Extraccion Liquido - Liquido (Teoria)

EXTRACCIÓN LÍQUIDO LÍQUIDO INTRODUCCIÓN: La Destilación es el proceso de separación que se usa con más frecuencia, como consecuencia a su complejidad, ciertas separaciones separaciones no se puede llevar a cabo por este método, por varias razones: 1. los component componentes es presenta presentan n baja baja volatilid volatilidad ad 2. Los compone componentes ntes en la la solución solución tiene tiene esencialm esencialmente ente la misma misma volati volatilidad lidad . los compone componente ntess son sensib sensible le a altas altas tempera temperatur turas as,, las cuales cuales se requie requiera ran n para la separación por destilación !. "l solu soluto to en la solu soluci ción ón de alim alimen enta taci ción ón está está pres presen ente te en una una cant cantid idad ad relativamente relativamente peque#o "stas "stas situacio situaciones nes se encuentr encuentran an esencialme esencialmente nte en todos todos los procesos procesos industriales, industriales, inclu$endo inclu$endo las industrias farmacéuticas, farmacéuticas, qu%mica $ del petróleo. La "&tracc "&tracción ión liquido liquido liquido liquido es un proces proceso o altern alterno o de separaci separación ón

"ste "ste proce proceso so consiste consiste en la

recuperación de un soluto de una solución mediante la mezcla con un solvente.

DEFINICIÓN DEL PROCESO: La e&tracción e&tracción líquido-líquido, consiste en poner una mezcla l%quida en contacto con un se'undo l%quido miscible, que selectivamente e&trae uno o más de los componentes de la mezcla. (e emplea en la refinación de aceites lubricantes $ de disolventes, di solventes, en la e&tracción de productos que contienen azufre $ en la obtención de ceras paraf%nicas. •

"l l%quido que se emplea para e&traer parte de la mezcla debe ser insoluble para los componentes primordiale primordiales. s. Después de poner en contacto contacto el disolvente disolvente $ la mezcla se obtienen dos fases l%quidas l%quidas que reciben los nombres de e&tracto $ refinado.

•

Los lodos $ l%quidos residuales acumulados en el fondo del decantador o de la torre son los residuos del proceso

•

La e&tracción liquido liquido consiste en la separación de un constitu$ente de una mezcla liquida )disolución Liquido* por contacto con otro liquido inmiscible que disuelve preferentemente a uno de los constitu$ente de la disolución ori'inal, dando lu'ar a la aparición de dos capas l%quida inmiscible de diferente densidades, donde se puede lo'rar cierto 'rado de separación, donde pueden incrementarse mediante el uso de contacto m+ltiples o su equivalente en la forma de la absorción de 'ases $ la destilación.

•

"l solvente de e&tracción usado debe ser insoluble o soluble solamente a un 'rado limitado en la solución que se va a e&traer ) parcialmente soluble*

•

"l soluto a e&traer deberá tener una elevada afinidad por el solvente de e&tracción

•

La e&tracción l%quido liquido se realiza mediante dos pasos básicos: 1. ezcla ezcla intima intima del solve solvente nte de e&trac e&tracción ción con con la solución solución a la la que se le va a aplicar la e&tracción e&tracción se'uida por 1

2. La separación de la solución mezclada en dos fases l%quidas inmiscibles •

-or lo 'eneral, intervienen otras operaciones en el proceso de e&tracción total la cuales son: 1. La separación del soluto del solvente de e&tracción 2. la subsi'uiente recuperación del solvente para usarlo en e&tracción posteriores

•

"n la "&tracción liquido  liquido el factor que determina la cantidad de soluto en las dos fases liquida es el

COEFICIENTE

DE DISTRIBUCIÓN •

"n 'eneral, la diferente distribución de los componentes de la mezcla tratada entre las dos fases en equilibrio constitu$e la base para alcanzar la separación deseada

•

"n todas las operaciones de este tipo, la solución que se va a e&traer se llama ALIMENTACIÓN $ DISOLVENTE el l%quido con el cual se pone en contacto la alimentación. "l producto rico en disolvente se llama Extracto/ el l%quido residual de donde se separó el soluto es el REFINADO

•

EXTRACTO : la fase liquida que contiene la concentración más peque#a de alimentación

•

REFINADO:

La otra fase l%quida que contiene una concentración ma$or del l%quido de alimentación $ una concentración de

solvente. •

"l disolvente es selectivo para el componente de la alimentación que aparece en ma$or proporción en el e&tracto, en comparación tanto con el refinado como con la alimentación ori'inal .

•

Eje!"o: (i una solución de ácido acético en a'ua se a'ita con un l%quido como acetato de etilo, parte de ácido, pero relativamente poca a'ua, entrará en la fase éter. -uesto que las densidades de la capa acuosa $ la del éter  son diferente en el equilibrio, se separan al cesar la a'itación 0ambién se puede separar por decantación puesto que aora la relación de ácido a a'ua en la capa de éster  es diferente de la capa de éter es diferente de la relación de la solución de la solución acuosa residual, se a lo'rado cierto 'rado de separación. "l a'ua residual puede e&traerse repetidamente con mas éter para reducir más a+n el contenido de ácido, o se puede rearre'lar una cascada a contracorriente

•

La capa o fase que contiene ma$or concentración de disolvente )(* $ menor concentración de l%quido de alimentación se desi'na como ca!a Extracto

•

La otra capa, que posee ma$or concentración de liquida de alimentación $ menor de disolvente se llama Re#$%a&o

•

Durante la operación, cualquiera de las capas puede ser la superior o la inferior, se'+n sean las densidades relativas.

•

La e&tracción puede suponer solamente procesos f%sicos de separación por disolución o reacciones qu%micas entre las sustancias e&tra%das $ el disolvente u otras materias que conten'a el disolvente

APLICACIONES: La aplicación de la e&tracción l%quida se clasifican

en varias cate'or%as/ aquellas aplicaciones en donde la e&tracción está en

competencia directa con otros métodos de separación $ aquellas aplicaciones en donde es el +nico método adecuado: '(

EN COMPETENCIA CON OTRAS OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA: •

Los costos relativos son importantes. La destilación $ la evaporación son métodos directos de separación/ los productos obtenidos están formados básicamente de sustancias puras

•

-or otra parte, la e&tracción l%quido liquido produce nuevas soluciones, que su vez deben separarse, por  métodos directos

2

•

Por eje!"o) es dif%cil separar por destilación, al ácido acético de una solución diluida con a'ua/ en cambios, puede separarse con relativa facilidad mediante la e&tracción con un disolvente adecuado $ la destilación posterior del e&tracto. "n particular, para las soluciones más diluidas en las cuales el a'ua debe evaporarse por destilación , la e&tracción resulta ser más económica

•

La e&tracción también resulta aconsejable como opción frente a la destilación al alto vació, a temperatura mu$ bajas para evitar la descomposición térmica

*(

•

"n la separación de l%quidos con puntos de ebullición cercanos

•

"n sustitución de la destilación de alto vac%o

•

"n sustitución de una evaporación costosa

•

"n sustitución de la cristalización fraccionada

COMO UN SUSTITUTO DE M+TODOS QUÍMICOS •

Los métodos qu%micos consumen reactivos $ con frecuencia conducen a una costosa eliminación de los subproductos qu%micos

•

La e&tracción l%quida, que no provoca 'astos qu%micos o eliminación de subproductos, puede ser menos costosa. La separación de metales como por ejemplo $ los productos de fisión de los procesos de ener'%a atómica, resultan más económico por la técnica de e&tracción.

,(

PARA SEPARACIONES QUE POR A-ORA NO SE PUEDEN REALI.AR POR OTROS M+TODOS

•

"n la destilación, donde la fase de vapor se crea a partir del l%quido por adición de calor, el vapor $ el l%quido están compuestos necesariamente de las mismas sustancias/ por lo tanto, son mu$ similares qu%micamente. "ntonces, las separaciones producidas dependen de las presiones de vapor de las sustancias. "n contraste el casos de la e&tracción l%quida, los componentes principales de las dos fases son mu$ distintos qu%micamente/ por estos, son posibles las separaciones de acuerdo con el tipo u%mico utilizado.

•

ucos productos 3armacéuticos se producen en mezclas tan complejas que sólo La e&tracción l%quida es un método adecuado de separación.

•

"n la separación de sustancias sensibles al calor 

•

"n la separación de mezclas que forman azeótropos

•

"n la separación de mezclas cuando los puntos de ebullición se traslapan

RESUMEN APLICACIONES: Farac/0t$co1: •

4ecuperación de materiales activos de ba#os de fermentación

•

-urificación de vitaminas

Q02$co1: •

(eparación de 5lefinas $ -arafinas

•

(eparación de 6sómeros estructurados

I%&01tr$a &e "o1 eta"e1: •

-roducción de cobre

•

4ecuperación de elementos de tierras raras

Proce1a$e%to &e Po"2ero1: •

4ecuperación de 7aprolactama )materia prima * para la fabricación de n$lon

•

(eparación de catalizadores de productos de reacción 3

Trata$e%to &e e#"0e%te1: •

4emoción de fenol de a'ua de deseco

•

4ecuperación de ácido acético de soluciones diluidas

A"$e%to1: •

Descafeinado de café $ té

•

(eparación de aceites esenciales )aromas $ fra'ancias*

Petr3"eo: •

ejoramiento de la calidad de aceites lubricantes

•

(eparación de aromáticos $ alifáticos ) 8enceno, 0olueno, $ 9ilenos*

EQUILIBRIO LÍQUIDO: •

La Extracc$3% supone el uso de sistemas compuestos por tres sustancias cuando menos

•

Las fases insolubles son predominante mu$ distintas desde el punto de vista qu%mico,

•

"n la ma$or%a de los casos los tres componentes aparecen en cierto 'rado en las dos fases

Re!a1o &e E40$"$5r$o L240$&o L240$&o 1. A $ B

C

son l%quidos puros básicamente insolubles es el soluto distribuido 4

A $ C B

Las mezclas que se van a separar por e&tracción es el disolvente de e&tracción

2. (e utilizará la misma letra para indicar la cantidad de una solución o mezcla $ la ubicación de la mezcla en el dia'rama de fases. Las cantidades se miden por libras o '. en las operaciones por  lotes $ en masa ; tiempo en las operaciones continuas " < masa ; tiempo de solución ", un e&tracto, que se muestra en un dia'rama de fase como el punto " 4 < masa ; tiempo de solución 4, un refinado, que se muestra en un dia'rama de fases como el punto 4 8 < masa ; tiempo de disolvente 8 Las cantidades libres de disolvente )libre de 8* se indican mediante letras con prisma "= < masa ; tiempo de solución libre de 8 . & < fracción peso de 7 en el disolvente pobre ) rico >*, o refinado liquido $ < fracción peso de 7 en el disolvente )rico en 8*, o e&tracto liquido 9= < 9 ; )1? 9* < masa de 7 ; masa libre de 7 en los l%quidos refinados @= < @ ; )1? @* < fracción de 7 ; asa libre de 7 en los l%quidos del e&tracto 9 < fracción peso de 7 en los l%quidos refinados libres de 8, masa 7 ; )masa > A masa 7* @ < fracción peso de 7 en los l%quidos del e&tracto libres de 8, masa 7 ; )masa > A masa 7* B < fracción en peso de 8 con base libre de 8, masa 8 ; )masa > Amasa 7* !. > través de todo el análisis de equilibrios, balances de materia $ cálculos por etapas, las fracciones molares, relaciones molares, mol pueden sustituirse de modo con'ruente por  fracciones en peso, relaciones en peso, $ ', respectivamente.

COORDENADAS TRIAN6ULARES EQUIL7TERAS •

"ste tipo de trián'ulos son ampliamente utilizados en la literatura cient%fica para la representación 'ráfica de los datos de equilibrio l%quido?l%quido.

•

 >demás, dada la dificultad de e&presar matemáticamente este tipo de equilibrio, son ampliamente utilizados para cálculos de dise#o.

•

"stos trián'ulos tienen la propiedad de que la suma de las tres alturas de un punto cualquiera )distancias perpendiculares a los tres lados* es i 'ual a la altura del trián'ulo.

•

 >s% pues, si acemos la altura i'ual a 1CC )o 1*, las tres distancias representan las tres fracciones másicas o molares. La fi'ura 1 muestra estos tipos de 7ada vértice representa uno de los componentes puros, tal $ como se indica.

•

La perpendicular a cada lado desde un punto tal como el  indica el porcentaje del componente situado en el vértice opuesto. >s% la distancia de  al lado >8 )* representa el porcentaje de 7, la distancia a  >7 )E* el de 8 $ la distancia a 78 )F* el de >. 5

7ualquier punto en un lado del trián'ulo representa una mezcla binaria, el punto D es una mezcla de > $

•

8 que contiene un GH de 8 $ un FH de >. 0odos los puntos sobre la l%nea D7 presentan mezclas con la misma relación de los componentes > $ 8, $ pueden considerarse como mezclas ori'inarias de D a las que se a a#adido 7. (i 4 representaciones as% como sus propiedades. I' o moles de una mezcla representada por el punto

•

4 se a#aden a " I' o moles de una mezcla presentada por ", (e obtienen  < 4 A " I' o moles de una mezcla  7u$o punto representativo en el dia'rama estará situado en la recta que une " $ 4 )tal $ como se muestra en la fi'ura l*, de modo que se cumple )aciendo los balances de materia total $ para un componente, $ despejando el cociente 4;"*: 4 ; " < se'mento " ; se'mento 4 < )9 " ?9  * ; )9  ?9 4 * )1*  >nálo'amente, si a una mezcla tal como " se le elimina una mezcla , la nueva mezcla estará sobre la

•

recta que une " $ , en la dirección que supone alejarse de " $ localizada en 4, tal $ como se muestra en la #$80ra '. "videntemente, estas propiedades las cumplen tanto los trián'ulos equiláteros como los rectán'ulos.

TIPOS DE EQUILIBRIO LÍQUIDO9LÍQUIDO •

"&isten distintos tipos de equilibrio l%quido?l%quido.

•

0re$bal los clasificó de acuerdo con el n+mero de componentes parcialmente miscibles o fases presentes. 6

 >s% los tipos 6, 66 $ 666 corresponden a uno, dos $ tres pares de componentes parcialmente

•

miscibles, tal $ como se muestra en la fi'ura ! también se muestran el tipo isla $ el tipo 6J que dan lu'ar a tres fases l%quidas en equilibrio con solo

•

dos pares de componentes parcialmente miscibles .

TIPOS DE EXTRACTORES: •

0odos los aparatos de e&tracción l%quido pretenden ase'urar una amplia superficie de contacto entre las fases, puesto que la velocidad de transferencia del componente a transferir es proporcional a dica área

•

La clasificación de los distintos equipos se basa en la forma utilizada para establecer el contacto de las fases l%quidas

•

 La separación de las dos fases, después que an permanecido en contacto el tiempo necesario, puede efectuarse por acción de la 'ravedad o, con menos frecuencia, por la fuerza centr%fu'a.

•

La facilidad de separación de las dos fases depende, en primer lu'ar, de la diferencia entre las densidades $ de sus viscosidades, $ puede estar afectada de modo apreciable por la presencia de impurezas, que tienden a estabilizar las emulsiones formadas durante la mezcla o dispersión de las fases.

Coo ex$1te% 0%a 8ra% &$er1$&a& &e a!"$cac$o%e1 &e" !roce1o &e extracc$3% e1 "38$co 40e $80a"e%te ;ac"a&or91e&$e%ta&or : !r$ero 1e e>c"a% "a1 #a1e1 < &e1!0/1 1e 1e!ara% !or &eca%tac$3%( E" !ro5"ea 40e a!arece e% e1te t$!o &e e40$!o1 e1 "a #orac$3% &e e0"1$o%e1 40e 1e &e5e e$tar  a0e%ta%&o "a e"oc$&a& &e 1e&$e%tac$3%( Para e""o 1e !0e&e rec0rr$r !or eje!"o a" 01o &e "a #0er>a ce%tr2#08a( U% e40$!o &$8%o &e e%c$3% &e%tro &e e1te 8r0!o e1 "a torre &e extracc$3% L0r8$) 40e 1e &e1arro""3 or$8$%a"e%te !ara "a extracc$3% &e co!0e1to1 aro=t$co1 $%c"0$&o1 e% e>c"a1 &e ;$&rocar50ro1(

9 co"0%a1 &e 1!rac"a&o( Lo1 re""e%o1 0t$"$>a&o1 1o% "o1 $1o1 40e a40e""o1 &e1t$%a&o1 !ara &e1t$"ac$3% o a51orc$3%) 1a"o "o1 a%$""o1 Ra1c;$8( S$% e5ar8o "a e"ecc$3% &e" ater$a" &e re""e%o e1 a"8o =1 cr2t$ca) c"a&o #re%te a otra1 >o%a1 &o%&e 1e !ro&0ce "a 1e&$e%tac$3%( Ex$1te% &$#ere%te1 t$!o1 &e co"0%a1 40e o5e&ece% a e1te !r$%c$!$o &e #0%c$o%a$e%to) e%tre e""a1 &e1taca%: ? la columna de (ceibel: inclu$e deflectores para ase'urar el mezclado completo de las fases $ relleno. "l relleno evita el retromezclado $ produce la coalescencia $ sedimentación de las 'otas del l%quido(

9 e" extractor O"&1;0e9R01;to%: t$e%e &$er1o1 co!art$e%to1 1e!ara&o1 !or &e#"ectore1( E% ca&a co!art$$e%to ex$1te 0% a8$ta&or &e t0r5$%a(

8

9 e" co%tactor &e &$1co rotat$o @RDC: e1 e" e40$!o &e ao%a1 &e e>c"a&o < 1e&$e%tac$3% e% &o1 co!art$e%to1 &$1t$%to1( 9 "a co"0%a &e extracc$3% 0;%$: "o1 &$1t$%to1 co!art$e%to1 e1t=% 1e!ara&o1 !or "o1 &$1co1 &e" e1t=tor 40e 1o% !"ato1 !er#ora&o1( 9 "a co"0%a arr : "o1 !"ato1 1e 0ee% ;ac$a arr$5a < ;ac$a a5ajo 0%a1 &o1 ece1 !or 1e80%&o a!rox$a&ae%te !ara !ro!orc$o%ar "a a8$tac$3% a&ec0a&a(

"&tractor centr%fu'o

9 e" extractor &e !"ato $5rator$o @VPE: e" &$1e?o e1t= 5a1a&o e% e" e40$!o a%ter$or( E% e1te e40$!o "o1 a80jero1 &e "o1 !"ato1 !er#ora&o1 < "a !ro!orc$3% &e =rea !er#ora&a re1!ecto a" =rea tota" &e" !"ato 1o% =1 !e40e?o1 40e e% e" ca1o a%ter$or( 9 extractore1 ce%tr2#08o1: ex$1te% &$#ere%te1 &$1e?o1 !ero to&o1 1e caracter$>a% !or te%er "a1 eta!a1 &e e>c"a < 1e!arac$3% co!re%&$&a1 e% "a $1a 0%$&a&( Se 0t$"$>a% e% "o1 ca1o1 e% 40e "a 1e!arac$3% re10"ta &$#2c$" e% 0%a 0%$&a& &e 1e&$e%tac$3%9&eca%tac$3%(

9

CARACTERÍSTICAS PARA LA SELECCION DE UN BUEN SOLVENTE: Las caracter%sticas más importantes de los disolventes, con miras a su selección para un proceso de e&tracción son las si'uientes:   Coe#$c$e%te &e &$1tr$50c$3%)  j (e define como: I i unque no es necesario que este coeficiente sea ma$or que la unidad, valores ma$ores son deseables, $a que implican que se requiere menos disolvente para llevar a cabo la operación.

Se"ect$$&a& 10

La efectividad de un disolvente a los efectos de separación de los componentes i, j de una cierta mezcla, vendrá e&presada por el valor de la concentración relativa de los mismos en las f ases e&tracto $ refinado, es decir, por el valor de la relación: K ij < )$ i ;& i *;)$ j ;& j * < I i ;I j en el sistema de que se trate. -ara que la separación sea posible esta selectividad debe ser distinta de uno, $ cuanto más distinta de la unidad sea, más fácil será la separación. De este parámetro dependerá el n+mero de etapas necesarias para una separación dada.   I%1o"05$"$&a& &e" &$1o"e%te 7uanto ma$or sea la insolubilidad del disolvente $ del componente ma$oritario del refinado, que no se desea e&traer, más fácil resultará la operación de e&tracción.   Rec0!era5$"$&a& -uesto que siempre abrá que recuperar el disolvente para su reutilización, $ ordinariamente tal recuperación se realiza por rectificación, resultará indispensable que el disolvente no forme azeótropos con los componentes del sistema $, a ser posible, que las volatilidades relativas de éstos respecto aquél sean lo más alejadas posible de la unidad. "s conveniente que las sustancias que se encuentren en menor cantidad en el e&tracto fueran las más volátiles. De ser el disolvente el que debe volatilizarse, debe procurarse que su calor latente sea lo menor posible  

De%1$&a& "videntemente, resulta indispensable que las densidades de las fases en equilibrio sean distintas para que sea viable la e&tracción. La operación se desarrollará más fácilmente cuanto ma$or sea la diferencia de densidades. >s% pues se seleccionarán aquellos disolventes con densidad lo más distinta posible a l a mezcla a e&traer.  – 

Te%1$3% $%ter#ac$a"

7uanto ma$or sea la tensión superficial entre las fases e&tracto $ refinado con ma$or facilidad coalescerán sus emulsiones $ con ma$or dificultad se conse'uirá su mutua dispersión. Bormalmente la etapa más lenta es de coalescencia $ separación de fases, la mezcla se puede favorecer aplicando ener'%a mecánica, por  ello se suelen preferir disolventes que proporcionen altas tensiones interfaciales.  – 

React$$&a& < corro1$$&a&

Los disolventes deben ser qu%micamente estables, es decir, inertes tanto respecto a los componentes del sistema, como respecto a los materiales de construcción de las instalaciones.

V$1co1$&a&) !re1$3% &e a!or) $%#"aa5$"$&a&) te!erat0ra &e co%8e"ac$3%) co1to < tox$c$&a& 0odas estas propiedades deben tenerse en cuenta $ deben ser lo más bajas posible, para facilitar el manejo $ almacenamiento de los disolventes.

11

TIPOS DE SISTEMA DE MAOR USO: SISTEMAS DE TRES LÍQUIDOS: UN PAR PARCIALMENTE SOLUBLE "ste es el tipo de sistema que se encuentra más com+nmente en la e&tracción ejemplos t%picos son : >'ua )>*  7loroformo )8*,  >cetona )7* 8enceno )>*  >'ua )8*  ácido >cético)7*  >'ua )>*? "t%lico )8*? Mcido >cético)7* "l l%quido 7 se disuelve completamente en > $ 8 pero > $ 8 solo se disuelve entre si asta cierto 'rado, para dar lu'ar a las soluciones l%quidas saturadas en L )rica en >* $ en  )rica en 8* ver fi'ura

•

Las coordenadas trian'ulares se utilizan como isotermas, o dia 'ramas a temperatura constante.

•

7uanto mas insolubles son los l%quidos > $ 8, más cerca de los vértices del trián'ulo se encontraran

L

$ . •

Nna mezclas binarias O, en cualquier punto entre L $ , se separan en dos fase l%quida insolubles de composición en L $ , $a que las cantidades relativas de las fases dependen de la posición de O

•

La curva L4-" es la curva binodal de solubilidad, que indica el cambio en solubilidad de las fases ricas en > $ 8 al a're'ar 7.

•

Nna mezcla fuera de esta curva será una solución omo'énea de una fase l%quida. Nna mezcla ternaria por debajo de la curva, como , forma dos fase l%quidas insolubles saturadas de composiciones en el equilibrio, indicadas por 4 )rico en >* $ " )rico en 8*. La l%nea 4" que une estas composiciones en el equilibrio es una l%nea de unión, que necesariamente debe pasar a través del punto  que representa la mezcla como un todo.

•

Pa$ un n+mero infinito de l%neas de unión en la re'ión de dos fases, pero sólo se muestran una cuantas. 4ara vez son paralelas 12

•

"l -unto de plie'ue, )-*, la +ltima de las l%neas de unión $ el punto en donde se encuentran las curvas de solubilidad del rico en > $ rico en 8, 'eneralmente no se encuentra en el valor má&imo de 7 sobre la curva de solubilidad.

•

"l porcentaje de 7 en la solución " es claramente ma$or que en 4/ se dice que en este caso la distribución de 7 favorece la fase rica en 8

Re!re1e%tac$3% &e" e40$"$5r$o e% 1$1tea1 &e tre1 co!o%e%te1 t$!o I Nn equilibrio l%quido?l%quido ternario tipo 6 de la clasificación de 0re$bal se corresponde a un sistema como el que se representa

en la fi'ura anterior, con un par de componentes parcialmente miscibles. La

representación se ace a presión $ temperatura constante $ se representa la curva de solubilidad, curva de equilibrio o curva binodal )que separa las re'iones de una $ dos fases* $ las rectas de reparto. Nna mezcla tal como la  en la re'ión de dos fases, es inestable $ se desdobla en las fases " $ 4 en equilibrio )recta de reparto*. Nna mezcla tal como la P, es estable $a que se encuentra en la re'ión de una fase. "ste dia'rama se suele acompa#ar con un dia'rama $ ; & donde se representa la composición de soluto )o de otro componente* en la fase e&tracto frente a su composición en la fase refinado. "l punto de plie'ue - se corresponde, ló'icamente con un punto sobre la recta $ < &, tal como se muestra en la fi'ura anterior. "ste punto separa la curva binodal en dos zonas, la correspondiente al e&tracto )rica en disolvente 8*, $ la correspondiente al refinado )rica en componente >*.

'(,( EFECTO DE LA TEMPERATURA -ara mostrar claramente este efecto es necesaria una fi'ura tridimensional como la fi'ura , donde se representa la temperatura en la arista vertical $ las composiciones en las aristas de la base de un prisma trian'ular. -ara la ma$or%a de sistemas de este tipo la solubilidad mutua de > $ 8 aumenta al acerlo la temperatura $ por encima de una temperatura 0 !, temperatura cr%tica de solubilidad, son totalmente miscibles. "ste aumento de la temperatura afecta notablemente al equilibrio, tal como puede apreciarse en la pro$ección sobre la base, mostrada en la parte dereca de la fi'ura . Bo sólo var%an las re'iones de solubilidad, sino que las pendientes de las rectas de reparto pueden alterarse notablemente. 0ambién se pueden presentar otros tipos de comportamiento más complejos con la temperatura, como por ejemplo el inverso al descrito.

13

1.4. EFECTO DE LA PRESIÓN  "&cepto a presiones mu$ elevadas, la influencia de la presión en el equilibrio l%quido?l%quido es mu$ peque#a $ puede ser i'norada. (e considera que todos los dia'ramas que se an descrito $ que se utilizan en este tipo de cálculos se an realizado a presiones suficientemente altas como para mantener el sistema condensado, es decir mu$ por encima de las presiones de vapor de las soluciones. (i la presión fuese menor, el equilibrio l%quido?l%quido se ver%a interrumpido $ aparecer%a una re'ión de equilibrio l%quido?vapor .

EQUIPO  DIA6RAMAS DE FLUO:  >l i'ual que con las operaciones 'as  liquido, los procesos de e&tracción l%quida se llevan a cabo en equipo por etapas, que pueden arre'larse en cascadas de multietapas/ se realizan también en equipos de contacto diferencial.

CONTACTO POR ETAPAS •

(e considera que cada etapa es una etapa teórica o ideal por lo tanto, el "&tracto efluente $ las soluciones de refinado están en "quilibrio una con respecto a la otra

•

7ada etapa debe incluir medios para facilitar el contacto de los l%quidos insolubles $ para separar  fácilmente las corrientes de los productos

•

La combinación de un mezclador $ un sedimentador puede constituir una etapa

•

"n una operación por multietapas, el mezclador $ el sedimentador se pueden arre'lar en cascadas como se desee

EXTRACCIÓN EN UNA SOLA ETAPA 14

Separación en un contacto simple •

La e&tracción por etapas puede llevarse a cabo de acuerdo con distintos dia'ramas de flujo, dependiendo del sistema $ la separación que se plantee.

•

"n todo este tema consideraremos que las etapas son ideales, de tal forma que se admite, que las corrientes que salen de una etapa están en equilibrio.

•

7ada etapa debe incluir los equipos adecuados, que permitan el contacto de las fases $ su separación, as% pues en una etapa debe combinarse un mezclador $ un sedimentador.

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"n operaciones multietapas pueden disponerse en cascadas $ en e&tracción en contracorriente se pueden utilizar torres de pisos.

•

La #$80ra G representa esquemáticamente el proceso de e&tracción en una sola etapa. (e introduce una corriente Eo , de composición plicando la re'la de la palanca a estas condiciones se obtendr%a:

 So − M * =   F           F   − M *   (So)max   es decir  16

So − M *      =S   F ( ) /    F − M * o

•

"videntemente, estas condiciones no resultan operativas, puesto que se obtendr%a un caudal nulo de 4n.

•

"n estas condiciones, el n+mero de etapas necesarias para una separación dada ser%a el m%nimo.

F$80ra '*

4.3.2. Cálculo d ! Eo " #i$ %i&'do Ro •

4esulta evidente, en una construcción 'ráfica como la de la fi'ura 11, que si en un momento dado una recta operativa coincide con una recta de reparto, el n+mero de etapas de equilibrio resultar%a infinito.

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 >s% pues, el cálculo de )"o * min se basa precisamente en determinar cuando se produce esa circunstancia. -ara ello )fi'ura 1* se sit+an los puntos " o ,4 n $ 4 o , se traza la l%nea E o R n y se prolon'an las rectas de reparto asta que la cortan.

•

 "sto sólo debe acerse con las que se encuentran a la izquierda de 4 o $ la que pasa por él, $a que las demás no van a intervenir en esa e&tracción.

•

La recta de reparto que corte más abajo a la recta E o R n nos dará el

 min )'eneralmente, es

∆

precisamente la que pasa por 4 o la que produce esta circunstancia*. •

"ste

 min cumple la condición que, tomado como ori'en de las operativas, ará coincidir en al'+n

∆

momento una operativa con una recta de reparto.

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•

7on ese se puede situar )" 1 * min )sobre la intersección de la recta solubilidad*. >plicando la re'la de la palanca:

F$80ra ''

  Eo −  M  min   =  Ro      Ro −  M  min   ( Eo ) min es decir:

( Eo) min

 Ro =

( Eo

−

 M  min

 Ro  M  min −

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)

∆

min R o con la curva de

F$80ra ', •

(i se utiliza un " o ma$or que )" o * min supondr%a que

•

$ por tanto, todas las operativas tendr%an ma$or pendiente que cualquier recta de reparto,

∆

se desplazar%a acia abajo

ase'urando, as%, que no se va a encontrar nin'una pendiente i'ual. •

 (i las rectas de reparto tuviesen inclinación contraria a la representada en la fi'ura 1, los cortes con la l%nea E o R n se producir%an por la parte de arriba )'eneralmente*, en cu$o caso

 min ser%a

∆

el punto de corte más pró&imo a " o . •

"n este caso aumentar " o si'nificar%a apro&imar ∆ a " o , por ello, a$ que tomar el más pró&imo.

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