Extracción liquido-liquido

Transcripción

1 Extracción liquido-liquido Extracccion liquido liquido! Introducción a la extracción liquido-liquido! Equipos de extracción! Diagramas de equilibrio! Extracción en una etapa! Selección del disolvente 1

2 Definición!! La extracción líquido-líquido consiste en la separación de los componentes de una mezcla líquida, por contacto con otro líquido, inmiscible con ella o parcialmente inmiscible y que disuelve preferentemente a uno de los constituyentes. Mezclas parcialmente solubles P N M L F D E Un par parcialmente soluble Tipo 1 Dos pares parcialmente solubles Tipo 2 E tres pares parcialmente solubles Tipo 3 2

3 temperatura 4/21/10 Mezclas parcialmente solubles P N M L N M L D D M M D D Efecto de la temperatura en los equilibrios ternarios t4 P t3 t2 t1 t2 t3 t1 3

4 Extracción frente a Destilación Separación de líquidos de punto de ebullición próximos ompuestos poco volátiles Volatilidad relativa muy parecida ompuesto en pequeñas proporciones Separación de sustancias sensibles al calor Separacion de mezclas que forman azeotropos Términos usuales limentación: solución a ser extraída Disolvente: liquido que se pone en contacto con la alimentación Extracto: fase rica en disolvente efinado: liquido residual donde se ha eliminado el soluto 4

5 Tipico proceso de extraccion Proceso de extracción a.- ontacto entre fases b.- Separación de fases c.- ecuperación de disolvente 5

6 Extracción en régimen discontinuo F D Introducción gitación 6

7 Decantación Extracción en régimen continuo F E D gitador Decantador 7

8 Salida fase ligera Entrada fase pesada Salida Fase ligera Entrada Fase pesada Entrada fase ligera Entrada fase ligera Salida Fase pesada Salida fase pesada Fase ligera dispersa Fase pesada dispersa Ejemplo: Extracto 6 H 6 6 H 6 Hc ( H 2 O) H 2 O Hc H 2 O 6 H 6 (Hc) efinado 8

9 plicaciones Desulfuración de productos petrolíferos Productos farmacéuticos Industria alimentaría Obtención de metales 9

10 Extracción en etapas múltiples flujo cruzado E 1 E 2 E 3 E 4 F 1 2 n Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa n D 1 D 2 D n D 3 Extracción en etapas múltiples en contracorriente F 1 2 n Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa n E 1 E 2 E 3 D 10

11 EQUIPOS P EXTIÓN L-L!! Extracción por etapas: "!Mezclador - sedimentador "!Torres platos perforados "!olumnas de bandejas!! Extracción por contacto continuo diferencial: "!Torres de pulverización "!Torres de relleno "!olumnas pulsadas "!Extractores centrífugos ombinación de mezclador y sedimentador limentación Extracto efinado 11

12 Mezcladores-sedimentadores: por separado o en combinación Parámetros importantes: densidades, viscosidades y dispersión Emulsión: gotas de medio disperso en medio continuo Diámetro habitual de gotas: 0,1-1 mm diámetro mayor que 1mm # sedimentación rápida diámetro 1-1,5 µ # emulsión estable, mala sedimentación Diámetro hélice: 1/3 del recipiente mezclador Hélice justo debajo interfase, velocidad periférica 3-15 m/s Mejor sedimentación cuanto mayor diferencia de densidad, diámetro gotas y menor viscosidad de la fase continua. Mayor coalescencia cuanta mayor tensión superficial, menor solubilidad mutua, menor viscosidad y menor polaridad. Mezclador - sedimentador Fase orgánica Zona de dispersión Fase acuosa 12

13 Mezclador-Sedimentador múltiple a contracorriente Torre de extracción de platos perforados Salida del líquido ligero Interfase principal Placa perforada Entrada del líquido pesado Líquido disperso coalescido vertedero Entrada del líquido ligero Salida del líquido pesado 13

14 Varias etapas en contracorriente lta capacidad y eficacia Para sistemas de baja tensión superficial Sin mezclado Fase continua pesada y dispersa ligera Líquido pesado por platos y vertederos. Líquido ligero por perforaciones Mala redispersión después de cada plato Plato perforado 14

15 olumna de bandejas Salida del líquido menos denso En contracorriente Entrada del líquido más denso Fase continua pesada Sin mezclado Entrada del líquido menos denso Salida del líquido más denso aja tensión superficial Equipos de contacto continuo Extractores que funcionan por gravedad - Sin piezas móviles - Extractores agitados mecánicamente Extractores centrífugos 15

16 olumna de riego (contacto continuo dif.) Salida de líquido ligero Se dispersa la fase que tenga mayor velocidad de flujo. Entrada de líquido pesado aja eficacia Movimiento por diferencia de densidades Sólo un flujo deseado (fácilidad inundación) Entrada de líquido ligero Salida de líquido pesado Equipos de contacto continuo: columna de empaques limentacion( Extracto (E) ajo costo de capital ajo costo de operación y mantenimiento Eficiencia relativamente baja Maneja materiales corrosivos Solvente (S) efinado () 16

17 Tipos de empaque nillos Pall olumna otatorias con agitación Velocidad variable! Muchas instalaciones comerciales! ajo costo de operación y mantenimiento!ontacto diferencial L. Pesado entrada Salida L.Liviano L.Liviano entada ontrol Impeller Tabique horizontal L.Pesado salida 17

18 olumnas de platos L. Pesado entrada Salida L.Liviano! Desarrollado en 1959! Muchas instalaciones comerciales! lta eficiencia L. Liviano L.Liviano entrada entada affle horizontal ontrol L.Pesado salida olumnas pulsadas L. Pesado entrada Salida L.Liviano ire comprimido Una bomba pulsa el contenido de la columna a intervalos frecuentes La torre puede ser de platos perforados o de relleno L. Liviano entrada pulso Utilizada en el tratamiento de líquidos corrosivos o radiactivos ontrol L.Pesado salida 18

19 Extractor centrífugo de Podbielniak umentan la turbulencia y el grado de contacto empleando altas velocidades de rotación Para líquidos de muy pequeña diferencia de densidad Factores que afectan la selección de extractores!"#$%&'('! )&*+,('#"-.&'%/&01('#"! 231"(+1#"4 +&01"%567#! 8#,6/0(94 &91(:+(9! 8#,6/0(94 ;7%1('(9! <#=4>&4&1($(9! "#$%&! "#$%&! '#()*%(%&! '+$,%&!?,6@#! -./#! '#()*%(#! '#()*%(#! '#()*%(#! %&/$#4'&4 "&9%'&0+%(! '+0!%./#! '+0!$#*/#! '#()*%(#! '#()*%(#! &09%#04 %01&"5(+%(,! '#()*%(%!%!%./%! 1%2%!%! '#()*%(%! 1%2#!%! '#()*%(%! '#()*%(#!%!%./%! >%5&"&0+%(4 >&09%'('! 1%2%!%!%./%! 1%2%!%! 3#()*%(%! 1%2%!!%! '#()*%(%! 1%2%!%!%./%! %9+#9%'('! 1%2%!%!%./%! 1%2%!%! 1%2%!%! 1%2%!%!%./%! 19

20 Equilibrio liquido- liquido Fase I Fase II Diagramas de equilibrio - Triangulares * Equilátero * ectángulo - artesianos * Janecke 20

21 Diagramas triángulo equilátero omposición por líneas de igual concentración 40% de 60% de Z 1 0 S Línea ZZ 7% en Línea VV 27% en Línea UU 66% en V U V 0 1 U Z 1 0 omposición por líneas perpendiculares 40% de 60% de S 7% en 27% en 66% en 1 0 U = SZ SU+SV+SZ = 0,07 Z = = SV SU+SV+SZ = 0,27 SU SU+SV+SZ = V S

22 Diagramas de triángulo rectángulo 1 0 E E 0 En el triangulo rectangulo las escalas pueden ser diferentes 1 Diagrama concentración-contenido en disolvente (Janecke) N=/(+) Extracto ectas de reparto =solvente =soluto Pto. rítico efinado /(+) 22

23 urva de lders $! Se parte del diagrama triangular, la curva de solubilidad y algunas rectas de reparto $! Se trazan paralelas a los lados del triángulo que pasen por los E y $! on la unión de los puntos de corte y forma una UV $! on esta curva se pueden calcular otras rectas de reparto Sistema de tres líquidos, y parcialmente solubles Y Y= X P YP P M E YE E, Y 0 0 X,S X P X 23

24 Sistema de tres líquidos, - y - parcialmente miscibles Y Y= X H M L H,L E 0 E, 0 X Extracción simple alance Global: F+ = M= E+ alance componente F Xf + Xb =M Xm Solvente no tiene E F Xf = (F+) Xm Xm= F Xf / ( F + ) F m o n E m n 24

25 SELEIÓN DEL DISOLVENTE Selectividad: capacidad de disolver el soluto mas que el diluyente T T M E D M D E SELEIÓN DEL DISOLVENTE! apacidad del disolvente: capacidad de disolver el soluto, en presencia del diluyente! Densidad de E y diferentes: de manera que el extractor pueda operar! aja viscosidad: permite mejor manejo! Tensión interfacial: baja tensión interfacial promueve la dispersión de una fase en otra! Inerte! No corrosivo! Fácil recuperación del disolvente 50 25