informe extraccion

2014

Facultad de Ingeniería Química

Lab. Fenómenos de transporte

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS

Extracción Líquido Líquido Ingeniero Andrés Cruz

Integrantes:      

Jahaira María Murillo Bertrand Joseline Carolina López Orellana Francisco José Sierra Mejía Marllory Mabelle Sánchez López Rony Vladimir Suazo Rubio Ana Mezzel Tinoco Nolasco

20070000505 20070001271 20061900741 20081000720 20021900273 20070000054

Laboratorio de Fenómenos de Transporte Extracción Líquido-Líquido

INTRODUCCIÓN La extracción líquido líquido es un proceso de separación de los componentes en una solución mediante su distribución en dos fases liquidas inmiscibles. Este proceso se conoce también como Extracción líquido o extracción disolvente.

Esta operación unitaria se realiza una extracción liquido-liquido de ácido benzoico contenido en queroseno, dicho soluto se someterá a un proceso de extracción, utilizando agua como sustancia de arrastre del ácido; es decir, que el extracto será una disolución de agua y acido benzoico y el refinado será una solución de queroseno y acido benzoico. El objetivo es determinar la cantidad de ácido benzoico transferida al agua. La extracción liquido líquido se realiza principalmente cuando la destilación no es practica o su empleo es demasiado costoso, los casos más frecuentes de su empleo se presentan cuando sus componentes a separar pueden ser sensibles a la temperatura, siendo la destilación un proceso ineficaz.

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CONCLUSIONES

 La extracción liquido-liquido, representa una solución ventajosa con relación a otros procesos de separación, porque permite extraer varias sustancias que tengan un grupo funcional parecido.  Cuando existen componentes de naturaleza química similar la selectividad del disolvente permite la separación de componentes imposibles de separar basándose solo en el punto de ebullición, entre más etapas se realicen mucho mejor será la Extracción.  El ácido benzoico es más soluble en Keroseno que en el agua, la mezcla de los tres líquidos forman disoluciones ternarias conjugadas, es decir, dos capas saturadas, una acuosa y otra orgánica. Es importante una diferencia en las densidades de las fases líquidas saturadas, tanto para la operación con equipo por etapas como de contacto continuo. Cuanto mayor sea la diferencia tanto mejor.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para este laboratorio 4 g de ácido benzoico se disuelven en 1 L de keroseno. Luego la solución se pone en contacto con 1 L de agua de manera que las dos sustancias estén en contacto por un tiempo mientras se agita el recipiente. Se consigue separar ambos líquidos por decantación y se toman muestras de agua para titulación. El procedimiento anterior se lleva a cabo tres veces representando una extracción en tres etapas. Por cada etapa se espera una cantidad de ácido benzoico extraída por el agua, la cual se conoce mediante la titulación. Para la primera titulación se toman 3 alícuotas de 25 mL y se utilizó un promedio 4.5 mL de solución de NaOH para estandarizar. Para dos y tres se utilizaron alícuotas de 50 mL y esto requirió en promedio 8.7 mL y 5.5 mL de NaOH respectivamente. Los resultados para cada etapa se presentan posteriormente en las tablas de datos originales. Los resultados se representan en dos gráficos, el primero representa los datos de equilibrio Keroseno-Agua-Acido Benzoico se forma usando los datos tabulados de la fase orgánica con respecto a la fase acuosa. El segundo es un método grafico para determinar concentraciones teóricas y de igual manera se grafica la fase orgánica con respecto a la fase acuosa. Se observan la curva de equilibrio y la curva de operación .

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GRAFICA Curva de equilibrio Agua-Kerosene-Acido Benzoico 0.002

0.0016 0.0014 0.0012 0.001 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0 0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

g de Acido Benzoico/g de Kerosene

Calculos de las etapas

Composicion en el extracto (g Acido Benzoico/g Agua)

g de Acido Benzoico/g de Agua

0.0018

Curva de equilibrio

Etapas ideales

L.Operacion1

L.Operacion2

L.Operacion3

Poly. (Curva de equilibrio)

0.002 y = -34.54x2 + 0.484x + 0.0

0.0018

0.0016 0.0014 0.0012 0.001 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0 0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

Composicion de refinado (g de Acido Benzoico/g de Kerosene)

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MEMORIA DE CÁLCULO Datos de Equilibrio Densidad del agua 1000 g/L Densidad del keroseno 810 g/L Peso fórmula de ácido benzoico 122 g/mol

Concentración inicial del ácido en el keroseno 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜

𝑋𝐹 =

=

𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝐿 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜∗ 𝜌 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜

𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 4𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 = = 0.004938272 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜/𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 1 𝐿 ∗ 810 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜/𝐿

Normalidad del ácido en el agua

𝑁 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝐵𝑒𝑛𝑧𝑜𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 𝑁 𝑑𝑒 á𝑐. 𝑏𝑒𝑛𝑧𝑜𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 =

𝑉𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻∗𝑁 𝑁𝑎𝑂𝐻∗𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑓ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑉𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎∗ 𝜌 𝑎𝑔𝑢𝑎

3.9 𝑚𝑙∗0.05 𝑚𝑜𝑙/𝐿∗122𝑔/𝑚𝑜𝑙 25 𝑚𝑙∗ 1000 𝑔/𝐿

𝑁 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 0.0078

Gramos de ácido por gramos de agua 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎

=

𝑁 á𝑐𝑖𝑑𝑜∗𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑓ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎

=

0.0078 𝑚𝑜𝑙/𝐿∗122 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝜌 𝑎𝑔𝑢𝑎

1000 𝑔/𝐿

= 0.0009516 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜/𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎

Concentración del refinado: 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 = 𝑉 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 ∗ 𝜌 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 = 1 𝐿 ∗ 810 𝑔/𝐿 = 810 𝑔 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜

𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 𝑔 𝑖𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 − 𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 𝑉 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 𝜌 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 4𝑔 − 0.001108133 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜/𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 1 𝐿 ∗ 1000 𝑔/𝐿 Página 6 de 11

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𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 2.893867 𝑔

𝑋𝑟 = 𝑋𝑟 =

𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜

=

2.893867 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 810 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜

= 0.003572675 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜/ 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜

Pendiente para Etapas Ideales: 𝑚= −

𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 𝑉 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 ∗ 𝜌 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 1𝐿 ∗ 810 𝑔/𝐿 =− =− = −0.81 𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑉 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 𝜌 𝑎𝑔𝑢𝑎 1 𝐿 ∗ 1000 𝑔/𝐿

Los datos en las concentraciones ideales se encontraron con la concentración inicial y la del refinado como intercepto en x y la pendiente obtenida, alargando esta línea hasta que se iguale con la línea de equilibrio y luego trazar una vertical hacia abajo y repetir.

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TABLA DE RESULTADOS mL de NaOH 1ra Muestra 3.9 2da Muestra 4.8 3ra Muestra 4.9 Promedios 4.533

1ra Muestra 2da Muestra 3ra Muestra Promedios

1ra Muestra 2da Muestra 3ra Muestra Promedios

mL de NaOH 8.6 8.5 8.8 8.633

mL de NaOH 5.0 5.7 5.7 5.4667

Extracción 1 Vmuestra=25 mL Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol 0.0078 0.9516 0.0096 1.1712 0.0098 1.1956 0.00907 1.10613

g ác, ben/g de agua 0.0009516 0.0011712 0.0011956 0.001106

Extracción 2 Vmuestra=50 mL Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol 0.0086 1.0492 0.0085 1.037 0.0088 1.0736 0.00863 1.05327

Extracción 3 Vmuestra=50 mL Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol 0.005 0.61 0.0057 0.6954 0.0057 0.6954 0.0055 0.6669

Etapas

Xext

Xr

Inicial

0.00494

0

1

0.001106

0.003573

2

0.00105

0.002272

3

0.00067

0.001449

g ác. ben/g de agua 0.0010492 0.001037 0.0010736 0.00105

g ác. ben/g de agua 0.000610 0.000695 0.000695 0.00067

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TABLA DE DATOS ORIGINALES 4 g Ácido Benzoico 0.05N NaOH 1 L Kerosene - 1 L Agua/Etapa Muestra

mL (Ácido Benzoico)

mL (Hidróxido de Sodio)

Etapa 1 1

25

3.9

2

25

4.8

3

25

4.9 Etapa 2

1

50

8.6

2

50

8.8

3

50

8.6 Etapa 3

1

50

5.0

2

50

5.7

3

50

5.7

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NOMENCLATURA ρ: Densidad N: Normalidad XF: Concentración inicial del ácido en kerosene g: Gramos mL: Mililitros V: Volumen Xr: Composición del refinado m: Pendiente NaOH: Hidróxido de Sodio

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BIBLIOGRAFIA  Operaciones Unitarias de Ingeniería Química. McCabe, Smith, Harriot. Sexta edición. Editorial McGraw-Hill.

 Operaciones de Transferencia de Masa. Segunda Edición, Robert E. Treybal.  Procesos de trasporte y operaciones unitarias Christie.J. Geankoplis Compañía Editorial Continental.

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