Extraccion yLixiviacion

TEMA 3. EXTRACCIN LQUIDO-LQUIDO

Y LIXIVIACIN

BLOQUE I. EXTRACCIN L-L

3.1. Fundamento

3.2. Equipos

3.3. Resolucin basada en el equilibrio entre fases

BLOQUE II. EXTRACCIN S-L (LIXIVIACIN)

3.4. Fundamento

3.5. Equipos

3.6. Mtodos de resolucin

3.1. Fundamento

EXTRACCIN

ALIMENTACIN(Portador, B + soluto, C)

REFINADO(Portador, B + soluto, C )

DISOLVENTE(Disolvente, S)

EXTRACTO(Disolvente S + soluto, C)


La operacin de extraccin L-L puede llevarse a cabo por contacto

continuo o intermitente entre las fases

Siempre comprende dos etapas:

1. Mezcla, donde se produce la transferencia del soluto al disolvente.

Mediante agitacin mecnica o por contacto entre las fases

2. Separacin de fases, para obtener refinado y extracto

3.2. Equipos BLOQUE I. EXTRACCIN L-L

COLUMNAS DE EXTRACCION

FLUJO PRODUCIDO

DISPERSIONDE LA MEZCLA

APARATOS CARACTERISTICAS

GRAVEDAD

GRAVEDAD

Torres de pulverizacinTorres de rellenoTorres de platos perforados

PULSACIN Torres de rellenoTorres de platos

AGITACINMECNICA

Columnas de disco rotatorioExtractor York-Scheibel

FUERZACENTRIFUGA

FUERZACENTRIFUGA

Extractor centrifugo

Bajos costes de inversinBajos costes de operacinFcil diseoBaja eficacia

Alta eficacia

Costes de inversin mediosCostes de operacin mediosEficacia razonable

Elevados costes Eficacia elevada

3.2. Equipos BLOQUE I. EXTRACCIN L-L

3.2. Equipos

Disolvente ideal:

Alta selectividad: minimizar recuperacin de portador.

Alta capacidad: minimizar disolvente/alimento.

Solubilidad mnima en el portador

Volatilidad adecuada: recuperacin razonable con presin de vapor no muy alta

Estabilidad

Inerte, no txico ni inflamable

Disponibilidad a coste razonable

Tensin superficial adecuada

Diferencia de densidad grande con respecto a portador

Sin espumas o burbujas

Adherencia


3.2. Equipos

Una vez elegido el disolvente, los factores a tener en cuenta en el diseo del extractor son:

Alimento

Configuracin (una o dos secciones)

Grado de recuperacin para columnas de una seccin

Grado de separacin para los componentes clave del alimento para columnas de dos secciones

Temperatura

Presin

Caudal de disolvente para columnas de una seccin, o relacin de reflujo para las de dos

Nmero de etapas de contacto

Tensin superficial

Diferencia de densidades

Tipo de extractor

Tamao del extractor y requerimiento de potencia


K= yExR

COEFICIENTE DE REPARTO

CASO ADILUYENTE+DISOLVENTE

INMISCIBLES

CASO B (tpico)DILUYENTE+DISOLVENTEPARCIALMENTE MISCIBLES

3.3. Resolucin basada en el equilibrio

EXTRACCIN





EXTRACCIN






3.3. Resolucin basada en el equilibrio BLOQUE I. EXTRACCIN L-L

CASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES

EQUILIBRIO EN CONDICIONES ISOTERMAS

B+ C

S

B+C

S+C EXTRACTO (yE)

REFINO (xR)

CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES

EQUILIBRIO EN CONDICIONES ISOTERMAS

B+ C

S

B+C (S)

S+C (B) EXTRACTO (yE)

REFINO (xR)

3.3. Resolucin basada en el equilibrio BLOQUE I. EXTRACCIN L-L

3.3. Resolucin basada en el equilibrio CASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES


Una etapa de contacto de equilibrio

Disolventes inmiscibles

Operacin discontinua

H litros de alimento con una composicin x0 (moles/litro o g/litro) que se mezcla con L litros disolvente puro. Alcanzado el rgimen el equilibrio de fases, la composicin de refinado (x) y extracto (y) estn relacionadas por:

Balance de soluto:

Definiendo el factor de extraccin como:

Fraccin de soluto extrada:

Kxy =

LyHxHx +=0

HKLE = E

Kxy

+=

10

Ex

x+

=

10

EE

HxLyp

+==

10


DIAGRAMA DE EQUILIBRIO ISOTERMO

CASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES


Lnea de equilibrio

Lnea de operacin

x

y

Hx0/L

Pendiente = -H/L

y

x

Una etapa de contacto de equilibrio

Disolventes inmiscibles

Operacin discontinua

Solucin grfica

( )xxLHy

= 0

)(xfy =

DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO ISOTERMOS



Diagrama triangular( % Peso )

Vrtices: Componentespuros

Lados: Mezclas binarias

Puntos en el tringulo:Mezclas ternarias (M: 30% A,40% B, 30% C)

M

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

0,00,1

0,20,3

0,40,5

0,60,7

0,80,9

1,0 0,00,1

0,20,3

0,40,5

0,60,7

0,80,9

1,0

MIC B (MIC)A (H2O)

C (Acetona)

XMIC


DIAGRAMAS DE EQUILIBRIOISOTERMOS



0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

M

H

P

xR

yE

% S

%

C

REFINADOEXTRACTO

SB

C

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

P

Soluto

Disolvente

(yE,xR)


CLCULO DE SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR SIMPLEBALANCE GLOBAL A+S = R + E= MBALANCE SOLUTO A xA+ S yS = R xR + E yE= M z

BLOQUE I. EXTRACCIN L-L3.3. Resolucin basada en el equilibrio

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

z

AM

xR

yE

% S

%

C

SB

C

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

(yE)

P

Soluto

Diluyente Disolvente

(xR)


010

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

xys, xs

yy, x C

B

G S

EP

T

T

R

R

E

A


CLCULO DE SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR SIMPLECASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES

SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR DE VARIAS ETAPAS

1 N2

S1 S2 SN

A, xA R1xR1

R2xR2

RN-1XRN-1

RNXRNE1

yE1E2yE2

ENyEN E

yE


* Entrada independiente de disolvente


BALANCE GLOBAL A+S1 = R1 + E1=M1

BALANCE SOLUTO A xA+ S1 yS1 = R1 xR1 + E1 yE1=M1 z1

ETAPA 1

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

xR2

M2xR1

yE1A

M1

% S

%

C

SB

C

CLCULO xR1 e yE1

BALANCE DE MATERIA

E1 y R1

ETAPA 2


SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR DE VARIAS ETAPASCASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES

010

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

xys, xs

y

y, x C

B

G

EP

T2T2

R

T1

T3

T1

T3

A

S


SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR DE VARIAS ETAPASCASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES

1 S2 NA, xA

E1, y1

R1, x1

E2, y2

R2, x2

E3, y3

Rs-1, xs-1

Es, ys

Rs, xs

Es+1, ys+1

RN-1, xN-1

EN, yN

RN, xN

S, ySo

EXTRACCIN CONTINUA EN MULTIETAPAS EN CONTRACORRIENTE

A + S = E1 + Rn = T

AxA + SySo = E1y1 + RNxN = Tz

SAySxA

z SoA+

+=

RN S = A E1 = R

RN S = RN-1 EN = R

RN-1 + S = RN + EN


CASO B

ASB



CASO B

SA

B

Curva de Equilibrio

Curva de Operacin

xA

xA



CASO B

LIXIVIACION (EQUIPOS)

Extractor Soxhlet

Extraccion yLixiviacion

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