unidad ii extraccion ll

7/24/2019 Unidad II Extraccion Ll

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UNIDAD II EXTRACCIN LIQUIDO-LIQUIDO

1. INTRODUCCIN

La extraccin liquido-liquido consiste en la separacin de los constituyentes de unadisolucin liquida por contacto con otro liquido inmiscible que disuelve

preferentemente a uno de los constituyentes de la disolucin original, dando lugar a laaparicin de dos capas liquidas inmiscibles de diferentes densidades.

La disolucin a tratar se denomina alimentacin, recibiendo el nombre de disolvente ellquido que se pone en contacto con ella.

Despus del contacto entre la alimentacin y el disolvente se obtienen dos fasesliquidas, denominadas: extracto la m!s rica en disolvente" y refinado la m!s pobre endisolvente". #eparando el disolvente del extracto y del refinado se obtienen el productoextrado y el producto refinado.

$omo lo que se pretende en la extraccin es dividir la disolucin liquida original enproducto extrado y en producto refinado, es fundamental la separacin del disolventea%adido a la disolucin. De aqu que la recuperacin del disolvente &aya de poderefectuarse de modo sencillo y econmico' generalmente se &ace por destilacin,evaporacin o salinificacin.

(n cualquier proceso de extraccin se necesita:

a). Contacto de la disolucin liquida original con el disolvente.

b). Separacin de las fases liquidas formadas (extracto y refinado).

c). Recuperacin del disolvente.

(stos tres apartados constituyen lo que se denomina estadio, etapa o unidad deextraccin, que recibe el nombre de ideal o terico cuando el contacto entre la

disolucin liquida y el disolvente &a sido lo suficientemente intimo para que las fasesliquidas separadas tengan las concentraciones correspondientes a condiciones deequilibrio.

Los diversos mtodos de extraccin difieren en la forma de efectuar la me)cla con eldisolvente y en la separacin de las fases formadas de efectuar la me)cla con eldisolvente y en la separacin de las fases formadas en cada uno de los estadios o etapas.


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2. EQUILIBRIO DE EXTRACCIN

Llamamos coeficiente de distribucin o coeficiente de reparto de un componente i entrelas dos fases liquidas separadas extracto ( y refinado r" a la relacin entre lasconcentraciones que alcan)a ese componente en ambas fases en equilibrio:

(ste coeficiente de distribucin de los componentes de la me)cla a separar depende deldisolvente empleado, de la composicin de la me)cla y de la temperatura de operacin.

(n el caso m!s sencillo, el soluto contenido en la disolucin original se distribuye entrelas dos fases liquidas inmiscibles, pero en la inmensa mayora de los casos los dosdisolventes son parcialmente miscible entre si y la concentracin del soluto influye

sobre la solubilidad mutua de ambos componentes' es decir, el conocimiento de losdatos de equilibrio correspondientes a los tres sistemas binarios que constituyen elsistema ternario es insuficiente para predecir el comportamiento de este. Los datos deequilibrio &an de determinarse experimentalmente y se presentan en graficas adecuadas.

Ejemplo(l coeficiente de distribucin del !cido pcrico entre el benceno y el agua a*+$, en funcin de la concentracin del !cido pcrico en el benceno, adquiere losvalores siguientes:

Tabla 2.1. Coeficiente de dit!ib"ci#n del Acido $%c!ico

CE

0,000932 2,23

0,00225 1,45

0,01 0,705

0,02 0,505

0,05 0,320

0,10 0,240

0,18 0,187

#iendo: CE y CR las concentraciones del acido pcrico en benceno y agua,respectivamente, expresadas en moles por litro de disolucin.


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#e dispone de + litros de una disolucin de !cido pcrico en benceno que contiene +gde !cido pcrico por litro de disolucin. /ara reducir la concentracin del !cido pcricoen el benceno &asta 0 g1litro se trata de disolucin original con agua, a *+$. $alc2lesela cantidad necesaria de agua.

&i'. 2.1. Dato de Concent!aci#n ( Coeficiente de Dit!ib"ci#n )a!a Ac.* $%c!ico

Solucin/or tratarse de disolucin diluidas puede despreciarse el volumen del solutofrente al de la disolucin. (l peso molecular del !cido pcrico es 3,** de donde

resultan las siguientes concentraciones:+CE,inicial4 +13,** 4 ,*3 mol1l.

+CE,inicial4 013,** 4 ,*5+mol1l.

La cantidad de !cido pcrico que &a de pasar al agua ser!:

+,*3-,*5+"4 0,+5+ mol

6epresentando $( frente a 7 figura *", curva a" encontramos que las condicionesfinales $(4 ,*5+" el valor de 7 resuelto ,+0+' por consiguiente, la concentracin del!cido pcrico en el agua ser!:

CR4 ,*5+1,+0+ 4 ,8 mol1l.

La cantidad necesaria de agua resulta:

0,+5+1,84*0,+ litros


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. RE$REENTACIN /RA&ICA DE ITE0A TERNARIO

3.1. Tringulo Equil!tero

9n tri!ngulo equil!tero, es un)ol%'onode tres lados iguales y tres n'"lo agudos e

iguales a , este tri!ngulo es simtrico respecto a sus tres alturas.

Equil!tero(n este diagrama los vrtices representan los componentes puros, sobrecada lado se representan los componentes puros, sobre cada lado se representanlas me)clas binarias de los componentes que se encuentran en los vrticescorrespondientes a ese lado y cualquier punto del interior representa una me)clate!na!ia* de tal odo 3"e la cantidad !elati(a de cada co)onente en lae4cla e )!o)o!cional a la ditancia al lado o)"eto (a" b" c en la &i'"!a,.Teniendo en c"enta 3"e la "a de eta ditancia e i'"al a la alt"!a del

t!in'"lo* el cociente de cada "na )o! la "a !e)!eenta! la cantidad!elati(a del co)onente !e)ecto a la e4cla. $o! ot!a )a!te* coo loe'ento a" b" c on )!o)o!cionale a lo e'ento a#" b#" c# +)a!alelo a lolado del t!in'"lo, 5 " "a e i'"al al lado del t!ian'"lo* e )"ede toa!con el io fin la edida de lo e'ento a#" b#" c# con el lado coo"nidad de lon'it"d.

&i'. .1. T!ian'"lo E3"ilte!o

Las unidades de concentracin empleadas en este diagrama suelen ser las fracciones enpeso o las fracciones molares. (n cualquier caso, la suma de concentraciones &a de serconstante para todas las composiciones.

Las propiedades de este diagrama, que le &acen particularmente 2til para los c!lculos deextraccin, son:

*" $as me%clascuyas composiciones corresponden a puntos sobre una recta paralela a

un lado tienen concentracin constante ;el componente situado en el vrtice opuesto.
http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADgonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADgonohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADgonohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo


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" &odos los puntos del segmentoque une un vrtice con un punto del lado opuestorepresentan me)clas de una misma relacin constante entre las concentraciones de loscomponentes situados en los otros dos vrtices.

8" Cuando se a'ade a una me%clarepresentada porP1, un componente puro u otrame)cla representada por P2, el punto P representativo de la composicin final seencuentra en el segmento P1P2 que une los puntos representativos de las partes, ydetermina dos segmentos, P1P y P2P, inversamente proporcionales a las cantidades decada parte (regla de la palanca).

iagrama de istribucin de Equilibrio

#i a la me)cla global D le a%adimos el componente C miscible con A y B" estecomponente se distribuir! entre las dos fases liquidas formando disoluciones ternarias

con


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esta favorecida &acia la fase m!s rica en ?. (n el caso b), la distribucin de Cno est!favorecida &acia ninguna de las fases. (n el caso c), la distribucin del componente Cesta favorecida &acia la fase m!s rica enA.

&i'. .. T!ian'"lo E3"ilte!o

@bservando las rectas de reparto encontramos que al aumentar la cantidad decomponente $, la composicin de ambas fases se aproxima' en el punto / las dosdisoluciones con


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&i'. .7. T!ian'"lo E3"ilte!o

3.2. &ri!ngulo Rect!ngulo

(n este diagrama se representa en abscisas la concentracin fraccin molar oporcenta


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&i'. .9. Dia'!aa de Dit!ib"ci#n en E3"ilib!io

(ste diagrama indica directamente la distribucin del soluto en el extracto y en elrefinado para todas las concentraciones, y resulta de gran utilidad para estudiarcomparativamente el empleo de distintos disolventes en el proceso de extraccin.

(n el caso de que el coeficiente de distribucin '(1'6del componente $ respecto alextracto y al refinado sea mayor que la unidad, la curva est! por encima de la diagonallo que indica que el soluto $ se distribuya en mayor proporcin en el extracto que en elrefinado"' en caso contrario, est! por deba


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4 C$1CA"(1C$1CF"6,y el grado de selectividad vara con la concentracin a la ve) que

es funcin de la temperatura. Las curvas representativas correspondientes a estediagrama pueden tomar una de las formas indicadas en la Big. 8.3. La G corresponde a ladistribucin del soluto en un disolvente selectivo' la GG corresponde a la distribucin del

soluto en un disolvente menos selectivo que para el caso G' la GGG corresponde a laaparicin de un a)etropo, denominado as por la inversin de la selectividad' la GEcorresponde al caso en que la selectividad de A por $ es mayor que la de ? por $.

3.5. Diagrama Concentracin-Contenido en Disolvente

(n este diagrama se representa en ordenadas el contenido en disolvente del extracto ydel refinado, ?1A $", frente a la concentracin del soluto, $1A $" expresadas sobre

base libre de disolvente. (n la ig. *.0., se da una representacin comparativa frente aldiagrama triangular.

&i'. .;. Dia'!aa Concent!aci#n- Contenido en diol(ente

4. 12&ER34$5C162 E REC&5S E RE35R&4

/ara efectuar los c!lculos de extraccin sobre los diagramas anteriores, es necesariodisponer de alg2n mtodo que permita tra)ar rectas de reparto por cualquier punto de lacurva binodal, interpolando entre las determinadas experimentalmente. 6efirindonos alos sistemas del tipo 8,*, por ser con los que nos encontramos con m!s frecuencia en losc!lculos de extraccin, los mtodos m!s importantes para la interpolacin de rectas de

reparto son los siguientes:

4.1. 78todo de 5lders

(ste mtodo es el m!s generali)ado y el que conduce a resultados m!s satisfactorios.$onstruida la curva binodal y las rectas de reparto de acuerdo con los datos experi-mentales", por los extremos de las rectas de reparto se tra)an las paralelas a los lados deltri!ngulo como se indica en la ig. ,.9. La interseccin de estas rectas tra)adas por

puntos de fases con


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la paralela al lado $? que cortar! a la lnea con


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&i'. 6.. T!ian'"lo E3"ilte!o

5. 0


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&i'. 7.1. Contacto encillo

#obre el diagrama triangular (ig.-.+.)la alimentacin vendr! representada por el puntoB. /ara llevar a cabo la extraccin se &a de a%adir disolvente ? a la alimentacin en la

etapa 2nica, con lo cual la composicin global de la me)cla se ir! despla)ando a lo largodel segmento B?, siendo necesario entrar en el !rea de inmiscibilidad para efectuar laseparacin en dos fases. #i se pretende alcan)ar la composicin global correspondienteal punto H*, la cantidad de disolvente ?*, que &a de a%adirse a la alimentacin B secalcula mediante un balance de materia referido al componente $, resultando:

@ bien

(l punto H*puede locali)arse gr!ficamente teniendo en cuenta que &a de estar situadosobre la recta B? y &a de cumplirse que:

&I/. 6.2. &I/. 6.-.


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Las cantidades de extractoE1y refinadoR1se calculan por aplicacin de un balance demateria, una ve) ledas en el diagrama sus composiciones respectivas '1 e y1 quecorresponden a los puntos de la curva binodal de los extremos de la recta de reparto que

pasa por H*". Las ecuaciones resultantes son:

/ara calcular las cantidades de producto extrado (J y producto refinado 6J, queprovienen de separar el disolvente del extracto y del refinado, &aremos uso de lasecuaciones siguientes:

/uede ocurrir que el agente extractor no sea el disolvente puro ?, y que la me)cla aextraer no sea la me)cla binaria de A y $, sino que tanto el agente extractor como lame)cla a tratar sean me)clas ternarias que vendr!n representadas en el diagramatriangular por puntos tales como # y B en la ig. -.*.(n este caso, se deduce f!cilmenteque:

/ara (*6*, (*J y 6*se deducen las mismas ecuaciones que cuando se emplea disolventepuro y la me)cla a tratar est! constituida por A y $.

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