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Material teórico que permite el conocimiento del proceso de separación líquido - líquido

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  • Operaciones unitarias III

    Prof. Ing. Yolimar Fernndez

  • Proceso de separacin por el cual el soluto se reparte o se distribuye entre dosfases.

    EXTRACCIN

    EXTRACCIN LQUIDO - LQUIDO

    Operacin unitaria (indirecta) que consiste en la separacin de los componentes deuna mezcla lquida, por contacto con otro lquido, inmiscible con ella y quedisuelve preferentemente a uno de los constituyentes.El esquema de este proceso es el siguiente;

    Operaciones unitarias III

    Alimentacin (A+B): disolucin cuyos

    componentes se pretende separar.

    Disolvente de extraccin (B): lquido

    que se va a utilizar para separar el

    componente deseado.

    Refinado (C) y restos de (A+B):

    alimentacin ya tratada; siendo el ms

    pobre en disolvente.

    Extracto (A+B) y resto de C:

    disolucin ms rica en disolvente.

  • En la separacin de los componentes de mezclas lquidas homogneas en los que nose puede aplicar la destilacin (operacin directa) por alguna de las siguientesrazones:

    Componentes de baja volatilidad, o volatilidad relativa cercana a la unidad.

    Sustancias con puntos de ebullicin elevados.

    Mezclas diluidas

    Sustancias sensibles al calor. (Termolbiles)

    Formacin de azetropos

    APLICACIONES DEL PROCESO

    Operaciones unitarias III

    La ELL se aplica a la separacin de molculasde distinto tipo qumico.

    La Destilacin se aplica a la separacin demolculas de diferente tamao, pero del mismotipo qumico.

    Diferencia con la destilacin

  • Industria del petrleoSeparacin entre hidrocarburos

    aromticos, alifticos y naftnicos.

    Industria bioqumicaSeparacin de antibiticos y la recuperacin de protenas de sustratos naturales.

    Recuperacin de compuestos orgnicos del agua como formaldehido, cido

    frmico y cido actico.

    APLICACIONES DEL PROCESO MS DESTACADAS.

    Operaciones unitarias III

    Recuperacin de compuestos tales como cido fosfrico, cido brico e hidrxido de

    sodio de soluciones acuosas.Industria qumica

    inorgnica

    Otros usos industrialesRecuperacin de productos sensibles al

    calor, entre otros.

    Separacin de vitaminas desoluciones acuosas

    Refinacin de aceites comestibles, (uva, girasol, oliva, etc).

  • 1. Poner en contacto una solucin lquida de la quese desea separar uno de sus componentes, con undisolvente adecuado.

    2. La mezcla debe dar lugar a dos fases lquidasinmiscibles: una rica en la solucin original(Refinado), y otra rica en el disolvente (Extracto).

    3. El soluto, por ser soluble en ambas fases, serepartir entre el diluyente original y el solventeagregado.

    EN QU CONSISTE LA OPERACIN?

    Operaciones unitarias III

    agregado.

    Aqu dos solventes se disputan el mismo soluto.

    En que se basa?

    En la diferencia de solubilidad del soluto entre las dos fases en

    equilibrio.

  • Mezclador sedimentador: por separado o en combinacin

    MTODOS Y EQUIPOS DE EXTRACCIN

    La extraccin presenta la ventaja de no requerir normalmente temperaturasextremas, con lo que la corrosin del equipo suele ser baja. El disolvente ejerce elmismo papel que el calor en rectificacin y el lquido en absorcin.

    MTODOS

    En cualquier proceso de extraccin pueden distinguirse las siguientes partes:

    Separacin de las fases

    Contacto del

    material a extraer y

    Operaciones unitarias III

    UNA UNIDAD DE EXTRACCIN

    Recuperacin del

    disolvente

    de las fases formadas

    extraer y disolver

  • Mezclador sedimentador: por separado o en combinacin

    MTODOS Y EQUIPOS DE EXTRACCIN

    MTODOS

    Contacto

    Formado por una unidad de extraccin

    La separacin del disolvente puede

    hacerse

    Disolvente y la alimentacin se

    ponen juntas en las cantidades que se

    Operaciones unitarias III

    Contacto sencillo

    hacerse corrientemente por evaporacin o por

    destilacin

    Este sistema no permite una recuperacin total del soluto

    cantidades que se estimen

    convenientes y se separan las dos fases

    formadas

  • MTODOS Y EQUIPOS DE EXTRACCIN

    MTODOS

    Se divide el disolvente en varias partes y se trata la alimentacin sucesivamente en cada una de

    ellas.

    La concentracin en

    Operaciones unitarias III

    Contacto mltiple (paralelo)

    La concentracin en las distintas etapas del extracto es cada vez menor, por tanto aumento del coste en la recuperacin del

    disolvente.

    Los resultados de la extraccin dependen de la cantidad de

    disolvente utilizado y la forma de llevar a cabo la divisin de la cantidad total del

    disolvente.

    La extraccin del soluto es ms completa,

    llevndose a cabo en varias etapas.

  • MTODOS Y EQUIPOS DE EXTRACCIN

    MTODOS

    Su eficacia es mayor a la de los dos mtodos anteriores

    Operaciones unitarias III

    Contacto mltiple

    (contracorriente)

    La alimentacin y el disolvente entran en

    por extremos opuestos del sistema

    extractor

    El refinado se va empobreciendo en soluto desde la primera hasta la ltima etapa, mientras el en extracto pasa lo contrario

    La cantidad de disolvente a

    emplear es menor que por el mtodo de extraccin por contacto mltiple

    paralelo.

  • MTODOS Y EQUIPOS DE EXTRACCIN

    MTODOS

    Extraccin

    El reflujo, que puede aplicarse una fase o a las dos simultneamente,

    colocando a la fase de que se trate en las condiciones ms favorables para una mejor separacin del componente a extraer.

    Este tipo de extraccin es utilizado cuando se desea separar tanto al

    La desventaja es que la composicin del reflujo debe ser tal que su

    Operaciones unitarias III

    Extraccin con reflujo

    desea separar tanto al componente A como el C; con una pureza del

    100%.

    El reflujo ms utilizado, por

    presentar mayores ventajas es el del

    extracto.

    debe ser tal que su mezcla con el extracto caiga dentro de la

    regin de dos fases, en otro caso su accin sera

    nula.

  • MTODOS Y EQUIPOS DE EXTRACCIN

    EQUIPOS DE EXTRACCIN

    Operaciones unitarias III

  • MTODOS Y EQUIPOS DE EXTRACCIN

    EQUIPOS DE EXTRACCIN

    Operaciones unitarias III

  • Las caractersticas ms importantes de los disolventes, con mirasa su seleccin para un proceso de extraccin son las siguientes:

    Coeficiente de distribucin, Kj

    Se define como:

    i

    ij

    x

    yK =

    Depende de: la naturaleza de los componentes de la alimentacin y del disolvente, lacomposicin de alimentacin y la temperatura de operacin.

    No es necesario que este coeficiente sea mayor que la unidad, valores mayores implicanque se requiere menos disolvente para llevar a cabo la operacin.

    SELECCIN DEL DISOLVENTE

    Operaciones unitarias III

    composicin de alimentacin y la temperatura de operacin.

    Selectividad

    Debe ser distinta de uno, y cuanto ms distinta de la unidad sea, ms fcil ser laseparacin y se minimizar la necesidad de recobrar el portador del solvente. De esteparmetro depender el nmero de etapas necesarias para una separacin dada.

    La efectividad de un disolvente es expresada por el valor de la concentracin relativa delos componentes i, j en las fases extracto y refinado, es decir, por el valor de la relacin:

    j

    i

    jj

    i

    i

    ij KK

    x

    yx

    y

    =

    =

  • Capacidad del disolvente

    Debe tener alta capacidad de disolver el soluto y mnima solubilidaddel portador en el solvente.

    Recuperabilidad

    Siempre habr que recuperar el disolvente para su reutilizacin, y ordinariamente talrecuperacin se realiza por rectificacin, resultar indispensable que el disolvente no formeazetropos con los componentes del sistema y, a ser posible, que las volatilidades relativas destos respecto aqul sean lo ms alejadas posible de la unidad.

    Es conveniente que las sustancias que se encuentren en menor cantidad en el extractofueran las ms voltiles. De ser el disolvente el que debe volatilizarse, debe procurarse quesu calor latente sea lo menor posible.

    SELECCIN DEL DISOLVENTE

    Operaciones unitarias III

    su calor latente sea lo menor posible.

    Diferentes densidades en las fases en equilibrio para que sea viable la extraccin. Laoperacin se desarrollara mas fcilmente cuando mayor sea la diferencia de densidades.

    Densidad

    Cuanto mayor sea la tensin interfacial, mas rpidamente ocurrir la coalescencia de lasemulsiones, pero ser mayor la dificultad para la dispersin de un liquido en otro.

    Tensin superficial

    No corrosivo, no txico, bajo precio e inerte

    Los disolventes deben ser qumicamente estables, es decir, inertes tantorespecto a los componentes del sistema, como respecto a los materiales deconstruccin de las instalaciones.

  • FACTORES DE AFECTAN EL PROCESO DE EXTRACCIN

    La eleccin del disolvente

    La presin

    El grado deseado de

    La composicin de la alimentacin, su temperatura,

    presin y velocidad de flujo

    Operaciones unitarias III

    La eleccin del disolvente

    La temperatura de operacin

    El grado deseado de separacin

    La formacin de emulsiones y espumas

  • C Un aumento de la temperatura afecta notablemente al equilibrio y esto se refleja en los sistemasternarios.

    Es sabido que la solubilidad aumenta al elevar la temperatura, como es de esperar, las curvas desolubilidades disminuyen con el aumento de la temperatura. As mismo tambin cambian laspendientes de las lneas de unin cuando cambia la temperatura.

    Para la mayora de sistemas de un par parcialmente solubl