isoterma de distribucion word
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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD
DE INGENIERIA E.A.P. DE INGENIERIA METALURGICA
CONSTRUCION DE
ISOTERMAS DE
EXTRACCION Y
REEXTRACIONPresentado por :
Diego Zayra Pari
Naysha Laura Cueva
Julia Velarde Begazo
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CONSTRUCCION DE ISOTERMAS DE EXTRACCION Y REEXTRACCION
I. OBJETIVOS:- El objetivo fundamental de la prctica es aprender a
construir las isotermas de extraccin y re extraccin
para determinar las etapas de las mismas.
II. FUNDAMENTO TEORICO:Una isoterma de distribucin es una representacin
grfica de las concentraciones del soluto en el orgnico
cargado contra su concentracin en el licor descargado a
una temperatura dada.
Existen dos formas de obtener datos para construir una
isoterma de distribucin:
- Contactos simples del licor de alimentacin condiferentes volmenes de orgnicos de alimentacin.
- Extraccin a contracorrientes; esto es contactandoa una alcuota de licor alimentacin
consecutivamente con alcuotas de orgnico fresco.
Las figuras (1.A) y (1.B) ilustran grficamente estas
alternativas. Por ejemplo, a litros de licor de
alimentacin contenido originalmente X0 gramos de soluto
por litro se contactan con 0 litros de orgnico de
alimentacin. Posterior al equilibrio el licor
descargado conteniendo X1 gramos de soluto por litro, y
el orgnico cargado, Y1 gramos de soluto por litro son
recogidos.
EL BALANCE DE MASA SE EXPRESA COMO:
AX0 = AX1 + OY1
Y1/ (X0 X1) = - A/O
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En el diagrama de la figura (1.A), el punto X0 indica la
composicin del licor de alimentacin. La composicin en
el equilibrio del acuoso y el orgnico X1 y Y1
respectivamente, est situada sobre la curva de
distribucin de tal manera que Y1 / (X1 X0) = - A/O la
razn de volumen de fase. Por lo tanto, para variadas
razones de volmenes de fase, se obtienen los puntos de
la isoterma.
En el diagrama de la figura (1.B), repetidas
extracciones de A litros de licor de alimentacin con O
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litros de orgnico de alimentacin cada vez, produce
puntos en el equilibrio como se muestra. A esto se le
llama extraccin a contracorriente.
La determinacin de una isoterma incluye un punto de
saturacin; esto es, la composicin del orgnico cargadoel equilibrio con la alimentacin. El valor de la
saturacin se determina por repetidos contactos de una
alcuota de extractante con alcuotas de licor fresco,
hasta que no se transfiera ms soluto a la fase
orgnica.
La isoterma de extraccin se divide en tres regiones, la
figura (2) muestra esquemticamente estas regiones.
1)Porcin casi lineal.2)Porcin curvada, en la cual Ea0 disminuye a medida
que se consume el extractante libre.
3)Porcin casi horizontal, donde se alcanza el lmitede saturacin o la capacidad de carga mxima del
extractante.
La pendiente de una tangente a la isoterma de extraccin
es el coeficiente de extraccin.
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LINEAS DE OPERACIN: La lnea de operacin est basada
en la estequiometria (balance de masa); por lo tanto, la
concentracin de soluto en el orgnico alimentado a la
entrada y el licor descargado a la salida de cualquier
etapa son coordenadas de puntos en la lnea de
operacin. Simultneamente, la concentracin de soluto
en el licor de alimentacin a la entrada y en la fase
orgnica (orgnico cargado) a la salida de cualquier
etapa son coordenadas de puntos en la lnea de
operacin, como la lnea de operacin recta, esta es
determinada por dos puntos cualquiera, alternativamente
esta puede ser establecida por un punto solamente y la
relacin del licor de alimentacin a orgnico de
alimentacin que determina a la pendiente de la lnea de
operacin. Ver figura (3)
DIAGRAMA DE McCabe Thiele: Un diagrama de McCabe
Thiele es til para estimar el nmero de etapa terica
de extraccin requerida para obtener resultados
especficos en un sistema de extraccin por solventes.
El diagrama es una representacin geogrfica compuesta
de la isoterma de distribucin y la lnea de operacin
La figura (3) muestra la construccin del diagrama, las
etapas tericas o ideales se obtienen extendiendo una
lnea horizontal desde el extremo ms alto de la lnea
de operacin hasta interceptar la isoterma de
extraccin, seguidamente una vertical intercepta la line
a de operacin y as sucesivamente, hasta que el otro
extremo de la lnea de operacin es interceptado.
Alternativamente, se puede trazar una vertical desde el
extremo ms bajo de la lnea de operacin que
intercepte la isoterma. Cada ciclo o escaln es
llamado etapa ideal (terica). La interseccin de cadapar de lneas verticales y horizontales con la lnea de
operacin indica el contenido de soluto en el licor
descargado a la salida, y en el orgnico a la entrada,
para una etapa ideal.
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EFICIENCIA DE ETAPA: La concentracin de soluto
metlico en la corriente de orgnico y acuoso a partir
de una etapa de contacto se usa en conjunto con el
correspondiente valor de equilibrio para determinar la
eficiencia de etapa. Los clculos se ilustran a
continuacin:
Eficiencia (basada en la corriente orgnica):
Eficiencia (basada en la corriente acuosa):
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En estas ecuaciones Yn y Xn son las composiciones del
efluente orgnico y acuoso respectivamente Yn+1 y Xn-1 son
las correspondientes concentraciones en las corrientes
de entrada en la etapa n. Los trminos con asteriscos
son las concentraciones ideales (equilibrio).
DISPERSION: Para lograr una extraccin eficiente el
mezclador utilizado debe poner en contacto ntimo a las
dos fases, esto ocurre de tal manera que una de las
fases se dispersa en forma de gotas en la otra, de tal
forma que el rea interfacial aumenta considerablemente
mantenindose as el tiempo suficiente para que se lleve
a cabo la extraccin.
Para llevar a cabo la dispersin es necesario realizar
un trabajo mecnico sobre el sistema, sin embargo, esto
no nos asegura necesariamente un mezclado adecuado. La
efectividad del mezclado depende del diseo del
mezclador. La eficiencia de etapa depende del grado de
dispersin, del tiempo de residencia y la velocidad de
transferencia de masa.
La velocidad de transferencia de masa a travs de la
interfase es una funcin del rea interfacial, la cual
tambin est gobernada por el tipo de mezclador, las rpm
aplicadas, la tensin superficial y la densidad de las
dos fases. Existe un punto donde se alcanza el tamao de
gota ptimo y es ah donde la velocidad de transferencia
de masa es mxima. Si la dispersin aumenta, el tamao
de gotas de la fase dispersa disminuye, comportndose
as la velocidad de transferencia de masa, adems el
tiempo de separacin de fases aumenta y por consiguiente
el tamao del asentador.
EMULSIONES: Un factor crtico en la operacin de un
sistema de extraccin por solvente es la relativa
facilidad con que pueden separarse las dos fases. Este
factor depende no solamente de las densidades relativas
y viscosidades de las fases individuales, sino tambin
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de la formacin de emulsiones. Una emulsin est formada
por pequeas gotas de un lquido disperso a travs de un
medio continuo. Las emulsiones estables son aquellas que
no se asientan rpidamente, y deben ser evitadas ya que
ocasionan prdidas excesivas de reactivo y producto.
Para que una emulsin se rompa, o, se separe en sus
fases, deber ocurrir tanto la sedimentacin como la
separacin de la fase dispersa.
La velocidad de sedimentacin de una emulsin en repaso
es mayor si el tamao de las gotas y la diferencia de
densidad de los lquidos es grande tambin si la
viscosidad de la fase continua es pequea. Las
emulsiones estables, es decir, aquellas cuyo
asentamiento se logra solamente despus de largos
periodos de tiempo, generalmente se forman cuando eldimetro de las gotas dispersas es del orden de 1 a 1.5
micras; las dispersiones de partculas de 1 mm de
dimetro o mayores por lo general sedimentan
rpidamente. En el caso de emulsiones inestables,
despus de que se detiene la agitacin la mezcla se
asienta y se separa rpidamente en las dos fases
liquidas a menos que la viscosidad sea alta.
SEPARACION DE FASES: La separacin de fases, puede
dividirse en dos etapas, una de rompimiento primario,
seguida por otra de rompimiento secundario.
El tiempo requerido para que las dos fases se unan en
una interfase definida, despus del mezclado, se
denomina tiempo de rompimiento primario, ambas fases se
pueden estar claras en este momento o turbias, que es
cuando una fase se encuentra dispersa en la otra. El
tiempo para que desaparezca se denomina tiempo de
rompimiento secundario.
El tiempo de rompimiento primario es el que gobierna el
diseo del asentador, mientras que el tiempo de
rompimiento secundario es la causa principal de las
prdidas de solvente por arrastre mecnico en la fase
acuosa.
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Otros factores que influyen en la velocidad de
separacin son: la temperatura, viscosidad, la densidad,
la presencia de slidos y los materiales modificados
utilizados.
MODIFICADORES: Los alcoholes de cadena larga, mejoran la
separacin de fases, as como tambin la solubilidad de
algunas sales aminadas en queroseno. Varios alcoholes de
cadena larga, insoluble en agua, y un nmero de
compuestos organofosforados neutrales tambin se
utilizan para evitar la formacin de una tercera fase.
En los compuestos organofosforicos probados estn
incluidos algunos de los trialkilfosfatos, fosfonatos,
fosfinatos y xidos de fosfina.