145484233 extraccion liquido liquido para combinar
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OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DEMASA II (ABSORCIÓN, EXTRACCIÓN Y
ING. EMILIO VÁZQUEZ NAVAS
BOCA DEL RIO, VERACRUZ A 16 DE MAYO DEL 2013.
INTEGRANTES
• A!"#$" M%&' C)*!"$A*+%*"
• F'%-*") E$)/'!!)L"*-#)
• M)+"*-#) S#- A!)#• S)!)&) C)**)$" L%'$)
FACULTAD DE INGENIERIAUNIVERSIDADVERACRUZANA
EXTRACCIÓN L5UIDO7L5UIDO
EQUIPO 1
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ÍndiceIntroducción..........................................................................................................2
1. Extracción líquido- líquido.................................................................................3
2. Campos de utilidad..........................................................................................8
1A. Liquid extraction...............................................................................................6
2A. Fields of Usefulness..........................................................................................9
. !elaciones de equili"rio en la extracción.............................................................:
#. Elección del disol$ente...................................................................................11
%. &odos de 'peración......................................................................................13
(. Aparatos de extracción...................................................................................18
(.1. &e)cladores - *edimentadores.....................................................................19(.2. +orres de pul$eri)ación , de relleno...............................................................1;
(.. +orres de platos perforados.......................................................................21
(.#. +orres de placas reflectoras..........................................................................22
(.%. +orres aitadas...........................................................................................23
(.(. Columnas pulsadas.....................................................................................28
(.. Extractores centrífuos................................................................................29
(./ Equipo auxiliar ........................................................................................2;
. Fundamentos de la extracción.........................................................................2:.1 Extracción de soluciones diluidas...............................................................2:
.2. Extracción de soluciones concentradas equili"rio de fases............................30
. Uso del m0todo de &cCa"e-+iele............................................................33
.# Extracción a contracorriente.....................................................................3<
.% Extracción en contracorriente de sistemas tipo II utili)ando refluo...................36
.( !elaciones de refluo limite.......................................................................3;
/ 3ro"lema......................................................................................................3:
3ro"lema 2.......................................................................................................... <1
Conclusiones.......................................................................................................<3
Fuentes de información.........................................................................................<<
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Introducción
En este tra"ao se pretende dar a conocer el tema de la extracción liquido-liquido4
así como sus conceptos4 campos de utilidad4 las relaciones de equili"rio en la
extracción4 los puntos que se de"en tomar en cuenta para eleir un disol$ente4
diferentes equipos ,5o aparatos4 fundamentos que a,uden a resol$er di$ersos
pro"lemas de esta misma.
La importancia de esta operación unitaria radica en que es un m0todo mu, 6til
para separar componentes de una me)cla4 el 0xito de este m0todo depende de la
diferencia de la solu"ilidad del compuesto a extraer en dos disol$entes diferentes.
Cuando se aita un compuesto con dos disol$entes inmisci"les4 el compuesto sedistri"u,e entre los dos disol$entes. A una temperatura determinada4 la relación de
concentraciones de compuesto en cada disol$ente es siempre constante.
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1. Extracción líquido- líquido
La extracción líquida4 llamada alunas $eces extracción con disol$entes4 es laseparación de los componentes de una solución líquida por contacto con otro
líquido insolu"le. *i las sustancias que componen la solución oriinal se
distri"u,en de manera distinta entre las dos fases líquidas4 se puede lorar cierto
rado de separación4 que puede incrementarse mediante el uso de contactos
m6ltiples o su equi$alente en la forma de la a"sorción de ases , la destilación.
3or eemplo4 si una solución de 7cido ac0tico en aua se aita con un líquido
como acetato de etilo4 parte del 7cido4 pero relati$amente poca aua4 entrar7 en la
fase 0ster. 3uesto que las densidades de la capa acuosa , la del 0ster son
diferentes en el equili"rio4 se separar7n al cesar la aitación8 tam"i0n se pueden
separar por decantación. 3uesto que aora la relación de 7cido a aua en la capa
de 0ster es diferente de la relación de la solución oriinal , distinta tam"i0n de la
relación de la solución acuosa residual4 se a lorado cierto rado de separación.
Este es un eemplo de contacto por etapas8 puede lle$arse a ca"o en lotes o en
forma continua. El aua residual puede extraerse repetidamente con m7s 0ster
para reducir m7s a6n el contenido de 7cido4 o se puede rearrelar una cascada a
contracorriente de etapas. 'tra posi"ilidad es utili)ar al6n tipo de aparato de
contacto continuo a contracorriente4 en donde no se tienen etapas discretas. La
utili)ación del refluo4 como en la destilación4 puede meorar m7s a6n la separación
final.
En todas las operaciones de este tipo4 la solución que se $a a extraer se llama
alimentación , disol$ente el líquido con el cual se pone en contacto la
alimentación. El producto de la operación rico en disol$ente se llama extracto8 el
líquido residual de donde se separó el soluto es el refinado.
En procesos m7s complicados se pueden utili)ar dos disol$entes para separar los
componentes de una alimentación. 3or eemplo4 una me)cla de 7cido p- , o-
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nitrobenzoico puede separarse distri"u,endo los 7cidos entre cloroformo , aua4
que son líquidos insolu"les. El cloroformo disuel$e preferencialmente al isómero
para , el aua al isómero orto. A esto se le llama extracción con doble disolvente
o fraccionada.
<
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2. Campos de utilidad
Las aplicaciones de la extracción líquida se clasifican en $arias cateorías9
aquellas aplicaciones en que la extracción est7 en competencia directa con otros
m0todos de separación , aquellas aplicaciones en que es el 6nico m0todo
adecuado. En competencia con otras operaciones de transferencia de masa4 aquí4
los costos relati$os son importantes. La destilación , la e$aporación son m0todos
directos de separación8 los productos o"tenidos est7n formados "7sicamente de
sustancias puras.
3or otra parte4 la extracción líquida produce nue$as soluciones4 que a su $e)de"en separarse4 frecuentemente por destilación o e$aporación. 3or eemplo4 es
difícil separar4 por destilación4 al 7cido ac0tico de una solución diluida con aua8
en cam"io4 puede separarse con relati$a facilidad mediante la extracción con un
disol$ente adecuado , la destilación posterior del extracto. En particular4 para las
soluciones m7s diluidas en las cuales el aua de"e e$aporarse por destilaci(n4 la
extracción es m7s económica8 especialmente4 porque el calor de e$aporación de
la ma,oría de los disol$entes or7nicos es sustancialmente menor que el del
aua. La extracción tam"i0n puede resultar aconsea"le como alternati$a frente a
la destilación al alto $acío4 a temperaturas mu, "aas4 para e$itar la
descomposición t0rmica.
3or eemplo4 los 7cidos rasos de cadena lara pueden separarse de los aceites
$eetales mediante destilación al alto $acío4 pero se separan en forma m7s
económica por extracción con propano líquido. El +7ntalo , el :io"io se pueden
separar mediante una tediosa cristali)ación fraccionada de los fluoruros do"les
con potasio8 en contraste4 su separación es "astante sencilla por extracción líquida
de las soluciones de 7cido fluorídrico con metiliso"utilcetona.
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1A. Liquid extraction
Liquid extraction4 sometimes called sol$ent extraction4 is te separation of te
constituents of a liquid solution ", contact ;it anoter insolu"le liquid. If te
su"stances constitutin te oriinal solution distri"ute temsel$es differentl,
"et;een te t;o liquid pases4 a certain deree of separation ;ill result4 and tis
can "e enanced ", use of multiple contacts or teir equi$alent in te manner of
as a"sorption and distillation.
A simple example ;ill indicate te scope of te operation and some of its
caracteristics. If a solution of acetic acid in ;ater is aitated ;it a liquid suc aset,l acetate4 some of te acid "ut relati$el, little ;ater ;ill enter te ester pase.
*ince no; te ratio of acid to ;ater in te ester la,er is different from tat in
oriinal solution and also different form tat in te residual ;ater solution4 a certain
deree of separation ;ill a$e occurred. +is is an example of stae;ise contact4
and it can "e carried out eiter in "atc or n continuous fasion. +e residual ;ater
can "e repeatedl, extracted ;it more ester to reduce te acid content still furter4
or ;e can arrane countercurrent continuous contact de$ice4 ;ere discrete
staes are not in$ol$ed. +e use of reflux4 as in distillation4 ma, enance te
ultimate separation still furter.
In all suc operation4 te solution ;ic is to "e extracted is called te feed, and
te liquid ;it ;ic te feed is contacted is te solvent. +e sol$ent-ric product
of te operation is called te extract 4 and te residual liquid from ;ic solute as
"een remo$ed is te raffinate.
&ore complicated process ma, use t;o sol$ents to separate te components of a
feed. For example4 a mixture of p- and o- nitro"en)oic acid can "e separated ",
distri"utin tem "et;een te insolu"le liquids cloroform and ;ater. +e
cloroform preferentiall, dissol$es te para isomer and te ;ater te orto isomer.
+is is called double-solvent 4 or fractional 4 extraction.
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2A. Fields of sefulness
Applications of liquid extraction fall into se$eral cateories9 tose ;ere extraction
is in direct competition ;it oter separation metods and tose ;ere it seems
uniquel, qualified. In competition ;it oter mass-transfer operations4 ere relati$e
costs are important. <istillation and e$aporation are direct separation metods4 te
products of ;ic are composed of essentiall, pure su"stances. Liquid extraction4
on te oter and4 produces ne; solutions ;ic must in turn "e separated4 often
", distillation or e$aporation.
+us4 for example4 acetic acid can "e separated form dilute solution ;it ;ater4
;it difficult, ", distillation or ;it relati$e ease ", extraction into suita"le sol$entfollo;ed ", te distillation of te extract.
For te more dilute solutions particularl,4 ;ere ;ater must "e $apori)ed in
distillation4 extraction is more economical4 especiall, since te eat of $apori)ation
of most oranic sol$ents is su"stantiall, less tan tat of ;ater.
Extraction ma, also "e attracti$e as an alternati$e to distillation under i $acuum
at $er, lo; temperatures to a$oid termal decomposition.
For example4 lon-cain fatt, acids can "e separated from $eeta"le oils ", i-
$acuum distillation "ut more economicall, ", extraction ;it liquid propane.
+antalum and nio"ium can "e separated ", $er, tedious fractional cr,stalli)ation of
te dou"le fluorides ;it potassium "ut ;it relati$e ease ", liquid extraction of te
,drofluoric acid solutions ;it met,l iso"ut,l =etone.
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Como un sustituto de m0todos químicos4 los m0todos químicos consumen
reacti$os , con frecuencia conducen a una costosa eliminación de los
su"productos químicos4 la extracción líquida4 que no pro$oca astos químicos o
eliminación de su"productos4 puede ser menos costosa. La separación de metales
como uranio-$anadio4 afnio-)irconio4 tunsteno-moli"deno , los productos de
fisión de los procesos de enería atómica4 se lle$an a ca"o m7s económicamente
por extracción liquida. Aun los metales menos costosos como co"re , sustancias
químicas inor7nicas como 7cido fosfórico4 7cido "órico , similares4 se pueden
purificar de manera económica mediante extracción líquida4 a pesar de que el
costo de recuperación del disol$ente de"e incluirse en las cuentas finales. En la
destilación4 en donde la fase $apor se crea a partir del líquido por adición de calor4
el $apor , el líquido est7n compuestos necesariamente de las mismas sustancias8
por lo tanto4 son mu, similares químicamente. Entonces4 las separaciones
producidas dependen de las presiones de $apor de las sustancias. En contraste4
en el caso de la extracción líquida4 los componentes principales de las dos fases
son mu, distintos químicamente8 por esto4 son posi"les las separaciones de
acuerdo con el tipo químico. 3or eemplo4 los idrocar"uros arom7ticos ,
parafínicos de aproximado peso molecular no se pueden separar por destilación4
,a que sus presiones de $apor son casi iuales8 sin em"aro4 pueden separarse
f7cilmente por extracción con distintos disol$entes4 como dióxido de a)ufre líquido4
dietilenlicol o sulfolano. >Es importante o"ser$ar que la destilación extracti$a
tam"i0n es 6til en estas operaciones4 pero es simplemente la extracción de la fase
$apor con un disol$ente4 mientras que la destilación líquida es la extracción de la
fase líquida. Con frecuencia4 los mismos disol$entes son 6tiles en los dos casos4
como era de esperarse?. &ucos productos farmac0uticos -penicilina4 por
eemplo-4 se producen en me)clas tan compleas que sólo la extracción líquida es
un m0todo adecuado de separación.
Equili!rio Líquido La extracción supone el uso de sistemas compuestos por tres
sustancias cuando menos8 aunque las fases insolu"les son predominantemente
;
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mu, distintas desde el punto de $ista químico4 en la ma,oría de los casos los tres
componentes aparecen en cierto rado en las dos fases.
". #elaciones de equili!rio en la extracción
a) Regla de las fases. En eneral un sistema liquido-liquido tiene tres
componentes A4 @ , C4 , dos fases en equili"rio. *ustitu,endo en la rela de las
fases4 los rados de li"ertad son 4 , las $aria"les son temperatura4 presión , las
cuatro concentraciones. >a, cuatro concentraciones porque solo es posi"le
especificar dos de las tres concentraciones de fracciones de masa en una fase.? la
tercera completa el total de las fracciones de masa a un $alor de 1.B4 x A x@ xc
D1.B. Cuando se fian la presión , la temperatura4 que es el caso usual entonces4
en equili"rio4 el sistema queda fio al esta"lecer una concentración a cualquier
fase.
!$ Coordenadas triangulares y datos de equilibrio. Las coordenadas
trianulares equil7teras se usan con muca frecuencia para representar los datos
de equili"rio de un sistema de tres componentes4 puesto que se tienen tres ees.
Esto se muestra en la fiura . Cada uno de los tres $0rtices representa un
componente puro4 A4 @ o C. El punto & representa una me)cla de A4@ , C4 la
distancia perpendicular desde el punto & asta la "ase A@ representa a la fracción
de masa xc de C en la me)cla en el punto &8 la distancia a la "ase C@ es la
fracción de masa x A de A4 , la distancia de AC es la fracción de masa x@ de @.
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Fi%ura 2. Coordenadas para un diarama trianular.
Fi%ura ". <iarama de fases líquido- líquido en los componentes A , @ son
parcialmente misci"les.
c? Datos de equilibrio en coordenadas rectangulares. Los diaramas trianulares
tienen ciertas des$entaas de"ido a las coordenadas especiales4 por lo cual un
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m0todo m7s 6til para raficar los datos de los tres componentes consiste en el
empleo de coordenadas rectanulares.
Fi%ura &. Coordenadas para un diarama rectanular
&. Elección del disol'ente3or lo com6n se tiene la amplia posi"ilidad de eleir entre los liquidos que se $an
a utili)ar como disol$entes para las operaciones de extracción. Es poco pro"a"le
que cualquier líquido particular exi"a todas las propiedades que se consideran
desea"les para la extracción8 eneralmente se tiene que llear a un cierto
acuerdo. Las siuientes características son las que se de"en considerar9
Selectividad . La efecti$idad del disol$ente @ para separar los componentes
de una solución A , C4 se mide comparando la relación entre C , A4 en la
fase rica en @ con esa relación en la fase rica en A en el equili"rio. La
relación de las relaciones4 el factor de separación4 o la selecti$idad4 @4 es
an7loa a la $olatilidad relati$a de la destilación. *i E , ! son las fases en
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equili"rio. 3ara todas las operaciones de extracción 6tiles la selecti$idad
de"e ser ma,or a uno4 cuanto m7s meor4 si la selecti$idad es uno4 la
separación no es posi"le. Coeficiente de distribución. Este coeficiente es la relación entre ,5x en el
equili"rio. &ientras que no es necesario que el coeficiente de distri"ución se
ma,or de 14 los $alores randes resultan m7s adecuados4 puesto que se
requerir7 menos disol$ente para la extracción. Insolubilidad del disolvente. El m7s insolu"le es el m7s 6til ,a que si la
capacidad del disol$ente para extraer es pequea se requerir7n randes
cantidades de disol$ente. Recuperabilidad . *iempre es necesario recuperar para $ol$erlo a utili)ar8
eneralmente4 la recuperación se ace mediante otra de las operaciones de
transferencia de masa4 la destilación. Densidad . Es necesaria una diferencia en las densidades de las fases
liquidas saturadas4 tanto para la operación con equipo por etapas como de
contacto continuo. Cuanto ma,or sea la diferencia meor. Tensión interfacial . Cuanto ma,or sea la tensión interfacial4 m7s
r7pidamente ocurrir7 la coalescencia de las emulsiones4 pero ser7 ma,or la
dificultas para la dispersión de un líquido en otro. Reactividad qu!ica. El disol$ente de"e ser esta"le e inerte químicamente
frente a los dem7s componentes del sistema , frente a los materiales
comunes de construcción. "iscosidad, presión de vapor # punto de congela!iento . <e"en ser "aos
para facilitar el maneo , el almacenamiento. El disol$ente de"e ser no toxico4 no inflama"le , de "ao costo.
<esraciadamente a, pocos disol$entes que cumplan los dos criterios a,
disol$entes relati$amente no tóxicos pero inflama"les como el exano4 otros
no son inflama"les pero sí tóxicos como el diclorometano o el cloroformo4 ,
otros son tóxicos e inflama"les como el "enceno.
(a!la 1. <isol$entes de extracción com6nmente utili)ados
)om!re Fórmula *ensidad +unto de +eli%rosidad
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,%mL$1 e!ullición,C$*isol'entes de extracción menos densos que el a%ua/ter dietílico >CC2?2' B4 % &u, inflama"le4
tóxico
0exano C(1# B4 G (B Inflama"le
enceno C(( B4H /B Inflama"le4 tóxico4
carcinóeno(olueno C(%C B4H 111 Inflama"le
Acetato de etilo CC''C2C
B4H / Inflama"le4 irritante
*isol'entes de extracción ms densos que el a%ua*iclorometano C2Cl2 14 #1 +óxico
Cloroformo CCl 14% (1 +óxico
(etracloruro decar!ono
CCl# 14( +óxico
3. 4odos de 5peración
*on mu, $ariadas las formas a la que se lle$a a ca"o la extracción líquido-líquido4
normalmente se tra"aa en forma continua4 ,a sea por etapas o contacto continuo.
Contacto por $tapas.- 3uede reali)arse de di$ersas maneras se6n la forma como
el disol$ente extractor se me)cla con el líquido alimentado
Extracción en una sola etapa
Extracción en $arias etapas a corriente cru)ada
Extracción en $arias etapas a contracorriente continua
Extracción a corriente continua con refluo
La extracción líquido J líquido es an7loa a la a"sorción. El disol$ente se
introduce por el extremo inferior de la columna con una inspección de otas que
ascienden a tra$0s de la alimentación que es la fase continua alimentada por el
extremo superior de la columna. La columna puede llenarse de anillos cer7micos o
al6n otro dispositi$o4 tal como4 discos iratorios4 platos pun)antes o un anillo
iratorio para me)clar en forma continua las dos fases , acer que se realice la
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separación4 el disol$ente contenido en la corriente de extracto , del refinado de"en
separarse , recircularse para la economía de la operación4 , eso se consiue por
destilación.
@alance de materia de extracción en una sola etapa
@alance +otal
FB * D ! E D &
<ónde9
*9 %lu&o de ali!entación del solvente o disolvente
E9 %lu&o de extracto obtenido
FB9 %lu&o de 'li!entación del !aterial fresco
!9 %lu&o de los lodos o refinados
K9 %racción en peso seg(n las corrientes de !asa de % ó R
9 %racción en peso seg(n las corrientes de S ó $
@alance de materia sistemas de extracción de m6ltiples etapas en contracorriente
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@alance de &ateria +otal
FB *:1 D !: E1 D &
6. Aparatos de extracción
En la extracción líquidoJliquido4 lo mismo que en la a"sorción de ases ,
destilación4 es preciso poner en contacto dos fases para permitir la transferencia
de materia , despu0s separarlas. En la a"sorción , destilación4 la separación de
las fases es f7cil , r7pida. En la extracción4 sin em"aro4 las dos fases tienen
densidades compara"les4 de forma que la enería disponi"le para me)cla ,
separación4 si se utili)a fluo por ra$edad4 es pequea8 muco menor que en caso
de una fase liquida , aseosa. Las $iscosidades de am"as fases son difíciles de
me)clar , toda$ía m7s difíciles de separar. Las $iscosidades de am"as fases
tam"i0n son relati$amente ele$adas , las $elocidades lineales a tra$0s de la
ma,or parte del equipo de extracción son "aas. En alunos tipos de extractores4
por lo tanto4 la enería de me)cla , separación se comunican mec7nicamente.
El equipo de extracción opera ,a sea por caras o de forma continua. Una cierta
cantidad de líquido de alimentación puede me)clarse con una cantidad
determinada de sol$ente en un tanque aitado8 despu0s se dean decantar las
fases , se separan. El extracto es la capa de sol$ente m7s el soluto extraído , el
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refinado es la capa de la que se a separado el soluto. El extracto ser7 m7s liero
o m7s pesado que el refinado4 de forma que el extracto unas $eces sale por la
parte superior del equipo , otras por el fondo. 3or supuesto que es posi"le
repetir la operación si se requiere m7s de un contacto4 pero cuando las cantidades
que inter$ienen son randes , se necesitan $arios contactos4 resulta m7s
económico el fluo continuo. La ma,or parte del equipo de extracción es continuo
con sucesi$as etapas de contacto o "ien con contacto diferencial. +ipos
representati$os son los me)cladores-sedimentadores4 las torres $erticales de
diferentes tipos que operan con fluo por ra$edad4 los extractores de torre
aitados , los extractores centrífuos. Las características de diferentes tipos de
equipo de extracción se presentan en la ta"la ./. La extracción liquido-liquido
tam"i0n puede lle$arse a ca"o utili)ando mem"ranas porosas. Este m0todo es
prometedor en el caso de separaciones difíciles
(a!la 2. Características de funcionamiento de equipo comercial de extracción
(ipo
Capacidad delíquido de las
corrientescom!inadas
,ft" ft2 7$
0(ft
Eficienciadel platoo de la
etapa,8$
Espaciado entreplatos o
etapas,In$
Aplicacionestípicas
4e9clador-sedimentador
%-1BB
3roceso <uo-
*ol para aceites
lu"ricantes
Columna depul'eri9ación,rociado ospra:$
%B-2%B 1B-2B
Extracción de
sal con
amoniaco a
partir de sosa
c7usticaColumnaempacada
2B-1%B %-2B !ecuperación
de fenol
Columna deplatosperforados
1B-2BB 1-2B (-2# B-B
3roceso furfural
para aceite
lu"ricante
Columna de !ecuperación
16
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placasdeflectoras
(B-1B% #-( %-1B #-( de 7cido ac0tico
(orre a%itada %B-1BB 1-2 /B-1BB 12-2# Muímicos
farmac0uticos ,
or7nicos
6.1. 4e9cladores - ;edimentadores
3ara la extracción discontinua4 el me)clador , el sedimentador pueden der la
misma unidad. Es mu, frecuente el uso de un taque que contiene un aitador de
aspas >propulsor? o tur"ina. Al terminar el ciclo de me)cla4 se detiene el aitador ,
las capas se dean decantar por ra$edad4 retirando despu0s el extracto , refinado
que se recoen en recipientes separados4 sac7ndolos a tra$0s de una línea
inferior de descara pro$ista de una mirilla de $idrio. Los tiempos de me)cla ,
sedimentación que se requieren para una extracción determinada solo se o"tienen
por experimentación9 son típicos cinco minutos para me)cla , die) minutos para
sedimentación4 pero son frecuentes tiempos mucos ma,ores , menores.
En el caso de fluo continuo4 el me)clador , sedimentador son pie)as distintas del
equipo. El me)clador puede ser un pequeo tanque aitado equipado con líneas
de entrada , salida4 así como placas deflectoras para e$itar la formación de cortos
circuitos8 tam"i0n puede ser una "om"a centrifua u otro me)clador de fluo. El
sedimentador con frecuencia es un sencillo decantador continuo que tra"aa por
ra$edad. Con líquidos que se emulsionan con facilidad , que tienen densidades
aproximadamente iuales4 tal $e) ser7 necesario acer pasar la descara del
me)clador a tra$0s de un tami) o una pie)a de fi"ra de $idrio para que puedan
coalescer las otitas de la fase dispersa antes de que sea posi"le la
sedimentación por ra$edad. 3ara separaciones m7s difíciles4 se emplean
centrifuas tu"ulares o tipo disco.
19
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Fi%ura 3. *istema de extracción me)clador-sedimentador
*i4 como es a"itual4 se quieren $arias etapas de contacto4 se utili)a un tren de
me)cladores-sedimentadores que opera con fluo en contracorriente4 tal como se
muestra en la fiura %. El refinado procedente de cada sedimentación constitu,e la
alimentación del siuiente me)clador4 en el que se pone en contacto con extracto
intermedio o sol$ente fresco. El principio es el mismo que el de un sistema de
lixi$iación continuo con etapas en contracorriente.
6.2. (orres de pul'eri9ación : de relleno
Estos extractores de torre operan con contacto diferencial , no por etapas4 de
modo que la me)cla , sedimentación tienen luar de forma simult7nea continua.
En la torre de pul$eri)ación que se presenta en la fiura el líquido menos denso
se introduce por el fondo , se distri"u,e en pequeas otas por medio de las
"oquillas A. Las otas de líquido liero ascienden a tra$0s de la masa del líquido
1;
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m7s pesado que desciende por la torre como una corriente continua. Las otas se
recoen en la parte superior , forman la corriente del líquido m7s liero que sale
por la parte superior de la torre. El líquido m7s pesado sale por el fondo de la
torre. En la fiura (4 la fase liera es la fase dispersa mientras que la m7s pesada
es la continua. Esto puede in$ertirse4 rociando la corriente m7s pesada de la fase
m7s liera en la cima de la columna4 para que descienda con la fase dispersa a
tra$0s de una corriente continua del líquido m7s liera. La elección de la parte
dispersa depende las $elocidades de fluo4 de las $iscosidades4 así como de las
características de moado >umectación? de am"as fases4 , por lo eneral se "asa
en la experiencia. La fase con ma,or $elocidad de fluo puede dispersarse para
o"tener una ma,or 7rea de contacto4 pero4 si a, una importante diferencia de
$iscosidades4 se dispersa la fase m7s $iscosa con el fin de o"tener una ma,or
$elocidad de sedimentación. Alunos dicen que en las torres empacadas4 la fase
continua de"er7 meorar el empaque4 pero esto no es necesario para un "uen
funcionamiento. Cualquiera que sea la fase dispersa4 el mo$imiento de las otas a
tra$0s de la columna pone constantemente el líquido de la fase dispersa en
contacto fresco con la otra para producir una eficiencia equi$alente a una serie de
me)cladores-sedimentadores. a, una transferencia continua de materia entre las
fases4 , la composición de cada fase $aria a medida que circula por la torre. A
cualquier ni$el dado4 el aleamiento del equili"rio es la que proporciona la fuer)a
impulsora para la transferencia de materia. La $elocidad de transferencia de es
relati$amente "aa en comparación con la a"sorción o la destilación , una columna
alta puede ser equi$alente a solo unas solas etapas ideales. En torres reales de
pul$eri)ación4 el contacto entre las otas , la fase continua con frecuencia es m7s
efecti$a en la reión en done se forman las otas. Esto se de"e a una ma,or
$elocidad de transferencia de materia en las otas recientemente formando o
aretrome)clado de la fase contin6a en cualquier caso4 el aumento de la altura no
conduce a un aumento proporcional del n6mero de etapas8 es muco m7s efecti$o
redispersar las otas a inter$alos frecuentes a lo laro de la torre. Esto puede
reali)arse llenando la torre con empaquetes4 tales como anillos o monturas. El
empaquete pro$oca la coalescencia , reeneración de las otas ,4 puede
1:
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aumentar el n6mero de etapas para una altura dada de la columna. Las torres
empacadas se asemean a las torres de pul$eri)ación en la sencille) , pueden
construirse para resol$er casi cualquier pro"lema de corrosión o presión a un
costo ra)ona"le. *u principal des$entaa es que lo solidos tienen a depositarse
so"re el empaque , pro$ocan canali)ación.
FI<#A 6. +orre de pul$eri)ación >rociado?8 A4 "oquilla para distri"uir el líquido
liero
6.". (orres de platos perforados
20
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La redispersion de las otas del líquido se puede reali)ar tam"i0n por medio de
platos perforados trans$ersales4 an7loos a los de estili)ación. Estas
perforaciones en una torre de extracción son de un entero , un medio a cuatro
enteros , un medio mm de di7metro. El espaciado entre los platos $aría de 1%B a
(BB mm >de ( a 2# in?. 3or lo eneral el líquido liero es la fase dispersa , los
conductos de descenso permiten el paso de la fase continua de un plato a otro. +al
como muestra la fiura a4 el líquido liero se recoe formando una delada capa
de "ao de cada plato , se pro,ecta en forma de corros en el interior de la capa
ruesa del líquido pesado situado encima. En la fiura "4 se ilustra un diseo
modificado4 en que las perforaciones solo existen en un lado del plato4 alternando
a la dereca , a la i)quierda de un plato a otro. Casi toda la extracción tiene luar
en la )ona de me)cla situada encima de a perforaciones8 en liquido liero >aceite?
asciende , se acumula en un espacio de"ao del plato superior4 flu,endo entonces
trans$ersalmente so"re un $ertedero asta la siuiente serie de perforaciones. El
líquido pesado que forma la fase continua >sol$ente? pasa ori)ontalmente desde
la )ona de la me)cla asta la )ona de sedimentación4 donde las finas otas del
líquido liero tienen la oportunidad de separarse , ascenderte acia el plato
superior. Con frecuencia este diseo reduce en forma considera"le la cantidad de
aceite que el sol$ente arrastra acia a"ao , aumenta la efecti$idad del extractor.
Fi%ura =. +orres de extracción de platos9 a? perforaciones en platos ori)ontales8
"? plato perforado de $ertedero de cascada con )onas de me)cla , sedimentación
21
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6.&. (orres de placas reflectoras
Estas torres de extracción contienen una serie de placas deflectoras ori)ontales.El líquido pesado flu,e por encima de cada placa , cae al inferior en cascada8 el
líquido liero flu,e por de"ao de cada placa , se pro,ecta en forma de roció acia
arri"a desde el "orde a tra$0s de la fase pesada. Los dispositi$os m7s frecuentes
son los de discos , anillos así como los de placas sementadas4 que $an de un
lado a otro. En am"os tipos el espaciado entra las placas es de 1BB a 1%B mm ># a
( in?. Las torres de placas deflectoras carecen de pequeas perforaciones que
puedan o"struirse o aumentar de di7metro por la corrosión. *on capaces de tratar
soluciones sucias que contienen sólidos en suspensión8 una modificación de las
torres e discos , anillos que est7n equipadas con raspadoras con el fin de separar
los sólidos que se depositan so"re las placas. 3uesto a un fluo del líquido es
sua$e , llano4 sin cam"ios "ruscos de $elocidad , dirección4 las torres de placas
son mu, con$enientes para líquidos que se emulsifican f7cilmente. *in em"aro4
por la misma ra)ón4 no son efecti$os como me)cladores , cada placa equi$alente
solamente a aB.BB% a B.1 a etapa ideal.
6.3. (orres a%itadas
Los me)cladores- sedimentadores comunican enería mec7nica para la me)cla
de dos fases liquidas4 pero los extractores torre descritos asta aora no4 si no
22
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que depende del fluo por ra$edad tanto para la me)cla4 como para la
separación. *in em"aro4 en alunos extractores e torres se comunican en
enería mec7nica por medio de tur"inas interiores u otros aitadores4 instalados
so"re un ee central rotatorios. En el contractor de discos rotatorios que se ilustra
en la fiura / a4 discos planos dispersan el líquido , lo impelen acia la pared de
la torre4 donde anillos est7ticos crean )onas de reposo en las que se separan las
fases. En otros diseos a, puntos de impulsadores >o aspas? que son
separadores por )onas de calma para dar luar4 de )eco4 a un sistema de
me)cladores sedimentadores uno Los me)cladores- sedimentadores comunican
enería mec7nica para la me)cla de dos fases liquidas4 pero los extractores torre
descritos asta aora no4 si no que depende del fluo por ra$edad tanto para la
me)cla4 como para la separación. *in em"aro4 en alunos extractores e torres
se comunican en enería mec7nica por medio de tur"inas interiores u otros
aitadores4 instalados so"re un ee central rotatorios. En el contractor de discos
rotatorios que se ilustra en la fiura / a4 discos planos dispersan el líquido , lo
impelen acia la pared de la torre4 donde anillos est7ticos crean )onas de reposo
en las que se separan las fases. En otros diseos a, puntos de impulsadores >o
aspas? que son separadores por )onas de calma para dar luar4 de )eco4 a un
sistema de me)cladores sedimentadores uno encimas de otros. En el extractor
de or=-*cei"el que se representa en la fiura / "4 las reiones que rodean a
los aitadores est7n empacadas con tela met7lica para fa$orecer la coalescencia
, la separación de las fases. La ma,or parte de la extracción tiene luar en las
secciones de la me)cla4 aunque tam"i0n se produce alo en la secciones de
calma4 de forma que la eficiencia de cada unidad de me)clador-sedimentador es
a $eces superior al 1BBN. 3or lo reular cada me)clador-sedimentador tiene una
altura de BB a (BB mm >1 a 2 ft?4 de forma que es posi"le o"tener $arios
contactos teóricos como una altura ra)ona"lemente corta de columna. *in
em"aro4 el pro"lema de mantenimiento de las partes mó$iles internas4
especialmente con líquidos corrosi$os4 constitu,en una seria des$entaa.
23
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Fi%ura >. Extractores de torre aitada9 a? unidad de discos rotatorios8 "? extractor de or=-*ei"el
6.6. Columnas pulsadas
La aitación puede tam"i0n comunicarse por medios externos4 tal como ocurre en
las columnas pulsadas. Una "om"a reciprocante OpulsaP todo el contenido de la
columna a inter$alos frecuentes4 de forma que un r7pido mo$imiento reciprocante
de amplitud relati$amente pequea se superpone al fluo ordinario de las fases
2<
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liquidas. La torre es de empaque ordinario4 o "ien4 de platos perforados
especiales. En una torre empacada4 la pulsación dispersa los líquidos , suprime la
canali)ación4 de manera que meora de forma considera"le el contacto entre las
fases. En las torres de platos perforados pulsadas4 las perforaciones son m7s
pequeas que en las torres no pulsadas4 oscilando entre 1.% a mm de di7metro4
con un 7rea a"ierta total en cada plato de ( a 2( N de la sección trans$ersal de la
torre. Estas torres utili)an casi siempre para tratar líquidos radioacti$os altamente
corrosi$os. :o utili)an conductos de descenso. En el comportamiento ideal4 la
pulsación pro$oca4 la dispersión del líquido liero en la fase pesada en la carrera
ascendente4 mientras que la fase pesada se pro,ecta en forma de corro en la
fase liera durante la carrera ascendente. En estas condiciones la eficiencia de las
etapas puede ser de BN. *in em"aro4 esto es posi"le solo cuando los
$ol6menes de las dos fases son aproximadamente iuales , cuando casi no a,
$ariación de $olumen durante la extracción. En el caso m7s frecuente4 las
dispersiones sucesi$as son menos afecti$as , a, retrome)clado de una fase en
una dirección4 con lo cual la eficiencia de los platos disminu,e a BN. En
columnas pesadas4 tanto de empaquete como de platos perforados4 la altura que
se requiere para o"tener un determinado n6mero de contactos teóricos es con
frecuencia menor que la tercera parte de la requerida en una columna no pulsada.
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Fi%ura ?.Columna de pulsos
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6.=. Extractores centrífu%os
La dispersión , separación de las fases se aceleran considera"les por medio de la
fuer)a centrífua4 tal como sucede en $arios extractores comerciales. El extractor
3od"ielnia= contiene una cinta perforada situada en el interior de una pesada
carcasa met7lica4 que $a enrollada en espiral alrededor de un ee ueco
ori)ontal4 a tra$0s del cual entra , salen los líquidos. En líquido liero se "om"ea
asta la parte exterior de la espiral a una presión comprendida entre , 12 atm
para $encer la fuer)a centrífua4 mientras que el líquido pesado se introduce por el
centro. Los líquidos flu,en en contracorriente a tra$0s del pasado formado por la
cinta , las paredes de la carcasa. El líquido pesado se mue$e acia afuera a lo
laro de la cara externa del espiral4 mientras que el líquido liero es for)ado por
despla)amiento a fluir acia adentro a lo laro de la cara interna. *e enera así un
rociado altamente cortante en la superficie de contacto liquido-liquido dando luar
a una r7pida transferencia de materia. Adem7s4 parte del líquido se rocía a tra$0s
de las perforaciones de la cinta , aumenta la tur"ulencia. En una sola maquina es
posi"le conseuir asta 2B contactos teóricos4 si "ien los as frecuente es de a 1B
contactos teóricos. Los extractores centrífuos son caros , encuentran una
aplicación relati$amente imitada. +ienes la $entaa de producir mucos contactosteóricos en un pequeo espacio , tener tiempos de residencia mu, pequeos >del
orden de # seundos?. *on mu, $aliosos para la extracción de productos sensi"les
tales como $itaminas , anti"ióticos.
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Fi%ura 1@. Extractor centrífuo de 3od"ielnia=
6.> Equipo auxiliar
La fase dispersa de una torre de extracción se dea coalescer en al6n punto para
formar una capa continua de la que se retira una corriente de producto. La
superficie de contacto entre esta capa , la fase continua predominante se forma
en una sección a"ierta en la cima o en el fondo de una torre empacada4 en una
torre de platos perforados la sección a"ierta se forma dentro de la parte superior
de la torre cuando la fase liera se dispersa. *i la fase pesada es la q dispersa4 la
superficie de contacto entre am"as fases se mantiene cerca del fondo de la torre.
El ni$el de esta superficie de contacto controla autom7ticamente de una forma
an7loa al caso de un decantador continuo por ra$edad por medio de una línea
2;
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de $enteo de so"re fluo para la fase pesada. En las columnas randes la
superficie de contacto se mantiene a $eces en el ni$el deseado por medio de un
controlador de ni$el que acciona una $7l$ula situada la línea de descara de
líquido pesado.
En la extracción liquido-liquido casi siempre es necesario separar el sol$ente del
extracto o de refinado4 o de am"os. 3or tanto4 resulta esenciales equipos
auxiliares tales como sistemas de destilación4 e$aporadores4 calentadores ,
condensadores4 para su empleo en sistemas de extracción ,4 con frecuencia4 en
su costo es muco ma,or que el dispositi$o de extracción entre sí.
=. Fundamentos de la extracción
3uesto que la ma,or parte de los m0todos de extracción continua usan contactos
en contracorriente entre dos fases4 una corriente formada por un líquido m7s liero
, otra por un líquido m7s pesado4 mucos de los fundamentos de la a"sorción de
ases en contracorriente , de destilación se aplican a la extracción de líquido. Así4
cuestiones tales como etapas ideales4 eficiencia de las etapas4 relación mínimaentre las dos corrientes , tamao del equipo tienen la misma importancia en la
extracción que en la destilación.
=.1 Extracción de soluciones diluidas
3ara la extracción discontinua o multietapa de soluciones diluidas4 donde los
cam"ios en la $elocidad del fluo son desprecia"les , el coeficiente de distri"ución
1
K D es constante4 con$iene utili)ar un factor de extracción E4 el cual es
equi$alente al factor de aotamiento * definido con la ecuación.
1 E! "-='-#+- - '$+*'>%'?# -$ !) *-!)'?# - !) "#-#+*)'"# - -@%'!'>*'"-! $"!%+" -# -! -+*)+" "# *-$-+" ) !) -! *-=#)".
2:
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E≡ K DV
L 1
3ara una extracción de una sola etapa con sol$ente puro4 la fracción de soluto
restante es 15>1E? , la fracción recuperada es E5 >1E?. Las di$ersas formas de laecuación Qremser se utili)an para una cascada de extracción en contracorriente.
ya− ya∗¿
yb− yb∗¿
¿¿¿
yb∗− ya∗¿
yb− ya¿
¿¿
n¿¿
ln ¿
N =¿
2
yb− yb∗¿
ya
− ya
∗¿= yb− ya
¿
N = yb− ya
¿
y b− yb∗¿
ya− ya∗¿
¿¿¿¿
ln ¿
N =¿
#
3ara la fase L
30
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xb− xb∗¿
xa− x A∗¿
¿¿¿¿
ln ¿¿
%
S≡ 1
A=mV
L
(
=.2. Extracción de soluciones concentradas equili!rio de fases
En la extracción de soluciones concentradas4 las relaciones de equili"rio son m7s
complicadas que en otras separaciones4 de"ido a que est7n presentes m7s
componentes. Los datos de equili"rio se presentan en un diarama trianular
como se ilustra en la siuiente fiura. Un eemplo de un sistema tipo I que
presenta misci"ilidad parcial del sol$ente >&IQ? el dilu,ente >aua?4 pero
misci"ilidad completa del sol$ente , el componente que se desea extraer
>acetona?.
31
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Cuando se aade sol$ente a la me)cla de acetona , aua la composición de la
me)cla que resuel$a est7 situada so"re una línea recta que une al punto del
sol$ente puro , el punto correspondiente a la me)cla "inaria oriinal. Cuando se
aade suficiente cantidad de sol$ente para que todas las composiciones est0n
situadas de"ao de la cur$a en forma de domo4 la me)cla se separa en dos fases.
Los puntos que representan las composiciones de las fases pueden unirse por una
recta a la)o de unión de composiciones de la me)cla que pasa atra$es del punto
representati$o de la composición lo"al de la me)cla.
La línea ACE representa las composiciones de &IQ >extracto? , la línea @<E
representa las composiciones de la capa de aua >refinado?. Al aumentar el
contenido lo"al de la me)cla4 las composiciones de las dos fases se acercanentre si , se acen iuales en el punto E que reci"e el nom"re de punto crítico.
Las rectas de composiciones de la fiura est7n inclinadas acia la i)quierda , la
fase de extracto es m7s rica en acetona que la fase de refinado. Esto suiere que
32
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la ma,or parte de la acetona de"er7 extraerse desde la fase acuosa utili)ando
solo una moderada cantidad de sol$ente. *i las rectas de composiciones fuesen
ori)ontales o estu$iesen inclinadas acia la dereca la extracción toda$ía sería
posi"le4 pero sería preciso utili)ar m7s disol$ente ,a que el extracto final no sería
tan rico en acetona.
La relación de producto deseado >acetona? a dilu,ente >aua? tendría que ser
ele$ada por un proceso pr7ctico de extracción. La solu"ilidad del aua en el
sol$ente &IQ es solamente del 2N4 pero al aumentar la concentración de acetona
aumenta tam"i0n el contenido del aua en la fase de extracto. Los datos de la fi.
*e representan en la fi. 2.1B para mostrar el aumento radual en el contenido
de aua y H 2O con el contenido de acetona , y A 5 y H 2O pasa por un
m7ximo a aproximadamente 2N en peso de acetona en la fase de extracto. *e
podía o"tener una ma,or concentracion de acetona pero la ma,or cantidad de
aua en el producto de extracto es pro"a"le que
aría indispensa"le la operación es estas
condiciones.
Fi%ura 11. Composición de la fase para el sistema &IQ-ACE+':A-2'
33
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=." so del mtodo de 4cCa!e-(7iele
La separación que se alcan)a con un determinado n6mero de etapas ideales en
una cascada en contracorriente se determina utili)ando un diarama trianular ,
t0cnicas raficas especiales4 pero una modificación del m0todo de &cCa"e-+iele4
que es la que se utili)a aquí4 resulta sencilla , conduce a resultados satisfactorios
en la ma,oría de los casos. El m0todo fia la atención en la concentracion de
soluto en las fases de extracto , de refinado4 , el diarama no muestra la
concentracion del dilu,ente en el extracto ni la concentración de sol$ente en el
refinado.
3ara aplicar el m0todo a la extracción4 los datos de equili"rio se representa en un
r7fico rectanular4 donde la fracción de soluto en el extracto4 o fase R4 se
representa como ordenada4 , la fracción masa de soluto en la fase de refinado se
representa como la a"scisa.
La línea de operación para el diarama de extracción est7 "asada en la ecuación4
que expresa la relación entre las concentraciones de soluto que sale de la etapa n
en la fase L , la que $iene de la etapa n1 en la fase R. Los puntos extremos de la
línea de operación > xa , ya ¿ , > xb , yb ¿ est7n eneralmente determinados por
un "alance lo"al de materia4 teniendo en cuenta los datos del equili"rio ternario.
<e"ido a que disminu,e la fase de refinado >L? , aumenta la fase del extracto >R? a
medida que pasan a tra$0s de la columna4 la línea de operación aplica un "alance
de materia a una parte de la cascada. El n6mero de etapas ideales se determina
entonces tra)ando escalones en la forma a"itual.
yn+1=
( L
n
V n+1 ) xn+
V a
ya
− La
xa
V n+1
*i el n6mero de etapas ideales est7 especificado4 la fracción de soluto extraído ,
las composiciones finales se determinan por prue"a , error. *e supone la fracción
extraída o la composición del extracto final , se constru,e la línea de la cur$a de
3<
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operación. *i se requieren mucas etapas4 se supone una menor fracción extraída
, se repiten los c7lculos. Alunos c7lculos se efect6an por lo reular en la
computadora
=.& Extracción a contracorriente
El tipo m7s com6n de cascada de extracción es el sistema a contracorriente. En
esta cascada4 las dos fases flu,en en direcciones contrarias. *e supone que cada
etapa es de equili"rio4 por lo que las dos fases que salen de ella est7n en
equili"rio.
El soluto A4 est7n disueltos en el dilu,ente4 <4 en la alimentación. El soluto se
extrae con el sol$ente4 *. Con frecuencia4 la corriente de sol$ente que entra se
pre-satura con dilu,ente. Las corrientes con altas concentraciones de dilu,ente se
llaman refinadas, mientras que las corrientes con altas concentraciones de
sol$ente son el extracto. En la ta"la se $e la nomenclatura4 en unidades tanto
de fracción en peso como de relación en peso.
(a!la ". :omenclatura para la extracción
nidades de fracción en peso X A , j Fracción en peso de soluto en el
refinado que sale de la etapa X D, j Fracción en peso de dilu,ente en el
refinado que sale de la etapa X S , j Fracción en peso de sol$ente en el
refinado que sale de la etapa X A F X A M
Fracción en peso de soluto en las
corrientes de alimentación , me)cladasY A , j Fracción en peso de soluto en elextracto que sale de la etapa
Y D , jFracción de peso de dilu,ente en el
extracto que sale de la etapa Y S , j Fracción en peso de sol$ente en el
extracto que sale de la etapa X
A ,SFracción en peso de soluto en la
corriente del sol$ente
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Z A B Z B Fracción en peso en la alimentación al
extractor fraccionado R j +asa de fluo de refinado que sale de la
etapa 4 =5 E j +asa de fluo de extracto que sale de la
etapa 4 =5S= E N +1 +asa de fluo de sol$ente que entra al
extractor >no necesariamente puro?4 =5 F = R
0 +asa de alimentación que entra al
extractor4 =5^ R j B
^ E j B S B
^ F B &asa de refinado4 extracto4 sol$ente 4
alimentación4 = M +asa de fluo de corrientes me)cladas4
=5
nidades de relación de pesos,sol'ente : dilu:ente inmisci!les$
X j !elación de pesos de soluto en el
dilu,ente que sale de la etapa 4 = A5=
<Y j !elación de pesos de soluto en el
sol$ente que sale de la etapa 4 = A5=
* F D +asa de fluo del dilu,ente4 =
dilu,ente5 F S +asa de fluo del sol$ente4 = sol$ente5
)om!resA *oluto. &aterial que se $a a extraer * <ilu,ente. *ustancia donde esta
disuelto el soluto en la alimentación; *ol$ente. Aente separador areado
para acer la separación
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=.3 Extracción en contracorriente de sistemas tipo II utili9andorefluo.
Al iual que en la destilación4 en la extracción en contracorrientes es posi"le
utili)ar refluo para meorar la separación de los componentes de la alimentación.
En la fiura 12 se presenta el diarama de fluo para la extracción en
contracorriente con refluo. El m0todo requiere que se separe suficiente sol$ente
del extracto que sale de la cascada para formar un refinado el resto como
producto de la planta. El refinado se retira de la planta como producto residual , el
sol$ente fresco se introduce para el fondo de la cascada. :o se de$uel$e nada delrefinado residual como refluo4 ,a que el n6mero de etapas que se requieren en el
mismo si se recicla o no refinado al fondo de la cascada. La situación no es la
misma que en la destilación contin6a4 en la que parte del residuo a de
$apori)arse para suministrar calor a la columna.
El separador del sol$ente4 que eneralmente es un destilador simple4 se
representa en la fiura 12. +al como se o"ser$ó en la fiura4 el sol$ente a de
eliminarse de am"os productos por aotamiento o en alunos casos por la$adocon aua con el fin de o"tener productos extensos del sol$ente. En la ta"la #
queda patente la estreca analoía entre la destilación , la extracción cuando en
am"os casos a, refluo.
39
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Fi%ura 12. Extracción en contracorriente con refluo
(a!la &. Comparación de extracción , destilación4 utili)ando refluo en am"os
casos.
DESTILACION EXTRACCIONF!%" - )"* -# !) )$)) V Flujo de ex!"#o e$ l" #"%#"d"
VF!%" - !4@%'" -# )$)) L Flujo de !e&$"do e$ #"%#"d" LP*"%+" -$+'!)" D P!odu#o ex!"#o DP*"%+" - *-$'%" B P!odu#o de !e&$"do 'C"#-#$)"* Se("!"do! de %ol)e$eE#*')"* -! *"%+" - *-$'%" A*o"+,e$o del %ol)e$e
!e&$"doE#*')"* -! *"%+" - -$+'!)" A*o"+,e$o del %ol)e$e
ex!"-do
C)!"* )! -*'"* qr Sol)e$e " l" #"%#"d" sB
3;
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E!'/'#)'?# - )!"* -# -!"#-#$)"* @,
El,+,$"#,$ e$ el %ol)e$e e$
l" %e("!"#,$ s D
R-!)'?# - *-%" R D= La/ D Rel"#,$ de !e/ujo R D= La/ D
S-'?# - *-+'=)'?# Se##,$ de e$!,0ue#,+,e$o delex!"#o
S-'?# - )"+)/'-#+" Se##,$ de "*o"+,e$o del!e&$"do
=.6 #elaciones de refluo limite
Al iual que en la destilación4 existen dos casos limites en la operación de un
extractor en contracorriente con refluo. Cuando la relación de refluo R D se
$uel$e mu, rande4 el n6mero de etapas tiende acia un $alor mínimo4 , cuando
R D disminu,e4 se alcan)a un $alor mínimo de la relación de refluo para el cual
el n6mero de etapas se ace infinito. El n6mero mínimo de etapas , la relación de
refluo mínima se o"tienen exactamente por los mismos m0todos utili)ados para
determinar sus $alores de destilación.
3:
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> +ro!lema A partir de *'#2 del H/ N en peso >H/ N de *'#2 , 2N de 2'?4 :' del (/N
en peso >(/N :' , 2N de 2'?4 , aua se an de preparar %BB = de una
disolución cu,a composición4 en peso4 sea %N de :'4 2BN de *'#2 , #%N de
2'. Empleando el diarama trianular4 calc6lense las cantidades necesarias de
cada uno de los componentes.
;oluciónD *o"re el diarama trianular fiamos los puntos correspondientes al
*'#2 del H/N >* del lado A@?4 al :' del (/N >: del lado @C?4 2' >$0rtice @?4
, la disolución a preparar >3?.
La intersección de las rectas @3 , *: fia el punto & que corresponde a la me)clade * , : tal que al aadirle @ nos lle$e al punto 3. *o"re el diarama trianular se
lee la composición de & >con respecto al :' resulta K&D B.#/( *?.
3ara calcular las cantidades de & , @ aplicamos la rela de la palanca al
semento &@.
M
B ´ PB´ MP
0.35−O
0.486 s−0.35 2.86<
M 2.86<B
3or otra parte4 como &@D%BB4 sustitu,endo el $alor de & resulta9
.%(#@D%BB8 @D1#B. = &D %H. =
<0
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3ara calcular las cantidades de * , : aplicamos la rela de la palanca al
semento *:9
S
N ´ MN ´SM
0.68−O .486 s
0.486 s 0.3:;$
3or otra parte4
SHNM38:.9 N 289.3 S102.<
1.3:;N 38:.9
<1
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<2
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+ro!lema 2.
1BBB = de una me)cla acida de composición4 en peso4 BN de *'#24 2B N de :' ,
%B N de 2' se a de modificar aadi0ndole *'#2 del H/ N , :' del HB N4 para dar
un disolución cu,a composición sea9 %BN de *'#24 BN de :' , 2BN de 2'.
Empleando el diarama trianular4 calc6lense las cantidades que an da aadirse a los
dos 7cidos concentrados.
*olución9 Con referencia al diarama9
FS ´ FP D &S
´ MP
&D F
´ FP´ MP D 1BBB
0.30−0.20
0.35−0.30 D 2BBB
*S ´SM D :S
´ MN
*D:0.90−0.35
0.35 D1.%/:
3or otra parte4
* : D 2BBB
!esol$iendo el sistema resulta9
*D 122% = *'#2
:D % = :'
<3
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Conclusiones
A pesar de la aplicación cada $e) ma,or de la extracción liquida de"ida a su ranadapta"ilidad , no o"stante la ran cantidad de in$estiaciones reali)adas4 es
toda$ía una operación unitaria relati$amente incipiente. Es característico de estas
operaciones que el tipo de equipo cam"ie r7pidamente8 por eso4 con frecuencia se
proponen nue$os diseos que sir$en solo para unas cuantas aplicaciones , que
son reempla)ados por otros. Los principios para el diseo de este equipo nunca se
an desarrollado completamente8 a menudo4 para efectuar nue$as instalaciones4
se de"e confiar en las prue"as en planta piloto.
Los procesos de extracción líquido- líquido an ido en aumento de"ido a la
creciente demanda de productos sensi"les a la temperatura4 ma,ores
requerimientos de pure)a4 equipos m7s eficientes , la disponi"ilidad de
disol$entes m7s selecti$os.
Las aplicaciones m7s comunes donde se aplica la extracción líquido- líquido son9
Industria "ioquímica4 separación de anti"ióticos , recuperación de proteínas de
sustratos naturales. Extracción de metales como la recuperación del co"re de
soluciones amoniacales4 separaciones de metales poco usuales , de isótopos
radiacti$os en elementos com"usti"les astados. Industria química inor7nica4
recuperar compuestos como9 7cido fosfórico4 7cido "órico e idróxido de sodio de
soluciones acuosas. !ecuperación de compuestos arom7ticos como fenol4 anilina
o compuestos nitroenados de las auas de deseco. !ecuperación de productos
sensi"les al calor. !ecuperación de compuestos or7nicos del aua como
formaldeido4 7cido fórmico , 7cido ac0tico.
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3roceso de separación $apor-liquido4 sólido- liquidoP. Ed. CEC*A 1HHH.
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