1

Universidad de Los AndesFacultad de IngenieraEscuela de Ingeniera QumicaDpto. de Operaciones Unitarias y Proyectos

EXTRACCIN LQUIDO- LQUIDO

Prof. Yoana Castillo

yoanacastillo@ula.ve

Web:http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/yoanacastillo/

CONTENIDO

Definiciones. Aplicaciones industriales Aplicaciones industriales. Nomenclatura.Equilibrio lquido- lquido.Diagramas de equilibrio.Tipos de sistemas.Trazado de curvas de reparto.Mtodo de clculo.Extraccin en una sola etapa.Criterio para elegir el solvente.Equipos industriales.

2

EXTRACCIN LQUIDO LQUIDO.[1,2]Proceso en el que se eliminan uno ms solutos de un lquido transfirindolo(s) a una segunda fase lquida (aadida).

L d f l id d b i l t l bl Las dos fases lquidas deben ser: parcialmente solubles totalmente inmiscibles.

Lquido 1

Lquido 2

AadidoLa separacin se basa en las distintas solubilidades del soluto en las 2 fases.

Mezcla

Se necesita:

Contacto de las 2 fases lquidas.

Separacin de las 2 fases finales.

Recuperacin del lquido aadido (Solvente o disolvente.)

EXTRACCIN LQUIDO LQUIDO.Se usa:

Cuando fallan los mtodos directos o proporcione un proceso total menos costoso:

d l d d b ll l l d d l Separacin de lquidos con puntos de ebullicin prximos, volatilidades relativas cercanas a la unidad. Ismeros.

Separacin de mezclas que forman azetropos.

Separacin de sustancias sensibles al calor.

En sustitucin de destilaciones en alto vaco, evaporaciones, cristalizaciones costosas. [3-4]

Aplicaciones industriales [1-4]:

Extraccin de compuestos aromticos y naftenicos para la produccin de p y p paceites lubricantes.

Separacin de aromticos (Benceno, Tolueno, Xilenos) de las parafinas con Tetrametileno sulfona.

Separacin de metales pesados (Ni, Cu, Zn,) de efluentes acuosos con cidos aminas.

Recuperacin de Uranio.

Extraccin de Penicilina y Protenas.

3

NOMENCLATURA

Alimentacin F

Solvente S

Mezclador

Extracto E

Refinado RSedimentador

Producto rico en Solvente y soluto extraido

Producto residual de donde se separ el soluto,

Etapap ,

alimentacin refinada.

EQUILIBRIO LQUIDO LQUIDO.

Componentes: 1,2,3

Fases: ,

ffff

s XXXX

,2,1,2

,1

12*

==

Ec. 1

Ec. 2

Ec 3

ff

ffs

ff

f

f XXXX

,2,1

,2,112

,1,2

,2

,112

**

*

=

Ec. 3

Ec. 4

Factor de separacin

Soluciones Reales 1

4

EQUILIBRIOS DE EXTRACCIN. [2]Llamaremos Coeficiente de Distribucin o Coeficiente de Reparto Ki entre las 2 fases separadas R y E, a la relacin entre las concentraciones que alcanza ese componente en ambas fases en EQUILIBRIO.ese componente en ambas fases en EQUILIBRIO.

Ren i"comp." Een i"comp."

ConcConcKi = Ec. 5

Ki depende de:

Disolvente empleado.

C i i d l l Composicin de la mezcla.

Temperatura.

Se debe tener conocimiento de los datos de equilibrio de los 3 componentes que constituyen el Sistema Ternario.

DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO [2-4] Tringulo equiltero.

Tringulo rectngulo.

Concentracin libre de solvente, coordenadas Janecke.

Diagrama de distribucin de equilibrio.

Diagrama Lquidos Inmiscibles

Tringulo equiltero.

Una sola fase lquida.

Tipo I: Un par de lquidos parcialmente miscibles

q

Curva Binodal.

Lneas de reparto.

Dos fases lquidas.

5

Tipos de Sistemas representados en Tringulos

equilteros.

Tipo II: 2 pares de lquidos parcialmente lquidos parcialmente miscibles

Si se disminuye T el sistema puede tener una banda que atraviesa el tringulo

Tipo III: 3 pares de lquidos parcialmente miscibles.

Efecto de la Temperatura sobre el equilibrio.[3-4]

T4>T3>T2>T1

6

Tringulo rectngulo.

Evita la acumulacin de datos, permite expandir escalas.

Diagrama de Concentracin Libre de Solvente. JANECKE

N

Refinado

+=

+=

ACCX

ACBN

Extracto

+=

ACCY

7

Comparacin entre diagrama equiltero y libre de solvente

Tipo I

Tipo II

TRAZADO DE LINEAS DE REPARTO [2]

Mtodo de Alders:

Por los extremos de las lneas de reparto experimentales se trazan paralelas a los lados del tringulo, la interseccin genera la Lnea Conjugada.

Mtodo de Sherwood. Variante del mtodo anterior.

Mtodo de Tarasenkow y Paulsen. Ubicacin del foco.

8

MTODOS DE CLCULO.

Depende del METODO DE CONTACTO [2].

Contacto Sencillo: Extraccin en una sola etapa.

Contacto Mltiple en Corriente Directa .

Contacto Mltiple en Contracorriente.

Contacto Mltiple en contracorriente con reflujo en continuo.

Todas se desarrollarn en este curso.

Contacto Sencillo: Extraccin en una sola etapa.

9

CRITERIO PARA ELEGIR EL SOLVENTE [1-4]

Selectividad.

Altos Coeficientes de Distribucin, Ki.

Insolubilidad del solvente.

Recuperabilidad.

Alta densidad y tensin interfacial.

Reactividad qumica: Estable e inerte frente a los materiales de construccin.

Baja viscosidad, presin de vapor, punto de congelamiento.

No txico no inflamable No txico, no inflamable.

Bajo costo.

EQUIPOS EXTRACCION LL.[1-5]

1. Extraccin por etapas: MEZCLADOR SEDIMENTADOR

Sedimentacin por gravedad.

Arreglo en un mismo equipo.

Evita tramos de tuberas intermedias

10

1. Extraccin por etapas: COLUMNAS

Redispersin pobre entre etapas.

Bajas eficiencias.

a) Platos b) Bandejas

1. Extraccin por etapas: COLUMNAS CON AGITACIN

Incorporacin de agitadores radiales

Columna de York-Scheibel Columna de Oldshue-Rushton

11

2. Extraccin por contacto diferencial: COLUMNAS SPRAY

El tamao de gota es un factor crtico.

Fase ligera dispersada Fase pesada dispersada

2. Extraccin por contacto diferencial: COLUMNAS EMPACADAS,

PULSANTES

Columna Empacada Columnas Pulsantes

12

2. Extraccin por contacto diferencial: EXTRACTOR CENTRIFUGO

Extractor Podbielniak.

Lquidos con poca diferencia de densidades.

[1] WANKAT. P. Ingeniera de procesos de separacin. 2da edicin. (2008). Pearson Educacin. Captulo 13.

REFERENCIAS

p

[2] OCON; TOJO. Problemas de Ingeniera Qumica. Editorial Aguilar. (1974) Captulo 11.

[3] TREYBAL, R. Extraccin en fase lquida. Primera edicin. UTEA. Captulos 1-10,13.

[4] TREYBAL, R. Operaciones de Transferencia de Masa. Segunda Edicin. Editorial McGraw-Hill. Captulo 10.

[5] COULSON J., RICHARDSON J. CHemical Engineering. Volume 2: Particles Tecnology and separation processes 5ta edicin. (2002). Pg 723 y ss.p p ( ) g y