INSTITUTO POLITECNICO SANTIAGO MARIÑOSEDE VALENCIA

PROFESOR: JOSE LUIS MORILLO.

TEMA # 3. Balance de materia y energía en las operaciones unitarias de extracción líquido-líquido, lixiviación y cristalización

INTEGRANTES:JORGE LUIS DIAZ. CI:15977662.

LAURA HENRIQUEZ. CI: 18167098

La extracción de liquido liquido o extracción con solventes es una de las operaciones unitarias mas comunes en la ingeniería química para separar mezclas homogéneas liquidas. Consiste en poner en contacto dos líquidos inmiscibles, a uno de los cuales se les desea extraer uno o varios componentes. Si las sustancias que componen la solución originarse distribuyen de manera distinta entre las dos fases liquidas, se puede lograr cierto grado de separación y esta separación se podrá mejorar haciendo contacto entre dos líquidos sea lo mas extensa posible. Para que la transferencia de materia se lleve a cabo debe existir una afinidad particular entre el solvente y el componente a ser extraído.En una operación de extracción liquido liquido se denomina alimento o alimentación a la solución cuyo componente se desea separar, disolvente de extracción al liquido que se va a utilizar para separar el componente deseado, refinado a la alimentación ya tratada y extracto a la solución con el soluto (compuesto retirado) recuperado.

DIAGRAMA IDEAL DE UNA OPERACIÓN EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

DEFINICION Y DESCRIPCION DEL PROCESO DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

El equipo que se utiliza en este tipo de operación unitaria tiene como objetivo crear un área de contacto mas extensa posible entre las dos fases. La razón para mover el área interfacial se debe a que la transferencia de masa entre las dos fases liquidas es proporcional al área interfacial. Generalmente para incrementar el área interfacial se utilizan empaques, bafles, platos perforados, mezcladores mecánicos de fuerza centrifuga.

La figura que se presenta a continuación muestra un extractor empacado con el conjunto de controladores de flujo nivel, presión y temperatura. El disolvente entra por la parte superior de la columna y se dispersa con un anillo rociador. El alimento entra cerca del fondo de la columna y se dispersa con un anillo rociador. El alimento entra en el fondo de la columna, suponiendo que este sea mas liviano que el disolvente y fluye por los empaques del contra corrientes con la fase extractor, saliendo por la parte superior como refinado.

La extracción liquido-liquido se usa cuando fallan los métodos directos o proporcione un método total menos costoso. También es utilizado en los siguientes procesos:• Separación de liquido con punto de ebullición próximos, volatilidades relativas

cercanas a la unidad. Isómeros.• Separación de mezclas que forman azeotropos.• Separación de sustancias sensibles al calor.• En sustitución en altos no vacíos, evaporizaciones, cristalizaciones costosas.

APLICACIONES INDUSTRIALES:• Extracción de compuestos aromáticos y naftenicos para la producción de aceite

lubricantes.• Separación de aromáticos (benceno, tolueno, xilenos) de las parafinas de tetratilenos

sulfona.• Separación de metales pesados ( Cu, Ni, Zn) de efluentes acuosos ácidos o aminas.• Recuperación de Uranio.• Extracción de penicilina y proteínas.

EQUILIBRIO LIQUIDO- LIQUIDO:

• Ecuación # 1 Ecuación # 3

• • Ecuación # 2

•

Ecuación # 4

PROCESO DE EXTRACCION MEDIANTE LIXIVIACION

Consiste en la remoción o la extracción de un componente soluble (soluto) contenido en un solido mediante un solvente apropiado. La lixiviación es una operación de transferencia de masas por lo que es indispensable que exista un contacto intimo entre el solvente y el soluto contenido en solido.

APLICACIONES DE LA LIXIVIACION: Extracción de la azúcar de la caña o remolacha.

Fabricación de café y te solubles (instantáneo)

Extracción de aceite de semillas oleaginosas

Extracción de componente no deseados.

Lavado de alimentos

LIXIVIADOR POR INMERSION

Ecuación utilizada para el proceso de velocidad de extracción:

La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o una disolución, los iones, átomos o establecen enlaces hasta formar una red cristalina, la unidad básica de un cristal. La cristalización se emplea con bastante frecuencia en Química para purificar una sustancia sólida.

Método de separación en sistemas homogéneos: Permite separar sustancias que forman un sistema material homogéneo por ejemplo: el agua potable es una solución formada por agua y sales disueltas en ella. Los tres métodos más conocidos son: Evaporación o capitalización, cromatografía y destilación. La operación de cristalización es el proceso por medio del cual se separa un componente de una solución líquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de cristales que precipitan. Es una operación necesaria para todo producto químico que se presenta comercialmente en forma de polvos o cristales, ya sea el azúcar o sacarosa, la sal común o cloruro de sodio.

Enfriamiento de una disolución concentrada: Si se prepara una disolución concentrada a altas temperaturas y se enfría, se forma una disolución sobre saturada, que es aquella que tiene, momentáneamente, más soluto disuelto que el admisible por la disolución a esa temperatura en condiciones de equilibrio. Posteriormente, se puede conseguir que la disolución cristalice mediante un enfriamiento controlado. Esto se realiza para que los cristales tengan un tamaño medio, ya que si los cristales son muy pequeños las impurezas quedan depositadas en la superficie de toda la masa, y si los cristales son muy grandes las impurezas quedan atrapadas dentro de las redes cristalinas. Esencialmente cristaliza el compuesto principal, y las que se enriquecen con las impurezas presentes en la mezcla inicial al no alcanzar su límite de solubilidad. Para que se pueda emplear este método de purificación debe haber una variación importante de la solubilidad con la temperatura, lo que no siempre es el caso. La sal marina (NaCl), por ejemplo, tiene este efecto.

Crecimiento Cristalino: Para obtener cristales grandes de productos poco solubles se han desarrollado otras técnicas. Por ejemplo, se puede hacer difundir dos compuestos de partida en una matriz gelatinosa. Así el compuesto se forma lentamente dando lugar a cristales mayores. Sin embargo, por lo general, cuanto más lento es el proceso de cristalización tanto mejor suele ser el resultado con respecto a la limpieza de los productos de partida y tanto mayor suelen ser los cristales formados. La forma y el tamaño de los cristales pueden ser influenciados a aparte por condicionantes como el disolvente o la concentración de los compuestos, añadiendo trazas de otros componentes como proteínas (esta es la manera con que los moluscos, las diatomeas, los corales etc., consiguen depositar sus conchas o esqueletos de calcita o cuarzo en la forma deseada.)La teoría más aceptada para este fenómeno es que el crecimiento cristalino se realiza formando capas mono moleculares alrededor de germen de cristalización o de un cristalito inicial. Nuevas moléculas se adhieren preferentemente en la cara donde su adhesión libera más energía. Las diferencias energéticas suelen ser pequeñas y pueden ser modificadas por la presencia de dichas impurezas o cambiando las condiciones de cristalización. En multitud de aplicaciones se puede necesitar la obtención de cristales con una determinada forma y/o tamaño como: la determinación de la estructura química mediante difracción de rayos X, la nanotecnología, la obtención de películas especialmente sensibles constituidas por cristales de sales de plata planos orientados perpendicularmente a la luz de incidencia, la preparación de los principios activos de los fármacos, etc…