Extraccion Ll 1

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Extracción Líquido-Líquido● Separación de los componentes que forman parte de una solución líquida por por contacto

con otro líquido inmiscible o parcialmente inmiscible que disuelve preferentemente a uno de los constituyentes de la disolución original.

● La separación se basa en la distinta solubilidad del soluto en las fases generadas.

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Extracción Líquido-Líquido● Extracción frente a la destilación

● Separación de líquidos con puntos de ebullición próximos.

● Compuestos poco volátiles.● Volatilidad relativa cercana a la unidad.

● Separación de sustancias sensibles al calor.● Separación de mezclas azeotrópicas.

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Extracción Líquido-Líquido● Aplicaciones

● Extracción de compuesto aromáticos y nafténicos para la producción de aceites lubricantes.

● Separación de aromáticos (benceno, tolueno, etc) de las parafinas.

● Separación de metales pesados (Ni, Cu, Zn, etc) de efluentes acuosos.

● Recuperación de Uranio.● Extracción de Penicilina y Proteínas.

● Etcétera.P.DonosoGarcía

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Extracción Líquido-Líquido● Términos usuales

● Alimentación: solución a tratar o ser extraída.● Disolvente: Líquido que se pone en contacto con

la alimentación.● Posterior al contacto se generan 2 fases líquidas

● Extracto: Fase rica en disolvente● Refinado: Líquido residual donde se ha reducido

(o eliminado) el soluto.

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Extracción Líquido-Líquido● Proceso de extracción

● Etapas principales● Contacto entre la alimentación con el disolvente

(contacto entre las fases).● Separación de las fases líquidas formadas

(extracto y refinado).

● Recuperación del disolvente.

Estos tres hitos constituyen la unidad de extracción

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Extracción Líquido-Líquido● Selección del disolvente● Debe tener la capacidad de disolver el soluto en presencia

del diluyente.

● Distintas densidades del extracto y el refinado para facilitar la operación del extractor.

● Baja viscosidad para facilitar su manejo y transporte.

● Baja tensión interfacial facilitando la dispersión de una fase en otra.

● Generalmente inerte.

● No corrosivo.

● De fácil recuperación.

● ECONÓMICO y de disponibilidad inmediata.P.DonosoGarcía

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Extracción Líquido-Líquido● Unidad de extracción teórica

● Se denominará unidad de extracción teórica, cuando el contacto entre la disolución líquida y el disolvente ha sido lo suficientemente íntimo para

que las fases separadas (extracto y refinado) tengan concentraciones correspondientes a las

de equilibrio.

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Extracción Líquido-Líquido● Limitaciones del estudio.

Limitaremos el estudio al caso de la separación de dos constituyentes de una mezcla líquida a la que se le añade un compuesto que disuelve selectivamente sólo uno de los constituyentes de la mezcla.

Coeficiente de distribución o coeficiente de reparto.

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K i=concentración del i−ésimo componente en la fase Econcentración del i−ésimo componente en la fase R

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Extracción Líquido-Líquido● Coeficiente de distribución o coeficiente de

reparto.

● Su valor es función de:

i. Disolvente empleado.

ii.Composición de la mezcla a tratar.

iii. La temperatura de operación.

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K i=concentración del i−ésimo componente en la fase Econcentración del i−ésimo componente en la fase R

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Extracción Líquido-Líquido● Coeficiente de distribución o coeficiente de

reparto.● Relacionará entonces las concentraciones que

alcanza el soluto en ambas fases en EQUILIBRIO

● En la mayoría de los casos industriales nos encontraremos que los solventes son parcialmente miscibles.

● Esta miscibilidad entre los solventes se ve afectada por la concentración del soluto.

● Se hará necesario entonces disponer de datos de equilibrio del sistema ternarios

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K i=CE

CR

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Extracción Líquido-Líquido● Extracción en régimen discontinuo.● Mezcla de disolvente y alimentación.

● Agitación y posterior decantación.

● Retiro del extracto.● Recuperación del disolvente

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Extracción Líquido-Líquido● Extracción en régimen continuo.● Mezcla de disolvente y alimentación en un

agitador.

● Etapa de decantación y posterior retiro de extracto-refinado.

● El conjunto forman la unidad de proceso.● Que variables de operación inciden?

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido● Mezclador sedimentador

● Parámetros relevantes: densidad, viscosidad, dispersión, diámetro de emulsión (evitar coloides), especificaciones de diseño del equipo.

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido● Torre de extracción de platos perforados

● El extracto y refinado abandonan el equipo por desplazamiento por volumen asociado a la gravedad específica.

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido● Torre de extracción de platos perforados

● Varias etapas en contracorriente.

● Alta capacidad y eficacia.● Líquido pesado por platos y vertederos.● Líquido ligero por perforaciones.

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido● Columna de bandejas.

● Contacto contracorriente, fase continua pesada sin previo mezclado de las fases.

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido● Columna de riego.

● Se dispersa la fase que tenga mayor velocidad de flujo, baja eficacia y movimiento por diferencia de densidad.

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido● Columna de empaque.

● Bajo costo de capital, de mantenimiento y operación.

● Eficiencia relativamente baja debido a la excesiva caída de presión

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido● Columna con agitación rotatoria.

● Bajo costo de capital, de mantenimiento y operación.

● Eficiencia relativamente alta por flujo forzado generado

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido

● Columna pulsada.

● Una bomba pulsa el contenido a intervalos frecuentes. La torre puede ser de platos perforados o rellena.

● Utilizada generalmente para el tratamiento de líquidos corrosivos o radioactivos.

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Extracción Líquido-Líquido● Equipos para extracción líquido-líquido● Extractor centrífugo de Podbielniak.

● La fuerza centrífuga crea una fuerza superior a la gravedad normal.

● El tiempo de residencia disminuye a medida que se incrementa la fuerza separadora.

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Extracción Líquido-Líquido● Variantes en la distribución y posición de la

alimentación y disolvente.● Basado en el aumento de superficie de contacto

interfacial que favorecerá la transferencia de materia.

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Extracción Líquido-Líquido● Representación gráfica de sistemas

ternarios.● Triángulo equilátero.

● Los vértices representan los componentes puros.● Los lados representas las mezclas binarias de los

componentes correspondientes a los vértices de ese lado.

● Cualquier punto interior representa una mezcla ternaria

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ternarios.

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● Para establecer un punto que representa una mezcla de 25% de A, 25% de B y 50% de C podemos proceder del modo siguiente.

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ternarios. SISTEMA 3,1● Sea C completamente miscible con A y B.

● Sean A y B parcialmente miscibles.

● Sistema tipo 3,1: 3 componentes, 1 sistema binario parcialmente miscible.

● C se distribuirá en las dos fases formando disoluciones ternarias conjugadas:

● En el punto D' vuelve a ser homogénea.

● Desapareciendo una de las fases.

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E1, R1 ; E2, R2 ; ...En , Rn

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ternarios.● Los puntos F', G' y H' determinarán la curva que se

denomina curva binodal o isoterma de saturación.

● El área comprendida bajo esa curva corresponde a sistemas heterogéneos, la mezcla cuya composición global se encuentre en esta región de inmiscibilidad dará origen a dos fases conjugadas cuyas composiciones se encuentran sobre la curva.

● Recta de reparto: une las fases conjugadas

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ternarios.● Recta de reparto.

● La pendiente de las rectas es función de la concentración y la naturaleza de la mezcla.

● Caso 1: La fase E es más rica en C que la fase R, de esta forma la distribución del componente C está favorecida hacia la fase más rica en B.

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● Caso 2: La distribución de C no está favorecida hacia ninguna de as fases conjugadas, encontrándose en la misma proporción.

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● Caso 3: La distribución del compuesto C está favorecida hacia la fase conjugada más rica en A.

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ternarios. SISTEMA 3,2● Sean A y B parcialmente miscibles.

● Sean A y C parcialmente miscibles.

● Sistema tipo 3,2: 3 componentes, 2 sistemas binarios parcialmente miscible (menor frecuencia).

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ternarios. SISTEMA 3,3● Sean A y B parcialmente miscibles.

● Sean A y C parcialmente miscibles.

● Sean B y C parcialmente miscibles.

● Sistema tipo 3,3: 3 componentes, 3 sistemas binarios parcialmente miscible (menor frecuencia).

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Extracción Líquido-Líquido● Representación gráfica de sistemas ternarios.

● Triángulo rectángulo.

● En la abscisa se ubica la concentración del componente B.

● En la ordenada la composición del componente C.

● Los conclusiones son análogas a las realizadas con el gráfico triángulo equilátero.

● La ventaja recae en que pueden alterarse las escalas de los ejes.

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Extracción Líquido-Líquido● Interpolación de rectas de reparto.● Se hace necesario conocer disponer de métodos que

permitan interpolar rectas de reparto a partir de las disponibles experimentalmente.

● Analizaremos los sistemas de tipo 3,1 que estudiaremos en este curso.

● Dispondremos de tres métodos de Interpolación y/o construcción de rectas de reparto por cualquier punto de la curva binodal.

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Extracción Líquido-Líquido● Interpolación de rectas de reparto.● A) Método de Alders: por los extremos de las líneas

de reparto experimentales se trazan paralelas a los lados del triángulo, la intersección genera la Línea Conjugada.

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● Con esta curva podrán calcularse otras rectas de reparto

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Extracción Líquido-Líquido● Interpolación de rectas de reparto.● B) Método de Sherwood: Es una modificación al

método planteado por Alders. Las paralelas se trazan por el interior de la curva binodal, la intersección genera la Línea Conjugada.

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● Con esta curva podrán calcularse otras rectas de reparto

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Extracción Líquido-Líquido● Interpolación de rectas de reparto.● C) Método de Tarasenkow y Paulsen: Este método

está limitado a aquellos sistemas en que las rectas de reparto tienen un punto en común (P) donde se intersectan, resultando así la Interpolación de forma inmediata:

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● Punto de convergencia de las rectas de reparto

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