145484233 Extraccion Liquido Liquido Para Combinar

7/21/2019 145484233 Extraccion Liquido Liquido Para Combinar

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OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DEMASA II (ABSORCIÓN, EXTRACCIÓN Y

ING. EMILIO VÁZQUEZ NAVAS

BOCA DEL RIO, VERACRUZ A 16 DE MAYO DEL 2013.

INTEGRANTES

• A!"#$" M%&' C)*!"$A*+%*"

• F'%-*") E$)/'!!)L"*-#)

• M)+"*-#) S#- A!)#• S)!)&) C)**)$" L%'$)

FACULTAD DE INGENIERIAUNIVERSIDADVERACRUZANA

EXTRACCIÓN L5UIDO7L5UIDO

EQUIPO 1



ÍndiceIntroducción..........................................................................................................2

1. Extracción líquido- líquido.................................................................................3

2. Campos de utilidad..........................................................................................8

1A. Liquid extraction...............................................................................................6

2A. Fields of Usefulness..........................................................................................9

. !elaciones de equili"rio en la extracción.............................................................:

#. Elección del disol$ente...................................................................................11

%. &odos de 'peración......................................................................................13

(. Aparatos de extracción...................................................................................18

(.1. &e)cladores - *edimentadores.....................................................................19(.2. +orres de pul$eri)ación , de relleno...............................................................1;

(.. +orres de platos perforados.......................................................................21

(.#. +orres de placas reflectoras..........................................................................22

(.%. +orres aitadas...........................................................................................23

(.(. Columnas pulsadas.....................................................................................28

(.. Extractores centrífuos................................................................................29

(./ Equipo auxiliar ........................................................................................2;

. Fundamentos de la extracción.........................................................................2:.1 Extracción de soluciones diluidas...............................................................2:

.2. Extracción de soluciones concentradas equili"rio de fases............................30

. Uso del m0todo de &cCa"e-+iele............................................................33

.# Extracción a contracorriente.....................................................................3<

.% Extracción en contracorriente de sistemas tipo II utili)ando refluo...................36

.( !elaciones de refluo limite.......................................................................3;

/ 3ro"lema......................................................................................................3:

3ro"lema 2.......................................................................................................... <1

Conclusiones.......................................................................................................<3

Fuentes de información.........................................................................................<<

1



Introducción

En este tra"ao se pretende dar a conocer el tema de la extracción liquido-liquido4

así como sus conceptos4 campos de utilidad4 las relaciones de equili"rio en la

extracción4 los puntos que se de"en tomar en cuenta para eleir un disol$ente4

diferentes equipos ,5o aparatos4 fundamentos que a,uden a resol$er di$ersos

pro"lemas de esta misma.

La importancia de esta operación unitaria radica en que es un m0todo mu, 6til

para separar componentes de una me)cla4 el 0xito de este m0todo depende de la

diferencia de la solu"ilidad del compuesto a extraer en dos disol$entes diferentes.

Cuando se aita un compuesto con dos disol$entes inmisci"les4 el compuesto sedistri"u,e entre los dos disol$entes. A una temperatura determinada4 la relación de

concentraciones de compuesto en cada disol$ente es siempre constante.

2



1. Extracción líquido- líquido

La extracción líquida4 llamada alunas $eces extracción con disol$entes4 es laseparación de los componentes de una solución líquida por contacto con otro

líquido insolu"le. *i las sustancias que componen la solución oriinal se

distri"u,en de manera distinta entre las dos fases líquidas4 se puede lorar cierto

rado de separación4 que puede incrementarse mediante el uso de contactos

m6ltiples o su equi$alente en la forma de la a"sorción de ases , la destilación.

3or eemplo4 si una solución de 7cido ac0tico en aua se aita con un líquido

como acetato de etilo4 parte del 7cido4 pero relati$amente poca aua4 entrar7 en la

fase 0ster. 3uesto que las densidades de la capa acuosa , la del 0ster son

diferentes en el equili"rio4 se separar7n al cesar la aitación8 tam"i0n se pueden

separar por decantación. 3uesto que aora la relación de 7cido a aua en la capa

de 0ster es diferente de la relación de la solución oriinal , distinta tam"i0n de la

relación de la solución acuosa residual4 se a lorado cierto rado de separación.

Este es un eemplo de contacto por etapas8 puede lle$arse a ca"o en lotes o en

forma continua. El aua residual puede extraerse repetidamente con m7s 0ster

para reducir m7s a6n el contenido de 7cido4 o se puede rearrelar una cascada a

contracorriente de etapas. 'tra posi"ilidad es utili)ar al6n tipo de aparato de

contacto continuo a contracorriente4 en donde no se tienen etapas discretas. La

utili)ación del refluo4 como en la destilación4 puede meorar m7s a6n la separación

final.

En todas las operaciones de este tipo4 la solución que se $a a extraer se llama

alimentación , disol$ente el líquido con el cual se pone en contacto la

alimentación. El producto de la operación rico en disol$ente se llama extracto8 el

líquido residual de donde se separó el soluto es el refinado.

En procesos m7s complicados se pueden utili)ar dos disol$entes para separar los

componentes de una alimentación. 3or eemplo4 una me)cla de 7cido p- , o-

3



nitrobenzoico puede separarse distri"u,endo los 7cidos entre cloroformo , aua4

que son líquidos insolu"les. El cloroformo disuel$e preferencialmente al isómero

para , el aua al isómero orto. A esto se le llama extracción con doble disolvente

o fraccionada.

<



2. Campos de utilidad

Las aplicaciones de la extracción líquida se clasifican en $arias cateorías9

aquellas aplicaciones en que la extracción est7 en competencia directa con otros

m0todos de separación , aquellas aplicaciones en que es el 6nico m0todo

adecuado. En competencia con otras operaciones de transferencia de masa4 aquí4

los costos relati$os son importantes. La destilación , la e$aporación son m0todos

directos de separación8 los productos o"tenidos est7n formados "7sicamente de

sustancias puras.

3or otra parte4 la extracción líquida produce nue$as soluciones4 que a su $e)de"en separarse4 frecuentemente por destilación o e$aporación. 3or eemplo4 es

difícil separar4 por destilación4 al 7cido ac0tico de una solución diluida con aua8

en cam"io4 puede separarse con relati$a facilidad mediante la extracción con un

disol$ente adecuado , la destilación posterior del extracto. En particular4 para las

soluciones m7s diluidas en las cuales el aua de"e e$aporarse por destilaci(n4 la

extracción es m7s económica8 especialmente4 porque el calor de e$aporación de

la ma,oría de los disol$entes or7nicos es sustancialmente menor que el del

aua. La extracción tam"i0n puede resultar aconsea"le como alternati$a frente a

la destilación al alto $acío4 a temperaturas mu, "aas4 para e$itar la

descomposición t0rmica.

3or eemplo4 los 7cidos rasos de cadena lara pueden separarse de los aceites

$eetales mediante destilación al alto $acío4 pero se separan en forma m7s

económica por extracción con propano líquido. El +7ntalo , el :io"io se pueden

separar mediante una tediosa cristali)ación fraccionada de los fluoruros do"les

con potasio8 en contraste4 su separación es "astante sencilla por extracción líquida

de las soluciones de 7cido fluorídrico con metiliso"utilcetona.

8



1A. Liquid extraction

Liquid extraction4 sometimes called sol$ent extraction4 is te separation of te

constituents of a liquid solution ", contact ;it anoter insolu"le liquid. If te

su"stances constitutin te oriinal solution distri"ute temsel$es differentl,

"et;een te t;o liquid pases4 a certain deree of separation ;ill result4 and tis

can "e enanced ", use of multiple contacts or teir equi$alent in te manner of

as a"sorption and distillation.

A simple example ;ill indicate te scope of te operation and some of its

caracteristics. If a solution of acetic acid in ;ater is aitated ;it a liquid suc aset,l acetate4 some of te acid "ut relati$el, little ;ater ;ill enter te ester pase.

*ince no; te ratio of acid to ;ater in te ester la,er is different from tat in

oriinal solution and also different form tat in te residual ;ater solution4 a certain

deree of separation ;ill a$e occurred. +is is an example of stae;ise contact4

and it can "e carried out eiter in "atc or n continuous fasion. +e residual ;ater

can "e repeatedl, extracted ;it more ester to reduce te acid content still furter4

or ;e can arrane countercurrent continuous contact de$ice4 ;ere discrete

staes are not in$ol$ed. +e use of reflux4 as in distillation4 ma, enance te

ultimate separation still furter.

In all suc operation4 te solution ;ic is to "e extracted is called te feed, and

te liquid ;it ;ic te feed is contacted is te solvent. +e sol$ent-ric product

of te operation is called te extract 4 and te residual liquid from ;ic solute as

"een remo$ed is te raffinate.

&ore complicated process ma, use t;o sol$ents to separate te components of a

feed. For example4 a mixture of p- and o- nitro"en)oic acid can "e separated ",

distri"utin tem "et;een te insolu"le liquids cloroform and ;ater. +e

cloroform preferentiall, dissol$es te para isomer and te ;ater te orto isomer.

+is is called double-solvent 4 or fractional 4 extraction.

6



2A. Fields of sefulness

Applications of liquid extraction fall into se$eral cateories9 tose ;ere extraction

is in direct competition ;it oter separation metods and tose ;ere it seems

uniquel, qualified. In competition ;it oter mass-transfer operations4 ere relati$e

costs are important. <istillation and e$aporation are direct separation metods4 te

products of ;ic are composed of essentiall, pure su"stances. Liquid extraction4

on te oter and4 produces ne; solutions ;ic must in turn "e separated4 often

", distillation or e$aporation.

+us4 for example4 acetic acid can "e separated form dilute solution ;it ;ater4

;it difficult, ", distillation or ;it relati$e ease ", extraction into suita"le sol$entfollo;ed ", te distillation of te extract.

For te more dilute solutions particularl,4 ;ere ;ater must "e $apori)ed in

distillation4 extraction is more economical4 especiall, since te eat of $apori)ation

of most oranic sol$ents is su"stantiall, less tan tat of ;ater.

Extraction ma, also "e attracti$e as an alternati$e to distillation under i $acuum

at $er, lo; temperatures to a$oid termal decomposition.

For example4 lon-cain fatt, acids can "e separated from $eeta"le oils ", i-

$acuum distillation "ut more economicall, ", extraction ;it liquid propane.

+antalum and nio"ium can "e separated ", $er, tedious fractional cr,stalli)ation of

te dou"le fluorides ;it potassium "ut ;it relati$e ease ", liquid extraction of te

,drofluoric acid solutions ;it met,l iso"ut,l =etone.

9



Como un sustituto de m0todos químicos4 los m0todos químicos consumen

reacti$os , con frecuencia conducen a una costosa eliminación de los

su"productos químicos4 la extracción líquida4 que no pro$oca astos químicos o

eliminación de su"productos4 puede ser menos costosa. La separación de metales

como uranio-$anadio4 afnio-)irconio4 tunsteno-moli"deno , los productos de

fisión de los procesos de enería atómica4 se lle$an a ca"o m7s económicamente

por extracción liquida. Aun los metales menos costosos como co"re , sustancias

químicas inor7nicas como 7cido fosfórico4 7cido "órico , similares4 se pueden

purificar de manera económica mediante extracción líquida4 a pesar de que el

costo de recuperación del disol$ente de"e incluirse en las cuentas finales. En la

destilación4 en donde la fase $apor se crea a partir del líquido por adición de calor4

el $apor , el líquido est7n compuestos necesariamente de las mismas sustancias8

por lo tanto4 son mu, similares químicamente. Entonces4 las separaciones

producidas dependen de las presiones de $apor de las sustancias. En contraste4

en el caso de la extracción líquida4 los componentes principales de las dos fases

son mu, distintos químicamente8 por esto4 son posi"les las separaciones de

acuerdo con el tipo químico. 3or eemplo4 los idrocar"uros arom7ticos ,

parafínicos de aproximado peso molecular no se pueden separar por destilación4

,a que sus presiones de $apor son casi iuales8 sin em"aro4 pueden separarse

f7cilmente por extracción con distintos disol$entes4 como dióxido de a)ufre líquido4

dietilenlicol o sulfolano. >Es importante o"ser$ar que la destilación extracti$a

tam"i0n es 6til en estas operaciones4 pero es simplemente la extracción de la fase

$apor con un disol$ente4 mientras que la destilación líquida es la extracción de la

fase líquida. Con frecuencia4 los mismos disol$entes son 6tiles en los dos casos4

como era de esperarse?. &ucos productos farmac0uticos -penicilina4 por

eemplo-4 se producen en me)clas tan compleas que sólo la extracción líquida es

un m0todo adecuado de separación.

Equili!rio Líquido La extracción supone el uso de sistemas compuestos por tres

sustancias cuando menos8 aunque las fases insolu"les son predominantemente

;



mu, distintas desde el punto de $ista químico4 en la ma,oría de los casos los tres

componentes aparecen en cierto rado en las dos fases.

". #elaciones de equili!rio en la extracción

a) Regla de las fases. En eneral un sistema liquido-liquido tiene tres

componentes A4 @ , C4 , dos fases en equili"rio. *ustitu,endo en la rela de las

fases4 los rados de li"ertad son 4 , las $aria"les son temperatura4 presión , las

cuatro concentraciones. >a, cuatro concentraciones porque solo es posi"le

especificar dos de las tres concentraciones de fracciones de masa en una fase.? la

tercera completa el total de las fracciones de masa a un $alor de 1.B4 x A x@ xc

D1.B. Cuando se fian la presión , la temperatura4 que es el caso usual entonces4

en equili"rio4 el sistema queda fio al esta"lecer una concentración a cualquier

fase.

!$ Coordenadas triangulares y datos de equilibrio. Las coordenadas

trianulares equil7teras se usan con muca frecuencia para representar los datos

de equili"rio de un sistema de tres componentes4 puesto que se tienen tres ees.

Esto se muestra en la fiura . Cada uno de los tres $0rtices representa un

componente puro4 A4 @ o C. El punto & representa una me)cla de A4@ , C4 la

distancia perpendicular desde el punto & asta la "ase A@ representa a la fracción

de masa xc de C en la me)cla en el punto &8 la distancia a la "ase C@ es la

fracción de masa x A de A4 , la distancia de AC es la fracción de masa x@ de @.

:



Fi%ura 2. Coordenadas para un diarama trianular.

Fi%ura ". <iarama de fases líquido- líquido en los componentes A , @ son

parcialmente misci"les.

c? Datos de equilibrio en coordenadas rectangulares. Los diaramas trianulares

tienen ciertas des$entaas de"ido a las coordenadas especiales4 por lo cual un

10



m0todo m7s 6til para raficar los datos de los tres componentes consiste en el

empleo de coordenadas rectanulares.

Fi%ura &. Coordenadas para un diarama rectanular

&. Elección del disol'ente3or lo com6n se tiene la amplia posi"ilidad de eleir entre los liquidos que se $an

a utili)ar como disol$entes para las operaciones de extracción. Es poco pro"a"le

que cualquier líquido particular exi"a todas las propiedades que se consideran

desea"les para la extracción8 eneralmente se tiene que llear a un cierto

acuerdo. Las siuientes características son las que se de"en considerar9

Selectividad . La efecti$idad del disol$ente @ para separar los componentes

de una solución A , C4 se mide comparando la relación entre C , A4 en la

fase rica en @ con esa relación en la fase rica en A en el equili"rio. La

relación de las relaciones4 el factor de separación4 o la selecti$idad4 @4 es

an7loa a la $olatilidad relati$a de la destilación. *i E , ! son las fases en

11



equili"rio. 3ara todas las operaciones de extracción 6tiles la selecti$idad

de"e ser ma,or a uno4 cuanto m7s meor4 si la selecti$idad es uno4 la

separación no es posi"le. Coeficiente de distribución. Este coeficiente es la relación entre ,5x en el

equili"rio. &ientras que no es necesario que el coeficiente de distri"ución se

ma,or de 14 los $alores randes resultan m7s adecuados4 puesto que se

requerir7 menos disol$ente para la extracción. Insolubilidad del disolvente. El m7s insolu"le es el m7s 6til ,a que si la

capacidad del disol$ente para extraer es pequea se requerir7n randes

cantidades de disol$ente. Recuperabilidad . *iempre es necesario recuperar para $ol$erlo a utili)ar8

eneralmente4 la recuperación se ace mediante otra de las operaciones de

transferencia de masa4 la destilación. Densidad . Es necesaria una diferencia en las densidades de las fases

liquidas saturadas4 tanto para la operación con equipo por etapas como de

contacto continuo. Cuanto ma,or sea la diferencia meor. Tensión interfacial . Cuanto ma,or sea la tensión interfacial4 m7s

r7pidamente ocurrir7 la coalescencia de las emulsiones4 pero ser7 ma,or la

dificultas para la dispersión de un líquido en otro. Reactividad qu!ica. El disol$ente de"e ser esta"le e inerte químicamente

frente a los dem7s componentes del sistema , frente a los materiales

comunes de construcción. "iscosidad, presión de vapor # punto de congela!iento . <e"en ser "aos

para facilitar el maneo , el almacenamiento. El disol$ente de"e ser no toxico4 no inflama"le , de "ao costo.

<esraciadamente a, pocos disol$entes que cumplan los dos criterios a,

disol$entes relati$amente no tóxicos pero inflama"les como el exano4 otros

no son inflama"les pero sí tóxicos como el diclorometano o el cloroformo4 ,

otros son tóxicos e inflama"les como el "enceno.

(a!la 1. <isol$entes de extracción com6nmente utili)ados

)om!re Fórmula *ensidad +unto de +eli%rosidad

12



,%mL$1 e!ullición,C$*isol'entes de extracción menos densos que el a%ua/ter dietílico >CC2?2' B4 % &u, inflama"le4

tóxico

0exano C(1# B4 G (B Inflama"le

enceno C(( B4H /B Inflama"le4 tóxico4

carcinóeno(olueno C(%C B4H 111 Inflama"le

Acetato de etilo CC''C2C

B4H / Inflama"le4 irritante

*isol'entes de extracción ms densos que el a%ua*iclorometano C2Cl2 14 #1 +óxico

Cloroformo CCl 14% (1 +óxico

(etracloruro decar!ono

CCl# 14( +óxico

3. 4odos de 5peración

*on mu, $ariadas las formas a la que se lle$a a ca"o la extracción líquido-líquido4

normalmente se tra"aa en forma continua4 ,a sea por etapas o contacto continuo.

Contacto por $tapas.- 3uede reali)arse de di$ersas maneras se6n la forma como

el disol$ente extractor se me)cla con el líquido alimentado

Extracción en una sola etapa

Extracción en $arias etapas a corriente cru)ada

Extracción en $arias etapas a contracorriente continua

Extracción a corriente continua con refluo

La extracción líquido J líquido es an7loa a la a"sorción. El disol$ente se

introduce por el extremo inferior de la columna con una inspección de otas que

ascienden a tra$0s de la alimentación que es la fase continua alimentada por el

extremo superior de la columna. La columna puede llenarse de anillos cer7micos o

al6n otro dispositi$o4 tal como4 discos iratorios4 platos pun)antes o un anillo

iratorio para me)clar en forma continua las dos fases , acer que se realice la

13



separación4 el disol$ente contenido en la corriente de extracto , del refinado de"en

separarse , recircularse para la economía de la operación4 , eso se consiue por

destilación.

@alance de materia de extracción en una sola etapa

@alance +otal

FB * D ! E D &

<ónde9

*9 %lu&o de ali!entación del solvente o disolvente

E9 %lu&o de extracto obtenido

FB9 %lu&o de 'li!entación del !aterial fresco

!9 %lu&o de los lodos o refinados

K9 %racción en peso seg(n las corrientes de !asa de % ó R

9 %racción en peso seg(n las corrientes de S ó $

@alance de materia sistemas de extracción de m6ltiples etapas en contracorriente

1<



@alance de &ateria +otal

FB *:1 D !: E1 D &

6. Aparatos de extracción

En la extracción líquidoJliquido4 lo mismo que en la a"sorción de ases ,

destilación4 es preciso poner en contacto dos fases para permitir la transferencia

de materia , despu0s separarlas. En la a"sorción , destilación4 la separación de

las fases es f7cil , r7pida. En la extracción4 sin em"aro4 las dos fases tienen

densidades compara"les4 de forma que la enería disponi"le para me)cla ,

separación4 si se utili)a fluo por ra$edad4 es pequea8 muco menor que en caso

de una fase liquida , aseosa. Las $iscosidades de am"as fases son difíciles de

me)clar , toda$ía m7s difíciles de separar. Las $iscosidades de am"as fases

tam"i0n son relati$amente ele$adas , las $elocidades lineales a tra$0s de la

ma,or parte del equipo de extracción son "aas. En alunos tipos de extractores4

por lo tanto4 la enería de me)cla , separación se comunican mec7nicamente.

El equipo de extracción opera ,a sea por caras o de forma continua. Una cierta

cantidad de líquido de alimentación puede me)clarse con una cantidad

determinada de sol$ente en un tanque aitado8 despu0s se dean decantar las

fases , se separan. El extracto es la capa de sol$ente m7s el soluto extraído , el

18



refinado es la capa de la que se a separado el soluto. El extracto ser7 m7s liero

o m7s pesado que el refinado4 de forma que el extracto unas $eces sale por la

parte superior del equipo , otras por el fondo. 3or supuesto que es posi"le

repetir la operación si se requiere m7s de un contacto4 pero cuando las cantidades

que inter$ienen son randes , se necesitan $arios contactos4 resulta m7s

económico el fluo continuo. La ma,or parte del equipo de extracción es continuo

con sucesi$as etapas de contacto o "ien con contacto diferencial. +ipos

representati$os son los me)cladores-sedimentadores4 las torres $erticales de

diferentes tipos que operan con fluo por ra$edad4 los extractores de torre

aitados , los extractores centrífuos. Las características de diferentes tipos de

equipo de extracción se presentan en la ta"la ./. La extracción liquido-liquido

tam"i0n puede lle$arse a ca"o utili)ando mem"ranas porosas. Este m0todo es

prometedor en el caso de separaciones difíciles

(a!la 2. Características de funcionamiento de equipo comercial de extracción

(ipo

Capacidad delíquido de las

corrientescom!inadas

,ft" ft2 7$

0(ft

Eficienciadel platoo de la

etapa,8$

Espaciado entreplatos o

etapas,In$

Aplicacionestípicas

4e9clador-sedimentador

%-1BB

3roceso <uo-

*ol para aceites

lu"ricantes

Columna depul'eri9ación,rociado ospra:$

%B-2%B 1B-2B

Extracción de

sal con

amoniaco a

partir de sosa

c7usticaColumnaempacada

2B-1%B %-2B !ecuperación

de fenol

Columna deplatosperforados

1B-2BB 1-2B (-2# B-B

3roceso furfural

para aceite

lu"ricante

Columna de !ecuperación

16



placasdeflectoras

(B-1B% #-( %-1B #-( de 7cido ac0tico

(orre a%itada %B-1BB 1-2 /B-1BB 12-2# Muímicos

farmac0uticos ,

or7nicos

6.1. 4e9cladores - ;edimentadores

3ara la extracción discontinua4 el me)clador , el sedimentador pueden der la

misma unidad. Es mu, frecuente el uso de un taque que contiene un aitador de

aspas >propulsor? o tur"ina. Al terminar el ciclo de me)cla4 se detiene el aitador ,

las capas se dean decantar por ra$edad4 retirando despu0s el extracto , refinado

que se recoen en recipientes separados4 sac7ndolos a tra$0s de una línea

inferior de descara pro$ista de una mirilla de $idrio. Los tiempos de me)cla ,

sedimentación que se requieren para una extracción determinada solo se o"tienen

por experimentación9 son típicos cinco minutos para me)cla , die) minutos para

sedimentación4 pero son frecuentes tiempos mucos ma,ores , menores.

En el caso de fluo continuo4 el me)clador , sedimentador son pie)as distintas del

equipo. El me)clador puede ser un pequeo tanque aitado equipado con líneas

de entrada , salida4 así como placas deflectoras para e$itar la formación de cortos

circuitos8 tam"i0n puede ser una "om"a centrifua u otro me)clador de fluo. El

sedimentador con frecuencia es un sencillo decantador continuo que tra"aa por

ra$edad. Con líquidos que se emulsionan con facilidad , que tienen densidades

aproximadamente iuales4 tal $e) ser7 necesario acer pasar la descara del

me)clador a tra$0s de un tami) o una pie)a de fi"ra de $idrio para que puedan

coalescer las otitas de la fase dispersa antes de que sea posi"le la

sedimentación por ra$edad. 3ara separaciones m7s difíciles4 se emplean

centrifuas tu"ulares o tipo disco.

19



Fi%ura 3. *istema de extracción me)clador-sedimentador

*i4 como es a"itual4 se quieren $arias etapas de contacto4 se utili)a un tren de

me)cladores-sedimentadores que opera con fluo en contracorriente4 tal como se

muestra en la fiura %. El refinado procedente de cada sedimentación constitu,e la

alimentación del siuiente me)clador4 en el que se pone en contacto con extracto

intermedio o sol$ente fresco. El principio es el mismo que el de un sistema de

lixi$iación continuo con etapas en contracorriente.

6.2. (orres de pul'eri9ación : de relleno

Estos extractores de torre operan con contacto diferencial , no por etapas4 de

modo que la me)cla , sedimentación tienen luar de forma simult7nea continua.

En la torre de pul$eri)ación que se presenta en la fiura el líquido menos denso

se introduce por el fondo , se distri"u,e en pequeas otas por medio de las

"oquillas A. Las otas de líquido liero ascienden a tra$0s de la masa del líquido

1;



m7s pesado que desciende por la torre como una corriente continua. Las otas se

recoen en la parte superior , forman la corriente del líquido m7s liero que sale

por la parte superior de la torre. El líquido m7s pesado sale por el fondo de la

torre. En la fiura (4 la fase liera es la fase dispersa mientras que la m7s pesada

es la continua. Esto puede in$ertirse4 rociando la corriente m7s pesada de la fase

m7s liera en la cima de la columna4 para que descienda con la fase dispersa a

tra$0s de una corriente continua del líquido m7s liera. La elección de la parte

dispersa depende las $elocidades de fluo4 de las $iscosidades4 así como de las

características de moado >umectación? de am"as fases4 , por lo eneral se "asa

en la experiencia. La fase con ma,or $elocidad de fluo puede dispersarse para

o"tener una ma,or 7rea de contacto4 pero4 si a, una importante diferencia de

$iscosidades4 se dispersa la fase m7s $iscosa con el fin de o"tener una ma,or

$elocidad de sedimentación. Alunos dicen que en las torres empacadas4 la fase

continua de"er7 meorar el empaque4 pero esto no es necesario para un "uen

funcionamiento. Cualquiera que sea la fase dispersa4 el mo$imiento de las otas a

tra$0s de la columna pone constantemente el líquido de la fase dispersa en

contacto fresco con la otra para producir una eficiencia equi$alente a una serie de

me)cladores-sedimentadores. a, una transferencia continua de materia entre las

fases4 , la composición de cada fase $aria a medida que circula por la torre. A

cualquier ni$el dado4 el aleamiento del equili"rio es la que proporciona la fuer)a

impulsora para la transferencia de materia. La $elocidad de transferencia de es

relati$amente "aa en comparación con la a"sorción o la destilación , una columna

alta puede ser equi$alente a solo unas solas etapas ideales. En torres reales de

pul$eri)ación4 el contacto entre las otas , la fase continua con frecuencia es m7s

efecti$a en la reión en done se forman las otas. Esto se de"e a una ma,or

$elocidad de transferencia de materia en las otas recientemente formando o

aretrome)clado de la fase contin6a en cualquier caso4 el aumento de la altura no

conduce a un aumento proporcional del n6mero de etapas8 es muco m7s efecti$o

redispersar las otas a inter$alos frecuentes a lo laro de la torre. Esto puede

reali)arse llenando la torre con empaquetes4 tales como anillos o monturas. El

empaquete pro$oca la coalescencia , reeneración de las otas ,4 puede

1:



aumentar el n6mero de etapas para una altura dada de la columna. Las torres

empacadas se asemean a las torres de pul$eri)ación en la sencille) , pueden

construirse para resol$er casi cualquier pro"lema de corrosión o presión a un

costo ra)ona"le. *u principal des$entaa es que lo solidos tienen a depositarse

so"re el empaque , pro$ocan canali)ación.

FI<#A 6. +orre de pul$eri)ación >rociado?8 A4 "oquilla para distri"uir el líquido

liero

6.". (orres de platos perforados

20



La redispersion de las otas del líquido se puede reali)ar tam"i0n por medio de

platos perforados trans$ersales4 an7loos a los de estili)ación. Estas

perforaciones en una torre de extracción son de un entero , un medio a cuatro

enteros , un medio mm de di7metro. El espaciado entre los platos $aría de 1%B a

(BB mm >de ( a 2# in?. 3or lo eneral el líquido liero es la fase dispersa , los

conductos de descenso permiten el paso de la fase continua de un plato a otro. +al

como muestra la fiura a4 el líquido liero se recoe formando una delada capa

de "ao de cada plato , se pro,ecta en forma de corros en el interior de la capa

ruesa del líquido pesado situado encima. En la fiura "4 se ilustra un diseo

modificado4 en que las perforaciones solo existen en un lado del plato4 alternando

a la dereca , a la i)quierda de un plato a otro. Casi toda la extracción tiene luar

en la )ona de me)cla situada encima de a perforaciones8 en liquido liero >aceite?

asciende , se acumula en un espacio de"ao del plato superior4 flu,endo entonces

trans$ersalmente so"re un $ertedero asta la siuiente serie de perforaciones. El

líquido pesado que forma la fase continua >sol$ente? pasa ori)ontalmente desde

la )ona de la me)cla asta la )ona de sedimentación4 donde las finas otas del

líquido liero tienen la oportunidad de separarse , ascenderte acia el plato

superior. Con frecuencia este diseo reduce en forma considera"le la cantidad de

aceite que el sol$ente arrastra acia a"ao , aumenta la efecti$idad del extractor.

Fi%ura =. +orres de extracción de platos9 a? perforaciones en platos ori)ontales8

"? plato perforado de $ertedero de cascada con )onas de me)cla , sedimentación

21



6.&. (orres de placas reflectoras

Estas torres de extracción contienen una serie de placas deflectoras ori)ontales.El líquido pesado flu,e por encima de cada placa , cae al inferior en cascada8 el

líquido liero flu,e por de"ao de cada placa , se pro,ecta en forma de roció acia

arri"a desde el "orde a tra$0s de la fase pesada. Los dispositi$os m7s frecuentes

son los de discos , anillos así como los de placas sementadas4 que $an de un

lado a otro. En am"os tipos el espaciado entra las placas es de 1BB a 1%B mm ># a

( in?. Las torres de placas deflectoras carecen de pequeas perforaciones que

puedan o"struirse o aumentar de di7metro por la corrosión. *on capaces de tratar

soluciones sucias que contienen sólidos en suspensión8 una modificación de las

torres e discos , anillos que est7n equipadas con raspadoras con el fin de separar

los sólidos que se depositan so"re las placas. 3uesto a un fluo del líquido es

sua$e , llano4 sin cam"ios "ruscos de $elocidad , dirección4 las torres de placas

son mu, con$enientes para líquidos que se emulsifican f7cilmente. *in em"aro4

por la misma ra)ón4 no son efecti$os como me)cladores , cada placa equi$alente

solamente a aB.BB% a B.1 a etapa ideal.

6.3. (orres a%itadas

Los me)cladores- sedimentadores comunican enería mec7nica para la me)cla

de dos fases liquidas4 pero los extractores torre descritos asta aora no4 si no

22



que depende del fluo por ra$edad tanto para la me)cla4 como para la

separación. *in em"aro4 en alunos extractores e torres se comunican en

enería mec7nica por medio de tur"inas interiores u otros aitadores4 instalados

so"re un ee central rotatorios. En el contractor de discos rotatorios que se ilustra

en la fiura / a4 discos planos dispersan el líquido , lo impelen acia la pared de

la torre4 donde anillos est7ticos crean )onas de reposo en las que se separan las

fases. En otros diseos a, puntos de impulsadores >o aspas? que son

separadores por )onas de calma para dar luar4 de )eco4 a un sistema de

me)cladores sedimentadores uno Los me)cladores- sedimentadores comunican

enería mec7nica para la me)cla de dos fases liquidas4 pero los extractores torre

descritos asta aora no4 si no que depende del fluo por ra$edad tanto para la

me)cla4 como para la separación. *in em"aro4 en alunos extractores e torres

se comunican en enería mec7nica por medio de tur"inas interiores u otros

aitadores4 instalados so"re un ee central rotatorios. En el contractor de discos

rotatorios que se ilustra en la fiura / a4 discos planos dispersan el líquido , lo

impelen acia la pared de la torre4 donde anillos est7ticos crean )onas de reposo

en las que se separan las fases. En otros diseos a, puntos de impulsadores >o

aspas? que son separadores por )onas de calma para dar luar4 de )eco4 a un

sistema de me)cladores sedimentadores uno encimas de otros. En el extractor

de or=-*cei"el que se representa en la fiura / "4 las reiones que rodean a

los aitadores est7n empacadas con tela met7lica para fa$orecer la coalescencia

, la separación de las fases. La ma,or parte de la extracción tiene luar en las

secciones de la me)cla4 aunque tam"i0n se produce alo en la secciones de

calma4 de forma que la eficiencia de cada unidad de me)clador-sedimentador es

a $eces superior al 1BBN. 3or lo reular cada me)clador-sedimentador tiene una

altura de BB a (BB mm >1 a 2 ft?4 de forma que es posi"le o"tener $arios

contactos teóricos como una altura ra)ona"lemente corta de columna. *in

em"aro4 el pro"lema de mantenimiento de las partes mó$iles internas4

especialmente con líquidos corrosi$os4 constitu,en una seria des$entaa.

23



Fi%ura >. Extractores de torre aitada9 a? unidad de discos rotatorios8 "? extractor de or=-*ei"el

6.6. Columnas pulsadas

La aitación puede tam"i0n comunicarse por medios externos4 tal como ocurre en

las columnas pulsadas. Una "om"a reciprocante OpulsaP todo el contenido de la

columna a inter$alos frecuentes4 de forma que un r7pido mo$imiento reciprocante

de amplitud relati$amente pequea se superpone al fluo ordinario de las fases

2<



liquidas. La torre es de empaque ordinario4 o "ien4 de platos perforados

especiales. En una torre empacada4 la pulsación dispersa los líquidos , suprime la

canali)ación4 de manera que meora de forma considera"le el contacto entre las

fases. En las torres de platos perforados pulsadas4 las perforaciones son m7s

pequeas que en las torres no pulsadas4 oscilando entre 1.% a mm de di7metro4

con un 7rea a"ierta total en cada plato de ( a 2( N de la sección trans$ersal de la

torre. Estas torres utili)an casi siempre para tratar líquidos radioacti$os altamente

corrosi$os. :o utili)an conductos de descenso. En el comportamiento ideal4 la

pulsación pro$oca4 la dispersión del líquido liero en la fase pesada en la carrera

ascendente4 mientras que la fase pesada se pro,ecta en forma de corro en la

fase liera durante la carrera ascendente. En estas condiciones la eficiencia de las

etapas puede ser de BN. *in em"aro4 esto es posi"le solo cuando los

$ol6menes de las dos fases son aproximadamente iuales , cuando casi no a,

$ariación de $olumen durante la extracción. En el caso m7s frecuente4 las

dispersiones sucesi$as son menos afecti$as , a, retrome)clado de una fase en

una dirección4 con lo cual la eficiencia de los platos disminu,e a BN. En

columnas pesadas4 tanto de empaquete como de platos perforados4 la altura que

se requiere para o"tener un determinado n6mero de contactos teóricos es con

frecuencia menor que la tercera parte de la requerida en una columna no pulsada.

28



Fi%ura ?.Columna de pulsos

26



6.=. Extractores centrífu%os

La dispersión , separación de las fases se aceleran considera"les por medio de la

fuer)a centrífua4 tal como sucede en $arios extractores comerciales. El extractor

3od"ielnia= contiene una cinta perforada situada en el interior de una pesada

carcasa met7lica4 que $a enrollada en espiral alrededor de un ee ueco

ori)ontal4 a tra$0s del cual entra , salen los líquidos. En líquido liero se "om"ea

asta la parte exterior de la espiral a una presión comprendida entre , 12 atm

para $encer la fuer)a centrífua4 mientras que el líquido pesado se introduce por el

centro. Los líquidos flu,en en contracorriente a tra$0s del pasado formado por la

cinta , las paredes de la carcasa. El líquido pesado se mue$e acia afuera a lo

laro de la cara externa del espiral4 mientras que el líquido liero es for)ado por

despla)amiento a fluir acia adentro a lo laro de la cara interna. *e enera así un

rociado altamente cortante en la superficie de contacto liquido-liquido dando luar

a una r7pida transferencia de materia. Adem7s4 parte del líquido se rocía a tra$0s

de las perforaciones de la cinta , aumenta la tur"ulencia. En una sola maquina es

posi"le conseuir asta 2B contactos teóricos4 si "ien los as frecuente es de a 1B

contactos teóricos. Los extractores centrífuos son caros , encuentran una

aplicación relati$amente imitada. +ienes la $entaa de producir mucos contactosteóricos en un pequeo espacio , tener tiempos de residencia mu, pequeos >del

orden de # seundos?. *on mu, $aliosos para la extracción de productos sensi"les

tales como $itaminas , anti"ióticos.

29



Fi%ura 1@. Extractor centrífuo de 3od"ielnia=

6.> Equipo auxiliar

La fase dispersa de una torre de extracción se dea coalescer en al6n punto para

formar una capa continua de la que se retira una corriente de producto. La

superficie de contacto entre esta capa , la fase continua predominante se forma

en una sección a"ierta en la cima o en el fondo de una torre empacada4 en una

torre de platos perforados la sección a"ierta se forma dentro de la parte superior

de la torre cuando la fase liera se dispersa. *i la fase pesada es la q dispersa4 la

superficie de contacto entre am"as fases se mantiene cerca del fondo de la torre.

El ni$el de esta superficie de contacto controla autom7ticamente de una forma

an7loa al caso de un decantador continuo por ra$edad por medio de una línea

2;



de $enteo de so"re fluo para la fase pesada. En las columnas randes la

superficie de contacto se mantiene a $eces en el ni$el deseado por medio de un

controlador de ni$el que acciona una $7l$ula situada la línea de descara de

líquido pesado.

En la extracción liquido-liquido casi siempre es necesario separar el sol$ente del

extracto o de refinado4 o de am"os. 3or tanto4 resulta esenciales equipos

auxiliares tales como sistemas de destilación4 e$aporadores4 calentadores ,

condensadores4 para su empleo en sistemas de extracción ,4 con frecuencia4 en

su costo es muco ma,or que el dispositi$o de extracción entre sí.

=. Fundamentos de la extracción

3uesto que la ma,or parte de los m0todos de extracción continua usan contactos

en contracorriente entre dos fases4 una corriente formada por un líquido m7s liero

, otra por un líquido m7s pesado4 mucos de los fundamentos de la a"sorción de

ases en contracorriente , de destilación se aplican a la extracción de líquido. Así4

cuestiones tales como etapas ideales4 eficiencia de las etapas4 relación mínimaentre las dos corrientes , tamao del equipo tienen la misma importancia en la

extracción que en la destilación.

=.1 Extracción de soluciones diluidas

3ara la extracción discontinua o multietapa de soluciones diluidas4 donde los

cam"ios en la $elocidad del fluo son desprecia"les , el coeficiente de distri"ución

1

K D es constante4 con$iene utili)ar un factor de extracción E4 el cual es

equi$alente al factor de aotamiento * definido con la ecuación.

1 E! "-='-#+- - '$+*'>%'?# -$ !) *-!)'?# - !) "#-#+*)'"# - -@%'!'>*'"-! $"!%+" -# -! -+*)+" "# *-$-+" ) !) -! *-=#)".

2:



E≡ K DV

L 1

3ara una extracción de una sola etapa con sol$ente puro4 la fracción de soluto

restante es 15>1E? , la fracción recuperada es E5 >1E?. Las di$ersas formas de laecuación Qremser se utili)an para una cascada de extracción en contracorriente.

ya− ya∗¿

yb− yb∗¿

¿¿¿

yb∗− ya∗¿

yb− ya¿

¿¿

n¿¿

ln ¿

N =¿

2

yb− yb∗¿

ya

− ya

∗¿= yb− ya

¿

N = yb− ya

¿

y b− yb∗¿

ya− ya∗¿

¿¿¿¿

ln ¿

N =¿

#

3ara la fase L

30



xb− xb∗¿

xa− x A∗¿

¿¿¿¿

ln ¿¿

%

S≡ 1

A=mV

L

(

=.2. Extracción de soluciones concentradas equili!rio de fases

En la extracción de soluciones concentradas4 las relaciones de equili"rio son m7s

complicadas que en otras separaciones4 de"ido a que est7n presentes m7s

componentes. Los datos de equili"rio se presentan en un diarama trianular

como se ilustra en la siuiente fiura. Un eemplo de un sistema tipo I que

presenta misci"ilidad parcial del sol$ente >&IQ? el dilu,ente >aua?4 pero

misci"ilidad completa del sol$ente , el componente que se desea extraer

>acetona?.

31



Cuando se aade sol$ente a la me)cla de acetona , aua la composición de la

me)cla que resuel$a est7 situada so"re una línea recta que une al punto del

sol$ente puro , el punto correspondiente a la me)cla "inaria oriinal. Cuando se

aade suficiente cantidad de sol$ente para que todas las composiciones est0n

situadas de"ao de la cur$a en forma de domo4 la me)cla se separa en dos fases.

Los puntos que representan las composiciones de las fases pueden unirse por una

recta a la)o de unión de composiciones de la me)cla que pasa atra$es del punto

representati$o de la composición lo"al de la me)cla.

La línea ACE representa las composiciones de &IQ >extracto? , la línea @<E

representa las composiciones de la capa de aua >refinado?. Al aumentar el

contenido lo"al de la me)cla4 las composiciones de las dos fases se acercanentre si , se acen iuales en el punto E que reci"e el nom"re de punto crítico.

Las rectas de composiciones de la fiura est7n inclinadas acia la i)quierda , la

fase de extracto es m7s rica en acetona que la fase de refinado. Esto suiere que

32



la ma,or parte de la acetona de"er7 extraerse desde la fase acuosa utili)ando

solo una moderada cantidad de sol$ente. *i las rectas de composiciones fuesen

ori)ontales o estu$iesen inclinadas acia la dereca la extracción toda$ía sería

posi"le4 pero sería preciso utili)ar m7s disol$ente ,a que el extracto final no sería

tan rico en acetona.

La relación de producto deseado >acetona? a dilu,ente >aua? tendría que ser

ele$ada por un proceso pr7ctico de extracción. La solu"ilidad del aua en el

sol$ente &IQ es solamente del 2N4 pero al aumentar la concentración de acetona

aumenta tam"i0n el contenido del aua en la fase de extracto. Los datos de la fi.

*e representan en la fi. 2.1B para mostrar el aumento radual en el contenido

de aua y H 2O con el contenido de acetona , y A 5 y H 2O pasa por un

m7ximo a aproximadamente 2N en peso de acetona en la fase de extracto. *e

podía o"tener una ma,or concentracion de acetona pero la ma,or cantidad de

aua en el producto de extracto es pro"a"le que

aría indispensa"le la operación es estas

condiciones.

Fi%ura 11. Composición de la fase para el sistema &IQ-ACE+':A-2'

33



=." so del mtodo de 4cCa!e-(7iele

La separación que se alcan)a con un determinado n6mero de etapas ideales en

una cascada en contracorriente se determina utili)ando un diarama trianular ,

t0cnicas raficas especiales4 pero una modificación del m0todo de &cCa"e-+iele4

que es la que se utili)a aquí4 resulta sencilla , conduce a resultados satisfactorios

en la ma,oría de los casos. El m0todo fia la atención en la concentracion de

soluto en las fases de extracto , de refinado4 , el diarama no muestra la

concentracion del dilu,ente en el extracto ni la concentración de sol$ente en el

refinado.

3ara aplicar el m0todo a la extracción4 los datos de equili"rio se representa en un

r7fico rectanular4 donde la fracción de soluto en el extracto4 o fase R4 se

representa como ordenada4 , la fracción masa de soluto en la fase de refinado se

representa como la a"scisa.

La línea de operación para el diarama de extracción est7 "asada en la ecuación4

que expresa la relación entre las concentraciones de soluto que sale de la etapa n

en la fase L , la que $iene de la etapa n1 en la fase R. Los puntos extremos de la

línea de operación > xa , ya ¿ , > xb , yb ¿ est7n eneralmente determinados por

un "alance lo"al de materia4 teniendo en cuenta los datos del equili"rio ternario.

<e"ido a que disminu,e la fase de refinado >L? , aumenta la fase del extracto >R? a

medida que pasan a tra$0s de la columna4 la línea de operación aplica un "alance

de materia a una parte de la cascada. El n6mero de etapas ideales se determina

entonces tra)ando escalones en la forma a"itual.

yn+1=

( L

n

V n+1 ) xn+

V a

ya

− La

xa

V n+1

*i el n6mero de etapas ideales est7 especificado4 la fracción de soluto extraído ,

las composiciones finales se determinan por prue"a , error. *e supone la fracción

extraída o la composición del extracto final , se constru,e la línea de la cur$a de

3<



operación. *i se requieren mucas etapas4 se supone una menor fracción extraída

, se repiten los c7lculos. Alunos c7lculos se efect6an por lo reular en la

computadora

=.& Extracción a contracorriente

El tipo m7s com6n de cascada de extracción es el sistema a contracorriente. En

esta cascada4 las dos fases flu,en en direcciones contrarias. *e supone que cada

etapa es de equili"rio4 por lo que las dos fases que salen de ella est7n en

equili"rio.

El soluto A4 est7n disueltos en el dilu,ente4 <4 en la alimentación. El soluto se

extrae con el sol$ente4 *. Con frecuencia4 la corriente de sol$ente que entra se

pre-satura con dilu,ente. Las corrientes con altas concentraciones de dilu,ente se

llaman refinadas, mientras que las corrientes con altas concentraciones de

sol$ente son el extracto. En la ta"la se $e la nomenclatura4 en unidades tanto

de fracción en peso como de relación en peso.

(a!la ". :omenclatura para la extracción

nidades de fracción en peso X A , j Fracción en peso de soluto en el

refinado que sale de la etapa X D, j Fracción en peso de dilu,ente en el

refinado que sale de la etapa X S , j Fracción en peso de sol$ente en el

refinado que sale de la etapa X A F X A M

Fracción en peso de soluto en las

corrientes de alimentación , me)cladasY A , j Fracción en peso de soluto en elextracto que sale de la etapa

Y D , jFracción de peso de dilu,ente en el

extracto que sale de la etapa Y S , j Fracción en peso de sol$ente en el

extracto que sale de la etapa X

A ,SFracción en peso de soluto en la

corriente del sol$ente

38



Z A B Z B Fracción en peso en la alimentación al

extractor fraccionado R j +asa de fluo de refinado que sale de la

etapa 4 =5 E j +asa de fluo de extracto que sale de la

etapa 4 =5S= E N +1 +asa de fluo de sol$ente que entra al

extractor >no necesariamente puro?4 =5 F = R

0 +asa de alimentación que entra al

extractor4 =5^ R j B

^ E j B S B

^ F B &asa de refinado4 extracto4 sol$ente 4

alimentación4 = M +asa de fluo de corrientes me)cladas4

=5

nidades de relación de pesos,sol'ente : dilu:ente inmisci!les$

X j !elación de pesos de soluto en el

dilu,ente que sale de la etapa 4 = A5=

<Y j !elación de pesos de soluto en el

sol$ente que sale de la etapa 4 = A5=

* F D +asa de fluo del dilu,ente4 =

dilu,ente5 F S +asa de fluo del sol$ente4 = sol$ente5

)om!resA *oluto. &aterial que se $a a extraer * <ilu,ente. *ustancia donde esta

disuelto el soluto en la alimentación; *ol$ente. Aente separador areado

para acer la separación

36



=.3 Extracción en contracorriente de sistemas tipo II utili9andorefluo.

Al iual que en la destilación4 en la extracción en contracorrientes es posi"le

utili)ar refluo para meorar la separación de los componentes de la alimentación.

En la fiura 12 se presenta el diarama de fluo para la extracción en

contracorriente con refluo. El m0todo requiere que se separe suficiente sol$ente

del extracto que sale de la cascada para formar un refinado el resto como

producto de la planta. El refinado se retira de la planta como producto residual , el

sol$ente fresco se introduce para el fondo de la cascada. :o se de$uel$e nada delrefinado residual como refluo4 ,a que el n6mero de etapas que se requieren en el

mismo si se recicla o no refinado al fondo de la cascada. La situación no es la

misma que en la destilación contin6a4 en la que parte del residuo a de

$apori)arse para suministrar calor a la columna.

El separador del sol$ente4 que eneralmente es un destilador simple4 se

representa en la fiura 12. +al como se o"ser$ó en la fiura4 el sol$ente a de

eliminarse de am"os productos por aotamiento o en alunos casos por la$adocon aua con el fin de o"tener productos extensos del sol$ente. En la ta"la #

queda patente la estreca analoía entre la destilación , la extracción cuando en

am"os casos a, refluo.

39



Fi%ura 12. Extracción en contracorriente con refluo

(a!la &. Comparación de extracción , destilación4 utili)ando refluo en am"os

casos.

DESTILACION EXTRACCIONF!%" - )"* -# !) )$)) V Flujo de ex!"#o e$ l" #"%#"d"

VF!%" - !4@%'" -# )$)) L Flujo de !e&$"do e$ #"%#"d" LP*"%+" -$+'!)" D P!odu#o ex!"#o DP*"%+" - *-$'%" B P!odu#o de !e&$"do 'C"#-#$)"* Se("!"do! de %ol)e$eE#*')"* -! *"%+" - *-$'%" A*o"+,e$o del %ol)e$e

!e&$"doE#*')"* -! *"%+" - -$+'!)" A*o"+,e$o del %ol)e$e

ex!"-do

C)!"* )! -*'"* qr Sol)e$e " l" #"%#"d" sB

3;



E!'/'#)'?# - )!"* -# -!"#-#$)"* @,

El,+,$"#,$ e$ el %ol)e$e e$

l" %e("!"#,$ s D

R-!)'?# - *-%" R D= La/ D Rel"#,$ de !e/ujo R D= La/ D

S-'?# - *-+'=)'?# Se##,$ de e$!,0ue#,+,e$o delex!"#o

S-'?# - )"+)/'-#+" Se##,$ de "*o"+,e$o del!e&$"do

=.6 #elaciones de refluo limite

Al iual que en la destilación4 existen dos casos limites en la operación de un

extractor en contracorriente con refluo. Cuando la relación de refluo R D se

$uel$e mu, rande4 el n6mero de etapas tiende acia un $alor mínimo4 , cuando

R D disminu,e4 se alcan)a un $alor mínimo de la relación de refluo para el cual

el n6mero de etapas se ace infinito. El n6mero mínimo de etapas , la relación de

refluo mínima se o"tienen exactamente por los mismos m0todos utili)ados para

determinar sus $alores de destilación.

3:



> +ro!lema A partir de *'#2 del H/ N en peso >H/ N de *'#2 , 2N de 2'?4 :' del (/N

en peso >(/N :' , 2N de 2'?4 , aua se an de preparar %BB = de una

disolución cu,a composición4 en peso4 sea %N de :'4 2BN de *'#2 , #%N de

2'. Empleando el diarama trianular4 calc6lense las cantidades necesarias de

cada uno de los componentes.

;oluciónD *o"re el diarama trianular fiamos los puntos correspondientes al

*'#2 del H/N >* del lado A@?4 al :' del (/N >: del lado @C?4 2' >$0rtice @?4

, la disolución a preparar >3?.

La intersección de las rectas @3 , *: fia el punto & que corresponde a la me)clade * , : tal que al aadirle @ nos lle$e al punto 3. *o"re el diarama trianular se

lee la composición de & >con respecto al :' resulta K&D B.#/( *?.

3ara calcular las cantidades de & , @ aplicamos la rela de la palanca al

semento &@.

M

B ´ PB´ MP

0.35−O

0.486 s−0.35 2.86<

M 2.86<B

3or otra parte4 como &@D%BB4 sustitu,endo el $alor de & resulta9

.%(#@D%BB8 @D1#B. = &D %H. =

<0



3ara calcular las cantidades de * , : aplicamos la rela de la palanca al

semento *:9

S

N ´ MN ´SM

0.68−O .486 s

0.486 s 0.3:;$

3or otra parte4

SHNM38:.9 N 289.3 S102.<

1.3:;N 38:.9

<1



<2



+ro!lema 2.

1BBB = de una me)cla acida de composición4 en peso4 BN de *'#24 2B N de :' ,

%B N de 2' se a de modificar aadi0ndole *'#2 del H/ N , :' del HB N4 para dar

un disolución cu,a composición sea9 %BN de *'#24 BN de :' , 2BN de 2'.

Empleando el diarama trianular4 calc6lense las cantidades que an da aadirse a los

dos 7cidos concentrados.

*olución9 Con referencia al diarama9

FS ´ FP D &S

´ MP

&D F

´ FP´ MP D 1BBB

0.30−0.20

0.35−0.30 D 2BBB

*S ´SM D :S

´ MN

*D:0.90−0.35

0.35 D1.%/:

3or otra parte4

* : D 2BBB

!esol$iendo el sistema resulta9

*D 122% = *'#2

:D % = :'

<3



<<



Conclusiones

A pesar de la aplicación cada $e) ma,or de la extracción liquida de"ida a su ranadapta"ilidad , no o"stante la ran cantidad de in$estiaciones reali)adas4 es

toda$ía una operación unitaria relati$amente incipiente. Es característico de estas

operaciones que el tipo de equipo cam"ie r7pidamente8 por eso4 con frecuencia se

proponen nue$os diseos que sir$en solo para unas cuantas aplicaciones , que

son reempla)ados por otros. Los principios para el diseo de este equipo nunca se

an desarrollado completamente8 a menudo4 para efectuar nue$as instalaciones4

se de"e confiar en las prue"as en planta piloto.

Los procesos de extracción líquido- líquido an ido en aumento de"ido a la

creciente demanda de productos sensi"les a la temperatura4 ma,ores

requerimientos de pure)a4 equipos m7s eficientes , la disponi"ilidad de

disol$entes m7s selecti$os.

Las aplicaciones m7s comunes donde se aplica la extracción líquido- líquido son9

Industria "ioquímica4 separación de anti"ióticos , recuperación de proteínas de

sustratos naturales. Extracción de metales como la recuperación del co"re de

soluciones amoniacales4 separaciones de metales poco usuales , de isótopos

radiacti$os en elementos com"usti"les astados. Industria química inor7nica4

recuperar compuestos como9 7cido fosfórico4 7cido "órico e idróxido de sodio de

soluciones acuosas. !ecuperación de compuestos arom7ticos como fenol4 anilina

o compuestos nitroenados de las auas de deseco. !ecuperación de productos

sensi"les al calor. !ecuperación de compuestos or7nicos del aua como

formaldeido4 7cido fórmico , 7cido ac0tico.

<8



Fuentes de información

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145484233 Extraccion Liquido Liquido Para Combinar

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