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    14-Sep-2015
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Operacion unitaria de separacion

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  • ING. JAIRO MENDIETA BRAVO.MSc

  • LAS OPERACIONES UNITARIASEl conocimiento de las Operaciones Unitarias es fundamental en la carrera de Ingeniera Qumica, pues tiene que ver con los principios cientficos y tcnicos en cuanto al diseo de procesos, equipos, la operacin de equipos a nivel industrial, el manejo de variables controlantes y la utilizacin de las mismas en los balances de materia y energa a nivel de proyectos y plantas en operacin.

  • INTRODUCCION

    En la industria y en el laboratorio no es suficiente con sintetizar una substancia en un reactor en condiciones optimas, sino que la separacin, concentracin y/o purificacin del producto deseado, son igualmente importantes.

  • PROCESOS DOWNSTREAM PROCESSING

    SEPARACIONCONCENTRACIONPURIFICACIONFILTRACIONCENTRIFUGACIONFLOTACIONDESTILACIONEXTRACCIONFILTRACION POR MEMBRANA (OSMOSIS)PRECIPITACIONEVAPORACION CRISTALIZACIONCROMATOGRAFIA

  • DEFINICINLa extraccin lquido-lquido consiste en la separacin de los componentes de una mezcla lquida, por contacto con otro lquido, llamado solvente, inmiscible con ella y que disuelve preferentemente a uno de sus componentes. Obtenindose como producto un Refinado y un Extracto.

  • OPERACION UNITARIA EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO JUSTIFICACINEl curso sobre la operacin Unitaria extraccin liq-liq trata sobre los mtodos de extraccin, diseo y manejo de variables de proceso

  • RAZONES PARA USO DE EXTRACCIONSEPARACION NO FACTIBLE POR DESTILACIONROMPER AZEOTROPOSENERGIA REQUERIDA POR DESTILACION ES PROHIBITIVAMATERIAL SENSIBLE AL CALORMATERIAL NO VOLATIL

  • Comparacin entre Extraccin y Destilacin

    EXTRACCION DESTILACION Los constituyentes de la mezcla liquida son separados usando un solvente liquido insoluble Constituyentes de la mezcla liquida separados usando energa trmica Utiliza la operacin en solubilidad de los componentes para efectos de separacin Utiliza las diferencias en la presin de vapor de los componentes para efectos de separacin Selectividad es usada como una medida de grado de separacin La volatilidad relativa es usada como medida de grados de separacin Una nueva fase insoluble es creada por adicin del solvente de la mezcla original Una nueva fase es creada por adicin de calor Sus fases son difciles de mezclar y separarLa mezcla y separacin de las fases son fciles y rpidas Ofrece mas flexibilidad en elegir condiciones de separacin Ofrece menos flexibilidad en elegir las condiciones de operacin

  • TIPOS DE COLUMNAS DE EXTRACCIN COLUMNA ESTTICA Platos PerforadosRelleno AleatorioEstructura de Relleno

    COLUMNA AGITADA Disco RotatorioColumna Pulsada

  • ESFRCOLUMNA DE EXTRACCIONSOLVENTEREFINADOALIMENTOEXTRACTO

  • Pasos de un proceso extractivo a.- Mezcla material a extraer y solvente

    b.- Separacin de fases

    c.- Recuperacin de solvente

  • SISTEMAS DE EXTRACCION.Acetona Hexano Agua.El agua es el solvente de proceso, la acetona, el soluto, hexano es el solvente original. La mezcla problema es hexano-acetona.El agua extrae la acetona. Acetona + Hexano Agua

  • Trminos usualesAlimentacinSolvente originalSolvente de procesoExtractoRefinadoInterfaceProducto extradoProducto refinadoSoluto

  • SELECCIN DEL SOLVENTE

    SELECTIVO CAPACIDAD EXTRAER DENSIDAD DE E y R MUY DIFERENTES BAJA VISCOSIDAD PRESIN DE VAPOR NI MUY ALTA NI MUY BAJA INERTE NO CORROSIVO FCIL RECUPERACIN DEL DISOLVENTE BAJO COSTO

  • METODOS DE EXTRACCIN 1.- EXTRACCIN ETAPA NICA 2.- EXTRACCIN MULTIPLE POR ETAPAS EN CORRIENTE DIRECTA

    3.- EXTRACCIN MLTIPLE POR ETAPAS EN CONTRACORRIENTE4.- EXTRACCIN CONTINUA EN CONTRACORRIENTE

  • EXTRACCIN ETAPA NICAMEZCLADOR-SEDIMENTADOREXERXRYSSFXFMXMAlimento

  • ETAPAUNICAALIMENTOSOLVENTEREFINADOEXTRACTOF, XFS , YSR , XRE , XEEXTRACCIN ETAPA NICA

  • EXTRACCIN MLTIPLE EN CORRIENTE DIRECTA

  • EXTRACCIN EN ETAPAS MLTIPLES CONCURRENTES E1E2E3En

  • EXTRACCIN MLTIPLE EN CONTRACORRIENTE

  • EXTRACCIN EN ETAPAS MLTIPLES EN CONTRACORRIENTEXE1XE2XE3YsXFXR1XR2XRn

  • R2XR2R1XR1E2XE2E1XE1COLUMNA DE EXTRACCIONSOLVENTEREFINADOALIMENTOEXTRACTO

  • DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO- Triangulares* Equiltero* Rectngulo- Cartesianos* Distribucin* Selectividad* Jaenecke

  • EXTRACCIN FRENTE A DESTILACINMezclas complejas

    Compuestos poco voltiles

    Muy parecida volatilidad

    Compuesto en pequeas proporciones

    Formacin de azetropos

  • APLICACIONES

    Desulfuracin de productos petrolferos

    Productos farmacuticos

    Industria alimentaria

    Obtencin de metales

  • Consideraciones

    Extracto.- Es aquella fase que tiene la mayor cantidad de solvente en el proceso.Refinado .- Es aquella fase que tiene la mayor cantidad de soluto en el proceso.

    La curva que se obtiene en el diagrama se llama curva lmite de solubilidad. Cualquier composicin que este fuera de la curva va a ser homognea y la que est dentro de la curva va a tener 2 fases.

    Las capas estn representadas por lneas de reparto que representa la composicin de refinado y la composicin del extracto.

  • XE: Composicin de soluto en el extracto.XR: Composicin de soluto en el refinado.

    Conforme aumenta las lneas de reparto se hacen ms pequeas hasta llegar al punto crtico donde las composiciones son iguales

  • ACBCURVA BINODALFASE EXTRACTOLINEA DE REPARTOFASE REFINADOREGION DE 2 FASESREGION DE 1 FASEPUNTO CRITICOPUNTO DE MEZCLAERM

  • Diagramas tringulo equiltero Composicin por lneas de igual concentracin UU

  • Diagramas de tringulo rectngulo Regla de las fasesL + F = C + 2

    %A= 100 -%C -%BERE= Extracto R= RefinadoF=1F=2

  • (C/C+A+B) Extracto(C/C+A+B)RefinadoDiagrama de distribucin

  • (C/C+A) Extracto(C/C+A)RefinadoDiagrama de selectividad

  • B/(C+A) C/(C+A)Diagrama concentracin-contenido en disolvente (Jaenecke)ExtractoRefinado

  • DATOS DE RECTAS DE REPARTOSISTEMA:ACETONA-ACETATO DE ETILO - AGUA Refinado ( % peso ) Extracto ( % peso )

    C AETONA AC. ETILO AGUA ACETONA AC. ETILO AGUA

    0 96.5 3.5 0 7.4 92.6 4.8 91.0 4.2 3.2 8.3 88.5 9.4 85.6 5.0 6.0 8.0 86.0 13.5 80.5 6.0 9.5 8.3 82.2 16.6 77.2 6.2 12.8 9.2 78.0 20.0 73.0 7.0 14.8 9.8 75.4 22.4 70.0 7.6 17.5 10.2 72.3 26.0 65.0 9.0 19.8 12.2 68.0 27.8 62.0 10.2 21.2 11.8 67.0 32.6 51.0 13.4 26.4 15.0 58.6

  • K= XE/XRSelectividad(XC/XA)EBASE LIBRE DE DISOLVENTE FASE EXTRACTOFASE REFINADO(XC/XA)RXENEXRNR-0.6670.6400.7050.7700.7400.7800.7620.7620.810-7.326.856.856.455.505.354.064.002.7500.2780.4290.5350.5810.6010.6310.6190.6410.63912.51 7.70 6.15 4.61 3.55 3.06 2.61 2.12 2.03 1.4200.0500.0990.1440.1770.2150.2420.2860.3100.3900.03620.04380.05260.06390.06610.07530.08330.09900.11350.1600

  • R1E1FEXTRACCION ETAPA UNICA M1

  • R1E1FE2R2Extraccin mltiple en corriente directa M1M2E3R3M3

  • PE1R3

    RnR2R1Trazado de etapasFX

  • Extraccin en rgimen discontinuo

    IntroduccinF(A+C)

  • AgitacinABBBBCMEZCLA

  • DecantacinA+B+CA+B+C2 FASES

  • Ejemplo: sistema extractivoC6H6H2OHAcC6H6HAc ( H2O)H2OC6H6 (HAc)ExtractoRefinadoACIDO ACETICO BECENO - AGUA

  • EXTRACCION LIQUIDOLIQUIDO

    1.- INTRODUCCION A LA EXTRACCION L L

    2.- DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

    3.- SELECCIN DEL DISOLVENTE

    3.1.- Caractersticas y propiedades

    3.2.- Solubilidad mutua

  • COMPOSICIN POR LNEAS PERPENDICULARES sZVU

  • (C/C+A+B) Extracto(C/C+A+B)RefinadoDIAGRAMA AUXILIAR (DISTRIBUCIN)ER

  • COORDENADAS LIBRES DE SOLVENTE SISTEMA DE EXTRACCION MULTIETAPAS CONTRACORRIENTE

  • E1E2E3E4R1R2R3RnDIAGRAMA DE MC. CABE MODIFICADOPF

  • EXTRACCIN ETAPA NICAMEZCLADOR-SEDIMENTADOREXERXRSYSSFXFMXMAlimento

  • B/(C+A)C/(C+A)DiaGRAMA CONCENTRACIN-CONTENIDOEN DISOLVENTE(JAENECKE)Lnea de Operacin -----E RSFMGD

  • CALCULOS SOBRE UNA BASE LIBRE DE SOLVENTEBALANCE GLOBAL: F + S = M = E + R BALANCE PARA C: FXF + SYS = MXM = EXE + RXR

    BALANCE PARA B: FNF + SNS = MNM = ENE + RNR

    M ( XM - XR )CALCULO DE E: E = ----------------------- R = F E ( XE - XR ) CALCULO DE E: E = E ( 1 + NE ) R= F + S - EC0MPOSICIN DE EXTRACTO XE =