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)
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
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
3.2. Equipos BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
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
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
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
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
K= yExR
COEFICIENTE DE REPARTO
CASO ADILUYENTE+DISOLVENTE
INMISCIBLES
CASO B (tpico)DILUYENTE+DISOLVENTEPARCIALMENTE MISCIBLES
3.3. Resolucin basada en el equilibrio
EXTRACCIN
ALIMENTACIN(Portador, B + soluto, C)
REFINADO(Portador, B + soluto, C )
DISOLVENTE(Disolvente, S)
EXTRACTO(Disolvente S + soluto, C)
EXTRACCIN
ALIMENTACIN(Portador, B + soluto, C)
REFINADO(Portador, B + soluto, C )
DISOLVENTE(Disolvente, S)
EXTRACTO(Disolvente S + soluto, C)
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
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
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
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
3.3. Resolucin basada en el equilibrio
DIAGRAMA DE EQUILIBRIO ISOTERMO
CASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
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
3.3. Resolucin basada en el equilibrio
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
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
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIOISOTERMOS
3.3. Resolucin basada en el equilibrio
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
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)
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L
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)
CASO 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
yy, x C
B
G S
EP
T
T
R
R
E
A
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L3.3. Resolucin basada en el equilibrio
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
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L3.3. Resolucin basada en el equilibrio
* Entrada independiente de disolvente
CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES
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
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L3.3. Resolucin basada en el equilibrio
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
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L3.3. Resolucin basada en el equilibrio
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
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L3.3. Resolucin basada en el equilibrio
CASO B
ASB
EXTRACCIN CONTINUA EN MULTIETAPAS EN CONTRACORRIENTE
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L3.3. Resolucin basada en el equilibrio
CASO B
SA
B
Curva de Equilibrio
Curva de Operacin
xA
xA
EXTRACCIN CONTINUA EN MULTIETAPAS EN CONTRACORRIENTE
BLOQUE I. EXTRACCIN L-L3.3. Resolucin basada en el equilibrio
CASO B
LIXIVIACION (EQUIPOS)
Extractor Soxhlet