extracción líquido-líquido

1. INTRODUCCIN

2. PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEO (Repaso)2.1 Bases de Diseo2.2 Eleccin del Solvente2.3 Datos de Equilibrio

3. EXTRACCIN POR CONTACTO DISCONTINUO

Extraccin Lquido LquidoCONTENIDO

3. EXTRACCIN POR CONTACTO DISCONTINUO3.1 Extraccin en una etapa (Mezclador Decantador)3.2 Extraccin en Mltiples Etapas

3.2.1. Corrientes Cruzadas: Caso General y Casos particulares. Relacin de solvente mnima3.2.2 Contracorriente: Caso General y Casos particulares. Relacin de solvente mnima

4. EXTRACCIN POR CONTACTO CONTINUO (Tecnologa)Clasificacin, Torres Pulsadas, Mtodo General de DiseoSELECCIN DE EQUIPOS DE EXTRACCIN

Sistema ternario : A , B , S ( comp. son referidas a A )

Balances:

Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE

F , xf R1 , x1 R2 , x2

E1 , y1 E2 , y2 En , yn

Rn , xn1 2 N

E3 , y3

Rn-1 , xn-1

S , uA

2

F + S = E1 + Rn = MGlobalF - E1 = Rn - -S = PF + E3 = E1 + R2 F - E1 = R2 - E3 = P

Hasta N=2=i

F - E1 = Ri - Ei+1 = P

Todas las corrientes en operacin tienen un punto comn P

P: Polo de operacin

Casos :


F , xf R1 , x1 R2 , x2

E1 , y1 E2 , y2 En , yn

Rn , xn1 2 N

E3 , y3

Rn-1 , xn-1

S , uA

3

Casos :

General

Particulares:

B y S inmisciblesRecta de equilibrio, B y S inmiscibles

Determinacin del Nmero de Etapas : Caso General

A y S son parcialmente miscibles


F , xf R1 , x1 R2 , x2

E1 , y1 E2 , y2 En , yn

Rn , xn1 2 N

E3 , y3

Rn-1 , xn-1

S , uA

4

Coordenadas Triangulares

Se conocen : xf , xAn , xBn , uAi , uBi , F , S , Equilibrio C-A-SSe desea determinar N para obtener un Rn con una concentracin xAn estipulada

Solucin Planteamiento del problema

A y S son parcialmente misciblesS impuro: contiene C, A y SDatos: F , S , xf , xn , Equilibrio

Caso General:

Determinacin del Nmero de Etapas : Ubicacin del Polo

Situar los puntos : F , S , Rn , con xf , uA , xn Ubicar el punto de mezcla global M (ficticio): Trazar la recta FS

Analticamente: %C = (xfF + uS) *100 / ( F+S )


Con %C ubicar M sobre FS

Ubicar E1: F+S = E1+Rn = M; punto comn de las rectas E1Rny FS

Trazar la recta RnM y prolongar hasta la curva de solubilidad, E1 Ubicar el polo de operacin: Trazar las rectas E1F y SRn , prolongarlas hasta la interseccin para ubicar P

CCUbicacin del Polo


S , uAA

F , xf

M

E1 , y1

%A

Rn , xn SS

PP

Etapa 1: Ubicar R1 (E1 est en equilibrio con R1), trazar lnea de reparto E1R1 por interpolacin o utilizando la curva de equilibrio (directo) para

Determinacin del Nmero de Etapas : Trazado de Etapas


determinar x1 conociendo y1.

Etapa 2: Uniendo P con R1 se ubica E2 , E2 est en equilibrio con R2 , con y2 se ubica x2, segn el procedimiento anterior.

Etapas sucesivas: Se repite el procedimiento hasta obtener una composicin xi igual o inferior a xn.

CCTrazado de Etapas


S , uAA

F , xfE1 , y1

Rn , xn SS

PP

12

3

y2y3

x2

x1

x3

Determinacin del Nmero de Etapas: Caso General con la Curva de Distribucin (Curva de Equilibrio)

Trazar la CURVA DE DISTRIBUCIN, y = f ( x ) con los datos de equilibrio : Tablas o rectas de reparto del diagrama triangular.

Nmero de Etapas elevado (N > 5): Trazado de Etapas

3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCONTRACORRIENTE

triangular. Deducir la CURVA OPERATORIA a partir del diagrama ternario:

Ubicar el polo de operacin P Generar puntos de la CO a partir del polo y la curva de solubilidad.

Con las Curvas CE y CO : Trazar las etapas empleando el Mtodo de McCabe-Thiele.

CCyy

CEy = x

Curva de Distribucin


S , uAA

xf, F y1

Rn , xn SSPP

xx

CO

Trazado de etapas : Mtodo de McCabe-Thiele

CE

CO

yy

y1 1

Fase E


xxxn zA

uA

2

4

3

Fase R

Determinacin del Nmero de Etapas: Caso B y S inmiscibles

B + AF , xf

R1 , x1 R2 , x2

E , yE2 , y2 En , yn

Rn , xn1 2 N

E3 , y3

Rn-1 , xn-1

S + AS + A

A + C

3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapas CONTRACORRIENTE

E1 , y1E2 , y2 En , ynE3 , y3

S , uAS + A

A no se transfiere al Extracto S no se transfiere al Refinado Solo C se transfiere

Deduccin de la Recta operatoria: Balances hasta la Etapa 2=i

Etapa 1,2=izA F + y3 E3 = y1 E1 + x2 R2

F + E3 = E1 + R2

Flujos en funcinF : A= F ( 1- xf )R : A= R ( 1-x )


Flujos en funcinde los inmiscibles:Flujos constantes

R2 : A= R2 ( 1-x2 )

E3 : S = E3 ( 1-y3 )E1 : S = E1 ( 1-y1 )

Ax

xSy

ySy

yAz

xfA )1()1()1()1( 2

2'

1

1'

3

3

+

=

+

Realizando cambio de variables para las

composiciones

Z : ZA = xf / ( 1- xf )X : X2= x2 / ( 1-x2 )

Y : Y3 = y3 / ( 1-y3 )Y : Y1 = y1 /( 1-y1 )

Deduccin de la Recta operatoria: Balances hasta la Etapa 2=i


AXSYSYAZ A 2'

1'

3 +=+

12'3 )( YZXSAY A +=

Recta operatoria

Etapas 1,2=i

Etapa 1, 2,3,...,i 1'1 )( YZXSAY Aii +=+

Trazado de Etapas: Curva de Equilibrio y Recta Operatoria

YA= kiXAYA (kg C/kg S)

CE


UAZA

B/S

Xn

Y1

X1X2

1

2

3

RO

Trazado de etapas : Mtodo de McCabe-Thiele

XA (kg C/kg A)

Relacin de solvente mnima: Caso general

Procedimiento

Trazar la recta RnS Prolongar las lneas de reparto hasta intersectar la recta RnS


Prolongar las lneas de reparto hasta intersectar la recta RnS Se presentan dos casos :

a) Punto ms alejado de Sb) Punto ms cercano a S

Ubicar Mmn (S/F)mn = FM mn / SM mn

CC



S , uAA

C, zA

Rn , xn SSPmn

Mmn

Punto ms alejado de S

CC

Punto ms cercano a S



S , uAA PmnRn , xn SSMmn

Punto ms cercano a SC, zA

Procedimiento

Caso 1 : Trazar la recta de pendiente mxima con el punto ( Xn , UA ) , xf y la curva de equilibrio: (A/S) mx (S/A) mn (S/F) mn Caso 2 : Trazar la recta de pendiente mxima con el punto ( Xn , UA ) , y la TANGENTE a la curva de equilibrio.

Relacin de solvente mnima: Caso A y S inmiscibles


TANGENTE a la curva de equilibrio.

nA

AAe

mxXZUY

SA

=

'

)1( AzCB =

AAe

nA

mn UYXZ

AS

=

'

)()(

)1()1(

AAe

nA

Amn UYXZ

u

xfFS

=

)1(' AuSS =

3.3 Extraccin en Multiples etapas - ContracorrientesRelacin de solvente mnima

Caso A y S inmiscibles y Recta equilibrio: YA= m XAYA= m XA

YA

(B/S) mx

YAeRE

Yae = m ZA

m


20

Procedimiento: Solucin analtica

UAXAZA

(B/S) mx

Xn

nA

AAe

mxXZ

UYSA

=

'

)1( AzCB =

AAe

nA

mn UYXZ

AS

=

'

)()(

)1()1(

AA

nA

Amn UmZXZ

u

xfFS

=

)1(' AuSS = AAe mZY =

YA= kiXAYAYAe

CE

YA YA= kiXACE

Relacin de solvente mnima: Caso A y S inmiscibles


UA

XAZA

(A/S) mx

Xn

UAXAZAXn

CEYAe

(A/S) mx

3.3 Extraccin en Multiples etapas - ContracorrientesRelacin de solvente mnima: Caso A y S inmiscibles

UA

YA= ki XAYA

(A/S) mx

YAe CE

UA

YA YA= ki XACEYAe

(A/S) mx


22

ProcedimientoCaso 1 : Trazar la recta de pendiente mxima con el punto ( Xn, UA ) , xf y la curva de equilibrio: (A/S) mx (S/A) mn (S/F) mnCaso 2 : Trazar la recta de pendiente mxima con el punto ( Xn, UA ) , y la TANGENTE a la curva de equilibrio.

UAXAZAXn

UAXAZAXn

nA

AAe

mxXZ

UYSA

=

'

)1( AzCB =

AAe

nA

mn UYXZ

AS

=

'

)()(

)1()1(

AAe

nA

Amn UYXZ

u

xfFS

=

)1(' AuSS =

3.3 Extraccin en Multiples etapas - Contracorrientes

Determinacin de N :

Caso ideal

Caso A y S inmiscibles

Recta de equilibrio : Yi = m Xi

Flujo de S y A constantesEn general : Soluciones diluidas

Se tiene Recta de equil. y Recta operatoria de pendiente A/S


23

YA= m XA

XA

YA

ZAUA Xn

Y1

Se tiene Recta de equil. y Recta operatoria de pendiente A/S

No vale la pena graficar :La Solucin es Analtica

Solucin

Analtica:

Va grfica: Abaco 2 Utilizando la ecuacin

analtica para N en contracorriente

A/S

3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCORRIENTES CRUZADAS

+

=

AmSm

UXm

UZ

NA

N

AA

1log

log

Nmero de Etapas ideales, N

Determinacin del Nmero de Etapas : Recta de Equilibrio y Recta operatoria (Solucin Analtica)

A

mAS

=Factor de Extraccin,

m

U

AmSm

UZX ANA

An +

+

=

1

1

Composicin de la etapa N, Xn

3.2.- Extraccin L-L: Mltiples tapasCORRIENTES CRUZADAS

m

Uz

m

UX

AA

An

Determinacin del Nmero de Etapas : Recta de Equilibrio y Recta operatoria (Solucin Analtica)

mAS

= N

Factor de Extraccin,

EJERCICIO

(2XX) kg de una mezcla cido actico-cloroformo de composicin 14% en peso de acido actico. Se pretende reducir su concentracin por debajo de 2%, se extraen con agua operando en contacto mltiple en contracorriente, a 18 c.

NOTA: Donde se encuentra la XX colocar el ltimo N de cedula de cada integrante del grupo.

Calclese:Calclese:1.Cantidad mnima de disolvente2.Nmero de etapas necesarias cuando la cantidad de disolvente es 72.6 Kg.3.Fracciones msicas en las fases de extracto y refinado en cada una de las etapas.4.Fracciones msicas en el punto de mezcla de cada una de las unidades5.Cantidad de extracto y refinado en cada una de las etapas.

extracción líquido-líquido

Documents