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  • ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - ESERCIZI versione#B1 - Prof.A.Tonini www.andytonini.com

    ES. 1* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO discontinua 200 Kg di prodotto vegetale costituito da semi con 30% di olio (solutoA), viene sottoposto a estrazione monostadio discontinua con opportuno solvente (S) puro; si utilizza 3 volte la quantit minima teorica di solvente. La retta di equilibrio del residuo con la soluzione espressa dallequazione Y= 0,4- 0,5X. Determinare la composizione di olio nellestratto e nel raffinato finale col metodo grafico, e la portata di estratto e solvente. Svolgimento: vedere GRAFICO triangolo rettangolo isoscele, in questi calcoli con lati di 20 cm.

    il rapporto minimo solvente/alimentazione rappresentato dal p.to P sulla retta S-F;

    applico regola della leva, misure in cm da diagramma, K=3;

    rapp. OF/OS = (S/F)oper = K (S/F)min = K (PF/PS) = K*;

    rapp. PF/PS = 0,412 cm/cm; K* = 3 x 0,412 1,24

    SF= OS+ OF; dividendo tutto per OS SF/OS = 1 + OF/OS = 1+K*;

    da cui, con SF= 20,9 cm, OS = SF/(1+K*) = 9,33cm; OF = 11,57 cm

    si riportano i valori sul grafico per determinare la posizione del p.to O sulla retta

    si determinano quindi le composizioni di E e R;

    ULTIMI CALCOLI:

    la retta di equilibrio passa per i punti sugli assi (0,80;0) e (0;0,40) ;

    estratto E: dal grafico: YAE = 0,20; YSE = 0,80

    raffinato R: dal grafico: XAR = 0,085; (dalleq. della retta Y = 0,4- 0,5x 0,085 =0,358 =XSR); XBR= 1-0,085 0,358 = 0,557; rapporto portate S/F = 1,24; portata solvente S = 1,24 x 200 = 248 Kg;

    dai bilanci di materia:

    (globale) F + S = E + R

    (B) F XBF = R XBR ricavo portata R = 200 x 0,70/0,557 = 251,35 Kg; portata E = 200 + 248 251,35 = 196,65 Kg

    GRAFICO DELLESTRAZIONE:

    http://www.andytonini.com/

  • Prof.A.Tonini ES. 2* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO discontinua simil tema di esame 2001 Un prodotto solido contenente sostanze solubili con frazione in massa XAF=25% (solutoA) e sostanze insolubili (B) con frazione Z=75%, viene sottoposto a estrazione monostadio discontinua con opportuno solvente (S) puro; a 1 Kg di solido iniziale vengono mescolati 3 Kg di solvente organico puro, e dopo tempo opportuno si esegue la separazione tra soluzione ottenuta E e solido residuo R . La retta di equilibrio del residuo con le soluzioni ottenibili espressa dallequazione Y= 0,4(1-X). Determinare la composizione della soluzione ottenuta e del raffinato finale (col metodo grafico), e le loro portate. Svolgimento (grafico): triangolo rettangolo isoscele, in questi calcoli con lati di 10 cm.

    Eq. retta Y =0,4 0,4 X; con Y=composizione di S in Estratto;

    X=composizione di A in Estratto;tocca gli assi con Y =0,4 X=1;

    BILANCI DI MATERIA: F= 1Kg;S=3 Kg;

    [F=alimentazione;S=solvente;E=estratto;R=raffinato o residuo]

    (1) F + S = E + R; (2) F XAF = EYAE + RXAR; (3) FXBF= RXBR;

    portate S/F=3/1=OF/OS = 3

    applico regola della leva, misure in cm da diagramma,

    rapp. OF/OS = (S/F)oper. = 3; posto che

    SF= OS+ OF; dividendo per OS SF/OS =1+OF/OS =1+ 3;

    SF = 10,3 cm; da cuiOS = SF/(4) = 2,6 cm

    si riportano i valori sul grafico per determinare la posizione

    del p.to O sulla retta ; e unendo con B punto R ed E;

    composizioni dal diagr.: ESTRATTO: YAE=0,08;

    RAFFINATO: XAR=0,03;XBR=0,58

    dalleq. (3): R=1,293 Kg; dalleq.(1):E=2,707 Kg [N.B.: PUNTO P: punto di minimo per effettuare lestrazione

    determinazione della quantit operativa rispetto a quella minima:

    3/1=(S/F)OPER = k (S/F)MIN =k (PF/PS)=k (3,35/6,95 cm) =k 0,48;

    k = 6,25 volte quella minima.]

    ES. 3* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO discontinua 2000 Kg/h di prodotto vegetale costituito da semi con 20% di olio (solutoA), viene sottoposto a estrazione monostadio discontinua con opportuno solvente (S) al 2% olio; si vuole un residuo con 4%olio,20% solvente, e un estratto senza inerte al 30%olio. Determinare la portata di estratto raffinato e solvente. (graficamente analiticamente)

    Svolgimento (grafico):

    determinazione grafica del p.to O, note le composizioni di S1 (al 98%di solvente), F, E, R,(vedi diagr., di lato 19,8 cm) portate S/F=OF/OS1= 7,7/12,4 cm=0,62;

    S1=2000 x 0,62=1240 Kg/h F + S1 =R + E; quindi 2000+1240=E + R;

    portate E/R=OR/OE=4,1/7,4 cm =0,55;E=0,55 x R;

    F+S1=3240=(0,55+1) x R; R=2090 Kg/h; E=1150 Kg/h

    Svolgimento (analitico): bilanci di materia: (F=2000Kg/h) (1) F + S1=R + E (2) FXAF + S1YAS1=RXAR +EYAE (3) S1YS1=RXSR + EYSE (4) FXBF =RXBR

    dalla (4) R=2105,2 Kg/h

    dalla (1) S1=105,2 + E

    e sostituendo in (2):E=1135 Kg/h; S1= 1240 Kg/h

  • Prof.A.Tonini ES. 4* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO discontinua 1000 Kg di minerale costituito da 40% di sale (soluto A), viene sottoposto a lisciviazione monostadio discontinua con 800 Kg acqua solvente (S) al 2% di sale. La retta di equilibrio del residuo con la soluzione espressa dallequazione Y= 0,25- 0,25X. Determinare la composizione di estratto e raffinato finale e le portate di estratto. Svolgimento (grafico): diagr., di lato 14,2 cm

    determinazione grafica del p.to O,

    portate S/F=OF/OS1=800/1000=0,8

    applico regola della leva, misure in cm da diagramma,

    rapp. OF/OS1 = (S/F)oper. = 0,8;

    posto che S1F= OS1+ OF;

    dividendo per OS1 SF/OS1 =1+OF/OS1 =1,8;

    SF= 14,8 cm; da cuiOS1 = SF/(1,8) = 8,2 cm

    si riportano i valori sul grafico per determinare la posizione del

    p.to O sulla retta ;

    unendo O con B

    ottengo E (estratto) e R (raffinato, sulla retta eq.)

    composizioni:

    YAE= 0,35; YSE=0,65;

    XAR=0,12; XSR=0,22;XBR=0,66;

    BILANCI DI MATERIA:

    F + S1 =R + E; quindi 1800=E + R;

    FXBF= RXBR;

    R= 909,1 Kg;

    E= 890,9 Kg

    ES. 5* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO continua Alimentazione F=600 g/s di semi costituito da 20%massa di olio (soluto A), il restante 80%inerte, viene sottoposta a estrazione monostadio continua con solvente (S) al 2% di olio. Si vuole ottenere un residuo al 10%olio e 30%solvente, e un estratto al 25%olio senza inerte. Determinare la composizione e le portate di solvente, estratto, raffinato finale, e la resa di estrazione. Soluzione bilanci e composizioni:

    (1) F + S = E + R; (2) F XAF + SYAS = EYAE + RXAR; (3) FXBF= RXBR;

    F: XAF=0,20; XBF=0,80; S: YAS=0,02; YSS=0,98; R: XAR=0,10; XBR=0,60; XSR=0,30; E: YAE=0,25; YSE=0,75;

    Dalla (3): R = 800g/s; da (1) S = E + R F; sostituendo in (2): 600 XAF + EYAS + 800YAS - 600 YAS = EYAE + 800XAR; E = 191,3 g/s; S = 391,3 g/s.

    Resa di estrazione: = (F XAF - RXAR)/F XAF = 0,33 = 33%. RISOLUZIONE GRAFICA: lato A-B: 20 cm; impostare i punti sul diagramma;[solvente S1 al 2%A]; unisco p.ti S1-F e E con B, ottengo p.to O rappresentativo dellestrazione; quindi R [10%A]; misuro S1-F= 20cm; O-F=7,9cm; O-S1=12,1cm; R-O=1,8cm; O-E=7,7cm; per la regola della leva [lunghezze-portate]: solv./alim.= OF/OS1 = estratt/raff. = OR/OE; bil.tot.: solv.+alim= estr.+raff; solvente S = F7,9/12,1= 391,7g/s; 991,7-estr.= raff; estr/raff= RO/OE=1,8/7,7=0,234; sostituendo: estr=0,234(991,7-estr), da cui estr.E=188g/s; R=803,7g/s abbastanza simile a risoluz.analitica.

  • Prof.A.Tonini ES. 6* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. Un prodotto solido di portata F=2000 Kg/h ha la seguente composizione: sostanza solida solubile (soluto A) in solvente A=52%, sostanza insolubile B=48%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente S inizialmente puro; la retta di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili rappresentata dalla funzione Y=0,3(1-X). Si vuole ottenere un estratto E1 limpido al 82% di soluto e un raffinato finale Rn al 10% di soluto: calcolare le portate di estratto, raffinato, solvente, e il Nstadi teorici necessari. Svolgimento: N.B.: A= soluto; B=non soluto solido; S=solvente. a) Disegnare lo schema a blocchi del processo e il diagramma triangolo rettangolo

    isoscele;riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S.

    b) retta di equilibrio : Y= 0,3 0,3X con Y=composizione di solvente nei raffinati,

    X=composizione del soluto nei raffinati;la retta passa per vertice (A) X=1, e per lordinata (per X=0) Y=0,3.

    bilanci sul raffinato finale:

    Rn: XARn=0,10; eq.retta Y=0,3 (0,3 x 0,10) = 0,27 =

    =composiz. S in Rn

    XSRn=0,27 ;

    XBRn= 1 0,10 0,27 = 0,63

    composizione alimentazione F:

    A=0,52; B=0,48; S=0,0;

    composizione raffinato finale Rn:

    A=0,10;B=0,63;S=0,27

    composizione estratto E1:

    A=0,82; S=1 0,82 = 0,18;

    c) bilanci di materia e portate;

    (totale): F + S = E1 + Rn

    (A): FXAF = E1YAE1 + RnXARn

    (B): FXBF= RnXBRn

    Rn= FXBF/ XBRn

    dallultima equazione Rn = 2000 x 0,48/0,63 = 1524 Kg/h

    dalle prime 2 equazioni, sostituendo, si ottiene:

    E1= (FXAF - RnXARn )/ YAE1 = 1082,4 Kg/h S = 606,4 Kg/h

    d) diagramma Y/X e calcolo grafico Nstadi:

    PROCEDIMENTO GRAFICO:

    noti e segnati sul diagramma i punti S,

    F, E1, Rn, secondo le composizioni

    note;

    la retta di equilibrio passa dai punti di

    coordinaate (1;0) e (0;0,3), ottenuti

    ponendo la condizione prima di Y=0,

    poi di X=0 (punti di contatto con gli

    assi X e Y);

    dallincrocio delle rette S-Rn // F-E1 si

    determina il p.to differenza D (vedi

    teoria);

    unendo E1 con B si ottiene sulla retta di

    equil. il p.to R1;

    unendo D con R1 si ottiene E2;

    unendo E2 con B

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