Extracción Líquido-Líquido. Fundamentos.

Transcripción

1 Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería scuela de Ingeniería Química Dpto. de Operaciones Unitarias y Proyectos tracción Líquido-Líquido. q Fundamentos. Prof. Jesús F. Ontiveros

2 Contenido tracción Líquido- Líquido Prof. Jesús F. Ontiveros O. Generalidades. Usos. Nomenclatura. Factor de eparación. quilibrios Líquido-Líquido Por qué se forman dos fases al mezclar dos líquidos?. quilibrio binario LL. epresentación Gráfica de equilibrio LL en sistemas ternarios. eparación en tapas tracción en una sola etapa. olvente mínimo y máimo. tracción en varias etapas a corriente cruzada. tracción a contracorriente en varias etapas. quipos. Aplicaciones Industriales 2

3 tracción Líquido-Líquido Generalidades étodo de separación indirecto que aprovecha la solubilidad preferencial de una sustancia A en un solvente B. e añade un líquido B olécula A olvente C Porque no se destila A y C? Añadir una sustancia B no complica la separación? 3

4 Usos. e usa si la volatilidad relativa de A y C es cercana a la unidad o si la cantidad de calor es muy alta. 2. i A y C forman azeótropos. Como es un método indirecto si se quiere obtener sólo A y recuperar el solvente se debe. Aplicar otro proceso de separación Concentración de Ácido Acrílico mediante etracción con Acetato de tilo FUNT [] 4

5 Nomenclatura. Factor de eparación Prof. Jesús F. Ontiveros O. Alimentación (F) efinado () olvente () ezclador Decantador tracto () y i i Composición en el tracto Composición ii en el efinado α s ij i i2 j j2 β y C C y A A y y C A A C 5

6 quilibrio Líquido-Líquido Por qué se forman dos fases al mezclar dos líquidos? structuras químicas muy diferentes Cambio de nergía libre de Gibbs en el mezclado. FUNT [2] d 2 d G 2 > 0 s mas estable que eistan 2 fases 6

7 quilibrio LL en sistemas binarios fˆ α fˆ β α α β β γ γ epresentación Gráfica del equilibrio LL en sistemas ternarios Una fase líquida. Curva Binodal. Líneas de reparto. Dos fases líquidas. Diagrama de equilibrio Benceno, n-heptano, Acetonitrilo a atm y 38,5 K. 7

8 8

9 fecto de la Temperatura en los equilibrios ternarios. (PCT) FUNT [4] 9

10 Triángulo quilátero vs. Triángulo ectángulo Diagrama T. quilatero Hunter y Nash (934) tracto efinado Punto crítico Diagrama T. ectángulo Kinney (942) Diagrama de equilibrio tilenglicol, Agua, Furfural a atm y 25 C. 0

11 Diagrama de Janecke. (libre de solvente) A X A Y C A X refinado B C A Y etracto C A Diagrama de equilibrio tilenglicol, Agua, Furfural a atm y 25 C.

12 eparación en tapas Prof. Jesús F. Ontiveros O. eparación en tapas tracción en una sola etapa, y s F, f, y, y F F s f y y F y F s f s f F 2

13 l mismo problema anterior en un triángulo rectángulo Prof. Jesús F. Ontiveros O. y F, f y,, y s, y F y y F s f 3 F

14 .en un diagrama libre de solvente. F, X f, X, Y s, Y F F X f F Y s X X f F Ys Y X Y 0 IND

15 olvente ínimo y áimo olvente ínimo: enor cantidad de solvente capaz de producir una separación de fases olvente áimo: ayor cantidad de solvente que puede agregarse al sistema sin que coalescan las fases. olvente ínimo olvente áimo 5

16 tracción en varias etapas a corriente cruzada F, f, y, 2, y 2 3, y 3 2 2, 2 3 3, 3, y 2, y 2 3, y 3, y F f F y s y y y n n sn n n n n n 6

17 tracción en varias etapas a contracorriente, y F, f 2, y 2, 2 3, y 3 2, 2 n, y n n, y n n-, n- n n, n s, y s s-, s- s F F n n s s Balance tapa n n n n n n Balance Global F F 2 Balance tapa n 2 Dado que es constante en cada etapa, entonces el efinado de la etapa n y el etracto de la etapa n se encuentran sobre una recta que pasa por el punto. 7

18 2 3 2 s squema de trazado de etapas en etracción a contracorriente. 8

19 quipos Industriales tracción por etapas. ezclador edimentador edimentación por gravedad. Diferencia de Densidades mulsiones Viscosidad de fase continua 9

20 Aumenta tasa de coalescencia Arreglo de Caja : ezclador/sedimentador en un mismo equipo. vita tuberías intermedias Flujo en un separador Knitesh FUNT [] 20

21 tracción por etapas. Columnas. a) De platos b) De bandeja Columna cheibel edispersión pobre entre etapas, bajas eficiencias FUNT [] Incorpora agitadores radiales allas entre etapas para favorecer coalescencia. 2

22 tracción por contacto diferencial. Columnas de pray s común dispersar la fase ligera. Tamaño de gotas es un factor crítico FUNT [] Columnas de pray. a) Fase ligera dispersa b) Fase Pesada dispersa 22

23 tracción por contacto diferencial. Prof. Jesús F. Ontiveros O. Columnas mpacadas Columnas Pulsantes ejora la transferencia de masa en comparación a la columna de espray No se puede usar con líquidos sucios o muy viscosos 23

24 Qué hacer si la diferencia de densidad es muy poca? Prof. Jesús F. Ontiveros O. tracción por contacto diferencial. tractor Centrífugo Flujo en un separador Knitesh tractor Podbielniak FUNT [] 24

25 tracción en la Industria Industria Petrolera tracción de compuestos aromáticos y nafténicos para producción de aceites lubricantes. Desalfaltado del residuo de destilación de crudo. eparación de Aromáticos de cortes de reformado catalítico * etalurgia eparación de metales pesados (Ni,Cu,Zn, ) de efluentes acuosos con ácidos orgánicos para cationes o aminas para aniones. ecuperación de Uranio. Industria Farmacéutica tracción de penicilina y proteínas. 25

26 istema con 3 componentes Utilidad Pedagógica ezclas con mas de tres imuladores componentes Diagrama de Flujo proceso UOP ulfolane FUNT [5] 26

27 eferencias [] Coulson J., ichardson J., Chemical ngineering. Volume 2: Particles Technology and eparation Processes. Quinta dición. (2002). Pág. 723 y ss. [2] mith J., Van Ness H., Abott., Introducción a la Termodinámica para ingenieros Químicos.. cgraw Hill. (997). Pág. 576 y ss. [3] Henley. ; eader J. Operaciones de eparación por etapas de equilibrio en Ingeniería Química ditorial everté (2000). Pág 08. [4] Treybal. Operaciones de Transferencia de asa. egunda dición. ió (2000). Pág. 536 y ss. [5] eyers. Handbook of efining Petroleum Process. cgraw Hill. Tercera dición. (2003). Pág. 2-3 y ss. Foto de la portada fue tomada de la web Liq%20traction%20Column.jpg 27