Extraccion liquido - liquido

Click here to load reader

  • date post

    10-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    107
  • download

    10

Embed Size (px)

Transcript of Extraccion liquido - liquido

4/21/10

Extraccin liquido-liquido

Extracccion liquido liquido

! Introduccin a la extraccin liquido-liquido ! Equipos de extraccin ! Diagramas de equilibrio ! Extraccin en una etapa ! Seleccin del disolvente

1

4/21/10

Definicin!!

La extraccin lquido-lquido consiste en la separacin de los componentes de una mezcla lquida, por contacto con otro lquido, inmiscible con ella o parcialmente inmiscible y que disuelve preferentemente a uno de los constituyentes.

C

Mezclas parcialmente solublesC

P R F

N A D

M

L

E

B

C

E A

Un par parcialmente soluble Tipo 1

Dos pares parcialmente solubles Tipo 2

B

A

tres pares parcialmente solubles Tipo 3

B

2

4/21/10

Mezclas parcialmente solublesC C

P L N B C A D C M

N A D

M

L B

M A D B A D

M B

Efecto de la temperatura en los equilibrios ternariosC C

PA

B

t4 t3C

temperatura

t2 t1A

t1A B

t2 t3B

3

4/21/10

Extraccin frente a DestilacinSeparacin de lquidos de punto de ebullicin prximos Compuestos poco voltiles Volatilidad relativa muy parecida Compuesto en pequeas proporciones Separacin de sustancias sensibles al calor Separacion de mezclas que forman azeotropos

Trminos usualesAlimentacin: solucin a ser extrada Disolvente: liquido que se pone en contacto con la alimentacin Extracto: fase rica en disolvente Refinado: liquido residual donde se ha eliminado el soluto

4

4/21/10

Tipico proceso de extraccion

Proceso de extraccina.- Contacto entre fases b.- Separacin de fases c.- Recuperacin de disolvente

5

4/21/10

Extraccin en rgimen discontinuoF

D

Introduccin

Agitacin

6

4/21/10

Decantacin

Extraccin en rgimen continuo

F

E

D

R

Agitador

Decantador

7

4/21/10

Salida fase ligera Entrada Fase pesada

Entrada fase pesada

Salida Fase ligera

Entrada fase ligera

Entrada fase ligera

Salida Fase pesada

Salida fase pesada

Fase ligera dispersa

Fase pesada dispersa

Ejemplo:Extracto C6H6 C 6H 6 HAc ( H2O) H 2O HAc H 2O C6H6 (HAc) Refinado

8

4/21/10

AplicacionesDesulfuracin de productos petrolferos Productos farmacuticos Industria alimentara Obtencin de metales

9

4/21/10

Extraccin en etapas mltiples flujo cruzadoE1 E2 E3 E4

F Etapa 1

R1 Etapa 2

R2 Etapa 3 Etapa n

Rn

D1

D2

D3

Dn

Extraccin en etapas mltiples en contracorriente

F Etapa 1 E1

R1 Etapa 2 E2

R2 Etapa 3 E3 Etapa n

Rn

D

10

4/21/10

EQUIPOS PARA EXTRACCIN L-L!!

!!

Extraccin por etapas: "! Mezclador - sedimentador "! Torres platos perforados "! Columnas de bandejas Extraccin por contacto continuo diferencial: "! Torres de pulverizacin "! Torres de relleno "! Columnas pulsadas "! Extractores centrfugos

Combinacin de mezclador y sedimentador

Alimentacin

Extracto

Refinado

11

4/21/10

Mezcladores-sedimentadores: por separado o en combinacin Parmetros importantes: densidades, viscosidades y dispersin Emulsin: gotas de medio disperso en medio continuo Dimetro habitual de gotas: 0,1-1 mm dimetro mayor que 1mm # sedimentacin rpida dimetro 1-1,5 # emulsin estable, mala sedimentacin Dimetro hlice: 1/3 del recipiente mezclador Hlice justo debajo interfase, velocidad perifrica 3-15 m/s Mejor sedimentacin cuanto mayor diferencia de densidad, dimetro gotas y menor viscosidad de la fase continua. Mayor coalescencia cuanta mayor tensin superficial, menor solubilidad mutua, menor viscosidad y menor polaridad.

Mezclador - sedimentador

Fase orgnica Zona de dispersin Fase acuosa

12

4/21/10

Mezclador-Sedimentador mltiple a contracorriente

Torre de extraccin de platos perforadosSalida del lquido ligero

Interfase principal Placa perforada

Entrada del lquido pesado Lquido disperso coalescido

vertedero Entrada del lquido ligero Salida del lquido pesado

13

4/21/10

Varias etapas en contracorriente Alta capacidad y eficacia Para sistemas de baja tensin superficial Sin mezclado Fase continua pesada y dispersa ligera Lquido pesado por platos y vertederos. Lquido ligero por perforaciones Mala redispersin despus de cada plato

Plato perforado

14

4/21/10

Columna de bandejasSalida del lquido menos denso

En contracorriente Fase continua pesada Sin mezclado Baja tensin superficial

Entrada del lquido ms denso

Entrada del lquido menos denso

Salida del lquido ms denso

Equipos de contacto continuo Extractores que funcionan por gravedad - Sin piezas mviles - Extractores agitados mecnicamente Extractores centrfugos

15

4/21/10

Columna de riego (contacto continuo dif.)Salida de lquido ligero Se dispersa la fase que tenga mayor velocidad de flujo. Baja eficacia Movimiento por diferencia de densidades Slo un flujo deseado (fcilidad inundacin) Entrada de lquido ligero

Entrada de lquido pesado

Salida de lquido pesado

Equipos de contacto continuo: columna de empaquesExtracto (E) Alimentacion(

Bajo costo de capital Bajo costo de operacin y mantenimiento Eficiencia relativamente baja Maneja materiales corrosivos

Solvente (S) Refinado (R)

16

4/21/10

Tipos de empaque

Anillos Pall

Columna Rotatorias con agitacinVelocidad variable

! Muchas instalaciones comerciales L. Pesado ! Bajo costo de operacin y entrada mantenimiento !Contacto diferencial

Salida L.Liviano

L.Liviano entada

Impeller

Tabique horizontal

Control

L.Pesado salida

17

4/21/10

Columnas de platosSalida L.Liviano

! Desarrollado en 1959

L. Pesado entrada

! Muchas instalaciones comerciales ! Alta eficiencia

L.Liviano L. Liviano entada entrada

Baffle horizontal

Control

L.Pesado salida

Columnas pulsadasSalida L.Liviano L. Pesado entrada Aire comprimido

Una bomba pulsa el contenido de la columna a intervalos frecuentes La torre puede ser de platos perforados o de relleno Utilizada en el tratamiento de lquidos corrosivos o radiactivos

L. Liviano entrada Control

pulso

L.Pesado salida

18

4/21/10

Extractor centrfugo de Podbielniak Aumentan la turbulencia y el grado de contacto empleando altas velocidades de rotacin Para lquidos de muy pequea diferencia de densidad

Factores que afectan la seleccin de extractores!"#$%&'('! )&*+,('#".&'%/&01('#"! 231"(+1#"4 +&01"%567#! 8#,6/0(94 &91(:+(9! 8#,6/0(94 ;7%1('(9!

&4&1($(9! ?,[email protected]#! A%&/$#4'&4 "&9%'&0+%(!

"#$%&! -./#! '+0!%./#!

"#$%&! '#()*%(#! '+0!$#*/#!

'#()*%(%&! '#()*%(#! '#()*%(#!

'+$,%&! '#()*%(#! '#()*%(#!

A&09%#04 %01&"5(+%(,! >%5&"&0+%(4 >&09%'('!

'#()*%(%!%!%./%! 1%2%!%! '#()*%(%! 1%2%!%!%./%! 1%2%!%! 3#()*%(%!

1%2#!%! '#()*%(%! 1%2%!!%! '#()*%(%!

'#()*%(#!%!%./%!

1%2%!%!%./%!

B%9+#9%'('!

1%2%!%!%./%!

1%2%!%!

1%2%!%!

1%2%!%!%./%!

19

4/21/10

Equilibrio liquido- liquido

Fase I

Fase II

Diagramas de equilibrio - Triangulares * Equiltero* Rectngulo

- Cartesianos* Janecke

20

4/21/10

Diagramas tringulo equiltero

Composicin por lneas de igual concentracinA

R

40% de A 60% de B

Z

1

0

S

Lnea ZZ 7% en B Lnea VV 27% en A Lnea UU 66% en CV0

R

U V1

B1

U

Z

C0

Composicin por lneas perpendicularesA

R

40% de A 60% de B S

7% en B 27% en A 66% en CU

1

0

B=

SZ SU+SV+SZ SV SU+SV+SZ SU SU+SV+SZ

= 0,07

R ZS0 1

A=

= 0,27 B

C1

C=

= 0.66

V

0

21

4/21/10

Diagramas de tringulo rectnguloC1

C0

E R0

E

R A1

A

B

B

En el triangulo rectangulo las escalas pueden ser diferentes

Diagrama concentracin-contenido en disolvente (Janecke)

N=B/(C+A)

Extracto

Rectas de reparto B=solvente C=soluto

Pto. Crtico

Refinado

C/(C+A)

22

4/21/10

Curva de Alders

$! Se parte del diagrama triangular, la curva de solubilidad y algunas rectas de reparto

$! Se trazan paralelas a los lados del tringulo que pasen por los E y R

$! Con la unin de los puntos de corte y forma una CURVA $! Con esta curva se pueden calcular otras rectas de reparto

Sistema de tres lquidos, A y C parcialmente solublesA YY= X

P

YP

PE,R

M R

E

YE YR

0 B C 0 X R,S XP X

23

4/21/10

Sistema de tres lquidos, A-C y B-C parcialmente misciblesA YH R M L E H,L E,R Y= X

0 B C 0 X

Extraccin simpleBalance Global: F+B = M= E+R Balance componente F Xf + B Xb =M Xm Solvente no tiene C F Xf = (F+B) Xm Xm= F Xf / ( F + B ) E C

F

m o m

n

E n

R

R

A

B

24

4/21/10

SELECCIN DEL DISOLVENTESelectividad: capacidad de disolver el soluto mas que el diluyente C C

T T A M D RB A

E

A D R

M EB

A

SELECCIN DEL DISOLVENTE! Capacidad del disolvente: capacidad de disolver el soluto, en presencia del diluyente ! Densidad de E y R diferentes: de manera que el extractor pueda operar ! Baja viscosidad: permite mejor manejo ! Tensin interfacial: baja tensin interfacial promueve la dispersin de una fase en otra ! Inerte ! No corrosivo ! Fcil recuperacin del disolvente

50

25