OP3 001ExtraccionFundamentos
Páginas: 6 (1325 palabras)
Publicado: 6 de julio de 2015
Universidad de Los Andes
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Química
Dpto de Operaciones Unitarias y Proyectos
Dpto.
Extracción Líquido-Líquido.
q
q
Fundamentos.
Prof. Jesús F. Ontiveros
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Contenido
Extracción
Líquido- Líquido
Generalidades.
Separación.
Usos.
Equilibrios
Nomenclatura.
Factor
de
Líquido-Líquido
¿
¿Por
qué se forman dos fases almezclar dos líquidos?.
Equilibrio binario LL. Representación Gráfica de equilibrio
LL en sistemas ternarios.
Separación
en Etapas
Extracción en una sola etapa. Solvente mínimo y máximo.
Extracción en varias etapas
p
a corriente cruzada.
Extracción a contracorriente en varias etapas.
Equipos.
Aplicaciones Industriales
2
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Extracción Líquido-Líquido
Generalidades
Método de separación indirecto que aprovecha la solubilidad
preferencial de una sustancia A en un solvente B.
Se añade un líquido B
Molécula A
Solvente C
¿Porque no se destila A y C?
¿Añadir una sustancia B no
complica la separación?
3
Usos
1. Se usa si la volatilidad relativa de A y C es cercana a la unidad o
1
si la cantidad de calor es muy alta.
2. Si A y C forman azeótropos.
Comoes un método indirecto si se quiere obtener sólo A y
recuperar el solvente se debe….
Aplicar otro proceso
de separación
Concentración de Ácido Acrílico mediante extracción con Acetato de Etilo
FUENTE [1]
4
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Nomenclatura. Factor de Separación
Alimentación ((F))
Refinado (R)
Solvente (S)
Extracto (E)
Decantador
Mezclador
yi = Composición en el Extracto
xi =Composició
i i n en ell Refinado
fi d
xi1
α ijsj
=
xi 2
x j1
x j2
yC
β=
xC
yA
xA
yC ⋅ x A
=
y A ⋅ xC
5
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Equilibrio Líquido-Líquido
¿Por qué se forman dos fases al mezclar dos líquidos?
Estructuras
químicas
í i
muy
diferentes
Cambio de Energía libre de Gibbs en el
mezclado.
FUENTE [2]
d 2 ∆G
dx1
2
>0
Es mas estable
que existan 2
fases
6
Prof. JesúsF. Ontiveros O.
fˆ1α = fˆ1β
Equilibrio LL en sistemas binarios
Representación Gráfica del equilibrio LL en sistemas ternarios
x1α γ 1α = x1β γ 1β
Una fase líquida.
Curva Binodal.
Líneas de reparto.
p
Dos fases líquidas.
Diagrama
g
de equilibrio
q
Benceno,, n-Heptano,
p
,
Acetonitrilo a 1 atm y 318,15 K.
7
8
Efecto de la Temperatura
p
en los equilibrios
q
ternarios. ((P=CTE))
FUENTE[4]
9
Triángulo Equilátero vs. Triángulo Rectángulo
Diagrama T
Di
T. E
Equilatero
il
Hunter y Nash (1934)
•
•
•
Extracto
Refinado
Punto crítico
Diagrama T. Rectángulo
Kinney (1942)
Diagrama de equilibrio Etilenglicol,
Agua, Furfural a 1 atm y 25°C.
10
Diagrama de Janecke. (libre de solvente)
⎛ A ⎞
X =⎜
⎝ A + C ⎠ refinado
⎛ A ⎞
Y =⎜
⎝ A + C ⎠ extracto
⎛ B ⎞
S =⎜
⎝ A+C ⎠
Diagrama deequilibrio Etilenglicol,
Agua, Furfural a 1 atm y 25°C.
11
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Separación en Etapas
Extracción en una sola etapa
R, x1
F, xf
S, ys
1
F+S =M
E, y1
x f ⋅ F + y s ⋅ S = xM M
E+R=M
x f ⋅ F + y s ⋅ S = y1E + x1R
F
E
M
S
R
12
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
El mismo problema anterior en un triángulo rectángulo
S
R, x1
F, xf
S ys
S,
1
E y1
E,
F +S =M
E
E+R=Mx f ⋅ F + y s ⋅ S = y1E + x1R
M
R
F
13
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
….en un diagrama libre de solvente.
R´, X1
F´, Xf
S´, Ys
S
1
E´, Y1
E
F´+ S´= M ´
X f ⋅ F´+Ys ⋅ S´= X M M ´
E´+ R´= M ´
X f ⋅ F´+Ys ⋅ S´= Y1E´+ X 1R´
M´
E´
⎛0⎞
YS = ⎜
= IND
⎝0⎠
⎛ 50 ⎞
S =⎜
=∞
⎝ 0 ⎠
F´
R´
14
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Solvente Mínimo y Máximo
•
•
Solvente Mínimo: Menor cantidad de solvente “S”capaz de
producir una separación de fases
Solvente Máximo: Mayor cantidad de solvente “S” que puede
agregarse al sistema sin que coalescan las fases.
Solvente Mínimo
Solvente Máximo
15
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Extracción en varias etapas a corriente cruzada
E1, y1
F, xf
1
S1,
yS1
E2, y2
R1, x1
2
S2, yS2
F + S1 = M 1 = E1 + R1
x f ⋅ F + y s1 ⋅ S1 = y1 E1 + x1 R1
E3, y3
R2, x2...
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Química
Dpto de Operaciones Unitarias y Proyectos
Dpto.
Extracción Líquido-Líquido.
q
q
Fundamentos.
Prof. Jesús F. Ontiveros
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Contenido
Extracción
Líquido- Líquido
Generalidades.
Separación.
Usos.
Equilibrios
Nomenclatura.
Factor
de
Líquido-Líquido
¿
¿Por
qué se forman dos fases almezclar dos líquidos?.
Equilibrio binario LL. Representación Gráfica de equilibrio
LL en sistemas ternarios.
Separación
en Etapas
Extracción en una sola etapa. Solvente mínimo y máximo.
Extracción en varias etapas
p
a corriente cruzada.
Extracción a contracorriente en varias etapas.
Equipos.
Aplicaciones Industriales
2
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Extracción Líquido-Líquido
Generalidades
Método de separación indirecto que aprovecha la solubilidad
preferencial de una sustancia A en un solvente B.
Se añade un líquido B
Molécula A
Solvente C
¿Porque no se destila A y C?
¿Añadir una sustancia B no
complica la separación?
3
Usos
1. Se usa si la volatilidad relativa de A y C es cercana a la unidad o
1
si la cantidad de calor es muy alta.
2. Si A y C forman azeótropos.
Comoes un método indirecto si se quiere obtener sólo A y
recuperar el solvente se debe….
Aplicar otro proceso
de separación
Concentración de Ácido Acrílico mediante extracción con Acetato de Etilo
FUENTE [1]
4
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Nomenclatura. Factor de Separación
Alimentación ((F))
Refinado (R)
Solvente (S)
Extracto (E)
Decantador
Mezclador
yi = Composición en el Extracto
xi =Composició
i i n en ell Refinado
fi d
xi1
α ijsj
=
xi 2
x j1
x j2
yC
β=
xC
yA
xA
yC ⋅ x A
=
y A ⋅ xC
5
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Equilibrio Líquido-Líquido
¿Por qué se forman dos fases al mezclar dos líquidos?
Estructuras
químicas
í i
muy
diferentes
Cambio de Energía libre de Gibbs en el
mezclado.
FUENTE [2]
d 2 ∆G
dx1
2
>0
Es mas estable
que existan 2
fases
6
Prof. JesúsF. Ontiveros O.
fˆ1α = fˆ1β
Equilibrio LL en sistemas binarios
Representación Gráfica del equilibrio LL en sistemas ternarios
x1α γ 1α = x1β γ 1β
Una fase líquida.
Curva Binodal.
Líneas de reparto.
p
Dos fases líquidas.
Diagrama
g
de equilibrio
q
Benceno,, n-Heptano,
p
,
Acetonitrilo a 1 atm y 318,15 K.
7
8
Efecto de la Temperatura
p
en los equilibrios
q
ternarios. ((P=CTE))
FUENTE[4]
9
Triángulo Equilátero vs. Triángulo Rectángulo
Diagrama T
Di
T. E
Equilatero
il
Hunter y Nash (1934)
•
•
•
Extracto
Refinado
Punto crítico
Diagrama T. Rectángulo
Kinney (1942)
Diagrama de equilibrio Etilenglicol,
Agua, Furfural a 1 atm y 25°C.
10
Diagrama de Janecke. (libre de solvente)
⎛ A ⎞
X =⎜
⎝ A + C ⎠ refinado
⎛ A ⎞
Y =⎜
⎝ A + C ⎠ extracto
⎛ B ⎞
S =⎜
⎝ A+C ⎠
Diagrama deequilibrio Etilenglicol,
Agua, Furfural a 1 atm y 25°C.
11
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Separación en Etapas
Extracción en una sola etapa
R, x1
F, xf
S, ys
1
F+S =M
E, y1
x f ⋅ F + y s ⋅ S = xM M
E+R=M
x f ⋅ F + y s ⋅ S = y1E + x1R
F
E
M
S
R
12
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
El mismo problema anterior en un triángulo rectángulo
S
R, x1
F, xf
S ys
S,
1
E y1
E,
F +S =M
E
E+R=Mx f ⋅ F + y s ⋅ S = y1E + x1R
M
R
F
13
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
….en un diagrama libre de solvente.
R´, X1
F´, Xf
S´, Ys
S
1
E´, Y1
E
F´+ S´= M ´
X f ⋅ F´+Ys ⋅ S´= X M M ´
E´+ R´= M ´
X f ⋅ F´+Ys ⋅ S´= Y1E´+ X 1R´
M´
E´
⎛0⎞
YS = ⎜
= IND
⎝0⎠
⎛ 50 ⎞
S =⎜
=∞
⎝ 0 ⎠
F´
R´
14
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Solvente Mínimo y Máximo
•
•
Solvente Mínimo: Menor cantidad de solvente “S”capaz de
producir una separación de fases
Solvente Máximo: Mayor cantidad de solvente “S” que puede
agregarse al sistema sin que coalescan las fases.
Solvente Mínimo
Solvente Máximo
15
Prof. Jesús F. Ontiveros O.
Extracción en varias etapas a corriente cruzada
E1, y1
F, xf
1
S1,
yS1
E2, y2
R1, x1
2
S2, yS2
F + S1 = M 1 = E1 + R1
x f ⋅ F + y s1 ⋅ S1 = y1 E1 + x1 R1
E3, y3
R2, x2...
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