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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS
SUPERIORES DE MONTERREY
ESCUELA DE INGENIERÍA
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE UNA
COLUMNA DE EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO
DE PLATOS PERFORADOS
TESIS PROFESIONAL
INGENIERO QUÍMICO ADMINISTRADOR
HORACIO RENE RESENDIZ RODRÍGUEZ
MONTERREY, N. L. ENERO DE 1966.
EL TRABAJO EXPERIMENTAL SE REALIZO EN -
EL LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA —
DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS
SUPERIORES DE MONTERREY, BAJO LA DIREC-
CIÓN DEL SR. ING. HÉCTOR LÓPEZ RAMOS, -
M. CH. E., A QUIEN HAGO PRESENTE MI PRO
FUNDO AGRADECIMIENTO POR SU VALIOSA CO-
OPERACIÓN Y POR TAN ACERTADOS CONSEJOS
DE ÉL RECIBIDOS.
R E S U M E N
EL PRESENTE TRABAJO TUVO POR OBJETO HACER UN ESTL¿
DIO SOBRE EL COMPORTAMIENTO DE UNA COLUMNA DE EXTRACCIÓN L\_
QUI DO-LÍQUIDO DE PLATOS PERFORADOS EN FUNCIÓN DE SU EFICIEJ¿
CÍA TOTAL O DE CONTACTO.
LOS DATOS EXPERIMENTALES DE OPERACIÓN SE REFIEREN
AL SISTEMA L\SOPROPANOL-BENCENO-AGUA, QUE FORMA MEZCLAS - -
AZEOTRÓPICAS, CASO ESPECIAL PARA EL QUE SE UTILIZA LA EX- -
TRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO Y QUE CONSTITUYE UN ESTUDIO MAS R_E
PRESENTATIVO DE DICHA OPERACIÓN. LA COLUMNA SE OPERO BAJO
CONDICIONES DIFERENTES DE CONCENTRACIÓN EN LA ALIMENTACIÓN,
VARIANDO LOS GASTOS DE LOS LÍQUIDOS A LA ENTRADA DE LA C O —
LUMNA Y CONTROLANDO LA ALTURA DE LA INTERFASE.
LOS ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS RESULTANTES SE EFEC-
TUARON MIDIENDO SUS ÍNDICES DE REFRACCIÓN PARA OBTENER LA -
CONCENTRACIÓN DEL SOLUTO ( I SO PROPANOL) EN EL REFINADO. POR
BALANCE DE MATERIA, SE CALCULO LA COMPOSICIÓN DEL SOLUTO EN
EL EXTRACTO.
SE HIZO UN TOTAL DE ONCE EXPERIMENTOS; ADEMAS, SE
DETERMINÓ EXPERI MENTALMENTE LA CURVA SE SOLUBILIDAD DEL SIS_
TEMA POR EL MÉTODO DE J. TAYLOR.
LAS EFICIENCIAS OBTENIDAS FUERON BAJAS EN COMPARA-
CIÓN CON LAS REPORTADAS EN LA LITERATURA, ESTAS EFICIENCIAS
11
VARIARON DE 10.7 A 19.8%.
SE RECOMIENDA OPERAR LA COLUMNA BAJO OTRAS CONDI—
CIONES Y, DE MANERA ESPECIAL TRATAR DE LOGRAR QUE EL BURBU-
JEO DE LA FASE DISPERSA SEA MAS EFICIENTE Y UNIFORME EN SU
RECORRIDO A TRAVÉS DE LA COLUMNA.
ESTE TIPO DE COLUMNA SE DISEÑÓ PARA QUE OPERARA -
BAJO CONDICIONES MUY ELÁSTICAS; INCLUSIVE, SU DISEÑO PERMI-
TE HACER MODIFICACIONES EN SU ESTRUCTURA INTERNA, POR LO —
QUE SE RECOMIENDA, PARA OTROS TIPOS DE ESTUDIO, LA CONVER—
SIÓN DE ESTA COLUMNA INVIRTIENDO 180° SUS PLATOS, CAMBIAR—
LOS EN EL NÚMERO Y TAMAÑO DE SUS PERFORACIONES, CONVERTIRLA
A UNA COLUMNA DE DEFLECTORES, CONVERTIRLA A UNA DEL TIPO —
SCHEIBEL Ó A UNA DE TIPO EMPACADA.
Í N D I C E
P A G .
R E S U M E N 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
NOMENCLATURA v
I.- INTRODUCCIÓN. * . .. .. . . . .- . 1
A) O B J E T O E IMPORTANCIA DEL TRABAJO ....... 1
B ) L I M I T A C I O N E S ................ 1
c) A N T E C E D E N T E S . . . . . . . . . . . . . . . . 2
I ! . - T E O R Í A . . . . . , , . 4
A ) E X T R A C C I Ó N L Í Q U I D O - L Í Q U I D O . . . . . . . . . 4
B ) C O E F I C I E N T E D E D I S T R I B U C I Ó N . . . . . . . . . 4
c) EL PRINCIPIO DE EXTRACCIÓN Y SUS ELEMENTOS -
DE OPERACIÓN 6
D) DIFUSIÓN Y TRANSFERENCIA DE MASA EN LÍQUIDOS 8
E ) SISTEMAS DE CONTACTO SIMPLE, M Ú L T I P L E Y A —
CONTRACORRIENTE. . . , ... ..» . . . . . . . . . . . 1 2
F) FACTORES QUE AFECTAN LA EF I C I E N C I A DE UNA C £
LUMNA DE EXTRACCIÓN. . . . . . . . . . . . . 1 8
G) EQUIPO PARA EXTRACCIÓN LÍQUIDA CONTINUA Y A
CONTRACORRIENTE. . . . . . . 2 0
II.- DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y PROCEDIMIENTO EXPERI-
MENTALES. 27
IV.- DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS . . * . . . . 34
V.- ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 48
VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 50
IV
PAG.
VI I .- BIBLIOGRAFÍA . . 53
VIII.- (A) APÉNDICE 1 55
(B) APÉNDICE 2, 56
N O M E N C L A T U R A
A = COMPONENTE A (ISOPROPANOL)
B = COMPONENTE B (BENCENO)
B = FACTOR DE PROPORCIONALIDAD PARA I NTE RD I FUS ION, SIN UNJ_DADES.
C -• COMPONENTE C ( A G U A )
/ 3
C = CONCENTRACIÓN DE SOLUTO, G MOL/CM DE SOLUCIÓN
D = OPERADOR DIFERENCIAL
2 2
D = DIFUSIVIDAD, CM /SEG. O M /HR.
E = SOLUCIÓN DEL EXTRACTO, G DE EXTRACTO O G DE EXTRACTO/MIN
E' = EXTRACTO LIBRE DE DISOLVENTE, G DE EXTRACTO O G/M I N
EF = EFICIENCIA TOTAL DE LA COLUMNA, %
F •= ALIMENTACIÓN O SOLUCIÓN QUE SERA EXTRAÍDA, G, O G/M I N
DE SOLUCIÓN.
GFL = GASTO VOLUMÉTRICO DE LA FASE LIGERA, CM /M I N.
GFP = GASTO VOLUMÉTRICO DE LA FASE PESADA., CM /M T N.
H = ALTURA DE LA INTERFASE, CM.
K = COEFICIENTE DE DISTRIBUCIÓN, SIN UNIDADES
M = MEZCLA M O PUNTO SUMA DE F MAS S
N = NUMERO DE MOLES EN DIFUSIÓN, G MOL/MIN CM
N = ÍNDICE DE REFRACCIÓN, SIN UNIDADES
NPT = NUMERO DE PLATOS TEÓRICOS, SIN UNIDADES
P = PRODUCTO FINAL EN EXTRACCIÓN CON REFLUJO G O G/MIN
P' = PRODUCTO LIBRE DE DISOLVENTE, G O G/MIN
R = SOLUCIÓN DE RAFINADO, G O G/MIN
R' = RAFINADO LIBRE DE DISOLVENTE, G O G/MIN
S = CANTIDAD DE DISOLVENTE ALIMENTADO, G O G/MIN
VI
U = VELOCIDAD DE DIFUSIÓN DE COMPONENTE, CM/MIN
V = VOLUMEN TOTAL DE UN COMPONENTE, CM
X = FRACCIÓN PESO DEL SOLUTO EN LA FASE LIGERA, G DE SOLU-TO POR G TOTALES DE LA FASE LIGERA.
Y ** FRACCIÓN PESO DEL SOLUTO EN LA FASE PESADA, G DE SOLU-TO POR G TOTALES DE LA FASE PESADA.
Y* = CONCENTRACIÓN DEL SOLUTO EN EQUILIBRIO, G DE SOLUTO —POR G DE SOLUCIÓN.
Z = ALTURA DE LA COLUMNA, CM.
Z = MEZCLA Z, DE COMPONENTES B Y C LIBRES DE SOLUTO A LO -LARGO DE LA LÍNEA BC, G
SUBÍNDICES
1 = CONDICIONES INICIALES
2 = CONDICIONES FINALES
A = COMPONENTE A
B = COMPONENTE B
E = EXTRACTO
F = ALIMENTACIÓN
M = PUNTO SUMA F + S
R = RAF I NADO
M = CONTACTO M
I.- INTRODUCCIÓN.
1.- OBJETO E IMPORTANCIA DEL TRABAJO.
EN LA INDUSTRIA FRECUENTEMENTE SE PRESENTAN PROBLE_
MAS TALES COMO LA SEPARACIÓN DE UN COMPONENTE DE UNA MEZCLA
DE SUBSTANCIAS. LA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUI DO OPERACIÓN —
QUE SE LLAMARÁ "EXTRACCIÓN LÍQUIDA11 TIENE UNA GRAN APLICA—
CION CUANDO DICHO COMPONENTE TIENE UNA VOLATILIDAD MUY BAJA
O UN PUNTO DE EBULLICIÓN CERCANO AL DE OTROS COMPONENTES. -
EN PROBLEMAS COMUNES LA DESTILACIÓN SERÍA LA OPERACIÓN MAS
ADECUADA PARA LA SEPARACIÓN^ SIN EMBARGO, ESTA TÉCNICA ES -
INCONVENIENTE CUANDO SE FORMAN MEZCLAS AZEOTROPICAS, CUANDO
EL COMPONENTE ESTA PRESENTE EN UNA PROPORCIÓN MUY PEQUEÑA,
O EN LOS DOS CASOS CITADOS INICIALMENTE. UN ESTUDIO DE ES-
TA NATURALEZA, INDICA EL COMPORTAMIENTO DE UNA COLUMNA DE -
EXTRACCIÓN LÍQUIDA DE PLATOS PERFORADOS OPERANDO BAJO COND_I_
CIONES QUE DEPENDEN DE TRES VARIABLES DE CONTROLS LA CONCEN^
TRACION DE LA SOLUCIÓN ALIMENTADA, EL FLUJO DEL DISOLVENTE
Y DE LA ALIMENTACIÓN Y LA ALTURA LA INTERFASE, O CONTROL DE
NIVEL DE LAS FASES PESADA Y LIGERA DEL DE SISTEMA.
2.- LIMITACIONES.
EL DISEÑO DE LA COLUMNA DE PLATOS PERFORADOS SE HJ_
ZO SOBRE MEDIDAS QUE SE ESCOGIERON ARBITRARIAMENTE, POR LO
QUE PUEDE TOMARSE COMO REFERENCIA PARA OTRAS COLUMNAS DEL -
MISMO TIPO CONSTRUÍDA CON DIMENSIONES PARECIDAS O A ESCALA.
POR OTRA PARTE, SU CONSTRUCCIÓN ES ESENCIALMENTE -
DE ACERO INOXIDABLE Y VIDRIO PYREX, POR LO QUE PUEDE OPERAR
CON LA MAYORÍA DE LOS SISTEMAS TERNARIOS, AUN PARA CONCEN—
TRACIONES ELEVADAS, EXCEPTO CUANDO LAS SOLUCIONES SEAN FUER,
TEMENTE ALCALINAS O FUERTEMENTE ACIDAS, POR EL ATAQUE DE —
ELLAS A LA SOLDADURA QUE LLEVA LA COLUMNA EN SU INTERIOR.
3.- ANTECEDENTES.
LOS MÉTODOS PARA DETERMINAR LA EFICIENCIA DE UNA -
COLUMNA DE EXTRACCIÓN LÍQUIDA DE PLATOS PERFORADOS PUEDE O_TÍ
TENERSE COMO EFICIENCIA TOTAL, O DE CONTACTO, Y EFICIENCIA
DE PLATO. MAYFIELD Y CHURCH (1) OBTUVIERON EFICIENCIAS DE
PLATOS CON LOS MEJORES RESULTADOS CUANDO LA FASE DISPERSA -
BURBUJEABA LO MAS UNIFORMEMENTE POSIBLE EN LAS PERFORACIO—
NES. COULSON Y SKINNER (2) SUGIRIERON MÉTODOS PARA ESTIMAR
LA VELOCIDAD DE EXTRACCIÓN QUE OCURRE DURANTE LA FORMACIÓN
DE LA GOTA O BURBUJA Y SUS PREDICCIONES FUERON ACEPTABLES.
ENCONTRARON ADEMAS UNA EXPRESIÓN EMPÍRICA PARA DETERMINAR -
LA EFICIENCIA TOTAL EN FUNCIÓN DE LAS VELOCIDAD DE FLUJO DE
LAS FASES CONTINUA Y DISPERSA, PONCHON Y SAVAR I T (3) GRAF_I_
CARÓN LA FRACCIÓN PESO CONTRA LA RELACIÓN EN PESO DE DISOL-
VENTE A ALIMENTACIÓN Y DETERMINARON LA EFICIENCIA DE LAS C£
LUMNAS DE EXTRACCIÓN POR EL CONTEO DE LOS CONTACTOS TEOR I —
COS OBTENIDOS EN EL DIAGRAMA. ANTERIORMENTE, HUNTER Y NASH
(4) OBTUVIERON RELACIONES ESTEQU!OMETRI CAS POR CONSTRUCCIÓN
GRÁFICA EN UN DIAGRAMA TRIANGULAR Y DETERMINARON EL NÚMERO
DE CONTACTOS TEÓRICOS EN EL MISMO DIAGRAMA, PERO VARTERE- -
SSIAN Y FENSKE (5), PRESENTARON UN MÉTODO MAS ADECUADO PARA
LA REPETICIÓN DE PRUEBAS Y TUVO MAS ACEPTACIÓN QUE EL DE —
HUNTER Y NASH. EN EL MÉTODO EMPLEAN EL DIAGRAMA TRIANGULAR
Y EL DE DISTRIBUCIÓN, HACIENDO LOS CÁLCULOS FINALES EN ESTE
ÚLTIMO Y OBTENIENDO LAS CANTIDADES DE LOS PRODUCTOS DE E X —
TRACTO Y RAFINADO POR BALANCE DE MATERIAL. M C C A B E Y THIELE
(6) DETERMINARON LA EFICIENCIA DE CONTACTO POR CONTEO DE —
PLATOS TEÓRICOS OBTENIDOS GRÁFICAMENTE EN UN DIAGRAMA CON -
LA LÍNEA DE EQUILIBRIO Y LA LÍNEA DE OPERACIÓN.
LOS CÁLCULOS REALIZADOS EN EL PRESENTE ESTUDIO SE
HICIERON DE ACUERDO CON LOS DOS ÚLTIMOS MÉTODOS EXPUESTOS -
ANTERIORMENTE.
II.- TEORÍA
1.- EXTRACCIÓN LIQUIDO-LÍQUIDO.
LA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUI DO ES UNA OPERACIÓN —
UNITARIA EN LA CUAL UN COMPONENTE DISUELTO EN UNA FASE L Í —
QUIDA ES TRANSFERIDA A UNA SEGUNDA FASE LÍQUIDA.
ESTA OPERACIÓN, COMO MEDIO DE SEPARACIÓN, PUEDE -
EFECTUARSE EN VARIAS FORMAS, EN LAS CUALES LA DISTRIBUCIÓN
DEL SOLUTO ES ENTRE DOS LÍQUIDOS INMISCIBLES. AUNQUE LA EX.
TRACCIÓN LÍQUIDA SUBSTITUYE A LA DESTILACIÓN EN ALGUNOS CA-
SOS PARTICULARES, CUANDO AQUELLA ES COMBINADA CON DESTILA—
CIÓN FRACCIONADA EL PROCESO RESULTANTE ES LA DESTILACIÓN EX,
TRACTIVA (7). ESTE PROCESO HA TENIDO UN IMPORTANTE AUMENTO
ao MUCHO en—IMPORTANCIA EN EL USO INDUSTRIAL EN LOS ÚLTIMOS
AÑOS PARA LA SEPARACIÓN DE COMPUESTOS CON PUNTO DE EBULLI—
CIÓN CERCANOS Y EN MEZCLAS AZEOTROPICAS.
2.- COEFICIENTE DE DISTRIBUCIÓN.
EL COEFICIENTE DE DISTRIBUCIÓN DE UN COMPONENTE -
A, DE UN SISTEMA DE DOS FASES, ES LA RELACIÓN DE LAS CONCEN.
TRACIONES DE ESTE COMPONENTE EN LAS DOS FASES (VER FLG. 1).
CONCENTRACIÓN DE A EN LA FASE E TZ'KA
CONCENTRACIÓN DE A EN LA FASE R
LA CONCENTRACIÓN PUEDE EXPRESARSE EN UNIDADES DE VOLUMEN, -
DE PESO O MOLARES.
8
FlG. 1
EL COEFICIENTE DE DISTRIBUCIÓN EN SISTEMAS T E R N A -
RIOS GENERALMENTE NO ES CONSTANTE; SU VALOR DEPENDE DE LA -
COMPOSICIÓN DE LAS FASES. ESTO INDICA QUE AL AUMENTAR LAS
CANTIDADES DEL COMPONENTE A EN EL SISTEMA HETEROGÉNEO SE DE,
TERMINA LA COMPOSICIÓN DE LAS FASES COEXISTENTES (FLG. 2 ) .
LA COMPOSICIÓN DEL SISTEMA HETEROGÉNEO SE MUEVE A LO LARGO
DE LA LÍNEA MM..IVL. . . . EN EL PUNTO DE INTERSECCIÓN DE LA LÍ-
NEA MA CON LA CURVA BINODAL SOLO EXISTE UNA FASE, O SEA, —
QUE EL SISTEMA EN ESE PUNTO ES HOMOGÉNEO.
FlG. 2
E L PUNTO P, D O N D E LAS DOS F A S E S SON IDÉNTICAS EN
C O M P O S I C I Ó N S E LLAMA P U N T O C R Í T I C O DE LA M E Z C L A (EN INGLES
" P L A I T P I O N T " ) . C U A L Q U I E R S I S T E M A T E R N A R I O T I E N E UN P U N T O
C R Í T I C O , EN E L C U A L LOS L Í Q U I D O S SON C O M P L E T A M E N T E M I S C I - -
B L E S ; EL C O E F I C I E N T E DE D I S T R I B U C I Ó N EN E S E P U N T O ES LA UNJ_
DAD.
LA LITERATURA (9 Y 10), MENCIONA LA EXISTENCIA DE
SISTEMAS TERNARIOS CONSISTENTES DE DOS FASES LÍQUIDAS, E N —
TRE LOS CUALES UNO DE LOS COMPONENTES ES DISTRIBUÍDO DE TAL
MANERA QUE A VARIAS CONCENTRACIONES DE ESTE COMPONENTE, SU
COEFICIENTE DE DISTRIBUCIÓN CAMBIA DE MENOS DE UNO A MAS DE
LA UNIDAD. ESTE FENÓMENO ES CONOCIDO COMO "SOLUTROPÍA"; A
LA LÍNEA DE UNION HORIZONTAL, DONDE EL COEFICIENTE DE D I S —
TRIBUCIÓN ES LA UNIDAD, SE LE LLAMA "SOLUTROPO". EL SISTE-
MA ISOPROPANOL-AGUA-BENCENO TIENE UN SOLUTROPO.
3.- EL PRINCIPIO DE EXTRACCIÓN Y SUS ELEMENTOS DE LA OPERA-
CIÓN. (11 Y 12)
Si EN UN SISTEMA TERNARIO UNA CANTIDAD DE D I S O L —
VENTE C ES AGREGADA A UNA MEZCLA DE DOS LÍQUI DOS MISCIBLES
F, (VER FlG. 3 ) , LA COMPOSICIÓN TOTAL DEL SISTEMA SE MUEVE
A LO LARGO DE LA LÍNEA FC SEGÚN LAS REGLAS DE PRO PORC I ONALJ_
DAD. Si SE MEZCLAN MASAS IGUALES DEL DISOLVENTE Y DE LA —
MEZCLA F, LA COMPOSICIÓN TOTAL DEL SISTEMA RESULTANTE ESTA
REPRESENTADO POR M, DE TAL MANERA QUE MC = W. EL PUNTO M
CORRESPONDE A UNA MEZCLA HETEROGÉNEA POR ESTAR BAJO LA CUR-
VA BINODAL; ENTONCES LA SEPARACIÓN OCURRIRÁ EN DOS FASES —
CON COMPOSICIÓN E Y R. T_A FASE E, CON UN ALTO CONTENIDO DE
DISOLVENTE SE LLAMA FASE DEL EXTRACTO, LA FA$E R, CON UN B.A
JO CONTENIDO DE DISOLVENTE, SE LLAMA FASE DEL RAFINADO.
AL SEPARAR EL DISOLVENTE DE LA FASE DEL EXTRACTO
POR DESTILACIÓN O POR LAVADO, SE OBTIENE EL EXTRACTO LIBRE
DE DISOLVENTE, CUYA COMPOSICIÓN ESTA REPRESENTADA EN LA MIS_
MA FIGURA POR EL PUNTO E'. DE LA MISMA MANERA, EL RAFINADO
O RESIDUO R", ES OBTENIDO DE LA FASE DEL RAFINADO R. SI SE
SIGUE LA EXTRACCIÓN, POR SEPARACIÓN DE FASES Y SE ELIMINA -
EL DISOLVENTE DE ELLAS, LA MEZCLA ORIGINAL F, ES SEPARADA -
EN E' Y R'. AL COMPARARLOS CON LA MEZCLA F, E' Y R' TIENEN
CANTIDADES DEL COMPONENTE A MAS ALTO Y MAS BAJO, RESPECTIVA.
MENTE QUE EL CONTENIDO DEL SOLUTO A EN LA MEZCLA F.
R
B
FIG. 3
8
LAS RELACIONES DE FASE SON:
FASE DEL EXTRACTO E M~R~
FASE DEL RAFINADO R ME
Y LA RELACIÓN DE EXTRACTO A RAFINADO ES!
(EXTRACTO E" )/(RAFi NADO R') = (FR" )/(FT')
DE ELLAS, LA CANTIDAD Y COMPOSICIÓN DE LOS PRODUCTOS DE EX-
TRACCIÓN E Y R, Y E' Y R' PUEDEN CALCULARSE FÁCILMENTE.
LAS ECUACIONES DEL BALANCE DE MATERIAL SON:
PUNTO SUMA (M) = ALIMENTACIÓN (F) + DISOLVENTE (S) = E + R
MXM = FXF + Sxs = EYE + RXR
DONDE XM, XF, XS, YE Y XR SON RESPECTIVAMENTE LAS FRACCIO—
NES PESO DEL SOLUTO EN EL PUNTO SUMA M, EN LA AL IMENTACIÓK,
EN EL DISOLVENTE, EN EL EXTRACTO Y EN EL RAFINADO,
EN UN PROCESO DE EXTRACCIÓN SE EFECTÚAN LAS SI- -
GUIENTES OPERACIONES1.
A) MEZCLAR ÍNTIMAMENTE LA SOLUCIÓN CON EL DISOLVENTE, DE —
TAL MANERA QUE HAYA TRANSFERENCIA DEL SOLUTO DE LA SOLU-
CIÓN AL DISOLVENTE.
B) SEPARACIÓN DE LAS FASES RESULTANTES, Y
c) RECUPERACIÓN DEL DISOLVENTE DE CADA UNA DE LAS FASES.
4.- DIFUSIÓN Y TRANSFERENCIA DE MASA EN LÍQUIDOS (13)
EN LOS PROCESOS DE EXTRACCIÓN, DONDE SE UTILIZAN
LÍQUIDOS INMISCIBLES Y ESTÁN EN CONTACTO CON EL PROPOSITO -
DE CAUSAR UNA DIFUSIÓN DE UN LÍQUIDO (SOLUTO) A OTRO LÍQUI-
DO, LA TRANSFERENCIA DE MASA SE EFECTÚA A TRAVÉS DE LA I N —
TERFASE QUE SEPARA LAS CAPAS LIGERA Y PESADA DEL SISTEMA. -
LAS VELOCIDADES A LAS QUE OCURRE LA DIFUSIÓN A TRAVÉS DE ES_
TAS ZONAS SON DE GRAN IMPORTANCIA EN LA SELECCIÓN DEL EQUI-
PO QUE SERA USADO.
LA DIFUSIÓN MOLECULAR ES UN MECANISMO DE TRANSFE-
RENCIA DE UNA SUBSTANCIA A TRAVÉS DE UN FLUÍDO. ESTE FENÓ-
MENO HA SIDO ESTUDIADO DESDE MUCHOS PUNTOS DE VISTA. FLCK
(11), APLICÓ LA LEY DE FOURIER PARA FLUJO DE CALOR A PROBLE
MAS DE DIFUSIÓN, PERO DESGRACIADAMENTE EL MECANISMO DE LOS
PROCESOS NO ERA IDÉNTICO, YA QUE LA PENETRACIÓN DE UN SOLU-
TO EN DIFUSIÓN EN UN LÍQUIDO DEBE OCURRIR NECESARIAMENTE —
UNA TRANSFERENCIA DE MASA, Y EL VOLUMEN APLICADO A LA ECUA-
CIÓN ANÁLOGA A LA DE FOUR I ER CAMBIARÍA. MAXWELL, Y MAS TAJR
DE STEFAN, CONSIDERARON LOS MOVIMIENTOS SIMULTÁNEOS DE A M —
BOS COMPONENTES A TRAVÉS DEL SOLUTO Y OBTUVIERON ECUACIONES
MUCHO MAS GENERALES.
DE ACUERDO CON EL CONCEPTO MAXWELL-STEFAN, LA RE-
SISTENCIA A LA DIFUSIÓN DE UN COMPONENTE A A TRAVÉS DE UNA
SOLUCIÓN DE A Y B ES PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD RELATIVA -
DE A CON RESPECTO A LA DE B, O SEA U.-Un| DZ ES LA D I S T A N —
CÍA A TRAVÉS DE LA CUAL OCURRE LA DIFUSIÓN, Y LAS CONCENTRA.
10
CIONES DE A Y B, C. Y Cn, INFLUYEN DIRECTAMENTE EN EL NUME-
RO DE MOLÉCULAS EN DIFUSIÓN, ENTONCES, LA ECUACIÓN BÁSICA
PARA UN GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN EN LA DIRECCIÓN DE DIFU-
SIÓN oc., E S :
D C A - - B C A C B ( U A - U B)D2
DONDE B ES UN FACTOR DE PROPORCIONALIDAD PARA INTERDI FUS ION.
LA DIFUSIÓN MOLECULAR EN LÍQUIDOS SE PUEDE E F E C —
TUAR A CONDICIONES DE ESTADO ESTABLE EN CONTRAD1 FUS ION, O -
CUANDO UNO DE LOS COMPONENTES ES ESTACIONARIO, O A COND!C|O_
NES INESTABLES. ESTE ULTIMO CASO PRESENTA ECUACIONES C O M —
PLICADAS OBTENIENDO LA FRACCIÓN DE EXTRACCIÓN EN FUNCIÓN —
DEL TIEMPO Y, COMO ES POCO APLICABLE EN LA PRACTICA, NO SE
TRATARÁ.
A) CONTRADI FUS ION EQUIMOLAL EN ESTADO ESTABLE.
SI N ES DEFINIDO COMO EL NUMERO DE MOLES EN DIFU-
SIÓN DEL SOLUTO A, A TRAVÉS DE UNA SOLUCIÓN POR UNIDAD DE -
TIEMPO POR SECCIÓN TRANSVERSAL, N. = C A U A ' Y C 0 M 0 ^A Y ^B "
SON CONSTANTES, N^ = -I\L PARA ESTE CASO PARTICULAR, Y - -
C = C^ + CG , TAMBIÉN CONSTANTES, LA ECUACIÓN DE MAXWELL- -
STEFAN PASA A SER
- DCA = B ( NA CB + NB CA ) D Z
" DCA " B NA ( cA + C B ) D Z
11
L A D I F U S I V I D A D P A R A L Í Q U I D O S S E D E F I N E C O M O :
DAB = B (c A + c B)
SUBSTITUYENDO EN LA ECUACIÓN DE MAXWELL-STEFAN MODIFICADA
<.-CA-¡ ^ Z 1
INTEGRANDO Y DESPEJANDO N»
(cAi - CA2)
LA CUAL ES LA LEY DE FlCK.
B) CONDICIONES DE ESTADO ESTABLE (N. = CONSTANTE), Y UN
COMPONENTE ESTACIONARIO (N D = 0 ) .ts
BAJO ESTAS CONDICIONES, LA ECUACIÓN DE MAXWELL-
STEFAN QUEDA EXPRESADA COMO
"°CA - B NA CB D Z " h " A C B r DZ
UAB ^CA CB ;
SUPONIENDO QUE
DAB(cA + cB) = DAgc = CONSTANTE
SUBSTITUYENDO E INTEGRANDO
CBMZ
12
DONDE C M, ES LA CONCENTRACIÓN PROMEDIO LOGARÍTMICA DE B ENDM
LAS POSICIONES 1 Y 2.
5.- SISTEMAS DE CONTACTOS SIMPLE, MÚLTIPLE Y A CONTRACORRI EN
TE (8)
EN LA EXTRACCIÓN LÍQUIDA, LA BASE DE CALCULO ES -
EL CONTACTO IDEAL. UN CONTACTO IDEAL O TEÓRICO ESTA DEFINJ_
DO COMO UN CONTACTO EN EL CUAL LAS DOS FASES ESTÁN EN EQUI-
LIBRIO UNA CON LA OTRA, O SEA, QUE LA TRANSFERENCIA NETA DE
M A S A E N T R E L AS F A S E S ES C E R O . E L T E R M I N O C O N T A C T O IDEAL SE
USA MAS COMUNMENTE EN OPERACIONES INTERMITENTES, EN O P E R A —
CIONES CONTINUAS SE HABLA EN TÉRMINOS DE PLATOS TEÓRICOS.
LOS MÉTODOS DE OPERACIÓN EN EXTRACCIÓN LÍQUIDA —
SON POR CONTACTO SIMPLE, CONTACTO SIMPLE DE GRADO MÚLTIPLE
Y CONTACTO CONTINUO A CONTRACORRIENTE DE GRADO MÚLTIPLE.
ESTE ÚLTIMO PRESENTA VARIANTES POR REFLUJO EN EL EXTRACTO,
EN EL RAFINADO Y EN EL DISOLVENTE.
A) CONTACTO SIMPLE (FIG. 4)
EL TIPO MAS SENCILLO DE OPERACIÓN ES EL CONTACTO
SIMPLE, EN EL CUAL EL DISOLVENTE Y LA SOLUCIÓN SON M E Z C L A —
DOS EN UN SOLO CONTACTO PARA UNA EXTRACCIÓN INTERMITENTE. -
EL SOLUTO ES TRANSFERIDO DE UNA FASE A LA OTRA. LAS CONCE_N
TRACIONES DE LAS DOS FASES SE APROXIMAN AL EQUILIBRIO A - -
TIEMPO DE CONTACTO MUY PROLONGADO. LAS CANTIDADES DE SOLU-
13
TO EXTRAÍDO ES DETERMINADA POR LA CANTIDAD DE DFSOLVENTE EM
PLEADO. DEBIDO A QUE LA EFICIENCIA PERMITIDA POR EL EQUIPO
ES RELATIVAMENTE BAJA, ESTE TIPO DE OPERACIÓN NO SE EMPLEA
EN GRAN ESCALA.
C
AL IMENTACION
F, XF
DISOLVENTE
C
RAF1NADO
R1 «LXTRACTO
R
-ȣ'
VC
FIG. 4.- CONTACTO SIMPLE
B) CONTACTO SIMPLE DE GRADO MÚLTIPLE (FIG. 5)
LA CANTIDAD TOTAL DE DISOLVENTE QUE SERA USADA SE
DIVIDE EN VARIAS PORCIONES, DE TAL MANERA QUE LA ALIMENTA—
CIÓN ES TRATADA SEPARADAMENTE CON CADA UNA DE ELLAS; EL RA-
FINADO DE LA PRIMERA EXTRACCIÓN ES TRATADO CON DISOLVENTE -
FRESCO EN EL SEGUNDO CONTACTO, Y ASÍ SUCESIVAMENTE. SI SE
CUMPLE LA LEY DE DISTRIBUCIÓN IDEAL, SE OBTIENE MAYOR EX- -
TRACCIÓN CON CANTIDADES IGUALES DE DISOLVENTE EN CADA C O N —
TACTO. SIN EMBARGO TAMBIÉN REQUIERE DE UNA GRAN CANTIDAD -
DE DISOLVENTE PARA OBTENER UN ALTO GRADO DE EXTRACCIÓN; LA
DILUCIÓN DEL EXTRACTO AUMENTA EN CADA CONTACTO SUBSIGUIEN—
TE. ESTE TIPO DE OPERACIÓN COMERCIALMENTE SE EMPLEA DESDE
DOS HASTA CINCO CONTACTOS Y PUEDE OPERAR CONTINUA E INTERML
14
TENTEMENTE.C
EXTRACTOS
AL IMENTACION
"2Y2
E 1
F, XF
R.
X1
Di SOLVENTE iC.
FIG. 5.- CONTACTO SIMPLE DE GRADO MÚLTIPLE
c) CONTACTO DE GRADO MÚLTIPLE A CONTRACORRIENTE (FIG. 6)
LA ALIMENTACIÓN Y EL DISOLVENTE ENTRAN POR LOS EX,
TREMOS OPUESTOS DE UNA SERIE DE CONTACTOS DE EXTRACCIÓN.
EL NUMERO DE CONTACTOS MAS COMUNMENTE UTILIZADOS ES DE TRES
A SEIS, PERO PUEDEN VARIAR CONSIDERABLEMENTE DE ACUERDO CON
LAS CONDICIONES A QUE VA A OPERAR. LAS CAPAS DE EXTRACTO Y
RAFINADO PASAN CONTINUAMENTE A CONTRACORRIENTE DE UN CONTA£
TO A OTRO A TRAVÉS DEL SISTEMA! SU EFICIENCIA DE EXTRACCIÓN
POR UNIDAD DE MASA O VOLUMEN DE DISOLVENTE ES MAYOR COMPARSA
DO CON EL CONTACTO SIMPLE DE GRADO MÚLTIPLE AL OPERAR EN —
CONDICIONES SIMILARES.
15
A L I M E N T A C I O N
F, XF
EXTRACTO FINAL
RAFINADO FINAL
R3, x3
DISOLVENTE C
FIG. 6.- CONTACTO DE GRADO MÚLTIPLE A CONTRACORRIENTE
D) CONTACTO DIFERENCIAL CONTINUO Y A CONTRACORRIENTE (FIGS.
7 Y 8).
LA OPERACIÓN CONTIGUA DIFERENCIAL A CONTRACORR I E_N
TE SE OBTIENE SI UNA DE LAS FASES ES SUBDIVIDIDA DE TAL MO-
DO QUE PASE CONTINUAMENTE Y A CONTRACORRIENTE A TRAVÉS DE -
LA OTRA FASE. ESTE TIPO DE OPERACIÓN ES LA VERDADERA EX- -
TRACCIÓN CONTINUA A CONTRACORRIENTE. EL DISOLVENTE SEPARA-
DO DE LOS PRODUCTOS DE EXTRACTO Y RAFINADO ES RECIRCULADO.
LOS RESULTADOS OBTENIDOS CON EL CONTACTO DIFERENCIAL SON —
BASTANTE SATISFACTORIOS, PERO ES NECESARIO CONSIDERAR SU --
COSTO INICIAL Y DE OPERACIÓN LOS CUALES SON RELATIVAMENTE -
ELEVADOS.RAF I NADO
ALIMENTACION
FIG. 7.- CONTACTO DIFERENCIAL CONTINUO A CONTRACORRIENTE
52424
r
16
ALIMENTACIÓN F
FIG. 8.- CONTACTO DIFERENCIAL CONTINUO A CONTRACORRIENTE
E) EXTRACCIÓN A CONTRACORRIENTE CON REFLUJO (FIGS. 9 Y 10)
A MENOS QUE UN COMPONENTE DE LA ALIMENTACIÓN SEA
INMISCIBLE POR COMPLETO CON EL SOLVENTE UTILIZADO, LA EX- -
TRACCIÓN A CONTRACORRIENTE NO PUEDE SEPARAR EN UN GRADO SE-
LECTIVO LOS PRODUCTOS DE EXTRACTO Y RAFINADO, LL REFLUJO,
EN EL EXTRACTO, EN EL RAFINADO, O EN AMBOS (CASO EXPUESTO -
EN LAS FIGURAS 9 Y 10), ES LA SOLUCIÓN PARA ESTOS TIPOS DE
SISTEMAS PARA AUMENTAR LA EFICIENCIA DE EXTRACCIÓN. EL - -
PRINCIPIO DEL REFLUJO EN EXTRACCIÓN ES ANÁLOGO AL DE DESTI-
LACIÓN. CON EL USO DEL REFLUJO SE PUEDE OBTENER UNA ALTA -
17
SEPARACIÓN EN LOS PRODUCTOS DE EXTRACTO Y RAF I NADO CON EL -
EMPLEO DE GRANDES CANTIDADES DE DISOLVENTE, O LO QUE ES - -
EQUIVALENTE EN DESTILACIÓN, UNA APLICACIÓN MAYOR DE CALOR.
POR LO GENERAL, EL REFLUJO SE COLOCA JUSTAMENTE EN EL PUNTO
DE SATURACIÓN DE CADA PRODUCTO CON EL DISOLVENTE.
D I SOLVENTEC
SECC. ENRIQUECEDORA SECC. LMPOBRECEDORA
AC IONRAFINADOF INAL
FIG. 9.- CONTACTO MÚLTIPLE A CONTRACORRIENTE CON REFLUJOPE1
SECC.ENRIQ.
AL IMENT.'FIG, 10.- CONTACTO MÚLTIPLE A
CONTRACORRIENTE CON
REFLUJO.
18
6,- FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DE UNA COLUMNA DE EX
TRACCIÓN.
EN LOS ESTUDIOS REALIZADOS EN COLUMNAS DE EXTRAC-
CIÓN LÍQUIDA, SE HA OBSERVADO QUE LA EFICIENCIA SE VE AFEC-
TADA POR VARIOS FACTORES QUE SE EXPONEN A CONTINUACIÓN - -
(H):
A) EFECTO DEL PORCIENTO DE ÁREA LIBRE.
EL ÁREA LIBRE ES LA RELACIÓN DE ÁREA HUECA O DE -
LAS PERFORACIONES AL ÁREA TOTAL DE UN PLATO. UNA COMBINA—
CIÓN DE ALTA VELOCIDAD DE FLUJO Y UN PORCIENTO ALTO DE ÁREA
LIBRE EN FUNCIÓN DE MUCHAS PERFORACIONES DE DIÁMETRO PEQUE-
ÑO DA EFICIENCIAS BASTANTE ACEPTABLES. SLN EMBARGO, POR LO
GENERAL, EL AUMENTO EN ÁREA LIBRE ES PROPORCIONAL AL AUMEN-
TO DE EFICIENCIA. EL ÁREA LIBRE ES FUNCIÓN TAMBIÉN DEL TA-
MAÑO DE LAS PERFORACIONES. E N SISTEMAS TERNARIOS ACUOSOS -
SE RECOMIENDA ASEGURAR UNA BUENA DISTRIBUCIÓN DEL COMPONEN-
TE A Y QUE LA MÁXIMA PROFUNDIDAD DE LA FASE LIGERA BAJO EL
PLATO SEA DE 1.9 A 2.5 CM.
B) EFECTO DEL TAMAÑO DE LA PERFORACIÓN.
EN SISTEMAS ACUOSOS LOS VALORES MÁS ALTOS DE EFI-
CIENCIA SE ENCUENTRAN EN PERFORACIONES DE 0.16 A 0.51 CM. -
DE DIÁMETRO, Y SON MAYORES PARA LOS QUE TIENDEN AL VALOR —
MÁS PEQUEÑO. EL TAMAÑO DE LAS PERFORACIONES DETERMINA QUE
19
rTAN GRANDES O PEQUEÑAS SERÁN LAS BURBUJAS QUE SE FORMEN EN
CADA PLATO.
c) EFECTO DEL ESPACIO ENTRE PLATOS.
LA DISTANCIA ENTRE PLATOS MAS ECONÓMICA, RESULTA
POR BALANCE DEL AUMENTO DEL COSTO DE LA CORAZA DE LA TORRE,
BOMBEO Y DE CONSTRUCCIÓN CONTRA LA REDUCCIÓN DEL COSTO DE -
LOS PLATOS. EN TORRES DE DIÁMETRO MUY GRANDE ES RECOMENDA-
BLE QUE EL ESPACIO MÍNIMO ENTRE LOS PLATOS SEA DE 12.5 CM.,
Y PARA OPERAR A MENOR COSTO EN TORRES COMUNES, ENTRE 10 Y -
20 CM. POR LO GENERAL, A MAYOR DISTANCIA ENTRE PLATOS, LA
EFICIENCIA AUMENTA.
D) EFECTO DE LA RELACIÓN DE VELOCIDADES DE FLUJO DE LAS F_A
SES LIGERA Y PESADA.
SE HA OBSERVADO QUE LA EFICIENCIA DE LAS COLUMNAS
DISMINUYE AL AUMENTAR LA RELACIÓN DE LA FASE LIGERA A LA P_E
SADA. ESTO PUEDE DEBERSE, EN SISTEMAS ACUOSOS, A QUE LLEGA
UN MOMENTO EN QUE EL DISOLVENTE SE SATURA CON EL SOLUTO Y -
NO EFECTÚA LA EXTRACCIÓN NORMALMENTE} ADEMAS, LA PELÍCULA -
DE AGUA (FASE PESADA) OFRECE UNA MAYOR RESISTENCIA AL BURBU_
JEO EN LOS PLATOS CUANDO SU CONTENIDO DE SOLUTO AUMENTA.
E) EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN EN LA ALIMENTACIÓN.
LAS MAS ALTAS EFICIENCIAS SE HAN OBTENIDO CON sls_
TEMAS QUE PRESENTAN UN REGULAR GRADO DE SOLUBILIDAD MUTUA -
20
ENTRE LAS FASES. CON SOLUCIONES DILUÍDAS LAS EFICIENCIAS -
DISMINUYEN, PERO A CONCENTRACIONES DEL SOLUTO MAYORES DE —
25% AUMENTAN CONSIDERABLEMENTE. LOS VALORES MAS ALTOS CO-"-
RRESPONDEN A CONCENTRACIONES ALREDEDOR DEL 30%.
F) EFECTO DEL TUBO BAJANTE DE CADA PLATO.
EL TUBO BAJANTE TIENE UNA INFLUENCIA RELATIVAMEN-
TE PEQUEÑA EN LA EFICIENCIA DE PLATO. CON TUBOS BAJANTES -
LARGOS, O SEA QUE TENGAN UNA LONGITUD CERCANA AL ESPACIA- -
MIENTO ENTRE PLATOS, SE OBTIENE UN LIGERO AUMENTO EN LA EFj_
CIENCIA, PERO SE REDUCE CONSIDERABLEMENTE LA VELOCIDAD DE -
FLUJO DE LA FASE PESADA, POR LO QUE NO ES RECOMENDABLE QUE
SEAN MUY LARGOS.
7.- EQUIPO PARA EXTRACCIÓN LIQUIDA CONTINUA Y A CONTRACO- -
RRIENTE.
LA ALTURA DE LAS TORRES DE EXTRACCIÓN LÍQUIDA CO_N
TINUA A CONTRACORRIENTE DEPENDE DE TANTOS CONTACTOS COMO SF
DESEEN INSTALAR Y EL DIÁMETRO DE LOS MISMOS ES VARIABLE DE-
PENDIENTE DE LA CANTIDAD DE LÍQUIDOS QUE SERÁN MANEJADOS.
EL FLUJO A CONTRACORRIENTE ES PRODUCIDO POR LA DJ_
FERENCIA DE DENSIDADES DE LOS LÍQUIDOS Y, CON MUY POCAS - -
EXCEPCIONES, EL EQUIPO TIENE LA FORMA DE UNA TORRE VERTICAL
CILÍNDRICA QUE PUEDE O NO TENER MECANISMOS INTERNOS QUE - -
AFECTEN A LA VELOCIDAD DE LOS LÍQUIDOS DENTRO DE LA TORRE.
21
EL EQUIPO PARA EXTRACCIÓN LÍQUIDA CONTINUA A CONTRACORRIEN-
TE, DEPENDIENDO DE LA ESTRUCTURA INTERNA ES DE LOS SIGUIEN-
TES Ti POS (15):
A) TORRE DISPERSORA.
CONSISTE DE UNA CORAZA CILÍNDRICA CON ADITAMENTOS
PARA LA ENTRADA Y SALIDA DE LOS LÍQUIDOS. LA FASE PESADA -
ENTRA POR LA PARTE SUPERIOR, LLENA COMPLETAMENTE LA TORRE Y
DESCARGA POR LA PARTE INFERIOR. L.A FASE LIGERA ES ALIMENTA
DA EN LA PARTE BAJA, PASA A UN DISTRIBUIDOR Y ESTE LO D I S —
PERSA EN GOTAS PEQUEÑAS QUE BURBUJEAN EN LA FASE CONTINUA.
LA FASE PESADA TAMBIÉN PUEDE TENER UN DISTRIBUIDOR SEMEJAN-
TE, Y SE PODRÍAN LLEGAR A TENER DISTRIBUIDORES PARA LAS DOS
FASES, SIEMPRE Y CUANDO SE LLEGUE A CONTROLAR LA ALTURA DE
LA INTERFASE.
LA TORRE DISPERSORA ES DE BAJO COSTO, FÁCIL DE —
CONSERVARSE LIMPIA Y PUEDE OPZRAR CON GRANDES CAPACIDADES -
DE FLUJO. POR LO GENERAL, LA EFICIENCIA AUMENTA CUANDO LA
RELACIÓN DE LONGITUD A DIÁMETRO ES GRANDE. SU APLICACIÓN -
PRINCIPAL ES CUANDO SE OPERA CON GRANDES CANTIDADES DE L Í —
QUIDOS, SIENDO ENTONCES PREFERIBLE LA INSTALACIÓN DE VARIAS
TORRES EN PARALELO.
B) TORRE EMPACADA.
SU ARMAZÓN ES SEMEJANTE A LA TORRE DISPERSORA, —
22
SOLO QUE ÉSTA, EN SU INTERIOR, CONTIENE PIEZAS DE EMPAQUE -
COLOCADO AL AZAR. SE UTILIZA DE PREFERENCIA PARA OPERACIO-
NES DE CONTACTO GAS-LÍQUIDO,
EL EMPAQUE QUE LLEVA EN SU INTERIOR, ES COLOCADO
CON VARIOS PROPÓSITOS:
B...- AUMENTAR EL GRADO DE TURBULENCIA DE LA FASE CON-
TlNUA.
B-,.- I M P E D I R Q U E L A S B U R B U J A S D E L L Í Q U I D O D I S P E R S O SI
GAN UNA TRAYECTORIA CONTINUA, SIN CAMBIAR DE FO_R
MA, Y RESULTE MAL EXPUESTA A LA NUEVA SUPERFICIE
QUE ENTRA EN CONTACTO CON LA FASE CONTINUA, Y
B3.- PREVENIR LA RECIRCULACIÓN DE LA FASE CONTINUA, -
QUE ES EL FACTOR CON EL QUE ADELANTA EN EFICIEN-
CIA A LA TORRE DISPERSORA.
Si LA F A S E D I S P E R S A " M O J A " LAS P A R E D E S D E L E M P A -
Q U E , NO FLUIRÁ EN BURBUJAS, Y LA SUPERFICIE INTERFACIAL SE-
RÍA MAS PEQUEÑA, POR LO QUE SER"Á PREFERIBLE QUE EL MATERIAL
DEL EMPAQUE FUERE "MOJADO11 POR LA FASE CONTINUA. E L D IS T R J_
BUIDOR DEBE COLOCARSE LIGERAMENTE ARRIBA DEL SOPORTE DEL
EMPAQUE; SI SE COLOCARE BAJO ÉL, LAS BURBUJAS TENDRÍAN DIF_I_
CULTAD PARA PASAR A TRAVÉS DE EL Y LA TORRE PODRÍA INUNDAR-
SE.
c) TORRE DE PLATOS PERFORADOS.
TAMBIÉN SE LE LLAMA TORRE DE PLATOS DE TAMIZ, Y
23
LAS PRUEBAS QUE CON ELLAS SE HAN HECHO DEMUESTRAN SER B A S —
TANTE EFECTIVAS CUANDO EL DISEÑO ES ADECUADO A LA OPERA- -
CIÓN. EN UN ARREGLO PARA LÍQUIDO LIGERO DISPERSO, ÉSTE PA-
SA A TRAVÉS DE LAS PERFORACIONES Y BURBUJEA A TRAVÉS DE LA
FASE CONTINUA. EL LÍQUIDO PESADO FLUYE POR LOS BAJANTES DE
CADA UNO DE LOS PLATOS. PUEDE TOMARSE, ADEMAS, LA ALTERNA-
TIVA QUE EL LÍQUIDO PESADO SEA LA FASE DISPERSA Y LA OPERA-
CIÓN SUCEDE A LA INVERSA, O QUE EL LÍQUIDO PESADO SEA D I S —
PERSO EN LA PARTE SUPERIOR DEL PLATO Y EN LA PARTE INFERIOR
SEA CONTINUA? EN ESTE CASO LA INTERFASE PRINCIPAL SE LOCALJ_
ZA EN LA PARTE CENTRAL DE LA TORRE. EN LOS CASOS PRIMERO Y
SEGUNDO, LA INTERFASE PRINCIPAL SE LOCALIZA EN LA PARTE SU-
PERIOR E INFERIOR, RESPECTIVAMENTE.
EL DIÁMETRO DE LAS PERFORACIONES PUEDE VARIAR DE¿
DE 0.16 A 1.0 CM. Y PUEDEN SER TANTOS COMO SE DESEE. ES RE_
COMENDABLE QUE SE UTILICEN ALTAS VELOCIDADES DE FLUJO, PARA
QUE EL BURBUJEO DE UNA FASE EN LA OTRA SEA MAS EFECTIVO.
LA DISTANCIA ENTRE PLATOS VARÍA DE 15 A 60 CM. EN TORRES I_N
DUSTRIALES. EN PLANTAS PILOTO O ESCALA DE LABORATORIO, ES
DE 2.5 A 20 CM.
HARRINGTON (16) PATENTÓ UN TIPO DE COLUMNA DE EX-
TRACCIÓN LÍQUIDA DE PLATOS PERFORADOS CON [NTERFASE PRINCI-
PAL EN LA PARTE SUPERIOR, CENTRAL E INFERIOR Y UTILIZO UN -
CONTROL DE NIVEL SENCILLO E INGENIOSO. CONECTO UNA VARILLA
A UNA VÁLVULA EN LA LÍNEA DE SALIDA DEL PRODUCTO DE LA FASE
24
PESADA PARA QUE EL FLOTADOR, UNIDO A LA VARILLA, REGULARA -
EL PRODUCTO DE DESCARGA Y A LA VEZ, MANTUVIERA INTERFASE A
UN NIVEL CONSTANTE", EL FLOTADOR LO COLOCÓ PRECISAMENTE EN -
LA INTERFASE DEL ULTIMO PLATO,
UNA VARI ANTE TANTO DE LA TORRE DE PLATOS PERFORA—
DOS COMO DE LA EMPACADA ES LA COLUMNA PULSANTE (VER TESIS -
M. TUERINA 17). ESTA COLUMNA DIFERENCÍA DE LA DE PLATOS -
PERFORADOS EN QUE NO TIENE BAJANTES Y EL DIÁMETRO DE LAS —
PERFORACIONES ES MAS PEQUEÑO, DEL ORDEN DE 0.10 CM. LAS C_A
PACIDADES DE FLUJO SON BASTANTE BAJAS, EL MOVIMIENTO DE
PULSACIÓN ES APLICADO SOBRE UNO DE LOS LÍQUIDOS POR UN MECA
NISMO FLEXIBLE, PRODUCIENDO FUERZAS ALTERNANTES EN LOS LÍ
QUIDOS LIGERO Y PESADO A TRAVÉS DE LAS PERFORACIONES.
D) EXTRACTORES DE AGITACIÓN.
SON COLUMNAS QUE TIENEN ASPAS O TURBINAS MEZCLAD£
RAS EN UNA FLECHA VERTICAL CONECTADA A UN MOTOR. CONTIENE,
ADEMAS, COMPARTIMIENTOS PARA PLATOS Y SEPARADORES. LAS TUR
BINAS IMPULSORAS DISPERSAN Y MEZCLAN LOS LÍQUIDOS EN CADA -
SECCIÓN DE LA TORRE DONDE ESTÁN COLOCADAS Y SON FAVORECIDOS
POR LA SEPARACIÓN HORIZONTAL ENTRE ELLOS. EL EXTRACTOR MAS
COMERCIAL DE ESTE TIPO ES LA COLUMNA SCHEIBEL (18) (VER TE-
SIS R. PESQUEIRA, 19). Los AGITADORES SON TURBINAS DE PALÉ
TAS QUE GIRAN A VELOCIDADES SUPERIORES A 600 RPMf ENTRE AGJ_
TADOR Y AGITADOR SE ENCUENTRA UN ESPACIO CON MALLA DE ALAM-
25
BRE, EL ESPACIO HUECO DE LA MALLA ES DEL ORDEN DE 97 A 98%;
TIENE ADEMÁS, ALIMENTACIÓN CENTRAL CUANDO SE OPERA EN EX- -
TRACCIÓN FRACCIONAL. LAS EFICIENCIAS REPORTADAS SON LAS
MAS ALTAS OBTENIDAS EN COLUMNAS DE EXTRACCIÓN LÍQUIDA LAS -
CUALES SON DEL ORDEN DE 95% EN ADELANTE.
E) TORRES CON DEFLECTORES.
EL EXTRACTOR CONSISTE EN UNA TORRE VERTICAL, CON
D E F L E C T O R E S HORIZONTALES PARA DIRIGIR EL FLUJO DE LOS L Í Q U J _
DOS. EXISTEN TRES TIPOS PRINCIPALES:
E...- DEFLECTORES DE DISCO Y ANILLO.- LOS ANILLOS VAN -
ALTERNADOS CON LOS DISCOS Y ESTOS PUEDEN TENER EL
MISMO DIÁMETRO QUE EL INTERIOR DE LOS ANILLOS O -
PUEDE SER MAYOR; LOS DISCOS ESTÁN SOPORTADOS POR
BARRAS O SUJETOS POR BRAZOS DESDE LA PARED CILÍN-
DRICA.
E2«- DEFLECTORES DE LADO A LADO.- EL LÍQUIDO LLEGA A -
UN PLATO EN UN EXTREMO Y BAJA POR EL OTRO LADO
DEL MISMO PLATO} EN EL SIGUIENTE PLATO LO CRUZA -
EN SENTIDO INVERSO, Y AS Í SUCESIVAMENTE. L.A SEC-
CIÓN DE PLATO TIENE UN ÁREA APROXIMADA DE 9 0 % DEL
ÁREA DE UN PLATO COMPLETO.
E^«- DEFLECTORES DE CENTRO A CENTRO.- SE BASAN EN EL -
MISMO PRINCIPIO QUE LOS ANTERIORES SEPARADORES, -
SÓLO QUE ÉSTOS SE UTILIZAN EN TORRES DE GRAN DJA-
26
METRO PARA REDUCIR LA DISTANCIA DE VIAJE DE LA PE.
LÍCULA DEL LÍQUIDO (FASE LIGERA). LA FASE PESADA
CIRCULA DE LOS EXTREMOS AL CENTRO EN DOS SECCIO—
NES DE PLATO, CAE AL SIGUIENTE, PERO ESTA VEZ DEL
CENTRO A LOS EXTREMOS, Y ASÍ SUCESIVAMENTE.
EN GENERAL, LOS TRES TIPOS DE TORRES DEFLECTORAS
PUEDEN OPERAR BAJO CONDICIONES MUY ELÁSTICAS Y CON UNA GRAN
VARIEDAD DE LÍQUIDOS Y DE VELOCIDADES DE FLUJO. SU MAYOR -
APLICACIÓN ES EN SOLUCIONES UTILIZADAS PARA PRODUCIR RAYÓN,
ACETATOS DE CELULOSA, EN LA INDUSTRIA DE LA ALIMENTACIÓN Y
EN LA RECUPERACIÓN QUÍMICA DE LAS SÍNTESIS ORGÁNICAS.
MI.- DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALES
EL EQUIPO EXPERIMENTAL UTILIZADO EN EL PRESENTE -
TRABAJO Y REFERIDO A LAS F|GS. 11 Y 12 CONSISTIÓ DE ¡
RESPECTO A LA FIG. 11S
A) UNA COLUMNA DE VIDRIO PYREX DE DOBLE RIGIDEZ DE 122 CM.
DE LONGITUD POR 7.6 CM. DE DIÁMETRO INTERIOR (No. 4-).
B) CATORCE PLATOS PERFORADOS DE ACERO INOXIDABLE (ESQUINA
INFERIOR IZQUIERDA), CON LAS SIGUIENTES CARACTERÍST!- -
CAS :
A) 44 PERFORACIONES CON ARREGLO TRIANGULAR EQUILÁTERO
CON BROCA DE 0.238 CM.
B) TRES PERFORACIONES EN ARREGLO TRIANGULAR CON BROCA
DE 0.396 CM.
c) UNA PERFORACIÓN LATERAL CON BROCA DE 1.27 CM.
C) CATORCE TUBOS BAJANTES DE ACERO INOXIDABLE (NO. 6), CON
DIÁMETRO EXTERIOR DE 0.396 CM.
D) CATORCE ANILLOS DE ACERO INOXIDABLE (PZAS. NO. 1 Y NO.
2, ASTERISCO), CON DIÁMETRO EXTERIOR DE 7.50 CM., DÍAME,
TRO INTERIOR DE 7.04 CM., CON UNA ALTURA DE.0.48 CM.
E) TRES VARILLAS CILÍNDRICAS DE ACERO INOXIDABLE (NO. 5),
DE 0.317 CM. DE DIÁMETRO Y 126 CM. DE LONGITUD.
F) DOS PLACAS DE ACERO INOXIDABLE (No. 9), 16 X 16 CM. POR
0.63 CM. DE ESPESOR.
G) DOS BRIDAS DE ALUMINIO PARA 8.6 CM. DE DIÁMETRO (No. 2).
H) DOS TUBOS DE ACERO INOXIDABLE (No. 1) PARA DESCARGA DE
28
PRODUCTOS DE 1.02 CM. DE DIÁMETRO EXTERIOR, 0,68 CM. DE
DIÁMETRO INTERIOR Y DE 7.5 CM. DE LONGITUD,
I) DOS TUBOS DE ACERO INOXIDABLE (NO. 1') PARA ALIMENTA- -
CIÓN, CON UN DIÁMETRO EXTERIOR DE 1.02 CM., 0.68 CM. DE
DIÁMETRO INTERIOR Y CON UNA LONGITUD DE 12.8 CM.
RESPECTO A LA FIG. NO. 12
A) CUATRO RECIPIENTES DE VIDRIO CON CAPACIDAD PARA 20 LTSI
(NO. 6 ) , DOS PARA ALIMENTACIÓN, FASE LIGERA Y PESADA Y
LOS RESTANTES PARA LOS PRODUCTOS DE EXTRACTO Y RAF I NADO.
B) DOS ROTAMETROS MARCA FlSHER AND PORTER (No. 1). E L CO-
RRESPONDIENTE A LA FASE PESADA CON GASTO HASTA DE 636 -
CM. CÚBICOS POR MINUTO, TUBO FP-1/4-25-G-5 Y FLOTADOR -
DE ACERO INOXIDABLE, 1/4-SS. EL DE LA FASE LIGERA, CON
GASTO MÁXIMO DE 413 CM. CÚBICOS POR MINUTO, TUBO - - -
FP-1/4-16-G-5 Y FLOTADOR DE PLÁSTICO.
C) DOS VÁLVULAS DE ACERO INOXIDABLE (No. 2 ) , DE 0.633 CM.
(1/4").
D) TRES LLAVES DE PASO DE VIDRIO PYREX CON ORIFICIO DE 0.2
CM. (No. 4).
E) UNA VÁLVULA DE PASO DE 0.533 CM. (1/4") (No. 10).
F) DOS BIFURCACIONES TIPO Y (No. 3 ) , DE 0.955 CM. DE DI ÁM E_
TRO EXTERIOR.
G) TUBERÍA DE VIDRIO DE 1.0 CM. DE DIÁMETRO EXTERIOR (NO.
5).
H) TUBERÍA DE PLÁSTICO PARA CONEXIONES, DE MATERIAL "TYGON"
(NO. 8), DE 0.9 CM. DE DIÁMETRO NOMINAL.
48 "* / 219. £o /Qí ruKA o» ¿jt CO
V \ V N N V
Tuso oe /&£&*.
'7oe.oío.£x-Í7a^7ic/ls.jt'2Fsa¿/io¡r7bo*n¿oy&Ti
ITI-SMTESIS PROFESIONRL
SCIO4OCS ROK£i. í AOO O Sí. PISCO SOLO/1003 £fJ £L CAPO O/^ueSTO O£cortóse i«o/c£^. .
INGENIERO QUÍMICOR O MINIS TRñOOR
HDRRCID R RE SEN DIZ
í l i if
•
.
COLUMNA DE LXTRAOOION LÍQUJDO~LSQUSOÍ
32
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
LOS PASOS QUE SE SIGUIERON PARA OPERAR LA COLUMNA
FUERON LOS SIGUIENTES!
1) ANTES DE INICIAR CADA EXPERIMENTO SE LAVO LA
COLUMNA CON AGUA DESTILADA.
2) SE PREPARO LA SOLUCIÓN QUE IBA A SER EXTRAÍDA
CON UNA CONCENTRACIÓN CONOCIDA DE SOLUTO.
3) SE LLENARON LOS RECIPIENTES ALIMENTADORES DE
LAS FASES LIGERA Y PESADA Y SE COMPROBÓ LA —
CONCENTRACIÓN DE SOLUTO EN LA ALIMENTACIÓN —
MIDIENDO SU ÍNDICE DE REFRACCIÓN.
4) SE APLICÓ SUCCIÓN EN LAS LÍNEAS DE DESCARGA -
DE LOS RECIPIENTES DE ALIMENTACIÓN PARA LO- -y
GRAR QUE PIDIERAN BAJAR, DADO QUE LAS CONEXI£
NES SE HICIERON EN LA PARTE SUPERIOR DE CADA
RECIPÍENTE.
5) SE ABRIÓ LA VÁLVULA DEL DISOLVENTE, FASE PESA,
DA EN ESTE CASO, Y SE ESPERO HASTA QUE LA CO-
LUMNA SE LLENARA HASTA UN NIVEL POCO SUPERIOR
A LA PARTE MEDIA DE LA COLUMNA. ESTE NIVEL -
SE FIJÓ ARBITRARIAMENTE.
6) SE ABRIÓ LA VÁLVULA DE LA FASE LIGERA, DISPER.
SA EN ESTE CASO, HASTA QUE SE LLENÓ LA COLUM-
NA.
7) SE ABRIÓ NUEVAMENTE LA VÁLVULA DEL DISOLVENTE
33
Y SE CONTROLARON LAS DOS VÁLVULAS HASTA FIJAR
UN DETERMINADO GASTO VOLUMÉTRICO.
8) SE ESPERÓ A QUE LA COLUMNA OPERARA A RÉGIMEN
CONSTANTE Y FINALMENTE SE TOMARON MUESTRAS —
DEL EXTRACTO Y DEL RAFINADO PARA OBTENER LA -
CONCENTRACIÓN DE SOLUTO EN AMBOS MEDÍANTE EL
ÍNDICE DE REFRACCIÓN.
9) SE ESPERÓ HASTA QUE TERMINÓ DE FLUIR EL CONTÉ,
NIDO EN LOS RECIPIENTES DE ALIMENTACIÓN.
10) SE CERRARON LAS VÁLVULAS DE ADMISIÓN.
11) SE DRENO LA COLUMNA.
12) SE DIO POR TERMINADO EL EXPERIMENTO.
IV.- DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS
EL SISTEMA TERNARIO UTILIZADO FUE EL DE ALCOHOL -
ISOPROPÍLICO (i-CnHyOH) -BENCENO (CgHg) -AGUA (I-
EL TRABAJO QUE SE DESARROLLÓ FUE BAJO EL CONTROL ~
DE TRES VARIABLES EFECTUANDO LAS OPERACIONES A DIFERENTES -
CONCENTRACIONES, CON DIFERENTES GASTOS VOLUMÉTRICOS EN LAS
ALIMENTACIONES Y VARIANDO LA ALTURA EN LA INTERFASE.
EL DISOLVENTE FUE EL AGUA, QUE SE ALIMENTÓ POR LA
PARTE SUPERIOR DE LA COLUMNA; EL SOLUTO, ALCOHOL ISOPROPÍLJ.
CO, SE ALIMENTÓ MEZCLADO CON BENCENO POR LA PARTE INFERIOR
DE LA COLUMNA, QUE UNA VEZ EN OPERACIÓN ASCENDIÓ A TRAVÉS -
DE ELLA DEBIDO A SU MENOR DENSIDAD RESPECTO A LA DEL AGUA.
EL ASCENSO OCURR?^ A'S*TRAVÉ'S DE LAS PEQUEÑAS PERFORACIONES -
DE CADA PLATO, BURBUJEANDO EN LA FASE CONT^IÜ'A, QUE DEBIDO
AL FLUJO DE LA FASE LIGERA POR LAS PERFORACIONES, DESCENDIÓ
POR EL BAJANTE COLOCADO EN LA PARTE LATERAL DE CADA PLATO.
EN SU PASO DESCENDENTE, EL AGUA O FASE PESADA EXTRAJO EL —
ISOPROPANOL DEL BENCENO COMO RESULTADO DEL CONTACTO A QUE -
SON SOMETIDAS LAS FASES A LO LARGO DE LA COLUMNA.
LA CONCENTRACIÓN DEL SOLUTO EN LA ALIMENTACIÓN, -
INFLUYE EN UNA MANERA DEFINITIVA EN EL COMPORTAMIENTO DE LA
COLUMNA. LA ALTURA DE LA INTERFASE, QUE ES EQUIVALENTE A -
LA ALTURA DE LA FASE CONTINUA EN EL PLATO, ES CONTROLANTE -
EN LA RECUPERACIÓN DE SOLUTO Y EFICIENCIA DEL PLATO.
35
EL TIEMPO PROMEDIO QUE PERMANECIÓ OPERANDO LA CO-
LUMNA FUE DE 1 HORA Y MEDIA, ALCANZANDO EL RÉGIMEN CONSTAN-
TE APROXIMADAMENTE A LA MEDIA HORA DE HABER INICIADO EL EX-
PERIMENTO.
EL TIEMPO TOTAL DE CADA DETERMINACIÓN EXPERIMEN—
TAL, INCLUYENDO PREPARACIÓN DE TRABAJO Y DESTILACIÓN SIMUL-
TANEA FUE APROXIMADAMENTE DE 6 HORAS.
LOS ROTÁMETROS FLSHER Y PORTER SE CALIBRARON CON
LAS CURVAS DE CALIBRACIÓN CORRESPONDIENTES Y SE APLICO EL -
FACTOR DE CORRECCIÓN ENCONTRADO EN LA LITERATURA (20 PARA -
CAMBIOS EN LA DENSIDAD DE LOS LÍQUIDOS QUE FLUYEN,
LOS DATOS DE EQUILIBRIO PARA EL SISTEMA ISOPROPA-
NOL-BENCENO-AGUA FUERON OBTENIDOS POR ÜLSEN Y WASHBURN (21),
Y SE TRANSCRIBIERON A UN DIAGRAMA TRIANGULAR Y AL DE MCCABE
Y THIELE. ESTOS DATOS FUERON TOMADOS A 25°C. Y PARA COMPR£
BACIÓN, SE VERIFICARON A LA MISMA TEMPERATURA POR EL MÉTODO
DE J. TAYLOR (22) (VER APÉNDICE 1). EN LA TABLA 1 SE MUES-
TRAN LOS VALORES PARA DEFINIR LA LÍNEA DE SOLUBILIDAD DONDE
PREDOMINA LA FASE LIGERA. EN LA TABLA 2 LO CORRESPONDIENTE
PARA LA FASE PESADA.
EN EL APÉNDICE 1, SE MUESTRA LA CONCENTRACIÓN EN
POR CIENTO DE CADA COMPONENTE CONTRA EL ÍNDICE DE REFRAC- -
CIÓN, UTILIZANDO ESTOS DATOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA —
COMPOSICIÓN DE ISOPROPANOL EN EL RAFINADO. EN EL APÉNDICE
2 LAS FIGURAS 18, 19 Y 20 SE MUESTRAN LAS CURVAS PARA LA OB.
36
TENCIÓN DE LA COMPOSICIÓN DEL ISOPROPANOL EN EL BENCENO Y -
EN EL AGUA. ESTAS CURVAS SE UTILIZARON EN LOS PRODUCTOS DE
DESTILACIÓN EFECTUADOS PARA RECUPERAR EL SOLUTO (ISOPROPA—
NOL) Y EL BENCENO DE LOS PRODUCTOS DEL EXTRACTO Y RAFINADO.
EN LA TABLA 3 SE PRESENTAN LOS SIGUIENTES DATOS -
EXPERIMENTALES:CANTIDAD ALIMENTADA, CANTIDAD DE DISOLVENTE
UTILIZADO, GASTO DE LAS FASES LIGERA Y PESADA, FRACCIÓN PE-
SO DE ISOPROPANOL EN LA ALIMENTACIÓN Y ALTURA DE LA INTERFA_
SE UTILIZADA EN CADA EXPERIMENTO.
EN LA TABLA 4 SE PRESENTAN LOS RESULTADOS EXPERI-
MENTALES OBTENIDOS: FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN EL T O —
TAL DE CANTIDADES ALIMENTADAS, F + S, ÍNDICE DE REFRACCIÓN
DEL RAFINADO, FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN EL RAFINADO Y
EN EL EXTRACTO, NUMERO DE PLATOS TEÓRICOS OBTENIDOS Y LA —
EFICIENCIA TOTAL DE LA COLUMNA.
LAS ALIMENTACIONES DE LOS EXPERIMENTOS 5, 6, 9, -
10 Y 11 CONTENÍAN DOS FASES EN EQUILIBRIO. I_A FASE SUPE- -
RIOR FUE LA ÚNICA QUE SE ALIMENTO Y COMO PUEDE OBSERVARSE -
EN LA FLG. 16, LOS PUNTOS F SE ENCUENTRAN SOBRE LA LÍNEA DE
EQUILIBRIO. EL BENCENO DESTILADO, UNA VEZ QUE SE ELIMINÓ -
EL PEQUEÑO AZEÓTROPO FORMADO, FUE DE UNA PUREZA DE 99 A - -
100%.
T A B L A 1
DATOS EXPERIMENTALES DE LA LINEA DE SOLUBILIDAD EN LA FASE LIGERADEL SISTEMA BENCENO-ISOPROPANOL-AGUA A 25»C.
MUESTRA INICIAL: 25 C-M DE BENCENO
No. VB VA Ve V A / ^ Vc^ v PB PA PC PT %PB %PA %PC(AC) CAC;
1 25.0 6.00 0.25 6.00 0.25 21.87 4.69 0.25 26.81 81.52 17.51 0.97
2 25.0 4.15 0.37 10.15 0.62 21.87 7.93 0.62 30.42 71.90 26.15 1.953 25.0 3.80 0.64 13.95 1.26 21.87 10.88 1.26 34.01 64.11 32.00 3.89
4 25.0 6.05 1.20 20.00 2.46 21.87 15.62 2.46 39.95 54.83 39.22 5.955 25.0 7.00 2.48 27.00 4.94 21.87 21.09 4.94 47.90 45.59 44.25 10.166 25.0 7.50 3.38 34.50 8.32 21.87 26.93 8.32 57.12 38.18 46.97 14.857 25.0 11.45 8.62 45.95 16.94 21.87 35.91 16.94 74.72 29.39 48.09 22.528 25.0 19.05 23.00 65.00 39.94 21.87 50.80 39.94 112.61 18.38 44.99 36.63
NOMENCLATURA:
(VA, VB, Ve) •= VOLÚMENES DE ISOPROPANOL, BENCENO Y AGUA, RESPECTIVAMENTE, AGREGADOS (CM ).
(VA^ACS VC( A C\) » VOLÚMENES DE ISOPROPANOL Y AGUA ACUMULADOS, RESPECTIVAMENTE ( C M )
(PA, PB, PC) = PESOS DE ISOPROPANOL, BENCENO Y AGUA, RESPECTIVAMENTE, PRESENTES EN CADA
MUESTRA (G)PT - PESO TOTAL EN CADA MUESTRA = PA + PB + PC (G).
T A B L A 2
DATOS EXPERIMENTALES DE LA CURVA DE SOLUBILIDAD EN LA FASE PESADA
DEL SISTEMA BENCENO-ISOPROPANOL-AGUA A 25°C=
MUESTRA 1 N I C I \ L : 25 CM DE AGUA
No. Ve VA VB V A ( A C ) V B ( A C ) P C P A P B P R °/OPO °/OPA %PB
1
2
3
4
5
6
25.0
25.0
25.0
25.0
25.0
25.0
3.0
3 .0
2.9
2.7
2.7
3.2
.05
.11
.09
.14
.38
.73
3 .0
6 .0
8.9
11.6
14.3
17.5
.05
.16
.25
.39
.77
.40
25.0
25.0
25.0
25.0
25.0
25.0
2.34
4,67
6.96
9.06
11.15
13.66
.044
.140
.218
.340
.630
1.230
27.38
29.81
32.18
34.40
36.78
39.89
91.70
84.52
78.21
73.54
69.48
63.09
8.14
15.01
21.11
25.47
28.80
33.81
0.16
0.47
0.68
0.99
1.72
3.10
NOMENCLATURA:
(VA, VB, Ve) = VOLÚMENES DE ISOPROPANOL, BENCENO Y AGUA, RESPECTIVAMENTE, AGREGADOS (CM ).
^Aí c) ^B( c)^ " VOLÚMENES DE ISOPROPANOL, BENCENO ACUMULADOS, RESPECTIVAMENTE (CM )
(PA, PB, PC) = PESOS DE ISOPROPANOL, BENCENO Y AGUA, RESPECTIVAMENTE, PRESENTES EN CADAMUESTRA ( G ) .
PT = PESO T O T A L EN CADA MUESTRA = PA + PB + PC ( G ) .
00
o o NO. 34O -TC DIETZQEN GRAPH PAPER
TRIANGULAR CO-DRDINATE •EUGENE DtETZGEN CQ.
MAOC IN U. S. A. ©
AA/WYVYWYVWA A AAAA vv Y yyvAA A
AAAAÁAAÁ/
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35
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i. 20oXoü
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oü<ce
.15
10
.05
DIAGRAMA Me CABE Y THIELE
F I G . 15.- C U R V A D E E Q U I L I B R I O D E L S I S T E M Ao
ISOPROPANOL-BENCENO-AGUA A 25 C
.05 .10 .15 .20 .25 .30 .35 .40 .45
x = FRACCIÓN PESO DE ALCOHOL (SOPROPÍLICO EN LA FASE LIGERA
.50 o
41
T A B L A 3
DATOS EXPERIMENTALES
EN LA EXTRACCIÓN DE ISOPROPANOL EN EL SISTEMABENCENO-ISOPROPANOL-AGUA EN UNA COLUMNA DE
PLATOS PERFORADOS.
EXP.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
F
151
101
127
120
189
104
130
103
93
118
118
S
316
245
193
202
288
165
229
176
113
217
190
GFL
165
112
146
140
213
115
144
111
108
132
136
GFP
316
245
193
202
288
165
229
176
113
217
190
XF
0.10
0.15
0.20
0.25
0.163
0.504
0.40
0.435
0.34
0.419
0.442
H
4
6
5
4
2
4
3
6
4
2
4
NOMENCLATURA:
F = ALIMENTACIÓN, (G/MIN),
S = DISOLVENTE ALIMENTADO, (G/MIN).
GFL = GASTO DE LA FASE LÍGERA, (CMVMIN).
GFD = GASTO DE LA FASE PESADA, (CMVMIN).
XF = FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN LA ALIMENTACIÓN.
H = ALTURA DE LA INTERFASE (CM).
42
EXP.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
T A
RESULTADOS
EN LA EXTRACCIÓN DE
BENCENO-
XM
.0327
.0456
.0796
.092
.0615
.204
.147
.162
.153
.147
.169
B L A 4
EXPERIMENTALES
ISOPROPANOL EN EL SISTEMA
ISOPROPANOL-AGUA EN UNA COLUMNA DE
PLATOS
NR
1.4580
1.4956
1.4960
1.4956
1.4957
1.4909
1.4949
1.4950
1.4952
1.4932
1.4940
PERFORADOS.
XR
.010
.012
.008
.012
.011
.033
.015
.018
.012
.021
.018
i
YE
.042
.058
.110
.122
.082
.230
.181
.200
.209
.175
.199
NPT
1.50
1.66
1.96
1.94
1.83
1.96
2.00
2.05
2.78
1.91
1.98
EF
10.7
11.9
14.0
13.9
13.1
14.0
14.3
14.7
19.8
13.7
14.2
NOMENCLATURA;
XM = FRACCIÓN PESO DEL ISOPROPANOL EN LA MEZCLA F + S
NR = ÍNDICE DE REFRACCIÓN DEL RAFINADO.
XR = FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN EL RAFINADO.
YE •= FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN EL EXTRACTO,
NPT = NÚMERO DE PLATOS TEÓRICOS OBTENIDOS.
EF = EFICIENCIA DE LA COLUMNA (%)
TRIANGULAR CO-DRDINATEETUGENE DIETZGEN CO.
MAOC IN U. • . A.
^ X % A W X % & Ó Ó ^ . F l Q . 1 6 . - Í J O C A L I Z Á C I Ó N DE LOS PUNTOSF, S, M, £ Y R DE LOS EXPE .RIMENTOS í A 11 SOBRE Ex —TRACCIÓN LÍQUIDA EN EL SlS/TEMA BENCENO-I so i
••'• A G U A ' . - • ' • • . ; . ' • • • •
/y\/vVVVYYVVVyVVy\/^/VVVVV\A/\AA/VVVV\A A A A A / \ A A A A A / \ A A A A / W Í : A A A A A A A A A A A A A A A /AAAA/V
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44
EJEMPLOS DE CÁLCULO.
EN LAS FIGURAS 17 Y 18 SE MUESTRAN COMO EJEMPLO,
LOS CÁLCULOS PARA LA OBTENCIÓN DEL NUMERO DE PLATOS TEOR I —
COS EN LOS EXPERIMENTOS 3 Y 11.
EXPERIMENTO NO. 3.
F = SOLUCIÓN ALIMENTADA = 127 G/MIN.
S = DISOLVENTE ALIMENTADO = 193 G/MIN.
XF = FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN F •= 0.20
XS = FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN S » 0.00
DESPUÉS DE EFECTUAR EL EXPERIMENTO, SE OBTUVO UNA
FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN EL RAF I NADO XR = 0.008
M = F + S =* 127 + 193 = 320 G/MIN.
F 1 01
XM - XF -jp » 0,20 x [320 « 0.0796
SE LOCALIZA EL PUNTO XM EN LA LÍNEA F̂ S DE LA - -
FlG. 16; SE TRAZA POR ESE PUNTO UNA RECTA DESDE XR HASTA LA
LÍNEA DE EQUILIBRIO EN LA FASE PESADA Y SE LEE EL VALOR CO-
RRESPONDIENTE DE YE, FRACCIÓN PESO DEL SOLUTO EN EL EXTRAC-
TO.
XR = 0.008YE =• 0.110 (PUNTO EQ)
XM - 0.0796
LUEGO SE PROLONGAN LAS LÍNEAS F^E^ Y ROS HASTA —
QUE SE UNEN. ALLÍ SE LOCALIZA EL PUNTO DE OPERACIÓN 0 Y A
ÍPARTIR DE EL SE OBTIENEN LOS PUNTOS DE LA LÍNEA DE OPERA- -
45
CIÓN, QUE SE LEEN EN LA LINEA DE EQUILIBRIO DE LAS FASES LJ
GERA (x) Y PESADA ( Y ) . E N SEGUIDA SE TRANSCRIBEN ESOS PUN-
TOS AL DIAGRAMA DE McCABE Y THIELE Y SE CONSTRUYE LA LÍNEA
DE OPERACIÓN. CON LAS LÍNEAS DE OPERACIÓN Y DE EQUILIBRIO
SE HACE EL CONTEO DE PLATOS TEÓRICOS (NPT).
DE LA FIG. 17, NPT = 1.96
o/ r r i o. ,-.,„, NO. DE PLATOS TEÓRICOS v 1 n n 1 .96 1 n n/o EFICIENCIA - Ño, DE p L A T 0 S R E A L E S X 100 - - p p X 100
- 14.0%
EXPERIMENTO NO. 11.
F =118 G/MIN.
S = 190 G/MiN. M - 118 + 190 - 308 G/MIN.
XF = 0.442
xs » 0.00 XM = 0.442 x U § - 0.169
XR = 0.169
DE LA F I G . 16
XM = 0.169YE = 0.199 (PUNTO E--)
XR = 0.018 • '
DE LA F I G . 18, NPT - 1.98
% E F I C I E N C I A - ^ p - x 100 - 14.2%
46
FIG. 17.- EXPERIMENTO No. 3
XF = 0.20 1
xs = 0.00 J
XR = 0.008 "
YE = 0.110
CONDICIONES INICIALES
RESULTADOS
U
a.OceCL
O
Q
OCOLü
ce
.20
Q
íAjj
Q_
ÜJ
CO
.16
.08
o -04 _
LINEA DEEQUiLIBR IO
NEA DE OPERACION
(XF,YE) ;
x = FRACCIÓN PESO DE I PROPANOL EN LA FASE LIGERA
o
UJCL
LLJ
<tQ-OCC
a.O
LiJO
OLOÜJ
oo<
Li-
40
35
30
25
20
15
10
.05
XF
XS
XR
YE
- 0.442= 0.00
= 0.18
= 0.199
FIG. 18,- EXPERIMENTO NO. 11
CONDICIONES INICIALES
RESULTADOS
LÍNEA DE EQUILIBRIO
XF , YE
LÍNEA DE 0PERACION
0 XR .05 .10 .15 20 .30 .35 .40 .45
x - FRACCIÓN PESO DE ISOPROPANOL EN LA FASE LIGERA
V.- ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS.
LAS EFICIENCIAS OBTENIDAS VARIARON DE 10.7 A - -
19.8%, LO CUAL INDICA QUE DE ACUERDO CON LA BIBLIOGRAFÍA —
(1 Y 1 4 ) , LA COLUMNA NO TRABAJO A LAS CONDICIONES ÓPTIMAS -
DE OPERACIÓN. LA BAJA EFICIENCIA SE PUEDE EXPLICAR POR VA-
RIOS FACTORES!
A) LOS PLATOS NO ESTABAN COMPLETAMENTE SELLADOS CON LAS PA-
REDES DE LA COLUMNA DE VIDRiO. COMO CONSECUENCIA, PEQUE
ÑAS CANTIDADES DE LÍQUIDO DE LA FASE DISPERSA ESCURRIÓ -
POR LAS PEQUEÑAS ENDIDURAS Y, DE ESTA MANERA, EL CONTAC-
TO NO ERA ÍNTIMO EN ESAS REGIONES.
B) BURBUJEO IRREGULAR EN LOS PLATOS. AUNQUE LA INTERFASE -
OPERÓ BIEN, EL BURBUJEO NO FUE UNIFORME EN CADA PLATO,
c) LA FORMACIÓN DE BURBUJAS DE GRAN TAMAÑO EN LOS PLATOS SU_
PERIORES DE LA COLUMNA. ESTO OCURRIÓ PRINCIPALMENTE EN
LOS EXPERIMENTOS EN QUE LA ALIMENTACIÓN CONTENÍA ALTAS -
CONCENTRACIONES DEL SOLUTO. A MAYOR CONCENTRACIÓN, LA -
TENSIÓN SUPERFICIAL DEL LÍQUIDO AUMENTO Y ORIGINO LA FO_R
MACIÓN DE ESE TIPO DE BURBUJAS.
DE ACUERDO CON LA LITERATURA (14) LA EFICIENCIA -
DE UNA COLUMNA DE EXTRACCIÓN LÍQUIDA-DE PLATOS PERFORADOS -
AUMENTA EN RELACIÓN DIRECTA AL FLUJO DE . LAS CANTIDADES ALI-
MENTADAS. SIN EMBARGO, EL RESULTADO PARA LA MÁXIMA EFICIENI
CÍA SE OBTUVO CON FLUJOS BAJOS. ESTO SE PUDO DEBER A QUE -
EL TIEMPO DE CONTACTO ENTRE LAS DOS FASES FUE MAYOR.
49
LAS EFICIENCIAS MÁS ALTAS REPORTADAS HAN SIDO OB-
TENIDAS CUANDO LAS CONCENTRACIONES DEL SOLUTO EN LA ALIMEN-
TACIÓN SE ENCUENTRAN ALREDEDOR DEL 30%. EL COMPORTAMIENTO
DE LA COLUMNA EN RELACIÓN CON ESTOS DATOS COINCIDE, YA QUE
LA MÁXIMA EFICIENCIA OBTENIDA CORRESPONDE A UNA CONCENTRA
CIÓN DEL SOLUTO DE 34%.
A MAYOR ALTURA DE LA INTERFASE LA EFICIENCIA DE -
LA COLUMNA AUMENTA POR SER MAS ALTA LA FASE CONTINUA Y EL -
TIEMPO DE CONTACTO DURANTE EL BURBUJEO ES MAYOR. LOS RESUL-
TADOS OBTENIDOS EN ESTE ASPECTO, AUN CUANDO LA EFICIENCIA -
MÁXIMA SE OBTUVO CON ALTURA DE LA INTERFASE DE 4 CM.
LA RECUPERACIÓN DEL ALCOHOL ISOPROPÍLICO ALIMENTA
DO EN LA FASE LIGERA Y QUE SE TRANSFIRIÓ A LA FASE PESADA -
FUE DEL ORDEN DE 95% EN TODOS LOS EXPERIMENTOS.
VI,- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
LA AMPLITUD TAN GRANDE QUE TIENE ESTE TIPO DE CO-
LUMNA PARA OPERAR CON LA MAYORÍA DE LOS SISTEMAS TERNARIOS
Y CON CONCENTRACIONES ELEVADAS, DEBIDO A LOS MATERIALES DE -
QUE ESTÁ CONSTRUIDA, LA HACEN RECOMENDABLE PARA USO A ESCA-
LA DE LABORATORIO.
EN EL PRESENTE ESTUDIO DE TRABAJO CON EL SISTEMA
BENCENO-ISOPROPANOL-AGUA, QUE POR SU CARACTERÍSTICA DE FOR-
MAR MEZCLAS AZEOTROPI CAS SE ESCOGIÓ PARA QUE FUERA UN ESTU-
DIO MÁS REPRESENTATIVO DE LA EXTRACCIÓN LÍQUIDA Y AUMENTAR
LA ESCASA INFORMACIÓN SOBRE ESTUDIOS DE ESTE TIPO EN AQUEL
SISTEMA. SLN EMBARGO, NO PUEDE AFIRMARSE DE UNA MANERA DE-
FINITIVA, LA INFLUENCIA QUE DICHO SISTEMA TUVO EN EL COMPO_R
TAMIENTO DE LA COLUMNA.
LA EFICIENCIA TOTAL DE LA COLUMNA ES BAJA PARA SO
LUCIONES DE ALIMENTACIÓN DILUÍOAS Y AUMENTA CON CONCENTRA—
CIONES DE SOLUTO EN LA ALIMENTACIÓN ALREDEDOR DE 30%. CUAN,
DO SE UTILIZAN FLUJOS PEQUEÑOS LA EFICIENCIA ES MAYOR, ASÍ
COMO CUANDO LA ALTURA DE LA INTERFASE ES MEDIA (4 CM)J I N —
CLUSIVE, LA COLUMNA OPERO MEJOR A RÉGIMEN CONSTANTE AL UTI-
LIZAR ESTA ÚLTIMA VARIABLE EN ESA POSICIÓN.
NO SE TIENEN PROBLEMAS PARA PONER LA COLUMNA EN -
OPERACIÓN, NI EN EL FLUJO DE LOS LÍQUIDOS DENTRO DE LA CO—
51
LUMNA. TAMPOCO, PARA LA OBTENCIÓN DEL EXTRACTO Y DEL RAFI-
NADO, NI EN LA RECUPERACIÓN DEL SOLUTO DEL EXTRACTO. PERO
SÍ SE PRESENTAN PROBLEMAS PARA QUE EL FLUJO DE LA ALIMENTA-
CIÓN Y DEL DISOLVENTE SEAN CONSTANTES. EL FLOTADOR DE CADA
ROTAMETRO TUVO PEQUEÑAS FLUCTUACIONES, QUE PUEDEN OCASIONAR
UN PEQUEÑO ERROR EN LOS CÁLCULOS.
UN FACTOR QUE DEFINIÓ LA EFICIENCIA DE LA COLUM—
NA, FUE EL BURBUJEO NO UNIFORME EN SU TRAYECTORIA DE ASCEN-
SO, YA QUE INFLUYE DE UNA MANERA DEFINITIVA EN EL COMPORTA-
MIENTO DE LA MISMA.
PARA LA OBTENCIÓN DE EFICIENCIAS MAS ALTAS, SE R_E
COMIENDA:
A) LA INSTALACIÓN DE UN APARATO QUE HAGA OPERAR LA COLUMNA
DE FORMA SEMEJANTE A LA PULSANTE. ESTO SE LOGRA CERRAN-
DO LOS TUBOS BAJANTES Y PONIENDO UNA LÍNEA ADICIONAL EN
LA BASE INFERIOR DE LA COLUMNA Y CONECTÁNDOLA AL EQUIPO
PULSANTE. LA LÍNEA ADICIONAL NO DEBE COLOCARSE EN LAS -
LÍNEAS YA EXISTENTES PORQUE AFECTARÍA LAS LECTURAS DE —
LOS ROTÁMETROS.
B) EL DIÁMETRO INTERIOR DE LA COLUMNA REQUIERE QUE LAS VEL£
CIDADES DE FLUJO SEAN LIGERAMENTE MAS ALTAS QUE LAS AQUÍ
ESTUD1ADAS.
c) SE RECOMIENDA TRABAJAR CON UNA ALTURA DE LA INTERFASE DE
4 A 7 CM. PARA QUE EL TIEMPO DE CONTACTO ENTRE LAS FASES
SEA MAYOR.
52
OTRAS RECOMENDACIONES DE SUMA IMPORTANCIA:
D) OPERAR BAJO OTRAS CONDICIONES Y CON OTRO SISTEMA TERNA—
RIO PARA HACER UN ESTUDIO DE COMPARACIÓN CON EL AQU Í RE_A
LIZADO.
E) CONVERSIÓN DE ESTA COLUMNA;
E-.) INVERTIR LOS PLATOS 180° PARA QUE LA FASE PESADA SEA
LA QUE SE D I S P E R S E , EN LUGAR DE LA FASE LIGERA.
Ep) CAMBIAR LOS PLATOS POR OTROS CON MAYOR O MENOR NÚME-
RO DE PERFORACIONES Y/o MAYOR O MENOR DIÁMETRO DE —
LAS PERFORACIONES.
E3) CONVERSIÓN DE ESTA COLUMNA A UNA DE DEFLECTORES (ANJ_
LLOS Y DISCOS ESTACIONARIOS) PARA FORMAR CASCADAS DE
LA FASE PESADA EN LA FASE LIGERA.
E^) CONVERSIÓN DE ESTA COLUMNA A UNA DEL TIPO SCHEIBEL.
E J CONVERSIÓN DE ESTA COLUMNA A UNA DE TIPO EMPACADA.
B I B L I O G R A F Í A
(1).- MAXFIELO, F. D. Y W. L, CHURCH, IND. ENG. CHEM., 44*
2253 (1952).
(2).- COULSON, J. M. Y S. J, SKINNER, CHEM. ENG. SCI., 1_, ->•
197 (1952).
(3).- SHERWOOD, T. K. Y R. L. PIGFORD, ABSORTION AND EXTRA£
TION, MCGRAW-HILL BOOK Co., NEW YORK, 1952.
(4).- HUNTER, T. G. Y A. W. NASH, J. SOC. CHEM. IND., 53, -
95 (1934).
(5).- VERTERESSiAN, K. A. Y M, R. FENSKE, IND. ENG. CHEM.,
29, 270 (1937).
(6).- MCCABE W, L. Y C. W. THIELE, IND. ENG. CHEM., V7, 605
(1925).
(7).- GUERRA, G. A., MONOGRAFÍA SOBRE DESTILACIÓN, ITESM, -
MONTERREY, N. L., 1960.
(8).- PERRY, J. H., HANDBOOK OF CHEMICAL ENGINEERÍNG, 4A. -
ED., MCGRAW-HILL BOOK Co,, NEW YORK, 1963.
(9).- SMITH, A. S., IND. ENG. CHEM., 42, 1206 (1950).
(10).- CUMMING, A. C., Y F. J. MORTON, J. APPL. CHEM., (L.ON-
D O N ) , 3, 358 (1953).
(11).- ALDERS, L., LlQUID-LlQUlD EXTRACTION, 2A. ED., ELSE
VIER PUBLISHING Co., AMSTERDAM, 1959.
(12).- BROWN, G. G. Y ASOCIADOS, UNIT OPERATIONS, JOHN WILEY
AND SONS, NEW YORK, 1950,
54
(13).- TREYBAL, R. E., MASS TRANSFER OPERATIONS, MCGRAW-HILL
BOOK Co., NEW YORK, 1955.
(14).- PYLE, C., A. P. COLBURN Y H. R. DUFFEY, IND. ENG.
CHEM. , 42, 1042 (1950).
(15).- TREYBAL, R. E., LIQUID EXTRACTION, MCGRAW-HÍLL BOOK,
Co., NEW YORK, 1951.
(16).- HARRINGTON, P. U., PATENTE E.U.A., 1,943,822 (1/16/34)
REEMISION, 21,725 (2/25/41).
(17).- TIJERINA, G. M., TESIS, ITESM, 1964.
(18).- SCHEIBEL, E. G. , CHEM. ENG. PROG. , 44, 681,771 (1948).
(19).- PESQUEIRA R. R., TESIS, ITESM, 1952.
(20).- FISCHER Y PORTER Co., PROCESS CONTROL INSTRUMENTS, —
CAT. 92, SECC. D, 9208, HATBORO, PA., 1954.
(21).- OLSEN, A. L., Y E. R. WASHBURN, J. AM. CHEM. Soc., —
57, 303 (1935).
(22).- SMITH, J. C., IND. ENG. CHEM., 34, 234 (1942).
(23).- INTERNATIONAL CRITICAL TABLES, VOL. III, MCGRAW-HILL
BOOK Co., NEW YORK, 1928.
55
APÉNDICE 1
DETERMINACIÓN DE LA CURVA DE SOLUBILIDAD DEL SISTEMA
BENCENO-ISOPROPANOL-AGUA
EL MÉTODO DE J. TAYLOR PARA DETERMINAR LA CURVA -
DE SOLUBILIDAD DE SISTEMAS TERNARIOS CONSISTE EN TOMAR UN -
DETERMINADO VOLUMEN DEL COMPONENTE A, BENCENO EN ESTE CASO,
AGREGAR DE UNA BURETA UN DETERMINADO VOLUMEN DEL SOLUTO,
COMPONENTE C, ISOPROPANOL, Y AGREGAR EL DISOLVENTE B, AGUA,
DE OTRA BURETA HASTA QUE SE FORMEN DOS FASES, O SEA EL PUN-
TO EN EL CUAL SE VUELVE TURBIA LA MEZCLA. SE ANOTAN EL VO-
LUMEN AGREGADO DE CADA COMPONENTE A Y Bj LUEGO, DE LA PRI
MER BURETA, SE AGREGA MAS COMPONENTE C HASTA QUE DESAPARECE
LA TURBIDEZ ANOTANDO TAMBIÉN EL VOLUMEN EMPLEADO. SE AÑADE
POR SEGUNDA VEZ EL DISOLVENTE B HASTA QUE APARECE NUEVAMEN-
TE LA TURBIDEZ; SE ANOTAN LOS VOLÚMENES QUE SE TIENEN DE CA
DA COMPONENTE, Y ASí SUCESIVAMENTE HASTA OBTENER LA LÍNEA -
DE SOLUBILIDAD CORRESPONDIENTE A LA FASE LIGERA. S E REPITE
LA OPERACIÓN PARA LA FASE PESADA, EMPLEANDO ESTA VEZ UNA —
MEZCLA DE AGUA E ISOPROPANOL Y AGREGANDO BENCENO E ISOPROP_A
NOL.
56
APÉNDICE 2
DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN DE CADA COMPONENTE POR
MEDIO DE SU ÍNDICE DE REFRACCIÓN
A.- EN LA TABLA 5, SE MUESTRAN LOS VALORES DE LAS CONCENTR_A
CIONES DEL BENCENO, ISOPROPANOL Y AGUA OBTENIDOS POR —
OLSEN Y WASHBURN (21) Y EL ÍNDICE DE REFRACCIÓN CORRES-
PONDIENTE, LOS CUALES FUERON TRANSCRITOS A LA FlG. 19.
LAS DENSIDADES DEL BENCENO E ISOPROPANOL A 25°C. SON' —
0.87344 G/ML. Y 0.78087 G/ML. RESPECTIVAMENTE, (23).
B.- PARA LA OBTENCIÓN DE LA COMPOSICIÓN DEL ISOPROPANOL EN
EL BENCENO POR MEDIO DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN, SE FORMA.
RON MEZCLAS DE ESTOS COMPONENTES A UNA CONCENTRACIÓN C£
NOCIDA Y SE DETERMINÓ EL ÍNDICE DE REFRACCIÓN DE CADA -
MEZCLA. LOS VALORES OBTENIDOS SE MUESTRAN EN LA TABLA
6 Y EN LA FlG. 20.
C - PARA LA DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN DEL ISOPROPANOL
EN EL AGUA SE UTILIZO EL MISMO MÉTODO DEL PÁRRAFO ANTE-
RIOR, C O N LA Ú N I C A D I F E R E N C I A Q U E EN LUGAR DE B E N C E N O -
SE UTILIZÓ AGUA. LOS VALORES OBTENIDOS SE MUESTRAN EN
LA TABLA 7 Y EN LA FIG. 21.
57
T A B L A
COMPOSICIÓN DEL BENCENO,DE SOLUBILIDAD DEL
REFRACCIÓN
ISOPROPANOL Y AGUA EN LA CURVA
SISTEMA Y EL ÍNDICE DE
CORRESPONDIENTE
%PB
99.93
87.74
82.0668.6357.81
44.5535.3029.40
27.1723.63
17.598.716.252.210.80
0.15
%PA
0.00
12.20
17.2228.54.37,9546.0050.2851.00
51.3650.4248.1641.7939.1132.51
25.160.00
%Pc
0.06
0.070.722.834.24
9.46
14.4219.59
21.47
25.95u
34.25
49.5054.6465.6474.0499.85
N
1.49750
1,47588
1.47295
1.454931.440271.42445
1.413171.406201.403471.398651.39022
1.373971.370411.361891.355471.33287
NOMENCLATURA:
%PA = PORCIENTO PESO DE ISOPROPANOL.
%PB = PORCIENTO PESO DE BENCENO.
%PC = PORCIENTO PESO DE AGUA,
N = Í N D I C E DE REFRACCIÓN.
DATOS EXPERIMENTALES A 25 C
58
T A B L A 6
DETERMINACIÓN DE LA CONCEN
TRAC ION DE ISOPROPANOL EN
BENCENO.
T A B L A 7
DETERMINACIÓN DE LA CONCEN
TRAC ION DE ISOPROPANOL EN
AGUA.
%PA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
VA
0.00
0.85
1.69
2.53
3.37
4.22
5.07
5.90
6.75
7.59
8.00
VB
7.00
6.80
6.03
5.29
4.54
3.77
3.02
2.26
1.51
0.76
0.00
N
1.4974
1.4790
1.4635
1.4468
1.4316
1.4160
1.4090
1.3960
1.3908
1.3807
1.3763
%PA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
VA
0.00
0.92
1.85
2.75
3.70
4.61
5.52
6.43
7.38
8.40
9.00
Ve
7.00
6.48
5.76
5.04
4.32
3.60
2.88
2.16
1.42
0.72
0.00
N :.
1.3310
1.3390
1.3460
1.3540
1.3601
1.3652
1.3688
1.3722
1.3748
1.3752
1.3763
NOMENCLATURA:
% P A = PORCIENTO PESO DE ISOPROPANOL.
VA = CM AGREGADOS DE ISOPROPANOL.3
VB = CM AGREGADOS DE BENCENO.
VC = OM AGREGADOS DE AGUA.
N = ÍNDICE DE REFRACCIÓN.
oDATOS EXPERIMENTALES A 25 C
%
PE
SO
D
E
CA
DA
C
OM
PO
NE
NT
E
o o o
O)
1— j» Ln
> Lno
O
o o — CK o o XI
X) m O z o m -i m > r~ o < r o X) m (p
1 en — en m m rn JD c r ro XI o i < en i o _ o m
Ln
60
FIG. 20.- COMPOSICIÓN DE ISOPROPANOL ENo ,
BENCENO A 25 C -VS- ÍNDICE DE REFRACCIÓN
CORRESPONDIENTE A LOS VALORES DE LA T A —
BLA 6
100
O2IdO
GQ
O
Q.OCUQ_
OI/)
Q
O
Lü
1.400 1.430 1.460 1.490
ÍNDICE DE REFRACCIÓN
61
FIG.. 211- COMPOSICIÓN DE ISOPROPANOL EN
AGUA A 25 c - VS - ÍNDICE DE REFRACCIÓNCORRESPONDIENTE ATABLA 7,
LOS VALORES DET LA V -
100
3
2LJ
Ocea.O
LJO
OtnLJ
80
60
•1 . 3 4 0 1.350 1.360 1.370 1.380
ÍNDICE DE; REFRACCIÓN
