Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
-
Upload
raul-herranz-escobar -
Category
Documents
-
view
221 -
download
0
Transcript of Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
1/25
TEMA 3. EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDOY LIXIVIACIÓN
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
2/25
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.1. Fundamento
3.2. Equipos
3.3. Resolución basada en el equilibrio entre fases
BLOQUE II. EXTRACCIÓN S-L (LIXIVIACIÓN)
3.4. Fundamento
3.5. Equipos3.6. Métodos de resolución
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
3/25
3.1. Fundamento
EXTRACCIÓN
ALIMENTACIÓN(Portador, B + soluto, C)
REFINADO(Portador, B + soluto, C )
DISOLVENTE
(Disolvente, S)
EXTRACTO(Disolvente S + soluto, C)
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
• La operación de extracción L-L puede llevarse a cabo por contacto
continuo o intermitente entre las fases• Siempre comprende dos etapas:
1. Mezcla, donde se produce la transferencia del soluto al disolvente.
Mediante agitación mecánica o por contacto entre las fases
2. Separación de fases, para obtener refinado y extracto
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
4/25
3.2. EquiposBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
5/25
3.2. EquiposBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
6/25
3.2. EquiposBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
7/25
COLUMNAS DE EXTRACCION
FLUJOPRODUCIDO
DISPERSIONDE LA MEZCLA
APARATOS CARACTERISTICAS
GRAVEDAD
GRAVEDAD
Torres de pulverización Torres de relleno Torres de platos perforados
PULSACIÓN Torres de relleno Torres de platos
AGITACIÓNMECÁNICA
Columnas de disco rotatorioExtractor York-Scheibel
FUERZACENTRIFUGA
FUERZACENTRIFUGA
Extractor centrifugo
Bajos costes de inversiónBajos costes de operaciónFácil diseñoBaja eficacia
Alta eficacia
Costes de inversión mediosCostes de operación medios
Eficacia razonable
Elevados costesEficacia elevada
3.2. EquiposBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
8/25
3.2. Equipos
Disolvente ideal:
selectividad: elevado coeficiente de reparto del componente aseparar
Alta capacidad: minimizar disolvente/alimento.
Solubilidad elevada de C en el disolvente S
Insolubilidad en el disolvente de los componentes que no deseamos
separar (B)
Recuperabilidad:Volatilidad adecuada para recuperaciónrazonable con presión de vapor no muy alta
Estabilidad (disolvente no reactivo con el componente)
Inerte, no tóxico ni inflamable Disponibilidad a coste razonable
Tensión superficial elevada entre E y R Diferencia de densidad grande con respecto a portador
Sin espumas o burbujas
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
9/25
3.2. Equipos
Una vez elegido el disolvente, los factores a tener en cuenta enel diseño del extractor son: Alimento
Configuración (una o dos secciones)
Grado de recuperación para columnas de una sección
Grado de separación para los componentes clave del alimento paracolumnas de dos secciones
Temperatura Presión Caudal de disolvente para columnas de una sección, o relación de reflujo
para las de dos
Número de etapas de contacto
Tensión superficial
Diferencia de densidades Tipo de extractor
Tamaño del extractor y requerimiento de potencia
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
10/25
K= yExR
COEFICIENTE DE REPARTO
CASO ADILUYENTE+DISOLVENTE
INMISCIBLES
CASO B (típico)DILUYENTE+DISOLVENTE
PARCIALMENTE MISCIBLES
3.3. Resolución basada en el equilibrio
EXTRACCIÓN
ALIMENTACIÓN
(Portador, B + soluto, C)REFINADO
(Portador, B + soluto, C )
DISOLVENTE
(Disolvente, S)
EXTRACTO
(Disolvente S + soluto, C)
EXTRACCIÓN
ALIMENTACIÓN
(Portador, B + soluto, C)REFINADO
(Portador, B + soluto, C )
DISOLVENTE
(Disolvente, S)
EXTRACTO
(Disolvente S + soluto, C)
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
11/25
3.3. Resolución basada en el equilibrioBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
12/25
CASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES
EQUILIBRIO EN CONDICIONES ISOTERMAS
B+ C
S
B+C
S+C EXTRACTO (yE)
REFINO (xR)
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
EQUILIBRIO EN CONDICIONES ISOTERMAS
B+ C
S
B+C (S)
S+C (B) EXTRACTO (yE)
REFINO (xR)
3.3. Resolución basada en el equilibrioBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
13/25
3.3. Resolución basada en el equilibrioCASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
Una etapa de contacto de equilibrio
Disolventes inmiscibles
Operación discontinua
H litros de alimento con una composición x0 (moles/litro o g/litro) quese mezcla con L litros disolvente puro. Alcanzado el régimen elequilibrio de fases, la composición de refinado (x) y extracto (y) estánrelacionadas por:
Balance de soluto:
Definiendo el factor de extracción como:
Fracción de soluto extraída:
Kx y
Ly Hx Hx 0
H
KL E
E
Kx y
1
0
E
x x
1
0
E
E
Hx
Ly p
10
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
14/25
3.3. Resolución basada en el equilibrio
DIAGRAMA DE EQUILIBRIO ISOTERMO
CASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
Línea de equilibrio
Línea de operación
x
y
Hx0/ L
Pendiente = - H/L
y
x
Una etapa de contacto de equilibrio Disolventes inmiscibles
Operación discontinua
Solución gráfica
x x L H y 0
)( x f y
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
15/25
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO ISOTERMOS
3.3. Resolución basada en el equilibrio
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
Diagrama triangular
( % Peso )
• Vértices: Componentespuros
• Lados: Mezclas binarias
• Puntos en el triángulo:
Mezclas ternarias (M: 30% A,40% B, 30% C)
M
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0 0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
MIC B (MIC)A (H2O)
C (Acetona)
XMIC
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
16/25
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
ISOTERMOS
3.3. Resolución basada en el equilibrio
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
0 20 40 60 80 100
0
20
40
60
80
100
M
H
P
xR
yE
% S
% C
REFINADO
EXTRACTO
SB
C
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
P
Soluto
Disolvente
(yE,x
R)
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
Ó
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
17/25
CÁLCULO DE SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR SIMPLEBALANCE GLOBAL A+S = R + E= M
BALANCE SOLUTO A x A+ S yS = R xR + E yE= M z
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.3. Resolución basada en el equilibrio
0 20 40 60 80 100
0
20
40
60
80
100
z
A
M
xR
yE
% S
%
C
SB
C
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
(yE)
P
Soluto
Diluyente Disolvente
(xR)
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
Ó
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
18/25
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
xys, xs
yy, x C
B
G S
EP
TT
R
R’
E’
A
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.3. Resolución basada en el equilibrio
CÁLCULO DE SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR SIMPLE
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
Ó
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
19/25
SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR DE VARIAS ETAPAS
1 N2
S1 S2 SN
A, x A R1
xR1
R2
xR2
RN-1
XRN-1
RN
XRNE1yE1
E2yE2
ENyEN E
yE
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.3. Resolución basada en el equilibrio
* Entrada independiente de disolvente
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
Ó
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
20/25
BALANCE GLOBAL A+S1 = R1 + E1=M1
BALANCE SOLUTO A xA+ S1 yS1 = R1 xR1 + E1 yE1=M1 z1
ETAPA 1
0 20 40 60 80 100
0
20
40
60
80
100
xR2
M2
xR1
yE1
A
M1
% S
%
C
S
B
C
CÁLCULO xR1 e yE1
BALANCE DE MATERIA
E1 y R1
ETAPA 2
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.3. Resolución basada en el equilibrio
SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR DE VARIAS ETAPAS
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
Ó
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
21/25
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
xys, xs
y
y, x C
B
G
EP
T2 T2R
T1
T3
T1
T3
A
S
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.3. Resolución basada en el equilibrio
SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR DE VARIAS ETAPAS
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
BLOQUE I EXTRACCIÓN L L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
22/25
1 S2 N
A, x A
E1, y1
R1, x1
E2, y2
R2, x2
E3, y3
Rs-1, xs-1
Es, ys
Rs, xs
Es+1, ys+1
RN-1, xN-1
EN, yN
RN, xN
S, ySo
EXTRACCIÓN CONTINUA EN MULTIETAPAS EN CONTRACORRIENTE
A + S = E 1
+ R n
= T
A∙x A
+ S∙y So
= E 1∙y
1+ R
N ∙x
N = T∙z
S A
yS x A z So A
R N – S = A – E 1 = ∆R
R N – S = R N-1 – E N = ∆ R
R N-1 + S = R N + E N
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.3. Resolución basada en el equilibrioCASO B
BLOQUE I EXTRACCIÓN L L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
23/25
A
S B
EXTRACCIÓN CONTINUA EN MULTIETAPAS EN CONTRACORRIENTE
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.3. Resolución basada en el equilibrioCASO B
BLOQUE I EXTRACCIÓN L L
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
24/25
S
A
B
Curv a de
Equi l ibr io
Curv a de
Operación
x A
x A
EXTRACCIÓN CONTINUA EN MULTIETAPAS EN CONTRACORRIENTE
BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L
3.3. Resolución basada en el equilibrioCASO B
LIXIVIACION (EQUIPOS)
-
8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara
25/25
LIXIVIACION (EQUIPOS)
Extractor Soxhlet
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Soxhlet.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Soxhlet.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Soxhlet_mechanism.gifhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Soxhlet_mechanism.gif