EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO 2003 (1).pdf

5/21/2018 EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO 2003 (1).pdf

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CONCEPTO.

Es la Operacin Unitaria que nos permiteefectuar la separacin de uno o ms de loscomponentes presentes en una solucin

liquida, por tratamiento con un Disolventeapropiado, dando lugar a la aparicin de doscapas liquidas inmiscibles de diferentesdensidades.


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Extraccin etapa nica

Mezclador-Sedimentador

EXE

R

XR

YS

S

F

XF

M

XM

Alimento

Mezclador

Solvente

Extracto

Refinado


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ALIMENTO. Es la mezcla liquido-liquido o disolucin a separar ej:Benceno-A. Actico.

SOLVENTE. El liquido agregado a laalimentacin con fines de extraccin esel solvente o disolvente ej: Agua.

Despus del contacto entre la

alimentacin y el solvente se obtienendos fases liquidas denominadas:EXTRACTO Y REFINADO


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EXTRACTO. Es la solucin rica en solvente,

que contiene el soluto extrado ej: elExtracto ser A. Actico-Agua.

REFINADO. Es la solucin pobre en solvente,

donde se ha eliminado el soluto dej:Benceno.

SOLUTO. Es el liquido de la mezcla alimentoel cual va a ser extrado del sistema ej: En la

mezcla Benceno-A. Actico, el soluto es el A:Actico.


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INTERFASE. Es la que separa las fasesliquidas formadas en la unidad deextraccin.

Cuando se separa el disolvente (agua) del

Extracto y Refinado, obtiene el ProductoExtrado y el producto Refinado.

La separacin o recuperacin del disolvente seefecta generalmente por destilacin.


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ESTADIO-ETAPA O UNIDAD DE EXTRACCION

La etapa de extraccin est constituida portres pasos que son:

1. Contacto de la mezcla liquida-liquida con

el solvente2. Separacin de las fases liquidas formadas

(Extracto y Refinado)

3. Recuperacin del disolvente


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ETAPA IDEAL O TEORICA

Se obtiene una etapa ideal cuando elcontacto entre la mezcla liquida-liquida y el Solvente ha sido lo

suficientemente intimo para que lasfases liquidas separadas tengan lasconcentraciones correspondientes a las

condiciones de equilibrio.


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RAZONES PARA EL USO DE EXTRACCION

1. La mezcla liquido-liquido no se puedeseparar por destilacin por tener los doscomponentes de la mezcla igual o cercanopunto de ebullicin

2. Para separar mezclas azeotropicas o depunto de ebullicin constante

3. Altos costos de la energa necesaria para la

destilacin.


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4. Los componentes de la mezcla a separar son

sensibles al calor y pueden perder suspropiedades si se los destila.

5. La mezcla a separar puede tener baja

volatilidad (cercana a 1).


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SELECCIN DEL SOLVENTE

Para la seleccin del solvente se deben consideraralgunas propiedades:

1. SELECTIVIDAD. Capacidad de disolver el Soluto msque el Diluyente.

Selectividad = (yA/yB)/(xA/xB)yFraccin en peso del componente en el extracto.

x fraccin en peso del mismo componente en elrefinado.

2. DENSIDAD. Es necesario una diferencia dedensidades de las fases liquidas Extracto y Refinado.


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3. RECTIVIDAD QUIMICA. El solvente debe ser

qumicamente estable e inerte hacia los componentesdel sistema y con los materiales de construccincomunes.

4. VISCOCIDAD, PRESION DE VAPOR Y PUNTO DE

CONGELACION. Estos deben ser bajos, para su fcilmanipulacin y almacenamiento.

5. El solvente debe ser atoxico, no inflamable y de bajocosto.

6. RECUPERABILIDAD. El solvente siempre es necesariorecuperarlo para volverlo a utilizar, lo que se realiza pordestilacin.


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METODOS DE EXTRACCION

Los diferentes mtodos de extraccin difieren en la

forma de efectuar la mezcla con el Disolvente y en laseparacin de las fases formadas en cada una de las

etapas

1.- EXTRACCION ETAPA UNICA

2.- EXTRACCIN MULTIPLE PORETAPAS EN CORRIENTE DIRECTA

3.- EXTRACCIN MLTIPLE PORETAPAS EN CONTRACORRIENTE

4.- EXTRACCIN CONTINUA ENCONTRACORRIENTE


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Extraccin etapa nica

Mezclador-Sedimentador

EXE

R

XR

YS

S

F

XF

M

XM

Alimento

Mezclador

Solvente

Extracto

Refinado


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ETAPA

UNICA

ALIMENTO

SOLVENTE

REFINADO

EXTRACTO

F, XF

S , YS

R , XR

E , XE

EXTRACCION ETAPA UNICA


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Est formada por una unidad de extraccin a la que se

alimenta la mezcla liquido-liquido y el Solvente en lascantidades que se estimen convenientes y se separanlas fases formadas. En el grafico la capa de Extractotiene una una densidad inferior a la del refinado. Lacantidad de soluto que pasa al solvente, estdeterminada por las relaciones de solubilidad, por lacantidad de solvente utilizada y por la aproximacin alequilibrio.

Este sistema es poco usado y no permite una

recuperacin total del soluto. La concentracin delextracto obtenido suele ser baja y la recuperacin deldisolvente es costosa.


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BALANCE DE MATERIA

F + S = E1 + R1 = M1FxF + SyS = ExE1 + RxR1

BALANCE DE MATERIA EN EL DECANTADOR

M1 = E1 + R1ys = 0 (Solvente puro)

xM1 = (FxF SyS ) / M1


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Extraccin mlt iple en corriente directa

Extracto 3

Mezclador

1

Mezclador

3

Mezclador

2

Alimentacin

Disolvente 2 Disolvente 3Disolvente 1

Extracto 1 Extracto 2

Refinado 1Refinado 2

Refinado 3


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Etapa

1

Etapa

nEtapa

3

Etapa

2

F R1 R2 Rn

S1 S2 Sn

Extraccin en etapas mltiples concurrentes

S3

E1 E2 E3 En


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En este mtodo se divide el disolvente en varias

partes y se trata la alimentacin sucesivamente envarias etapas. Por esto el mtodo recibe el nombrede mltiple. La extraccin del soluto es mscompleta y pude ser llevada hasta los lmites que se

desea aumentando el nmero de etapas. Estoimplica que la concentracin en las distintasetapas del extracto sea cada vez menor, con elconsiguiente aumento de costo en la recuperacin

del solvente. Los mejores resultados se consiguenusando iguales cantidades de disolvente en cadaetapa.


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Extraccin mltiple en

contracorriente

Mezclador

1

Mezclador

3

Mezclador

2

Alimentacin

Disolvente

Refinado 1Refinado 2

Refinado 3

Extracto 3Extracto 2Extracto 1


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F R1 R2 Rn

E1 E2 E3 S

Extraccin en etapas mltiples en

contracorriente

Etapa

1

Etapa

2

Etapa

3

Etapa

n

XE1 XE2 XE3 Ys

XF XR1 XR2 XRn


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DIAGRAMAS DE SOLUBILIDAD Y EQUILIBRIO

El estudio se limitara al sistema de trescomponentes: A y B son los dos componentespresentes en la mezcla binaria, S ser elSOLVENTE en la extraccin, A representa el Soluto

y B el material inerte.El caso ms general es que los componentes A y Bson completamente miscibles as como A y S,mientras que B y S son parcialmente miscibles.

Tomando como ejemplo el sistema: PIRIDINA-AGUA-CLOROBENCENO.


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PIRIDINA A

AGUA BCLOROBENCENO S

A-B Piridina-Agua completamente miscible

A-S Piridina- Clorobenceno completamentemiscible

B-S Agua- Clorobenceno parcialmente miscible


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La curva EFG es la curva de

SOLUBILIDAD, cualquier punto dentrode la curva como H, representa lacomposicin de una mezcla formadapor dos fases liquidas. A medida quecambia la concentracin de Piridina sealcanza el punto F, denominado puntode EQUILIBRIO, que representa dos

fases en equilibrio que tienen la mismacomposicin.


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Las fases liquidas situadas sobre EF de la

curva de Solubilidad, corresponden a lascomposiciones con concentraciones mselevadas de soluto y se denomina Fase

EXTRACTO, mientras que lascomposiciones sobre la rama FG de la curvade solubilidad se llama Fase REFINADO.


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SOLUCION GRAFICA

La solucin grafica p0ara la ExtraccinLiquido-liquido es similar a la descrita parala extraccin solido-liquido, con lossiguientes cambios:

1. La rama de Extracto de la curva desolubilidad corresponde al lugargeomtrico de los Flujos Superiores.

2. La rama de Refinado de la curva desolubilidad corresponde al lugargeomtrico de los flujos inferiores.


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La construccin de una etapa de equilibrio,est representada por una lnea deequilibrio.


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Diagramas de equilibrio

- Triangulares

* Equiltero

* Rectngulo

- Cartesianos

* Distribucin* Selectividad

* Jaenecke


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DIAGRAMAS

Los datos de equilibrio en la extraccin serepresentan en forma grafica en diagramastriangulares rectos o en diagramastriangulares equilteros.

Los diagramas triangulares rectos son fcilesde leer no necesitan papel especial, sepueden variar las escalas en los ejes y

pueden ampliarse partes del diagrama.Los diagramas triangulares equilteros no

presentan estas ventajas.


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Diagramas de tringulo rectngulo

Regla de las fases

L + F = C + 2

%A= 100 -%C -%B

B

C

A

E

R

Pto Crtico

Curva Binoidal

Recta de reparto

E= Extracto

R= Refinado

F=1

F=2


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La lnea AREB es la curva deSOLUBILIDAD todo punto bajo estalnea representa una mezcla de dos

fases que en equilibrio se separanformando una fase saturada deEXTRACTO y una fase saturada de

REFINADO. La lnea ARP lnea deRefinado saturado, lnea PRD lnea deExtracto saturado.


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El punto P, es el punto de Equilibrio, donde lascomposiciones del extracto y refinado son iguales.

La fase Extracto es la que tiene mayor concentracinde Solvente.

La lnea ER conecta las fases de Extracto y Refinadoque estn en equilibrio.

El punto N representa una sola fase porque la mezclaes homognea.

El punto M es una mezcla de dos fases.


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(C/C+A+B) Extracto

(C/C+A+B)Refinado

Pto. Crtico

Diagrama de distribucin

Pto. Soltropo


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(C/C+A) Extracto

(C/C+A)Refinado

Pto. Crtico

Diagrama de selectividad

Pto. Soltropo


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DATOS DE RECTAS DE REPARTOSISTEMA:ACETONA-ACETATO DE ETILO - AGUA

Refinado ( % peso ) Extracto ( % peso )

C AETONA AC. ETILO AGUA ACETONA AC. ETILO AGUA

0 96.5 3.5 0 7.4 92.6 4.8 91.0 4.2 3.2 8.3 88.5 9.4 85.6 5.0 6.0 8.0 86.0 13.5 80.5 6.0 9.5 8.3 82.2 16.6 77.2 6.2 12.8 9.2 78.0 20.0 73.0 7.0 14.8 9.8 75.4 22.4 70.0 7.6 17.5 10.2 72.3 26.0 65.0 9.0 19.8 12.2 68.0 27.8 62.0 10.2 21.2 11.8 67.0

32.6 51.0 13.4 26.4 15.0 58.6


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DATOS DE RECTAS DE REPARTOSISTEMA:ACETONA-ACETATO DE ETILO - AGUA

Refinado ( % peso ) Extracto ( % peso )

C AETONA AC. ETILO AGUA ACETONA AC. ETILO AGUA

0 96.5 3.5 0 7.4 92.6 4.8 91.0 4.2 3.2 8.3 88.5 9.4 85.6 5.0 6.0 8.0 86.0 13.5 80.5 6.0 9.5 8.3 82.2 16.6 77.2 6.2 12.8 9.2 78.0 20.0 73.0 7.0 14.8 9.8 75.4 22.4 70.0 7.6 17.5 10.2 72.3 26.0 65.0 9.0 19.8 12.2 68.0 27.8 62.0 10.2 21.2 11.8 67.0

32.6 51.0 13.4 26.4 15.0 58.6


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B

C

A

P

E1

E2

E3

R3Rn

R2

R1

Fraccin de etapa

R2Rn R2R3

Trazado de etapas

F

X


41/46

C

BA

R1

E1

F

EXTRACCION ETAPA UNICA

M1


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C

BA

R1

E1

F

E2

R2

Extraccin mltiple en corriente directa

M1

M2

E3

R3M3


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B

C

A

P

E1

E2

E3

R3Rn

R2

R1

Fraccin de etapa

R2Rn R2R3

Trazado de etapas

F

X


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Extraccin en rgimen discontinuo

Introduccin

F S ( B )F(A+C)


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Agitacin

ABBB

B

C

MEZCLA


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