𝑖 𝐾𝑗
𝑦𝑖 =
𝛼𝑖𝑗 𝑥𝑖
∑ 𝛼𝑖𝑗 𝑥𝑖
Para punto de rocío
𝑥𝑖 =
𝑦𝑖
𝛼𝑖𝑗
⁄
∑ 𝑦𝑖
𝛼𝑖𝑗
⁄
Para resolver el siguiente problema se requiere el Nomograma de De Priestler
Para una mezcla 2% metano, 10% etano, 20% propano y 68% n-butano a una presión de 100 psia.
Determine a) punto de burbuja; b) punto de rocío; c) punto donde la mezcla está 60% vaporizada.
Considere que la mezcla forma por soluciones ideales en fase líquida.
a)
∑ 𝑦𝑖 = 1 = ∑ 𝐾𝑖 𝑥𝑖
Punto de
burbuja
PRUEBA
Y ERROR

7. T = 30 °F T = 40 °F T = 38 °F T = 39 °F
i xi Ki Kixi Ki Kixi Ki Kixi Ki KiXi
C 0.02 19 0.38 20 0.4 19.7 0.394 19.85 0.397
C2 0.1 2.9 0.29 3.1 0.31 3 0.3 3.05 0.305
C3 0.2 0.7 0.14 0.87 0.174 0.8 0.16 0.835 0.167
n-C4 0.68 0.17 0.1156 0.21 0.1428 0.2 0.136 0.205 0.1394
0.9256 1.0268 0.990 1.008
b)
∑ 𝑥𝑖 = 1 = ∑
𝑦𝑖
𝐾𝑖
Punto de
rocío
PRUEBA
Y ERROR
T = 150
°F
T = 170
°F
T = 110
°F
T = 120
°F
i yi Ki yi/Ki Ki yi/Ki Ki yi/Ki Ki yi/Ki
C 0.02 28 0.000714286 29 0.000689655 25.5 0.000784314 26 0.00076923
C2 0.1 7.9 0.012658228 8 0.0125 5.6 0.017857143 6 0.01666666
C3 0.2 3.1 0.064516129 3.5 0.057142857 2.05 0.097560976 2.3 0.08695652
n-C4 0.68 1.1 0.618181818 1.3 0.523076923 0.66 1.03030303 0.76 0.89473684
0.696070461 0.593409435 1.146505462 0.99912926
c)
∑ 𝑥𝑖 = 1 = ∑
𝑧𝑖
𝑉
𝐹⁄ 𝐾𝑖 + 𝐿
𝐹⁄
V / F = 0.6; L/F = 0.4
T = 70 °F
T = 110
°F
i zi Ki
zi/(v/FKi +
L/F) Ki
zi/(v/FKi +
L/F)
C 0.02 23 0.001408451 25.5 0.001273885
C2 0.1 3.9 0.03649635 5.6 0.026595745
C3 0.2 1.2 0.178571429 2.05 0.122699387
n-C4 0.68 0.35 1.114754098 0.66 0.854271357
1.331230328 1.004840373