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BalanceSolver

Separador flash de benceno y tolueno a 95 °C y 1 atm

Por Daniel · Actualizado el 1 de noviembre de 2026

En un flash, la mezcla se separa en un vapor y un líquido en equilibrio. El balance de materia da dos ecuaciones; las otras salen del equilibrio: para cada componente, y·P = x·p*, con p* de la ecuación de Antoine.

Enunciado

Una mezcla de 100 kmol/h con 50 % mol de benceno y 50 % de tolueno se lleva a 95 °C y 1 atm en un separador flash. Supón comportamiento ideal. Calcula los flujos y las composiciones del vapor y del líquido.

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Solución paso a paso

1. Diagrama de flujo

FVL FLflash

2. Datos, unidades y notación

Notación:

  • ṅi,F = flujo molar del componente i en la corriente F (kmol/h).
  • ṅF = Σi ṅi,F (kmol/h); ṁF = Σi Mi ṅi,F (kg/h).

3. Análisis de grados de libertad

SubsistemaVariablesBalancesDatos y relacionesGL
Separador flash FL6420
Sistema completo66 ecuaciones0

GL = variables − balances independientes − datos y relaciones. Las variables son los flujos de cada componente en cada corriente, más grados de avance, fracciones de división, Q, W y temperaturas desconocidas. Con GL = 0 el problema está completamente especificado. Se empieza por el subsistema con GL = 0.

4. Ecuaciones planteadas

  1. Dato · F ṅF = 100 kmol/h
  2. Dato · F ṅC6H6,F = 0.5 ṅF
  3. Balance · FL ṅC6H6,V + ṅC6H6,L = ṅC6H6,F
  4. Balance · FL ṅC7H8,V + ṅC7H8,L = ṅC7H8,F
  5. Relación · FL yC6H6 · 760 mmHg = xC6H6 · p*C6H6(95 °C)ley de Raoult, con y = ṅC6H6,V / ṅV, x = ṅC6H6,L / ṅL y p* de la ecuación de Antoine
  6. Relación · FL yC7H8 · 760 mmHg = xC7H8 · p*C7H8(95 °C)ley de Raoult, con y = ṅC7H8,V / ṅV, x = ṅC7H8,L / ṅL y p* de la ecuación de Antoine

5. Solución paso a paso

  1. Corriente F: 2 ecuaciones simultáneas: ecuaciones (1), (2), resueltas a la vez (Newton-Raphson, 2 iteraciones). ⇒ ṅC6H6,F = 50 kmol/h
    ⇒ ṅC7H8,F = 50 kmol/h
  2. Separador flash FL: 4 ecuaciones simultáneas: ecuaciones (5), (6), (3), (4), resueltas a la vez (Newton-Raphson, 6 iteraciones). ⇒ ṅC6H6,V = 26.966 kmol/h
    ⇒ ṅC7H8,V = 16.087 kmol/h
    ⇒ ṅC6H6,L = 23.034 kmol/h
    ⇒ ṅC7H8,L = 33.913 kmol/h

6. Resultados

F

Componentekmol/hFracción molarkg/hFracción másica
C6H6500.53,905.70.4588
C7H8500.54,6070.5412
Total10018,512.81

V

Componentekmol/hFracción molarkg/hFracción másica
C6H626.9660.62632,106.40.587
C7H816.0870.37371,482.30.413
Total43.05313,588.71

L

Componentekmol/hFracción molarkg/hFracción másica
C6H623.0340.40451,799.30.3654
C7H833.9130.59553,124.70.6346
Total56.94714,9241

7. Equilibrio líquido-vapor

Separador flash FL a 95 °C y 760 mmHg (1 atm). Se vaporiza el 43.05 % de la alimentación (vapor V, líquido L).

Componentep* (mmHg)K = p*/Px (líquido)y (vapor)
C6H61,176.81.5480.40450.6263
C7H8476.870.62750.59550.3737

Ley de Raoult (mezcla ideal): y·P = x·p*. Presiones de vapor con constantes de Antoine de tablas estándar (Lange's Handbook of Chemistry).

8. Verificación (entra + genera = sale)

EquipoBalanceEntraGeneraSaleError
Separador flash FLBalance de C6H650050 ✓ 0 %
Separador flash FLBalance de C7H850050 ✓ 0 %
Separador flash FLMasa total8,512.808,512.8 ✓ 0 %

Tolerancia: error relativo menor a 1 × 10-4 %. Todos los balances cierran.

Claves del problema

Errores comunes

Preguntas frecuentes

¿Qué pasa si subo la temperatura?

Se vaporiza más mezcla y el vapor se parece cada vez más a la alimentación. Arriba del punto de rocío, todo es vapor.

¿Sirve para mezclas no ideales?

La ley de Raoult supone mezcla ideal. Para etanol y agua, por ejemplo, hacen falta coeficientes de actividad.

Sigue aprendiendo