1. INTRODUCCIN
2. PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEO (Repaso)2.1 Bases de Diseo2.2 Eleccin del Solvente2.3 Datos de Equilibrio
3. EXTRACCIN POR CONTACTO DISCONTINUO
Extraccin Lquido LquidoCONTENIDO
3. EXTRACCIN POR CONTACTO DISCONTINUO3.1 Extraccin en una etapa (Mezclador Decantador)3.2 Extraccin en Mltiples Etapas
3.2.1. Corrientes Cruzadas: Caso General y Casos particulares. Relacin de solvente mnima3.2.2 Contracorriente: Caso General y Casos particulares. Relacin de solvente mnima
4. EXTRACCIN POR CONTACTO CONTINUO (Tecnologa)Clasificacin, Torres Pulsadas, Mtodo General de DiseoSELECCIN DE EQUIPOS DE EXTRACCIN
Sistema ternario : A , B , S ( comp. son referidas a A )
Balances:
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
F , xf R1 , x1 R2 , x2
E1 , y1 E2 , y2 En , yn
Rn , xn1 2 N
E3 , y3
Rn-1 , xn-1
S , uA
2
F + S = E1 + Rn = MGlobalF - E1 = Rn - -S = PF + E3 = E1 + R2 F - E1 = R2 - E3 = P
Hasta N=2=i
F - E1 = Ri - Ei+1 = P
Todas las corrientes en operacin tienen un punto comn P
P: Polo de operacin
Casos :
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
F , xf R1 , x1 R2 , x2
E1 , y1 E2 , y2 En , yn
Rn , xn1 2 N
E3 , y3
Rn-1 , xn-1
S , uA
3
Casos :
General
Particulares:
B y S inmisciblesRecta de equilibrio, B y S inmiscibles
Determinacin del Nmero de Etapas : Caso General
A y S son parcialmente miscibles
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
F , xf R1 , x1 R2 , x2
E1 , y1 E2 , y2 En , yn
Rn , xn1 2 N
E3 , y3
Rn-1 , xn-1
S , uA
4
Coordenadas Triangulares
Se conocen : xf , xAn , xBn , uAi , uBi , F , S , Equilibrio C-A-SSe desea determinar N para obtener un Rn con una concentracin xAn estipulada
Solucin Planteamiento del problema
A y S son parcialmente misciblesS impuro: contiene C, A y SDatos: F , S , xf , xn , Equilibrio
Caso General:
Determinacin del Nmero de Etapas : Ubicacin del Polo
Situar los puntos : F , S , Rn , con xf , uA , xn Ubicar el punto de mezcla global M (ficticio): Trazar la recta FS
Analticamente: %C = (xfF + uS) *100 / ( F+S )
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
Con %C ubicar M sobre FS
Ubicar E1: F+S = E1+Rn = M; punto comn de las rectas E1Rny FS
Trazar la recta RnM y prolongar hasta la curva de solubilidad, E1 Ubicar el polo de operacin: Trazar las rectas E1F y SRn , prolongarlas hasta la interseccin para ubicar P
CCUbicacin del Polo
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
S , uAA
F , xf
M
E1 , y1
%A
Rn , xn SS
PP
Etapa 1: Ubicar R1 (E1 est en equilibrio con R1), trazar lnea de reparto E1R1 por interpolacin o utilizando la curva de equilibrio (directo) para
Determinacin del Nmero de Etapas : Trazado de Etapas
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
determinar x1 conociendo y1.
Etapa 2: Uniendo P con R1 se ubica E2 , E2 est en equilibrio con R2 , con y2 se ubica x2, segn el procedimiento anterior.
Etapas sucesivas: Se repite el procedimiento hasta obtener una composicin xi igual o inferior a xn.
CCTrazado de Etapas
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
S , uAA
F , xfE1 , y1
Rn , xn SS
PP
12
3
y2y3
x2
x1
x3
Determinacin del Nmero de Etapas: Caso General con la Curva de Distribucin (Curva de Equilibrio)
Trazar la CURVA DE DISTRIBUCIN, y = f ( x ) con los datos de equilibrio : Tablas o rectas de reparto del diagrama triangular.
Nmero de Etapas elevado (N > 5): Trazado de Etapas
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
triangular. Deducir la CURVA OPERATORIA a partir del diagrama ternario:
Ubicar el polo de operacin P Generar puntos de la CO a partir del polo y la curva de solubilidad.
Con las Curvas CE y CO : Trazar las etapas empleando el Mtodo de McCabe-Thiele.
CCyy
CEy = x
Curva de Distribucin
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
S , uAA
xf, F y1
Rn , xn SSPP
xx
CO
Trazado de etapas : Mtodo de McCabe-Thiele
CE
CO
yy
y1 1
Fase E
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
xxxn zA
uA
2
4
3
Fase R
Determinacin del Nmero de Etapas: Caso B y S inmiscibles
B + AF , xf
R1 , x1 R2 , x2
E , yE2 , y2 En , yn
Rn , xn1 2 N
E3 , y3
Rn-1 , xn-1
S + AS + A
A + C
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapas CONTRACORRIENTE
E1 , y1E2 , y2 En , ynE3 , y3
S , uAS + A
A no se transfiere al Extracto S no se transfiere al Refinado Solo C se transfiere
Deduccin de la Recta operatoria: Balances hasta la Etapa 2=i
Etapa 1,2=izA F + y3 E3 = y1 E1 + x2 R2
F + E3 = E1 + R2
Flujos en funcinF : A= F ( 1- xf )R : A= R ( 1-x )
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
Flujos en funcinde los inmiscibles:Flujos constantes
R2 : A= R2 ( 1-x2 )
E3 : S = E3 ( 1-y3 )E1 : S = E1 ( 1-y1 )
Ax
xSy
ySy
yAz
xfA )1()1()1()1( 2
2'
1
1'
3
3
+
=
+
Realizando cambio de variables para las
composiciones
Z : ZA = xf / ( 1- xf )X : X2= x2 / ( 1-x2 )
Y : Y3 = y3 / ( 1-y3 )Y : Y1 = y1 /( 1-y1 )
Deduccin de la Recta operatoria: Balances hasta la Etapa 2=i
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
AXSYSYAZ A 2'
1'
3 +=+
12'3 )( YZXSAY A +=
Recta operatoria
Etapas 1,2=i
Etapa 1, 2,3,...,i 1'1 )( YZXSAY Aii +=+
Trazado de Etapas: Curva de Equilibrio y Recta Operatoria
YA= kiXAYA (kg C/kg S)
CE
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
UAZA
B/S
Xn
Y1
X1X2
1
2
3
RO
Trazado de etapas : Mtodo de McCabe-Thiele
XA (kg C/kg A)
Relacin de solvente mnima: Caso general
Procedimiento
Trazar la recta RnS Prolongar las lneas de reparto hasta intersectar la recta RnS
Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
Prolongar las lneas de reparto hasta intersectar la recta RnS Se presentan dos casos :
a) Punto ms alejado de Sb) Punto ms cercano a S
Ubicar Mmn (S/F)mn = FM mn / SM mn
CC
Relacin de solvente mnima: Caso general
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
S , uAA
C, zA
Rn , xn SSPmn
Mmn
Punto ms alejado de S
CC
Punto ms cercano a S
Relacin de solvente mnima: Caso general
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
S , uAA PmnRn , xn SSMmn
Punto ms cercano a SC, zA
Procedimiento
Caso 1 : Trazar la recta de pendiente mxima con el punto ( Xn , UA ) , xf y la curva de equilibrio: (A/S) mx (S/A) mn (S/F) mn Caso 2 : Trazar la recta de pendiente mxima con el punto ( Xn , UA ) , y la TANGENTE a la curva de equilibrio.
Relacin de solvente mnima: Caso A y S inmiscibles
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
TANGENTE a la curva de equilibrio.
nA
AAe
mxXZUY
SA
=
'
)1( AzCB =
AAe
nA
mn UYXZ
AS
=
'
)()(
)1()1(
AAe
nA
Amn UYXZ
u
xfFS
=
)1(' AuSS =
3.3 Extraccin en Multiples etapas - ContracorrientesRelacin de solvente mnima
Caso A y S inmiscibles y Recta equilibrio: YA= m XAYA= m XA
YA
(B/S) mx
YAeRE
Yae = m ZA
m
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
20
Procedimiento: Solucin analtica
UAXAZA
(B/S) mx
Xn
nA
AAe
mxXZ
UYSA
=
'
)1( AzCB =
AAe
nA
mn UYXZ
AS
=
'
)()(
)1()1(
AA
nA
Amn UmZXZ
u
xfFS
=
)1(' AuSS = AAe mZY =
YA= kiXAYAYAe
CE
YA YA= kiXACE
Relacin de solvente mnima: Caso A y S inmiscibles
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
UA
XAZA
(A/S) mx
Xn
UAXAZAXn
CEYAe
(A/S) mx
3.3 Extraccin en Multiples etapas - ContracorrientesRelacin de solvente mnima: Caso A y S inmiscibles
UA
YA= ki XAYA
(A/S) mx
YAe CE
UA
YA YA= ki XACEYAe
(A/S) mx
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
22
ProcedimientoCaso 1 : Trazar la recta de pendiente mxima con el punto ( Xn, UA ) , xf y la curva de equilibrio: (A/S) mx (S/A) mn (S/F) mnCaso 2 : Trazar la recta de pendiente mxima con el punto ( Xn, UA ) , y la TANGENTE a la curva de equilibrio.
UAXAZAXn
UAXAZAXn
nA
AAe
mxXZ
UYSA
=
'
)1( AzCB =
AAe
nA
mn UYXZ
AS
=
'
)()(
)1()1(
AAe
nA
Amn UYXZ
u
xfFS
=
)1(' AuSS =
3.3 Extraccin en Multiples etapas - Contracorrientes
Determinacin de N :
Caso ideal
Caso A y S inmiscibles
Recta de equilibrio : Yi = m Xi
Flujo de S y A constantesEn general : Soluciones diluidas
Se tiene Recta de equil. y Recta operatoria de pendiente A/S
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE
23
YA= m XA
XA
YA
ZAUA Xn
Y1
Se tiene Recta de equil. y Recta operatoria de pendiente A/S
No vale la pena graficar :La Solucin es Analtica
Solucin
Analtica:
Va grfica: Abaco 2 Utilizando la ecuacin
analtica para N en contracorriente
A/S
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCORRIENTES CRUZADAS
+
=
AmSm
UXm
UZ
NA
N
AA
1log
log
Nmero de Etapas ideales, N
Determinacin del Nmero de Etapas : Recta de Equilibrio y Recta operatoria (Solucin Analtica)
A
mAS
=Factor de Extraccin,
m
U
AmSm
UZX ANA
An +
+
=
1
1
Composicin de la etapa N, Xn
3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCORRIENTES CRUZADAS
m
Uz
m
UX
AA
An
Determinacin del Nmero de Etapas : Recta de Equilibrio y Recta operatoria (Solucin Analtica)
mAS
= N
Factor de Extraccin,
EJERCICIO
(2XX) kg de una mezcla cido actico-cloroformo de composicin 14% en peso de acido actico. Se pretende reducir su concentracin por debajo de 2%, se extraen con agua operando en contacto mltiple en contracorriente, a 18 c.
NOTA: Donde se encuentra la XX colocar el ltimo N de cedula de cada integrante del grupo.
Calclese:Calclese:1.Cantidad mnima de disolvente2.Nmero de etapas necesarias cuando la cantidad de disolvente es 72.6 Kg.3.Fracciones msicas en las fases de extracto y refinado en cada una de las etapas.4.Fracciones msicas en el punto de mezcla de cada una de las unidades5.Cantidad de extracto y refinado en cada una de las etapas.