EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

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ING. EMILIO VÁZQUEZ NAVAS BOCA DEL RIO, VERACRUZ A 16 DE MAYO DEL 2013. EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO EQUIPO 1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA II (ABSORCIÓN, EXTRACCIÓN Y INTEGRANTES: Alonso Muñiz Carlos Arturo Figueroa Escamilla Lorena Maytorena Sánchez Alan

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

UNIVERSIDAD VERACRUZANAFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA II (ABSORCIÓN, EXTRACCIÓN Y LIXIVIACIÓN)

INTEGRANTES:

Alonso Muñiz Carlos Arturo Figueroa Escamilla Lorena Maytorena Sánchez Alan Saldaña Carrasco Luisa María

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

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

2. Campos de utilidad..................................................................................................................5

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

2A. Fields of Usefulness.................................................................................................................7

3. Relaciones de equilibrio en la extracción.............................................................................9

4. Elección del disolvente.........................................................................................................11

5. Modos de Operación.............................................................................................................13

6. Aparatos de extracción.........................................................................................................15

6.1. Mezcladores - Sedimentadores.......................................................................................17

6.2. Torres de pulverización y de relleno...............................................................................18

6.3. Torres de platos perforados.........................................................................................21

6.4. Torres de placas reflectoras.............................................................................................22

6.5. Torres agitadas..................................................................................................................23

6.6. Columnas pulsadas...........................................................................................................25

6.7. Extractores centrífugos.....................................................................................................27

6.8 Equipo auxiliar................................................................................................................28

7. Fundamentos de la extracción.............................................................................................29

7.1 Extracción de soluciones diluidas................................................................................29

7.2. Extracción de soluciones concentradas equilibrio de fases.....................................30

7.3 Uso del método de McCabe-Thiele.............................................................................33

7.4 Extracción a contracorriente.......................................................................................34

7.5 Extracción en contracorriente de sistemas tipo II utilizando reflujo........................36

7.6 Relaciones de reflujo limite...........................................................................................38

8 Problema................................................................................................................................39

Problema 2.....................................................................................................................................41

Conclusiones..................................................................................................................................43

Fuentes de información................................................................................................................44

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Introducción

En este trabajo se pretende dar a conocer el tema de la extracción liquido-liquido,

así como sus conceptos, campos de utilidad, las relaciones de equilibrio en la

extracción, los puntos que se deben tomar en cuenta para elegir un disolvente,

diferentes equipos y/o aparatos, fundamentos que ayuden a resolver diversos

problemas de esta misma.

La importancia de esta operación unitaria radica en que es un método muy útil

para separar componentes de una mezcla, el éxito de este método depende de la

diferencia de la solubilidad del compuesto a extraer en dos disolventes diferentes.

Cuando se agita un compuesto con dos disolventes inmiscibles, el compuesto se

distribuye entre los dos disolventes. A una temperatura determinada, la relación de

concentraciones de compuesto en cada disolvente es siempre constante.

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1. Extracción líquido- líquido

La extracción líquida, llamada algunas veces extracción con disolventes, es la

separación de los componentes de una solución líquida por contacto con otro

líquido insoluble. Si las sustancias que componen la solución original se

distribuyen de manera distinta entre las dos fases líquidas, se puede lograr cierto

grado de separación, que puede incrementarse mediante el uso de contactos

múltiples o su equivalente en la forma de la absorción de gases y la destilación.

Por ejemplo, si una solución de ácido acético en agua se agita con un líquido

como acetato de etilo, parte del ácido, pero relativamente poca agua, entrará en la

fase éster. Puesto que las densidades de la capa acuosa y la del éster son

diferentes en el equilibrio, se separarán al cesar la agitación; también se pueden

separar por decantación. Puesto que ahora la relación de ácido a agua en la capa

de éster es diferente de la relación de la solución original y distinta también de la

relación de la solución acuosa residual, se ha logrado cierto grado de separación.

Este es un ejemplo de contacto por etapas; puede llevarse a cabo en lotes o en

forma continua. El agua residual puede extraerse repetidamente con más éster

para reducir más aún el contenido de ácido, o se puede rearreglar una cascada a

contracorriente de etapas. Otra posibilidad es utilizar algún tipo de aparato de

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

utilización del reflujo, como en la destilación, puede mejorar más aún la separación

final.

En todas las operaciones de este tipo, la solución que se va a extraer se llama

alimentación y disolvente el líquido con el cual se pone en contacto la

alimentación. El producto de la operación rico en disolvente se llama extracto; el

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

En procesos más complicados se pueden utilizar dos disolventes para separar los

componentes de una alimentación. Por ejemplo, una mezcla de ácido p- y o-

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nitrobenzoico puede separarse distribuyendo los ácidos entre cloroformo y agua,

que son líquidos insolubles. El cloroformo disuelve preferencialmente al isómero

para y el agua al isómero orto. A esto se le llama extracción con doble disolvente

o fraccionada.

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2. Campos de utilidad

Las aplicaciones de la extracción líquida se clasifican en varias categorías:

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

métodos de separación y aquellas aplicaciones en que es el único método

adecuado. En competencia con otras operaciones de transferencia de masa, aquí,

los costos relativos son importantes. La destilación y la evaporación son métodos

directos de separación; los productos obtenidos están formados básicamente de

sustancias puras.

Por otra parte, la extracción líquida produce nuevas soluciones, que a su vez

deben separarse, frecuentemente por destilación o evaporación. Por ejemplo, es

difícil separar, por destilación, al ácido acético de una solución diluida con agua;

en cambio, puede separarse con relativa facilidad mediante la extracción con un

disolvente adecuado y la destilación posterior del extracto. En particular, para las

soluciones más diluidas en las cuales el agua debe evaporarse por destilaci6n, la

extracción es más económica; especialmente, porque el calor de evaporación de

la mayoría de los disolventes orgánicos es sustancialmente menor que el del

agua. La extracción también puede resultar aconsejable como alternativa frente a

la destilación al alto vacío, a temperaturas muy bajas, para evitar la

descomposición térmica.

Por ejemplo, los ácidos grasos de cadena larga pueden separarse de los aceites

vegetales mediante destilación al alto vacío, pero se separan en forma más

económica por extracción con propano líquido. El Tántalo y el Niobio se pueden

separar mediante una tediosa cristalización fraccionada de los fluoruros dobles

con potasio; en contraste, su separación es bastante sencilla por extracción líquida

de las soluciones de ácido fluorhídrico con metilisobutilcetona.

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1A. Liquid extraction

Liquid extraction, sometimes called solvent extraction, is the separation of the

constituents of a liquid solution by contact with another insoluble liquid. If the

substances constituting the original solution distribute themselves differently

between the two liquid phases, a certain degree of separation will result, and this

can be enhanced by use of multiple contacts or their equivalent in the manner of

gas absorption and distillation.

A simple example will indicate the scope of the operation and some of its

characteristics. If a solution of acetic acid in water is agitated with a liquid such as

ethyl acetate, some of the acid but relatively little water will enter the ester phase.

Since now the ratio of acid to water in the ester layer is different from that in

original solution and also different form that in the residual water solution, a certain

degree of separation will have occurred. This is an example of stagewise contact,

and it can be carried out either in batch or n continuous fashion. The residual water

can be repeatedly extracted with more ester to reduce the acid content still further,

or we can arrange countercurrent continuous contact device, where discrete

stages are not involved. The use of reflux, as in distillation, may enhance the

ultimate separation still further.

In all such operation, the solution which is to be extracted is called the feed, and

the liquid with which the feed is contacted is the solvent. The solvent-rich product

of the operation is called the extract, and the residual liquid from which solute has

been removed is the raffinate.

More complicated process may use two solvents to separate the components of a

feed. For example, a mixture of p- and o- nitrobenzoic acid can be separated by

distributing them between the insoluble liquids chloroform and water. The

chloroform preferentially dissolves the para isomer and the water the ortho isomer.

This is called double-solvent, or fractional, extraction.

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2A. Fields of Usefulness

Applications of liquid extraction fall into several categories: those where extraction

is in direct competition with other separation methods and those where it seems

uniquely qualified. In competition with other mass-transfer operations, here relative

costs are important. Distillation and evaporation are direct separation methods, the

products of which are composed of essentially pure substances. Liquid extraction,

on the other hand, produces new solutions which must in turn be separated, often

by distillation or evaporation.

Thus, for example, acetic acid can be separated form dilute solution with water,

with difficulty by distillation or with relative ease by extraction into suitable solvent

followed by the distillation of the extract.

For the more dilute solutions particularly, where water must be vaporized in

distillation, extraction is more economical, especially since the heat of vaporization

of most organic solvents is substantially less than that of water.

Extraction may also be attractive as an alternative to distillation under high vacuum

at very low temperatures to avoid thermal decomposition.

For example, long-chain fatty acids can be separated from vegetable oils by high-

vacuum distillation but more economically by extraction with liquid propane.

Tantalum and niobium can be separated by very tedious fractional crystallization of

the double fluorides with potassium but with relative ease by liquid extraction of the

hydrofluoric acid solutions with methyl isobutyl ketone.

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Como un sustituto de métodos químicos, los métodos químicos consumen

reactivos y con frecuencia conducen a una costosa eliminación de los

subproductos químicos, la extracción líquida, que no provoca gastos químicos o

eliminación de subproductos, puede ser menos costosa. La separación de metales

como uranio-vanadio, hafnio-zirconio, tungsteno-molibdeno y los productos de

fisión de los procesos de energía atómica, se llevan a cabo más económicamente

por extracción liquida. Aun los metales menos costosos como cobre y sustancias

químicas inorgánicas como ácido fosfórico, ácido bórico y similares, se pueden

purificar de manera económica mediante extracción líquida, a pesar de que el

costo de recuperación del disolvente debe incluirse en las cuentas finales. En la

destilación, en donde la fase vapor se crea a partir del líquido por adición de calor,

el vapor y el líquido están compuestos necesariamente de las mismas sustancias;

por lo tanto, son muy similares químicamente. Entonces, las separaciones

producidas dependen de las presiones de vapor de las sustancias. En contraste,

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

son muy distintos químicamente; por esto, son posibles las separaciones de

acuerdo con el tipo químico. Por ejemplo, los hidrocarburos aromáticos y

parafínicos de aproximado peso molecular no se pueden separar por destilación,

ya que sus presiones de vapor son casi iguales; sin embargo, pueden separarse

fácilmente por extracción con distintos disolventes, como dióxido de azufre líquido,

dietilenglicol o sulfolano. (Es importante observar que la destilación extractiva

también es útil en estas operaciones, pero es simplemente la extracción de la fase

vapor con un disolvente, mientras que la destilación líquida es la extracción de la

fase líquida. Con frecuencia, los mismos disolventes son útiles en los dos casos,

como era de esperarse). Muchos productos farmacéuticos -penicilina, por

ejemplo-, se producen en mezclas tan complejas que sólo la extracción líquida es

un método adecuado de separación.

Equilibrio Líquido La extracción supone el uso de sistemas compuestos por tres

sustancias cuando menos; aunque las fases insolubles son predominantemente

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muy distintas desde el punto de vista químico, en la mayoría de los casos los tres

componentes aparecen en cierto grado en las dos fases.

3. Relaciones de equilibrio en la extracción

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

componentes A, B y C, y dos fases en equilibrio. Sustituyendo en la regla de las

fases, los grados de libertad son 3, y las variables son temperatura, presión y las

cuatro concentraciones. (Hay cuatro concentraciones porque solo es posible

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 valor de 1.0, xA + xB + xc

=1.0. Cuando se fijan la presión y la temperatura, que es el caso usual entonces,

en equilibrio, el sistema queda fijo al establecer una concentración a cualquier

fase.

b) Coordenadas triangulares y datos de equilibrio. Las coordenadas

triangulares equiláteras se usan con mucha frecuencia para representar los datos

de equilibrio de un sistema de tres componentes, puesto que se tienen tres ejes.

Esto se muestra en la figura . Cada uno de los tres vértices representa un

componente puro, A, B o C. El punto M representa una mezcla de A,B y C, la

distancia perpendicular desde el punto M hasta la base AB representa a la fracción

de masa xc de C en la mezcla en el punto M; la distancia a la base CB es la

fracción de masa xA de A, y la distancia de AC es la fracción de masa xB de B.

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Figura 2. Coordenadas para un diagrama triangular.

Figura 3. Diagrama de fases líquido- líquido en los componentes A y B son parcialmente miscibles.

c) Datos de equilibrio en coordenadas rectangulares. Los diagramas triangulares

tienen ciertas desventajas debido a las coordenadas especiales, por lo cual un

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método más útil para graficar los datos de los tres componentes consiste en el

empleo de coordenadas rectangulares.

Figura 4. Coordenadas para un diagrama rectangular

4. Elección del disolventePor lo común se tiene la amplia posibilidad de elegir entre los liquidos que se van

a utilizar como disolventes para las operaciones de extracción. Es poco probable

que cualquier líquido particular exhiba todas las propiedades que se consideran

deseables para la extracción; generalmente se tiene que llegar a un cierto

acuerdo. Las siguientes características son las que se deben considerar:

Selectividad. La efectividad del disolvente B para separar los componentes

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

fase rica en B con esa relación en la fase rica en A en el equilibrio. La

relación de las relaciones, el factor de separación, o la selectividad, B, es

análoga a la volatilidad relativa de la destilación. Si E y R son las fases en

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equilibrio. Para todas las operaciones de extracción útiles la selectividad

debe ser mayor a uno, cuanto más mejor, si la selectividad es uno, la

separación no es posible.

Coeficiente de distribución. Este coeficiente es la relación entre y/x en el

equilibrio. Mientras que no es necesario que el coeficiente de distribución se

mayor de 1, los valores grandes resultan más adecuados, puesto que se

requerirá menos disolvente para la extracción.

Insolubilidad del disolvente. El más insoluble es el más útil ya que si la

capacidad del disolvente para extraer es pequeña se requerirán grandes

cantidades de disolvente.

Recuperabilidad. Siempre es necesario recuperar para volverlo a utilizar;

generalmente, la recuperación se hace mediante otra de las operaciones de

transferencia de masa, la destilación.

Densidad. Es necesaria una diferencia en las densidades de las fases

liquidas saturadas, tanto para la operación con equipo por etapas como de

contacto continuo. Cuanto mayor sea la diferencia mejor.

Tensión interfacial. Cuanto mayor sea la tensión interfacial, más

rápidamente ocurrirá la coalescencia de las emulsiones, pero será mayor la

dificultas para la dispersión de un líquido en otro.

Reactividad química. El disolvente debe ser estable e inerte químicamente

frente a los demás componentes del sistema y frente a los materiales

comunes de construcción.

Viscosidad, presión de vapor y punto de congelamiento. Deben ser bajos

para facilitar el manejo y el almacenamiento.

El disolvente debe ser no toxico, no inflamable y de bajo costo.

Desgraciadamente hay pocos disolventes que cumplan los dos criterios hay

disolventes relativamente no tóxicos pero inflamables como el hexano, otros

no son inflamables pero sí tóxicos como el diclorometano o el cloroformo, y

otros son tóxicos e inflamables como el benceno.

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Tabla 1. Disolventes de extracción comúnmente utilizados

Nombre Fórmula Densidad (g/mL)1

Punto de ebullición(ºC)

Peligrosidad

Disolventes de extracción menos densos que el aguaÉter dietílico (CH3CH2)2O 0,7 35 Muy inflamable,

tóxicoHexano C6H14 ≈ 0,7 > 60 InflamableBenceno C6H6 0,9 80 Inflamable, tóxico,

carcinógenoTolueno C6H5CH3 0,9 111 InflamableAcetato de etilo C

H3COOCH2CH3

0,9 78 Inflamable, irritante

Disolventes de extracción más densos que el aguaDiclorometano CH2Cl2 1,3 41 TóxicoCloroformo CHCl3 1,5 61 TóxicoTetracloruro de carbono

CCl4 1,6 77 Tóxico

5. Modos de Operación

Son muy variadas las formas a la que se lleva a cabo la extracción líquido-líquido,

normalmente se trabaja en forma continua, ya sea por etapas o contacto continuo.

Contacto por Etapas.- Puede realizarse de diversas maneras según la forma como

el disolvente extractor se mezcla con el líquido alimentado

• Extracción en una sola etapa

• Extracción en varias etapas a corriente cruzada

• Extracción en varias etapas a contracorriente continua

• Extracción a corriente continua con reflujo

La extracción líquido – líquido es análoga a la absorción. El disolvente se

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

ascienden a través de la alimentación que es la fase continua alimentada por el

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

algún otro dispositivo, tal como, discos giratorios, platos punzantes o un anillo

giratorio para mezclar en forma continua las dos fases y hacer que se realice la

separación, el disolvente contenido en la corriente de extracto y del refinado deben

separarse y recircularse para la economía de la operación, y eso se consigue por

destilación.

Balance de materia de extracción en una sola etapa

Balance Total

F0 + S = R + E = M

Dónde:

S: Flujo de alimentación del solvente o disolvente

E: Flujo de extracto obtenido

F0: Flujo de Alimentación del material fresco

R: Flujo de los lodos o refinados

X: Fracción en peso según las corrientes de masa de F ó R

Y: Fracción en peso según las corrientes de S ó E

Balance de materia sistemas de extracción de múltiples etapas en contracorriente

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Balance de Materia Total

F0+ SN+1 = RN + E1 = M

6. Aparatos de extracción

En la extracción líquido–liquido, lo mismo que en la absorción de gases y

destilación, es preciso poner en contacto dos fases para permitir la transferencia

de materia y después separarlas. En la absorción y destilación, la separación de

las fases es fácil y rápida. En la extracción, sin embargo, las dos fases tienen

densidades comparables, de forma que la energía disponible para mezcla y

separación, si se utiliza flujo por gravedad, es pequeña; mucho menor que en caso

de una fase liquida y gaseosa. Las viscosidades de ambas fases son difíciles de

mezclar y todavía más difíciles de separar. Las viscosidades de ambas fases

también son relativamente elevadas y las velocidades lineales a través de la

mayor parte del equipo de extracción son bajas. En algunos tipos de extractores,

por lo tanto, la energía de mezcla y separación se comunican mecánicamente.

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El equipo de extracción opera ya sea por cargas o de forma continua. Una cierta

cantidad de líquido de alimentación puede mezclarse con una cantidad

determinada de solvente en un tanque agitado; después se dejan decantar las

fases y se separan. El extracto es la capa de solvente más el soluto extraído y el

refinado es la capa de la que se ha separado el soluto. El extracto será más ligero

o más pesado que el refinado, de forma que el extracto unas veces sale por la

parte superior del equipo y otras por el fondo. Por supuesto que es posible

repetir la operación si se requiere más de un contacto, pero cuando las cantidades

que intervienen son grandes y se necesitan varios contactos, resulta más

económico el flujo continuo. La mayor parte del equipo de extracción es continuo

con sucesivas etapas de contacto o bien con contacto diferencial. Tipos

representativos son los mezcladores-sedimentadores, las torres verticales de

diferentes tipos que operan con flujo por gravedad, los extractores de torre

agitados y los extractores centrífugos. Las características de diferentes tipos de

equipo de extracción se presentan en la tabla 3.8. La extracción liquido-liquido

también puede llevarse a cabo utilizando membranas porosas. Este método es

prometedor en el caso de separaciones difíciles

Tabla 2. Características de funcionamiento de equipo comercial de extracción

Tipo

Capacidad de líquido de las

corrientes combinadas

(ft3/ft2 h)

HTUft

Eficiencia del plato o

de la etapa(%)

Espaciado entre

platos o etapas

(In)

Aplicaciones típicas

Mezclador-sedimentador

75-100Proceso Duo-

Sol para aceites lubricantes

Columna de pulverización(rociado o spray)

50-250 10-20Extracción de

sal con amoniaco a

partir de sosa cáustica

Columna empacada

20-150 5-20 Recuperación de fenol

Columna de Proceso furfural

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platos perforados

10-200 1-20 6-24 30-70 para aceite lubricante

Columna de placas deflectoras

60-105 4-6 5-10 4-6Recuperación

de ácido acético

Torre agitada 50-100 1-2 80-100 12-24 Químicos farmacéuticos y

orgánicos

6.1. Mezcladores - Sedimentadores

Para la extracción discontinua, el mezclador y el sedimentador pueden der la

misma unidad. Es muy frecuente el uso de un taque que contiene un agitador de

aspas (propulsor) o turbina. Al terminar el ciclo de mezcla, se detiene el agitador y

las capas se dejan decantar por gravedad, retirando después el extracto y refinado

que se recogen en recipientes separados, sacándolos a través de una línea

inferior de descarga provista de una mirilla de vidrio. Los tiempos de mezcla y

sedimentación que se requieren para una extracción determinada solo se obtienen

por experimentación: son típicos cinco minutos para mezcla y diez minutos para

sedimentación, pero son frecuentes tiempos muchos mayores y menores.

En el caso de flujo continuo, el mezclador y sedimentador son piezas distintas del

equipo. El mezclador puede ser un pequeño tanque agitado equipado con líneas

de entrada y salida, así como placas deflectoras para evitar la formación de cortos

circuitos; también puede ser una bomba centrifuga u otro mezclador de flujo. El

sedimentador con frecuencia es un sencillo decantador continuo que trabaja por

gravedad. Con líquidos que se emulsionan con facilidad y que tienen densidades

aproximadamente iguales, tal vez será necesario hacer pasar la descarga del

mezclador a través de un tamiz o una pieza de fibra de vidrio para que puedan

coalescer las gotitas de la fase dispersa antes de que sea posible la

sedimentación por gravedad. Para separaciones más difíciles, se emplean

centrifugas tubulares o tipo disco.

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Figura 5. Sistema de extracción mezclador-sedimentador

Si, como es habitual, se quieren varias etapas de contacto, se utiliza un tren de

mezcladores-sedimentadores que opera con flujo en contracorriente, tal como se

muestra en la figura 5. El refinado procedente de cada sedimentación constituye la

alimentación del siguiente mezclador, en el que se pone en contacto con extracto

intermedio o solvente fresco. El principio es el mismo que el de un sistema de

lixiviación continuo con etapas en contracorriente.

6.2. Torres de pulverización y de relleno

Estos extractores de torre operan con contacto diferencial y no por etapas, de

modo que la mezcla y sedimentación tienen lugar de forma simultánea continua.

En la torre de pulverización que se presenta en la figura el líquido menos denso

se introduce por el fondo y se distribuye en pequeñas gotas por medio de las

boquillas A. Las gotas de líquido ligero ascienden a través de la masa del líquido

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más pesado que desciende por la torre como una corriente continua. Las gotas se

recogen en la parte superior y forman la corriente del líquido más ligero que sale

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

torre. En la figura 6, la fase ligera es la fase dispersa mientras que la más pesada

es la continua. Esto puede invertirse, rociando la corriente más pesada de la fase

más ligera en la cima de la columna, para que descienda con la fase dispersa a

través de una corriente continua del líquido más ligera. La elección de la parte

dispersa depende las velocidades de flujo, de las viscosidades, así como de las

características de mojado (humectación) de ambas fases, y por lo general se basa

en la experiencia. La fase con mayor velocidad de flujo puede dispersarse para

obtener una mayor área de contacto, pero, si hay una importante diferencia de

viscosidades, se dispersa la fase más viscosa con el fin de obtener una mayor

velocidad de sedimentación. Algunos dicen que en las torres empacadas, la fase

continua deberá mejorar el empaque, pero esto no es necesario para un buen

funcionamiento. Cualquiera que sea la fase dispersa, el movimiento de las gotas a

través de la columna pone constantemente el líquido de la fase dispersa en

contacto fresco con la otra para producir una eficiencia equivalente a una serie de

mezcladores-sedimentadores. Hay una transferencia continua de materia entre las

fases, y la composición de cada fase varia a medida que circula por la torre. A

cualquier nivel dado, el alejamiento del equilibrio es la que proporciona la fuerza

impulsora para la transferencia de materia. La velocidad de transferencia de es

relativamente baja en comparación con la absorción o la destilación y una columna

alta puede ser equivalente a solo unas solas etapas ideales. En torres reales de

pulverización, el contacto entre las gotas y la fase continua con frecuencia es más

efectiva en la región en done se forman las gotas. Esto se debe a una mayor

velocidad de transferencia de materia en las gotas recientemente formando o

aretromezclado de la fase continúa en cualquier caso, el aumento de la altura no

conduce a un aumento proporcional del número de etapas; es mucho más efectivo

redispersar las gotas a intervalos frecuentes a lo largo de la torre. Esto puede

realizarse llenando la torre con empaquetes, tales como anillos o monturas. El

empaquete provoca la coalescencia y regeneración de las gotas y, puede

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

empacadas se asemejan a las torres de pulverización en la sencillez y pueden

construirse para resolver casi cualquier problema de corrosión o presión a un

costo razonable. Su principal desventaja es que lo solidos tienen a depositarse

sobre el empaque y provocan canalización.

FIGURA 6. Torre de pulverización (rociado); A, boquilla para distribuir el líquido ligero

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6.3. Torres de platos perforados

La redispersion de las gotas del líquido se puede realizar también por medio de

platos perforados transversales, análogos a los de estilización. Estas

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

enteros y un medio mm de diámetro. El espaciado entre los platos varía de 150 a

600 mm (de 6 a 24 in). Por lo general el líquido ligero es la fase dispersa y los

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

Tal como muestra la figura 7 a, el líquido ligero se recoge formando una delgada

capa de bajo de cada plato y se proyecta en forma de chorros en el interior de la

capa gruesa del líquido pesado situado encima. En la figura 7 b, se ilustra un

diseño modificado, en que las perforaciones solo existen en un lado del plato,

alternando a la derecha y a la izquierda de un plato a otro. Casi toda la extracción

tiene lugar en la zona de mezcla situada encima de a perforaciones; en liquido

ligero (aceite) asciende y se acumula en un espacio debajo del plato superior,

fluyendo entonces transversalmente sobre un vertedero hasta la siguiente serie de

perforaciones. El líquido pesado que forma la fase continua (solvente) pasa

horizontalmente desde la zona de la mezcla hasta la zona de sedimentación,

donde las finas gotas del líquido ligero tienen la oportunidad de separarse y

ascenderte hacia el plato superior. Con frecuencia este diseño reduce en forma

considerable la cantidad de aceite que el solvente arrastra hacia abajo y aumenta

la efectividad del extractor.

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Figura 7. Torres de extracción de platos: a) perforaciones en platos horizontales;

b) plato perforado de vertedero de cascada con zonas de mezcla y sedimentación

6.4. Torres de placas reflectoras

Estas torres de extracción contienen una serie de placas deflectoras horizontales.

El líquido pesado fluye por encima de cada placa y cae al inferior en cascada; el

líquido ligero fluye por debajo de cada placa y se proyecta en forma de roció hacia

arriba desde el borde a través de la fase pesada. Los dispositivos más frecuentes

son los de discos y anillos así como los de placas segmentadas, que van de un

lado a otro. En ambos tipos el espaciado entra las placas es de 100 a 150 mm (4 a

6 in). Las torres de placas deflectoras carecen de pequeñas perforaciones que

puedan obstruirse o aumentar de diámetro por la corrosión. Son capaces de tratar

soluciones sucias que contienen sólidos en suspensión; una modificación de las

torres e discos y anillos que están equipadas con raspadoras con el fin de separar

los sólidos que se depositan sobre las placas. Puesto a un flujo del líquido es

suave y llano, sin cambios bruscos de velocidad y dirección, las torres de placas

son muy convenientes para líquidos que se emulsifican fácilmente. Sin embargo,

por la misma razón, no son efectivos como mezcladores y cada placa equivalente

solamente a a0.005 a 0.1 a etapa ideal.

6.5. Torres agitadas

Los mezcladores- sedimentadores comunican energía mecánica para la mezcla

de dos fases liquidas, pero los extractores torre descritos hasta ahora no, si no

que depende del flujo por gravedad tanto para la mezcla, como para la

separación. Sin embargo, en algunos extractores e torres se comunican en

energía mecánica por medio de turbinas interiores u otros agitadores, instalados

sobre un eje central rotatorios. En el contractor de discos rotatorios que se ilustra

en la figura 8 a, discos planos dispersan el líquido y lo impelen hacia la pared de

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Page 24: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

la torre, donde anillos estáticos crean zonas de reposo en las que se separan las

fases. En otros diseños hay puntos de impulsadores (o aspas) que son

separadores por zonas de calma para dar lugar, de hecho, a un sistema de

mezcladores sedimentadores uno Los mezcladores- sedimentadores comunican

energía mecánica para la mezcla de dos fases liquidas, pero los extractores torre

descritos hasta ahora no, si no que depende del flujo por gravedad tanto para la

mezcla, como para la separación. Sin embargo, en algunos extractores e torres

se comunican en energía mecánica por medio de turbinas interiores u otros

agitadores, instalados sobre un eje central rotatorios. En el contractor de discos

rotatorios que se ilustra en la figura 8 a, discos planos dispersan el líquido y lo

impelen hacia la pared de la torre, donde anillos estáticos crean zonas de reposo

en las que se separan las fases. En otros diseños hay puntos de impulsadores (o

aspas) que son separadores por zonas de calma para dar lugar, de hecho, a un

sistema de mezcladores sedimentadores uno encimas de otros. En el extractor

de York-Scheibel que se representa en la figura 8 b, las regiones que rodean a

los agitadores están empacadas con tela metálica para favorecer la coalescencia

y la separación de las fases. La mayor parte de la extracción tiene lugar en las

secciones de la mezcla, aunque también se produce algo en la secciones de

calma, de forma que la eficiencia de cada unidad de mezclador-sedimentador es

a veces superior al 100%. Por lo regular cada mezclador-sedimentador tiene una

altura de 300 a 600 mm (1 a 2 ft), de forma que es posible obtener varios

contactos teóricos como una altura razonablemente corta de columna. Sin

embargo, el problema de mantenimiento de las partes móviles internas,

especialmente con líquidos corrosivos, constituyen una seria desventaja.

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Page 25: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

Figura 8. Extractores de torre agitada: a) unidad de discos rotatorios; b) extractorde York-Sheibel

6.6. Columnas pulsadas

La agitación puede también comunicarse por medios externos, tal como ocurre en

las columnas pulsadas. Una bomba reciprocante “pulsa” todo el contenido de la

columna a intervalos frecuentes, de forma que un rápido movimiento reciprocante

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Page 26: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

de amplitud relativamente pequeña se superpone al flujo ordinario de las fases

liquidas. La torre es de empaque ordinario, o bien, de platos perforados

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

canalización, de manera que mejora de forma considerable el contacto entre las

fases. En las torres de platos perforados pulsadas, las perforaciones son más

pequeñas que en las torres no pulsadas, oscilando entre 1.5 a 33 mm de diámetro,

con un área abierta total en cada plato de 6 a 26 % de la sección transversal de la

torre. Estas torres utilizan casi siempre para tratar líquidos radioactivos altamente

corrosivos. No utilizan conductos de descenso. En el comportamiento ideal, la

pulsación provoca, la dispersión del líquido ligero en la fase pesada en la carrera

ascendente, mientras que la fase pesada se proyecta en forma de chorro en la

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

etapas puede ser de 70%. Sin embargo, esto es posible solo cuando los

volúmenes de las dos fases son aproximadamente iguales y cuando casi no hay

variación de volumen durante la extracción. En el caso más frecuente, las

dispersiones sucesivas son menos afectivas y hay retromezclado de una fase en

una dirección, con lo cual la eficiencia de los platos disminuye a 30%. En

columnas pesadas, tanto de empaquete como de platos perforados, la altura que

se requiere para obtener un determinado número de contactos teóricos es con

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

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Page 27: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

Figura 9. Columna de pulsos

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Page 28: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

6.7. Extractores centrífugos

La dispersión y separación de las fases se aceleran considerables por medio de la

fuerza centrífuga, tal como sucede en varios extractores comerciales. El extractor

Podbielniak contiene una cinta perforada situada en el interior de una pesada

carcasa metálica, que va enrollada en espiral alrededor de un eje hueco

horizontal, a través del cual entra y salen los líquidos. En líquido ligero se bombea

hasta la parte exterior de la espiral a una presión comprendida entre 3 y 12 atm

para vencer la fuerza centrífuga, mientras que el líquido pesado se introduce por el

centro. Los líquidos fluyen en contracorriente a través del pasado formado por la

cinta y las paredes de la carcasa. El líquido pesado se mueve hacia afuera a lo

largo de la cara externa del espiral, mientras que el líquido ligero es forzado por

desplazamiento a fluir hacia adentro a lo largo de la cara interna. Se genera así un

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

a una rápida transferencia de materia. Además, parte del líquido se rocía a través

de las perforaciones de la cinta y aumenta la turbulencia. En una sola maquina es

posible conseguir hasta 20 contactos teóricos, si bien los as frecuente es de 3 a 10

contactos teóricos. Los extractores centrífugos son caros y encuentran una

aplicación relativamente imitada. Tienes la ventaja de producir muchos contactos

teóricos en un pequeño espacio y tener tiempos de residencia muy pequeños (del

orden de 4 segundos). Son muy valiosos para la extracción de productos sensibles

tales como vitaminas y antibióticos.

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Page 29: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

Figura 10. Extractor centrífugo de Podbielniak

6.8 Equipo auxiliar

La fase dispersa de una torre de extracción se deja coalescer en algún punto para

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

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

en una sección abierta en la cima o en el fondo de una torre empacada, en una

torre de platos perforados la sección abierta se forma dentro de la parte superior

de la torre cuando la fase ligera se dispersa. Si la fase pesada es la q dispersa, la

superficie de contacto entre ambas fases se mantiene cerca del fondo de la torre.

El nivel de esta superficie de contacto controla automáticamente de una forma

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Page 30: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

análoga al caso de un decantador continuo por gravedad por medio de una línea

de venteo de sobre flujo para la fase pesada. En las columnas grandes la

superficie de contacto se mantiene a veces en el nivel deseado por medio de un

controlador de nivel que acciona una válvula situada la línea de descarga de

líquido pesado.

En la extracción liquido-liquido casi siempre es necesario separar el solvente del

extracto o de refinado, o de ambos. Por tanto, resulta esenciales equipos

auxiliares tales como sistemas de destilación, evaporadores, calentadores y

condensadores, para su empleo en sistemas de extracción y, con frecuencia, en

su costo es mucho mayor que el dispositivo de extracción entre sí.

7. Fundamentos de la extracción

Puesto que la mayor parte de los métodos de extracción continua usan contactos

en contracorriente entre dos fases, una corriente formada por un líquido más ligero

y otra por un líquido más pesado, muchos de los fundamentos de la absorción de

gases en contracorriente y de destilación se aplican a la extracción de líquido. Así,

cuestiones tales como etapas ideales, eficiencia de las etapas, relación mínima

entre las dos corrientes y tamaño del equipo tienen la misma importancia en la

extracción que en la destilación.

7.1 Extracción de soluciones diluidas

Para la extracción discontinua o multietapa de soluciones diluidas, donde los

cambios en la velocidad del flujo son despreciables y el coeficiente de distribución1

K D es constante, conviene utilizar un factor de extracción E, el cual es equivalente

al factor de agotamiento S definido con la ecuación.

1 El coeficiente de distribución es la relación de la concentracion de equilibrio del soluto en el extracto con respecto a la del refinado.

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Page 31: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

E≡K DV

L1

Para una extracción de una sola etapa con solvente puro, la fracción de soluto

restante es 1/(1+E) y la fracción recuperada es E/ (1+E). Las diversas formas de la

ecuación Kremser se utilizan para una cascada de extracción en contracorriente.

N=ln ¿¿¿ 2

N=yb− ya

ya− ya∗¿=yb− ya

yb− yb∗¿¿¿

3

N=ln ¿¿¿ 4

Para la fase L

ln ¿¿¿ 5

S≡1A

=mVL

6

7.2. Extracción de soluciones concentradas equilibrio de fases

En la extracción de soluciones concentradas, las relaciones de equilibrio son más

complicadas que en otras separaciones, debido a que están presentes más

componentes. Los datos de equilibrio se presentan en un diagrama triangular

como se ilustra en la siguiente figura. Un ejemplo de un sistema tipo I que

presenta miscibilidad parcial del solvente (MIK) el diluyente (agua), pero

miscibilidad completa del solvente y el componente que se desea extraer

(acetona).

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Page 32: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

Cuando se añade solvente a la mezcla de acetona y agua la composición de la

mezcla que resuelva está situada sobre una línea recta que une al punto del

solvente puro y el punto correspondiente a la mezcla binaria original. Cuando se

añade suficiente cantidad de solvente para que todas las composiciones estén

situadas debajo de la curva en forma de domo, la mezcla se separa en dos fases.

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

recta a lazo de unión de composiciones de la mezcla que pasa atraves del punto

representativo de la composición global de la mezcla.

La línea ACE representa las composiciones de MIK (extracto) y la línea BDE

representa las composiciones de la capa de agua (refinado). Al aumentar el

contenido global de la mezcla, las composiciones de las dos fases se acercan

entre si y se hacen iguales en el punto E que recibe el nombre de punto crítico.

Las rectas de composiciones de la figura están inclinadas hacia la izquierda y la

fase de extracto es más rica en acetona que la fase de refinado. Esto sugiere que

31

Page 33: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

la mayor parte de la acetona deberá extraerse desde la fase acuosa utilizando

solo una moderada cantidad de solvente. Si las rectas de composiciones fuesen

horizontales o estuviesen inclinadas hacia la derecha la extracción todavía sería

posible, pero sería preciso utilizar más disolvente ya que el extracto final no sería

tan rico en acetona.

La relación de producto deseado (acetona) a diluyente (agua) tendría que ser

elevada por un proceso práctico de extracción. La solubilidad del agua en el

solvente MIK es solamente del 2%, pero al aumentar la concentración de acetona

aumenta también el contenido del agua en la fase de extracto. Los datos de la fig.

Se representan en la fig. 23.10 para mostrar el aumento gradual en el contenido

de agua yH 2O con el contenido de acetona y y A/yH 2O pasa por un máximo a

aproximadamente 27% en peso de acetona en la fase de extracto. Se podía

obtener una mayor concentracion de acetona pero la mayor cantidad de agua en

el producto de extracto es probable que haría indispensable la operación es estas

condiciones.

Figura 11. Composición de la fase para el sistema MIK-ACETONA-H2O

7.3 Uso del método de McCabe-Thiele

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Page 34: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

La separación que se alcanza con un determinado número de etapas ideales en

una cascada en contracorriente se determina utilizando un diagrama triangular y

técnicas graficas especiales, pero una modificación del método de McCabe-Thiele,

que es la que se utiliza aquí, resulta sencilla y conduce a resultados satisfactorios

en la mayoría de los casos. El método fija la atención en la concentracion de

soluto en las fases de extracto y de refinado, y el diagrama no muestra la

concentracion del diluyente en el extracto ni la concentración de solvente en el

refinado.

Para aplicar el método a la extracción, los datos de equilibrio se representa en un

gráfico rectangular, donde la fracción de soluto en el extracto, o fase V, se

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

representa como la abscisa.

La línea de operación para el diagrama de extracción está basada en la ecuación,

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

en la fase L y la que viene de la etapa n+1 en la fase V. Los puntos extremos de la

línea de operación (xa , ya¿ y (xb , yb¿ están generalmente determinados por un

balance global de materia, teniendo en cuenta los datos del equilibrio ternario.

Debido a que disminuye la fase de refinado (L) y aumenta la fase del extracto (V) a

medida que pasan a través de la columna, la línea de operación aplica un balance

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

entonces trazando escalones en la forma habitual.

yn+1=( LnV n+1)xn+V a ya−La xaV n+1

7

Si el número de etapas ideales está especificado, la fracción de soluto extraído y

las composiciones finales se determinan por prueba y error. Se supone la fracción

extraída o la composición del extracto final y se construye la línea de la curva de

operación. Si se requieren muchas etapas, se supone una menor fracción extraída

y se repiten los cálculos. Algunos cálculos se efectúan por lo regular en la

computadora

33

Page 35: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

7.4 Extracción a contracorriente

El tipo más común de cascada de extracción es el sistema a contracorriente. En

esta cascada, las dos fases fluyen en direcciones contrarias. Se supone que cada

etapa es de equilibrio, por lo que las dos fases que salen de ella están en

equilibrio.

El soluto A, están disueltos en el diluyente, D, en la alimentación. El soluto se

extrae con el solvente, S. Con frecuencia, la corriente de solvente que entra se

pre-satura con diluyente. Las corrientes con altas concentraciones de diluyente se

llaman refinadas, mientras que las corrientes con altas concentraciones de

solvente son el extracto. En la tabla 3 se ve la nomenclatura, en unidades tanto

de fracción en peso como de relación en peso.

Tabla 3. Nomenclatura para la extracción

Unidades de fracción en pesoX A , j Fracción en peso de soluto en el

refinado que sale de la etapa jX D, j Fracción en peso de diluyente en el

refinado que sale de la etapa jX S , j Fracción en peso de solvente en el

refinado que sale de la etapa jX A F X AM Fracción en peso de soluto en las

corrientes de alimentación y mezcladasY A , j Fracción en peso de soluto en el

extracto que sale de la etapa jY D, j Fracción de peso de diluyente en el

extracto que sale de la etapa jY S , j Fracción en peso de solvente en el

extracto que sale de la etapa jX A ,S Fracción en peso de soluto en la

corriente del solventeZA , ZB Fracción en peso en la alimentación al

extractor fraccionadoR j Tasa de flujo de refinado que sale de la

etapa j, kg/hE j Tasa de flujo de extracto que sale de la

etapa j, kg/h

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Page 36: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

S=EN+1 Tasa de flujo de solvente que entra al extractor (no necesariamente puro), kg/h

F=R0 Tasa de alimentación que entra al extractor, kg/h

R j,E j,S,F, Masa de refinado, extracto, solvente , alimentación, kg

M Tasa de flujo de corrientes mezcladas, kg/h

Unidades de relación de pesos (solvente y diluyente inmiscibles)

X j Relación de pesos de soluto en el diluyente que sale de la etapa j, kg A/kg D

Y j Relación de pesos de soluto en el solvente que sale de la etapa j, kg A/kg S

FD Tasa de flujo del diluyente, kg diluyente/h

FS Tasa de flujo del solvente, kg solvente/h

NombresA Soluto. Material que se va a extraerD Diluyente. Sustancia donde esta

disuelto el soluto en la alimentaciónS Solvente. Agente separador agregado

para hacer la separación

7.5 Extracción en contracorriente de sistemas tipo II utilizando reflujo.

Al igual que en la destilación, en la extracción en contracorrientes es posible

utilizar reflujo para mejorar la separación de los componentes de la alimentación.

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Page 37: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

En la figura 12 se presenta el diagrama de flujo para la extracción en

contracorriente con reflujo. El método requiere que se separe suficiente solvente

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 y el

solvente fresco se introduce para el fondo de la cascada. No se devuelve nada del

refinado residual como reflujo, ya que el número 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 continúa, en la que parte del residuo ha de

vaporizarse para suministrar calor a la columna.

El separador del solvente, que generalmente es un destilador simple, se

representa en la figura 12. Tal como se observó en la figura, el solvente ha de

eliminarse de ambos productos por agotamiento o en algunos casos por lavado

con agua con el fin de obtener productos extensos del solvente. En la tabla 4

queda patente la estrecha analogía entre la destilación y la extracción cuando en

ambos casos hay reflujo.

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Page 38: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

Figura 12. Extracción en contracorriente con reflujo

Tabla 4. Comparación de extracción y destilación, utilizando reflujo en ambos casos.

DESTILACION EXTRACCIONFlujo de vapor en la cascada V Flujo de extracto en la cascada VFlujo de líquido en cascada L Flujo de refinado en cascada LProducto destilado D Producto extracto DProducto de residuo B Producto de refinado BCondensador Separador de solventeEnfriador del producto de residuo Agotamiento del solvente refinadoEnfriador del producto de destilado Agotamiento del solvente extraídoCalor al hervidor qr Solvente a la cascada sBEliminación de calor en el condensador q, Eliminación en el solvente en la separación

sDRelación de reflujo RD=La/D Relación de reflujo RD=La/DSección de rectificación Sección de enriquecimiento del extractoSección de agotamiento Sección de agotamiento del refinado

7.6 Relaciones de reflujo limite

Al igual que en la destilación, existen dos casos limites en la operación de un

extractor en contracorriente con reflujo. Cuando la relación de reflujo RDse vuelve

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Page 39: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

muy grande, el número de etapas tiende hacia un valor mínimo, y cuando RD

disminuye, se alcanza un valor mínimo de la relación de reflujo para el cual el

número de etapas se hace infinito. El número mínimo de etapas y la relación de

reflujo mínima se obtienen exactamente por los mismos métodos utilizados para

determinar sus valores de destilación.

8 Problema A partir de SO4H2 del 98 % en peso (98 % de SO4H2 y 2% de H2O), NO3H del 68%

en peso (68% NO3H y 32% de H2O), y agua se han de preparar 500 kg de una

disolución cuya composición, en peso, sea 35% de NO3H, 20% de SO4H2 y 45% de

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Page 40: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

H2O. Empleando el diagrama triangular, calcúlense las cantidades necesarias de

cada uno de los componentes.

Solución: Sobre el diagrama triangular fijamos los puntos correspondientes al

SO4H2 del 98% (S del lado AB), al NO3H del 68% (N del lado BC), H2O (vértice B),

y la disolución a preparar (P).

La intersección de las rectas BP y SN fija el punto M que corresponde a la mezcla

de S y N tal que al añadirle B nos lleve al punto P. Sobre el diagrama triangular se

lee la composición de M (con respecto al NO3H resulta XM= 0.486 S).

Para calcular las cantidades de M y B aplicamos la regla de la palanca al

segmento MB.

MB = PBMP = 0.35−O

0.486 s−0.35 = 2.564

M= 2.564B

Por otra parte, como M+B=500, sustituyendo el valor de M resulta:

3.564B=500; B=140.3 kg M= 359.7 kg

Para calcular las cantidades de S y N aplicamos la regla de la palanca al segmento SN:

SN = MNSM = 0.68−O .486 s

0.486 s = 0.398s

Por otra parte,

S+N=M=359.7 N= 257.3 kg S=102.4 kg

1.398N= 359.7

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Page 41: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

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Page 42: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

Problema 2.

1000 kg de una mezcla acida de composición, en peso, 30% de SO4H2, 20 % de NO3H y

50 % de H2O se ha de modificar añadiéndole SO4H2 del 98 % y NO3H del 90 %, para dar

un disolución cuya composición sea: 50% de SO4H2, 30% de NO3H y 20% de H2O.

Empleando el diagrama triangular, calcúlense las cantidades que han da añadirse a los

dos ácidos concentrados.

Solución: Con referencia al diagrama:

F*FP = M*MP

M= F FPMP

= 1000 0.30−0.200.35−0.30

= 2000

S*SM = N*MN

S=N0.90−0.35

0.35 =1.58N

Por otra parte,

S + N = 2000

Resolviendo el sistema resulta:

S= 1225 kg SO4H2

N= 775 kg NO3H

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Page 43: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

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Page 44: EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

Conclusiones

A pesar de la aplicación cada vez mayor de la extracción liquida debida a su gran

adaptabilidad y no obstante la gran cantidad de investigaciones realizadas, es

todavía una operación unitaria relativamente incipiente. Es característico de estas

operaciones que el tipo de equipo cambie rápidamente; por eso, con frecuencia se

proponen nuevos diseños que sirven solo para unas cuantas aplicaciones y que

son reemplazados por otros. Los principios para el diseño de este equipo nunca se

han desarrollado completamente; a menudo, para efectuar nuevas instalaciones,

se debe confiar en las pruebas en planta piloto.

Los procesos de extracción líquido- líquido han ido en aumento debido a la

creciente demanda de productos sensibles a la temperatura, mayores

requerimientos de pureza, equipos más eficientes y la disponibilidad de

disolventes más selectivos.

Las aplicaciones más comunes donde se aplica la extracción líquido- líquido son:

Industria bioquímica, separación de antibióticos y recuperación de proteínas de

sustratos naturales. Extracción de metales como la recuperación del cobre de

soluciones amoniacales, separaciones de metales poco usuales y de isótopos

radiactivos en elementos combustibles gastados. Industria química inorgánica,

recuperar compuestos como: ácido fosfórico, ácido bórico e hidróxido de sodio de

soluciones acuosas. Recuperación de compuestos aromáticos como fenol, anilina

o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho. Recuperación de productos

sensibles al calor. Recuperación de compuestos orgánicos del agua como

formaldehido, ácido fórmico y ácido acético.

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Fuentes de información

McCabe, Warren L, Smith, Julian C. & Harriot, Peter. “Operaciones

Unitarias en Ingeniería Química”. Extracción de líquidos. Ed. McGraw-Hill

2002. México pp.808-827.

Phillip, C. Wankat. “Ingeniería de procesos de separación” Extracción

inmiscible, lavado, lixiviación y extracción supercrítica. Ed. PEARSON

Prentice Hall.2008. México pp.428-429.

Treybal, E. Robert. “Operaciones de transferencia de masa 2/e”.

Operaciones líquido- líquido. Ed. McGraw-Hill 1988. México pp. 529-543.

Geankoplis, Christie J. “Proceso de transporte y operaciones unitarias”

Proceso de separación vapor-liquido, sólido- liquido”. Ed. CECSA 1999.

México pp. 789-790.

Ocón, J.;Tojo "Problemas de Ingeniería Química G. volumen II”. Extracción

liquido-liquido. Ed. Aguilar. Madrid pp. 115-117.

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