Equipos de Extracción Sólido

INDICE 1. INTRODUCCIÓN..................................................................2 2. EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO..............................................2 2.1 EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO DISCONTINUA...............................................2 2.2 EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO CONTINUA...................................................3 3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO...3 3.1 TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDAS........................................................3 3.2 TIPO DE DISOLVENTE............................................................................3 3.3 TEMPERATURA....................................................................................3 3.4 AGITACIÓN DEL DISOLVENTE-SOLUTO.........................................................3 4. EQUIPOS USADOS EN LA EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO..............3 4.1 TANQUES DE PERCOLACIÓN.....................................................................4 4.2 BATERÍA DE DIFUSIÓN (PERCOLACIÓN EN TANQUES CERRADOS).........................5 4.3 TANQUES CON AGITACIÓN (SOLIDOS GRUESOS)..............................................5 4.4 TANQUES CON AGITACIÓN (SÓLIDOS FINOS).................................................6 4.5 AGITADOR DOOR.................................................................................7 4.6 CLASIFICADORES.................................................................................7 4.7 EXTRACTOR TIPO ROTOCEL....................................................................7 4.8 EXTRACTOR DE KENNEDY.......................................................................8 4.9 EXTRACTOR DE BOLLMAN......................................................................8 4.10 EXTRACTOR HORIZONTAL CONTINUO........................................................9 4.11 EXTRACTOR DE HILDEBRANDT................................................................9 4.12 EXTRACTOR BONOTO........................................................................10 5. APLICACIONES DE LA EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO................10 6. REFERENCIAS...................................................................11

EQUIPOS DE EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO 1. Introducción Los equipos de extracción solido - líquido son muy importantes dentro de la industria química por esta razón en este artículo se tratara los principales equipos usados en esta operación unitaria. Antes de describir a cada una de estos equipos y su forma de operación, se tratara acerca de que es la extracción sólido-líquido y las condiciones que se deben dar para que se cumpla este proceso, finalmente se describirá las aplicaciones que tiene la extracción solido-liquido. 2. Extracción sólido-líquido Es un proceso en el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido, mediante la utilización de un disolvente líquido. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida, lo que produce una separación de los componentes originales del sólido.

La extracción sólido-líquido puede ser de dos tipos: 2.1 Extracción sólido-líquido discontinua Este tipo de extracción consistente en añadir el disolvente a la mezcla contenida en un vaso de precipitados, un matraz o una cápsula de porcelana, en frío o en caliente, agitar o triturar con ayuda de una varilla de vidrio y separar por filtración la disolución que contiene el producto extraído y la fracción insoluble que contiene las impurezas.

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2.2 Extracción sólido-líquido continua La extracción sólido-líquido suele ser mucho más eficiente cuando se hace de manera continua, la mezcla sólida a extraer contenida dentro de un cartucho o bolsa de celulosa que se coloca en la cámara de extracción. El paso del disolvente orgánico con parte del producto extraído al matraz inicial, permite que el mismo disolvente orgánico vuelva a ser vaporizado, repitiendo un nuevo ciclo de extracción, mientras que el producto extraído, no volátil, se va concentrando en el matraz. 3. Factores que influyen en la extracción sólido-líquido 3.1 Tamaño de las partículas sólidas: cuanto más pequeñas sean, mayor es la superficie interfacial y más corta la longitud de los poros. Por tanto mayor es la velocidad de transferencia. Sin embargo, tamaños excesivamente pequeños pueden hacer que las partículas se apelmacen dificultando la extracción. 3.2 Tipo de disolvente: El disolvente debe ser lo más selectivo posible y se recomienda de baja viscosidad. 3.3 Temperatura: Un aumento de la temperatura favorece la solubilidad y aumentan los coeficientes de transferencia de materia. El límite superior se fija atendiendo a criterios de calidad del producto, criterios económicos y de seguridad con respecto al disolvente. 3.4 Agitación del disolvente-soluto: Favorece la transferencia por aumento de coeficientes de transferencia de materia en la interfase S/L. Además se evita la sedimentación y apelmazamiento de las partículas sólidas. 4. Equipos usados en la extracción sólido-líquido Los equipos de extracción solido-liquido se pueden clasifican de acuerdo a su forma o método de operación, además la elección del equipo de extracción dependerá de la forma física de los sólidos y de las dificultades y costo de manejo.  

Cuando las operaciones de extracción se realizan por lotes o semilotes se habla de un estado no estacionario) Y cuando se trabaja en condiciones totalmente continuas se trata de un estado estacionario

Entre los equipos de extracción más conocidos tenemos:

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EQUIPOS DE EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO

Ciclo de operación

*Intermintente *Continuo *Intermitente de cargas múltiples

Dirección de las distintas corrientes

Número de etapas

Método de contacto

*Concurrente *contracorriente *Flujo híbrido

*única etapa *etapas multiples o diferencial

*pulverización *inmersion

De acuerdo al sistema de operación en estado no estacionario tenemos los siguientes equipos: 4.1 tanques de percolación Se trata de un gran tanque circular o rectangular de fondo falso. Los sólidos que se van a lixiviar se dejan caer al tanque. Se rocían con un disolvente hasta que su contenido de soluto se reduce hasta un mínimo y a continuación se excavan. Algunos tanques funcionan a presión, para contener disolventes volátiles.

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4.2 Batería de difusión (Percolación en tanques cerrados) Cuando el disolvente es volátil o el lecho de sólidos poco permeable, es necesario utilizar depósitos cerrados que operen a presión, para facilitar que el disolvente atraviese el lecho. También se necesitara una temperatura superior a la de ebullición. Comúnmente se les conoce como batería de difusión de Robert. Es usado en la industria para extraer café, té, aceite y azúcar de la remolacha.

4.3 tanques con agitación (solidos gruesos) Estos tanques se utilizan cuando se requiere evitar que el disolvente circule a través de canales además se tiene una lenta e incompleta lixiviación subsecuente, esto se puede evitar mediante la agitación del líquido y el sólido en tanques de lixiviación. Estos equipos se operan por lotes (una sola etapa). Y se pueden utilizar en baterías colocadas para trabajar a contracorriente. Estos tanques son de tres tipos distintos: 1. Tanques cilíndricos verticales cerrados con remos o agitadores sobre ejes verticales y fondo falso para el drenado de la solución al final del proceso.

2. Tanques horizontales, con el agitador colocado sobre un eje horizontal.

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3. El tanque de extracción es un tambor horizontal y el sólido y el líquido se golpean dentro mediante la rotación del tambor sobre rodillos.

4.4 Tanques con agitación (sólidos finos) Tanque Pachuca: Es un depósito cilíndrico con un fondo cónico, provisto de una tubería central conectada a un suministro de aire (aire comprimido). La agitación se lleva a cabo pasando aire a través de la suspensión: las burbujas de aire ascienden a través del tubo central y causan el flujo ascendente del líquido y del sólido suspendido en el tubo, provocando la circulación vertical del contenido del tanque.

Con relación al modo de operación en estado estacionario los extractores se clasifican en:

4.5 Agitador Door Es un depósito cilíndrico de fondo plano, equipado con elevador central de aire situado en el interior de un eje hueco que gira lentamente. Paola Tenesaca Séptimo Ciclo Ingeniería Química

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En el extremo inferior de este eje van sujetos unos rastrillos que arrastran el material sólido hacia el centro a medida que sedimenta que es captado por el elevador de aire. En el extremo superior del eje, el aire se descarga en el interior de una artesa perforada que distribuye la suspensión uniformemente sobre la superficie del líquido del depósito (lavadores). También tiene unas tuberías de aire auxiliares para favorecer la eliminación de sólido sedimentado.

4.6 Clasificadores Se trata de una unidad continua en la que se obtiene flujo en contracorriente. Los sólidos se introducen en la parte inferior de un tanque, que tiene un fondo inclinado y que está parcialmente lleno de disolvente. El disolvente entra por la parte superior y fluye en dirección opuesta a la del sólido. 

Los rastrillos (movimiento de elevación y circular), raspan los sólidos en forma ascendente a lo largo del fondo del tanque y fuera del líquido.

4.7 Extractor tipo Rotocel Consta de una cámara cilíndrica vertical cerrada, dentro de la cual va girando un tanque cilíndrico dividido en compartimentos (18), cuyo fondo es en forma de cuña y se halla perforado. Los sólidos se cargan en los compartimentos y se rocían sucesivamente con miscelas cada vez más diluidas, hasta llegar al disolvente puro. El líquido atraviesa el lecho y se recoge en el fondo.

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4.8 Extractor de Kennedy Los sólidos se lixivian en una serie de tinas y se empujan de una a otra mediante unos remos para formar una cascada. El disolvente fluye a contracorriente de cámara a cámara por gravedad. Unas perforaciones en los remos permiten el drenado de los sólidos entre etapas; los sólidos se desprenden de cada remo por raspado.

4.9 Extractor de Bollman Consta de un elevador de cangilones que está encerrado en una cámara vertical. Los cangilones perforados se cargan con el sólido en la parte superior y a medida que van descendiendo se rocían con una disolución. En esta zona el sólido y la disolución descienden en corrientes paralelas. El líquido percuela a través del sólidos de canasta a canasta, y se recoge en el fondo como extracto, y se separa. Las celdas con sólido parcialmente agotado suben por la parte izquierda y se les agrega disolvente puro (a contracorriente).

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4.10 Extractor horizontal continuo Es una variación de extractor de Bollman, por lo general se utiliza para extraer el aceite de semillas vegetales

4.11 Extractor de Hildebrandt Extractor de inmersión total. Consta de tres elementos montados en “U”. El sólido se carga por uno de los brazos verticales y se hace avanzar hasta el otro con un tornillo sin fin de paletas perforadas para que el disolvente pueda atravesar la hélice. El disolvente se alimenta por el brazo y los sólidos circulación en contracorriente. En el conducto de salida del extracto existe un filtro que evita que el sólido salga por esta línea.

4.12 Extractor Bonoto Consiste en una columna dividida en compartimentos cilíndricos mediante la disposición de platos horizontales espaciados a distancias iguales. Cada plato tiene una abertura radial, colocada 180° con respecto a las aberturas de los platos situados inmediatamente. El sólido cae al plato inferior una cortina en el disolvente que fluye hacia arriba (en contracorriente).

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5. Aplicaciones de la extracción sólido-líquido Las aplicaciones importantes de la extracción sólido-líquido en la industria son:  Extracción de aceites vegetales y grasas animales que se recuperan a partir de semillas, como los de soja y de algodón mediante la lixiviación con disolventes orgánicos como: éter de petróleo, hexano, etc.  Extracción de colorantes a partir de materias sólidas por lixiviación con alcohol o soda.  En el tratamiento de los minerales concentrados y otros materiales que contienen metales, la lixiviación se efectúa por medio de un proceso húmedo con ácido que disuelve los minerales solubles y los recupera en una solución cargada de lixiviación.  Metalurgia Extractiva: para trabajar los minerales principalmente oxidados.  Obtención de azúcar.  Fabricación de té y café instantáneo.  Lavado de precipitados. La extracción sólido-líquido también tiene aplicaciones dentro de otros campos como son: En ecología para indicar el desplazamiento hacia los ríos y mares de los desechos y excrementos, además de otros contaminantes como pueden ser los fertilizantes; producido por el mismo proceso indicado para el fenómeno químico. En geología en el proceso de lavado de un estrato de terreno o capa geológica por el agua. 6. Referencias 1. Extracción sólido- líquido y recuperación del disolvente: obtención del aceite de girasol [En línea]. [Consultado el 21 de Junio de 2015]. Disponible en: http://fciencias.ugr.es/practicasdocentes/wpcontent/uploads/guiones/ExtraccionSolidoLi quido.pdf

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2. Extracción. Tipos de Extracción [En línea]. [Consultado el 21 de Junio de 2015]. Disponible en: http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/extraccio_tip.html 3. Operaciones básicas de transporte de materia. Lixiviación [En línea]. [Consultado el 21 de Junio de 2015]. Disponible en: http://iqtma.cps.unizar.es//components/com_docman/dl2.php? archive=0&file=T0JfVGVtYV8xM18yMDExXzEyLnBkZg 4. Lixiviación [En línea]. [Consultado el 21 de Junio de 2015]. Disponible en: http://www.slideshare.net/DiegoRobertoRivasCubas/lixivicion 5. Extracción Sólido-Líquido [En línea]. [Consultado el 21 de Junio de 2015]. Disponible en: http://procesosbio.wikispaces.com/Extracci%C3%B3n+s%C3%B3lido-l %C3%ADquido

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