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Presentación Grupal Extraccion Liquido-Liquido
Presentación Grupal Extraccion Liquido-Liquido
Presentación Grupal Extraccion Liquido-Liquido
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
OPERACIONES UNITARIAS II
TEMA:
EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO
2021
EXTRACCIÓN LIQUIDO - LIQUIDO
INTRODUCCION
La extracción líquido-líquido se obtienen, después de poner en
contacto el disolvente y la mezcla a tratar, dos fases líquidas que
reciben los nombres de extracto y refinado, según que en ellas
predomine el disolvente o la mezcla a tratar, respectivamente.
DESPEJE
PENDIENTE
Disolvente inmiscible con la
alimentación
su eficacia es mayor
a de los métodos
anteriores
La cantidad de
disolvente La alimentación
empleado a y el disolvente
emplear es CONTACTO
entran por
menor por el MÚLTIPLE EN extremos
método de CONTRACORRIENTE opuestos del
extracción por sistema extracto
contacto múltiple
en paralelo. El refinado se va
empobreciendo en
soluto desde la
primera hasta la
última etapa, mientras
en el extracto pasa lo
contrario.
DIAGRAMA CONTACTO MÚLTIPLE EN
CONTRACORRIENTE
CONTACTO MÚLTIPLE EN CONTRACORRIENTE
Ecuación 1
Ecuación
4
EL DIAGRAMA TRIANGULA
Indica que las rectas que unen F
con E1 y Rn con B han de tener un
punto en común P denominado Polo
o punto común de operación. Las
rectas de operación PE interceptan
en la curva binodal puntos que
representan el extracto y el refinado
de dos etapas adyacentes.
Situados los puntos F, E1, Rn,
M, P, se trazan las rectas de
reparto que pasa por E1 con lo cual
localizaremos R1, ya que el extracto
y refinado han de estar en equilibrio
en cada etapa. Después se traza la
recta de operación PR1, que
permite localizar a E2 y la recta de
reparto que pasa por E2 da R2. la
recta de operación PR2 localiza E3.
CONTACTO
DIFERENCIAL EN
CONTRACORRIENTE
PRODUCTO
EXTRACTO EXTRAIDO
ALIMENTACIÓN ELIMINACIÓN DE
DISOLVENTE
D
I
S
O
COLUMNA DE L
EXTRACCIÓN V
E
N
T
E
ELIMINACION DE
DISOLVENTE
DISOLVENTE
PRODUCTO
REFINADO
El método esta basado en diferencia de densidad de las dos fases que se forman,
para conseguir la marcha en contracorriente.
La fase menos densa se introduce por la sección inferior de una columna o torre
y la mas pesada por la parte superior.
En general la eficacia de este sistema depende del contacto entre las fases y de
la velocidad a la que se efectúa el proceso.
CONTACTO MÚLTIPLE EN
CONTRACORRIENTE CON REFLUJO
Extracción en
contracorriente
sin empleo de Refinado
Reflujo
Grado máximo de
pureza que se Se puede alcanzar en
el límite, la pureza
puede alcanzar en correspondiente a las
el extracto será el condiciones de
correspondiente a equilibrio con el
las condiciones de disolvente puro.
equilibrio con la
alimentación.
Reflujo del Reflujo del
Extracto Refinado
Se logra devolviendo a la Se logra mezclando parte
columna una parte del del refinado que sale de
extracto, privado total o la columna con el
parcialmente de disolvente. disolvente a introducir a
introducir en la misma,
entrando la mezcla en la
columna.
También, enfriando el extracto
con lo cual el equilibrio suele
modificarse en el sentido de
disminuir la solubilidad del
soluto; originando la
formación de dos fases Su objeto es separar la
conjugadas, una de las cuales pequeña porción de
retorna a la columna como soluto que acompaña al
reflujo; por lo que el extracto otro componente. Este
se pone en contacto con una reflujo se emplea menos
mezcla más rica en soluto. que el del extracto.
La alimentación F entra por un punto
REPRESENTACIÓN SOBRE
intermedio, saliendo el producto
LA COLUMNA DE
extraído 𝐸 ‛ por la parte superior del
EXTRACCIÓN producto refinado 𝑅‛ por la inferior.
La sección de la columna comprendida
entre la entrada de la alimentación y la
salida del producto extraído se
denomina sección de enriquecimiento
del extracto; mientras que la sección
de la columna comprendida entre la
alimentación y la salida del producto
refinado es la sección de agotamiento
del refinado.
DIAGRAMA TRIANGULAR
Reflujo interno
𝑅0 𝐸1 𝑄 𝑌1 − 𝑌0
= =
𝐸1 𝑅0 𝑄 𝑌𝐸´ − 𝑌𝑄
Reflujo Externo
𝑅0 𝐸1 𝑄 𝑌1 − 𝑌0 𝑋𝐸´
= ഥ =
𝐸´ 𝐸´𝐸1 𝑋𝐸´ − 𝑌1 𝑌𝑄
SECCIÓN DE AGOTAMIENTO DE
REFINADO
En esta sección se adiciona disolvente a la corriente de
refinado 𝑅𝑛 − 𝑅𝑛0 en cantidad suficiente, pero sin llegar a
que se forme una sola capa en la etapa n. La corriente
𝐸𝑛+1 , que es muy diluida con respecto al soluto, retorna a
la columna como reflujo de refinado.
Aplicando un balance de materia al punto donde se
introduce el disolvente, resulta:
𝑅𝑛 − 𝑅𝑛0 + 𝐵 = 𝐸𝑛+1
Designado por W
W=B-𝑅𝑛0
SECCIÓN DE AGOTAMIENTO DE
REFINADO
W ha de estar sobre la recta B𝑅𝑛0 y fuera del
segmento que une estos dos puntos.
𝑅𝑖 𝐸𝑖+1 𝑊 𝑌𝑛+1 − 𝑌𝑤
= =
𝐸𝑖+1 𝑅𝑛 𝑊 𝑋𝑛 − 𝑌𝑤
Reflujo externo
𝑦𝑤 = −𝑅𝑛𝑜 𝑋𝑛 /W
𝐸𝑓+1 = 𝑅𝑓 +W
W+F=𝐸𝑓 − 𝑅𝑓 = 𝑄
REFLUJO MÍNIMO
Cuando una de las rectas de operación que pasan
por Q o W coinciden con una recta de reparto, el
número de etapas a verificar la separación
propuesta se hace infinito. En tales condiciones el
punto Q o W corresponde por una relación de reflujo
mínima.
REFLUJO TOTAL
𝐹 = 𝐶 − 𝑃 + 2
Donde:
𝐹 =3 −2 + 2
• F = Número de grados de libertad
• C = Número de componentes 𝐹 =3
• P = Número de fases presentes
• 2 = Número de variables de estado
del sistema (temperatura y presión)
LEY DE NERNST
𝑐 = 𝐾. 𝑐′
Donde:
• 𝑐 𝑦 𝑐′ = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎𝑠 𝑑𝑜𝑠 𝑓𝑎𝑠𝑒𝑠.
• 𝐾 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑙𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑝𝑎𝑟𝑡𝑜.
Para obviar estas dificultades y darle un carácter más general han sido propuestas
numerosas ecuaciones basadas en ella, la falta de datos hace que su utilidad
práctica no sea adecuada, por lo cual, el equilibrio de distribución puede ser
predicho a partir de datos termodinámicos como son los coeficientes de actividad.
CARACTERÍSTICAS
EQUILIBRIO DE EXTRACCIÓN
𝑦𝐴 = 𝑘𝑥 𝑛𝐴 Ec. 19-3
𝑛
1 − 𝑥𝐵 1 − 𝑦𝐶
=𝑘 Ec.19-5
𝑥𝐵 𝑦𝐶
o bien:
Para que E1, R1, E1' y R1' se deducen las mismas ecuaciones que cuando se
emplea disolvente puro y la mezcla a tratar está constituida por A y C.
En el diagrama concentración-contenido en disolvente, el contacto sencillo para
el caso general en que la mezcla a extraer F y el gente extractor S sean mezclas
ternarias, se representa:
Las cantidades de extracto y de refinado
o bien:
Tomando logaritmos
• A medida que aumenta el número de estadios
disminuye el consumo de disolvente.
• En vez de fijar la cantidad S a utilizar en cada unidad
se acostumbra a fijar la cantidad total de disolvente.
Usando la misma cantidad en cada estadio tenemos:
Solo cuando se
fijan las
concentraciones
a obtener en los
estadios es
posible calcular
las cantidades
obtenidas en las
dos fases y
disolvente
necesario.
• Si en lugar de fijar el numero de estadios, se suponen
las cantidades de disolvente a utilizar en cada uno es
preciso recurrir a procedimientos gráficos.
• Para la resolución en el diagrama concentración-
contenido en disolvente los balances de disolvente,
soluto y componentes A y B por unidad de refinado que
entra es:
Ejemplo
).
SI SE ESTABLECEN BALANCES ENTRE EL SEPARAOR DE
DISOLVENTE Y UNA SECCIÓN ENTRE EL ESTADIO N
Y EL N - 1, SE LLEGA A:
• 𝐴 + 𝐵 : 𝐿𝑛 = 𝐻𝑛−1 + 𝐸
• 𝐶: 𝐿𝑛 ∗ S𝑛 = H𝑛−1 ∗ Tn−l + E · TE + Ls
• 𝐴: 𝐿𝑛 ∗ 𝑌𝑛 = H𝑛−1 ∗ 𝑋n−l + E · 𝑋E
• Referidas a la unidad de producto extraído, estas
ecuaciones se convierten en
L𝑛 H L𝑛 H𝑛−1 H𝑛−1
• 𝐸 𝑆𝑛 − 𝑛−1 𝐸
∗ Tn−l = 𝐸
+TE= 𝐸
(S 𝑛 − T n−l )+S 𝑛 =( 𝐸
+
1) (S𝑛 − Tn−l )+Tn−l =P
L𝑛 H H𝑛−1 H𝑛−1
• 𝐸 Y𝑛 − 𝑛−1 ∗ 𝑌n−l =XE= (𝑌𝑛 − 𝑌n−l )+𝑌 𝑛 =( + 1) (𝑌𝑛 −
𝐸 𝐸 𝐸
𝑌n−l )+𝑌n−l
A partir de las ecuaciones , se obtiene
𝑆𝑛 −𝑃 Tn−l −𝑆𝑛 Tn−l −𝑃
= = que representa un haz de rectas que pasan por el punto
𝑌 −𝑋
𝑛 𝑛 𝑋
n−l −𝑌 𝑋
𝑛 n−l−𝑋 𝐸
de coordenadas (P, XE)_
Los balances de materia para el mezclador M se establecen asi
(𝐴 + 𝐵): 𝐿𝑅 = 𝐻 𝑅 − 𝑅
𝐶: 𝐿𝑅 ∗ SR + R ∗ TR = HR ∗ 𝑇𝑅 + 𝐿 𝑜 𝑏𝑖𝑒𝑛 L =LR(SR−TR) = (HR−R) (SR−TR)
y, referidos a la unidad de producto refinado obtenido, se convierten en
L𝑅 𝐻𝑅 L 𝐻𝑅 𝐻𝑅
𝑆𝑛 − ∗ T𝑅 = −TR= S 𝑅 − T𝑅 − S 𝑅 =( -1 ) S𝑅 − T𝑅 − 𝑇𝑅 =Q
𝑅 𝑅 𝑅 𝑅 𝑅
Otros balances entre el mezclador M y una sección comprendida entre los
estadios m y m + 1,
conducen a:
(𝐴 + 𝐵): 𝐻𝑚 = 𝐿𝑀+1 + 𝑅
𝐶: Hm*Tm + L = 𝐿𝑀+1 *𝑆𝑀+1 + R*TR
A: ∶ Hm*Xm = 𝐿𝑀+1 ∗ 𝑌𝑀+1 + R∗XR
Los balances para todo el sistema son:
A + B: F = E + R
C: F*TF + L = LS + E* TE + R* TR
A: F*XF = E*XE + R*XR
ecuaciones que, referidas a la unidad de producto extraído, pasan a ser:
R R
( 𝐸 + 1) TF = P - 𝐸 Q
DISOLVENTES MEZCLADOS Y EXTRACCIÓN
DIFERENCIAL EN CONTRACORRIENTE
columna utilizado.
velocidad de inundación.
Elgin1 ha propuesto modificar convenientemente las entradas y
salidas de las fases, con objeto de obtener resultados de las
velocidades de inundación.
En la extracción
En la absorción puede tener
el liquido era mayor tendencia
siempre el que a hacerlo una u
mojaba el otra de las fases.
relleno.
Fase continua o fase dispersa