Contacto Multiple En Contracorriente

12.7 Extracción a continua contracorriente en etapas múltiples

12.7 EXTRACCIÓNACONTINUACONTRACORRIENTEENETAPAS MÚLTIPLES
12.7A Introducción
En la sección 12.5 se usó un contacto de equilibrio en una sola etapa para transferir el soluto A de una fase líquida a otra. Para transferir más soluto se puede repetir el contacto en una sola etapa, mezclando la corriente de salida LI con disolventenuevo Vz, como se muestra en la figura 12.5-6. De esta manera se logra un mayor porcentaje de extracción del soluto A. Sin embargo, este procedimiento desperdicia corriente de disolvente y además, da lugar a la formación de un producto A diluido en las corrientes de salida de extracto. Para usar menos disolvente y obtener una corriente de extracto de salida más concentrada, generalmente se usa elcontacto a contracorriente en etapas múltiples. Muchas de las ecuaciones fundamentales de la absorción de gases a contracorriente y de la rectificación, son las mismas o similares a las que se usan en la extracción a contracorriente. Debido a que las dos fases líquidas suelen ser altamente solubles entre sí, las relaciones de equilibrio en la extracción son más complicadas que en la absorción yen la destilación.

12.7B

Extracción continua a contracorriente en etapas múltiples

1. Proceso a contracorriente y balance general. El flujo del proceso para este método de extracción es el mismo que se describió en la figura 10.3-2, y que se muestra en la figura 12.7-1. La corriente de alimentación que contiene el soluto A que se va a extraer, entra por un extremo del proceso y lacorriente de disolvente entra por el otro. Las corrientes de extracto y de refinado fluyen a contracorriente de etapa a etapa, y los productos finales son la corriente de extracto VI que sale de la etapa 1, y la corriente de refinado LN que sale de la etapa N. / * Estableciendo un balance en todas las etapas N, l L(J+V~+,=LN+V,=M i

(12.7-1)

donde M representa los kg totales/h(lb,/h) y es unaconstante, LO es el flujo de alimentación de entrada en kg/h, VN+ 1 es el gasto de entrada del disolvente en kg/h, VI es la corriente de extracto de salida, y LN es la corriente de refinado de salida. Llevando a cabo un balance general con respecto al componente C,
Lo%0 + v,+ 1Yclv+ 1 = 4vxcN+ VlYCl = Mh4

(12.7-2)

Extracto

Disolvente

ziJrEI>rn~ Refinado Alimentación

F IGURA 12.7-1.Diagrama de jlujo de un proceso continuo de extracción a contrncorriente en etapas múltiples.

Cap. 12 Procesos de separación líquido-líquido y sólido-jluido

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XA.

YA

FIGURA 12.7-2.

Uso del punto de mezcla M para el balance total de materia en la extracción con disolvente a contracorriente.

Combinando las ecuaciones (12.7-1) y (12.7-2) y reordenando,

LO+.O + VN +
XCM =Lo +vN+*

IYCN + I = LNxCN + Y,ycl L,+h

(12.7-3)

Un balance similar con respecto al componente A, proporciona la expresión

LOxr40 + vN +
XAM = L,+vN+,

lYz4N + 1
=

LNx,4N + bYz4,
LN+v,

(12.7-4)

Las ecuaciones (12.7-3) y (12.7-4) se pueden usar para calcular las coordenadas del punto M en el diagrama de fases, que relaciona las dos corrientes de entrada Lo y V,, 1 y lasdos corrientes de salida, VI y LN. Por lo general, se conocen los flujos y las composiciones de Lo y V,, , y la composición de salida xAN deseada tiene un valor fijo. Al grafícar los puntos L o , VN+ 1y Mcomo se ilustra en la figura 12.7-2, deben quedar conectados por una recta. Entonces, LN, My Vi quedan en una misma línea. Además, LN y VI estarán situados en la envolvente de las fases, como semuestra en la figura. Estos balances también son válidos para lb,,, y hcciones de masa, kg mol y fracciones mol, entre otros elementos.

EJEMPLO 12.7-l. Balance de materia para un proceso a contracorriente por etapas Se emplea disolvente puro de éter isopropílico a un flujo de VN +, = 600 kg/h para extraer una solución acuosa de Lo = 200 kg/h, que contiene 30% en peso de ácido acético (A), a...