EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO

(1)

ING. EMILIO VÁZQUEZ NAVAS

EXTRACCIÓN

LÍQUIDO-LÍQUID

O

EQUIPO 1

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD

FACULTAD DE

DE INGENIERIA

INGENIERIA UIMICA

UIMICA

OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA II

ABSOR

ABSORCIÓN

CIÓN EXTRAC

EXTRACCIÓN Y LIXIVIACI

CIÓN Y LIXIVIACIÓN

ÓN

INTEGRANTES:



Alonso Muñiz Carlos Arturo



Figueroa Escamilla Lorena



Maytorena Sánchez Alan



(2)

Índice

Introducción

Introducción... 2... 2

1.

1. Extracción líquido- líquidoExtracción líquido- líquido... 3... 3

2.

2. Campos de utilidadCampos de utilidad... 5... 5

1A. Liquid extraction

1A. Liquid extraction... 6... 6

2A. Fields of Usefulness

2A. Fields of Usefulness... 7... 7

3.

3. Relaciones de equilibrio en la extracciónRelaciones de equilibrio en la extracción ... 9... 9

4.

4. Elección del disolventeElección del disolvente... 11... 11

5.

5. Modos de OperaciónModos de Operación... 13... 13

6.

6. Aparatos d Aparatos de extraccie extracciónón... 15... 15

6.1. Mezcladores - Sedimentadores

6.1. Mezcladores - Sedimentadores... 17... 17

6.2. Torres de pulverización y de relleno

6.2. Torres de pulverización y de relleno... 18... 18

6.3.

6.3. Torres de platos perforadosTorres de platos perforados... 21... 21

6.4. Torres de

6.4. Torres de placas reflectorasplacas reflectoras... 22... 22

6.5. Torres agitadas 6.5. Torres agitadas... 23... 23 6.6. Columnas pulsadas 6.6. Columnas pulsadas... 25... 25 6.7. Extractores centrífugos 6.7. Extractores centrífugos... 27... 27 6.8

6.8 Equipo auxiliar Equipo auxiliar ... 28... 28

7.

7. Fundamentos de la extracciónFundamentos de la extracción ... 29... 29

7.1

7.1 Extracción de soluciones diluidasExtracción de soluciones diluidas... 29... 29

7.2.

7.2. Extracción de soluciones concentradas equilibrio de fasesExtracción de soluciones concentradas equilibrio de fases ... 30... 30

7.3

7.3 Uso del método de McCabe-ThieleUso del método de McCabe-Thiele ... 33... 33

7.4

7.4 Extracción Extracción a a contracorrientcontracorrientee... 34... 34

7.5

7.5 Extracción en contracorriente de sistemas tipo II utilizando reflujo.Extracción en contracorriente de sistemas tipo II utilizando reflujo. ... 36... 36

7.6

7.6 RelacioneRelaciones de s de reflujo limitereflujo limite... 38... 38

8 8 ProblemaProblema... 39... 39 Problema 2. Problema 2... 41... 41 Conclusiones Conclusiones... 43... 43 Fuentes de información Fuentes de información... 44... 44

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Introducción

En este trabajo

En este trabajo se pretende se pretende dar a conocer dar a conocer el tema de el tema de la extracción liquido-liquila extracción liquido-liquido,do, así como

así como sus conceptos, sus conceptos, campos de campos de utilidad, las relaciones de utilidad, las relaciones de equilibrio en equilibrio en lala extracción, los puntos que se deben tomar en cuenta para elegir un disolvente, extracción, los puntos que se deben tomar en cuenta para elegir un disolvente, diferentes equipos

diferentes equipos y/o y/o aparatos, fundamentos que aparatos, fundamentos que ayuden a ayuden a resolver diversosresolver diversos problemas de esta misma.

problemas de esta misma.

La importancia de esta operación unitaria radica en que es un método muy útil La importancia de esta operación unitaria radica en que es un método muy útil para separar componentes de una mezcla, el éxito de este método depende de la para separar componentes de una mezcla, el éxito de este método depende de la diferencia de la solubilidad del compuesto a extraer en dos disolventes diferentes. diferencia de la solubilidad del compuesto a extraer en dos disolventes diferentes. Cuando se agita un compuesto con dos disolventes inmiscibles, el compuesto se Cuando se agita un compuesto con dos disolventes inmiscibles, el compuesto se distribuye entre los dos disolventes. A una temperatura determinada, la relación de distribuye entre los dos disolventes. A una temperatura determinada, la relación de concentraciones de compuesto en cada disolvente es siempre constante.

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1. Extracción líquido- líquido

La extracción líquida, llamada algunas veces extracción con disolventes, es la La extracción líquida, llamada algunas veces extracción con disolventes, es la separación de los componentes de una solución líquida por contacto con otro separación de los componentes de una solución líquida por contacto con otro líquido insoluble. Si las sustancias que componen la solución original se líquido insoluble. Si las sustancias que componen la solución original se distribuyen de manera distinta entre las dos fases líquidas, se puede lograr cierto distribuyen de manera distinta entre las dos fases líquidas, se puede lograr cierto grado de separación, que puede incrementarse mediante el uso de contactos grado de separación, que puede incrementarse mediante el uso de contactos múltiples o su equivalente en la forma de la absorción de gases y la destilación. múltiples o su equivalente en la forma de la absorción de gases y la destilación.

Por ejemplo, si una solución de ácido acético en agua se agita con un líquido Por ejemplo, si una solución de ácido acético en agua se agita con un líquido como acetato de etilo, parte del ácido, pero relativamente poca agua, entrará en la como acetato de etilo, parte del ácido, pero relativamente poca agua, entrará en la fase éster. Puesto que las densidades de la capa acuosa y la del éster son fase éster. Puesto que las densidades de la capa acuosa y la del éster son diferentes en el equilibrio, se separarán al cesar la agitación; también se pueden diferentes en el equilibrio, se separarán al cesar la agitación; también se pueden separar por decantación. Puesto que ahora la relación de ácido a agua en la capa separar por decantación. Puesto que ahora la relación de ácido a agua en la capa de éster es diferente de la relación de la solución original y distinta también de la de éster es diferente de la relación de la solución original y distinta también de la relación de la solución acuosa residual, se ha logrado cierto grado de separación. relación de la solución acuosa residual, se ha logrado cierto grado de separación.

Este es un ejemplo de contacto por etapas; puede llevarse a cabo en lotes o en Este es un ejemplo de contacto por etapas; puede llevarse a cabo en lotes o en forma continua. El agua residual puede extraerse repetidamente con más éster forma continua. El agua residual puede extraerse repetidamente con más éster para reducir más aún el contenido de ácido, o se puede rearreglar una cascada a para reducir más aún el contenido de ácido, o se puede rearreglar una cascada a contracorriente de etapas. Otra posibilidad es utilizar algún tipo de aparato de contracorriente de etapas. Otra posibilidad es utilizar algún tipo de aparato de contacto continuo a contracorriente, en donde no se tienen etapas discretas. La contacto continuo a contracorriente, en donde no se tienen etapas discretas. La utilización del reflujo, como en la destilación, puede mejorar más aún la separación utilización del reflujo, como en la destilación, puede mejorar más aún la separación final.

final.

En todas las operaciones de este tipo, la solución que se va a extraer se llama En todas las operaciones de este tipo, la solución que se va a extraer se llama alimentación y disolvente el líquido con el cual se pone en contacto la alimentación y disolvente el líquido con el cual se pone en contacto la alimentación. El producto de la operación rico en disolvente se llama extracto; el alimentación. El producto de la operación rico en disolvente se llama extracto; el líquido residual de donde se separó el soluto es el refinado.

líquido residual de donde se separó el soluto es el refinado.

En procesos más complicados se pueden utilizar dos disolventes para separar los En procesos más complicados se pueden utilizar dos disolventes para separar los componentes de una alimentación. Por ejemplo, una mezcla de ácido

componentes de una alimentación. Por ejemplo, una mezcla de ácido p- p- yy o- o-nitrobenzoico

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que son líquidos insolubles. El cloroformo disuelve preferencialmente al isómero que son líquidos insolubles. El cloroformo disuelve preferencialmente al isómero para

para y el agua al isómeroy el agua al isómero ortoorto. A esto se le llama extracción con. A esto se le llama extracción con doble disolvente doble disolvente o

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2. Campos de utilidad

Las aplicaciones de la extracción líquida se clasifican en varias categorías: Las aplicaciones de la extracción líquida se clasifican en varias categorías: aquellas aplicaciones en que la extracción está en competencia directa con otros aquellas aplicaciones en que la extracción está en competencia directa con otros métodos de separación y aquellas aplicaciones en que es el único método métodos de separación y aquellas aplicaciones en que es el único método adecuado. En competencia con otras operaciones de transferencia de masa, aquí, adecuado. En competencia con otras operaciones de transferencia de masa, aquí, los costos relativos son importantes. La destilación y la evaporación son métodos los costos relativos son importantes. La destilación y la evaporación son métodos directos de separación; los productos obtenidos están formados básicamente de directos de separación; los productos obtenidos están formados básicamente de sustancias puras.

sustancias puras.

Por otra parte, la extracción líquida produce nuevas soluciones, que a su vez Por otra parte, la extracción líquida produce nuevas soluciones, que a su vez deben separarse, frecuentemente por destilación o evaporación. Por ejemplo, es deben separarse, frecuentemente por destilación o evaporación. Por ejemplo, es difícil separar, por destilación, al ácido acético de una solución diluida con agua; difícil separar, por destilación, al ácido acético de una solución diluida con agua; en cambio, puede separarse con relativa facilidad mediante la extracción con un en cambio, puede separarse con relativa facilidad mediante la extracción con un disolvente adecuado y la destilación posterior del extracto. En particular, para las disolvente adecuado y la destilación posterior del extracto. En particular, para las soluciones más diluidas en las cuales el agua debe evaporarse por destilaci6n, la soluciones más diluidas en las cuales el agua debe evaporarse por destilaci6n, la extracción es más económica; especialmente, porque el calor de evaporación de extracción es más económica; especialmente, porque el calor de evaporación de la mayoría de los disolventes orgánicos es sustancialmente menor que el del la mayoría de los disolventes orgánicos es sustancialmente menor que el del agua. La extracción también puede resultar aconsejable como alternativa frente a agua. La extracción también puede resultar aconsejable como alternativa frente a la destilación al alto vacío, a temperaturas muy bajas, para evitar la la destilación al alto vacío, a temperaturas muy bajas, para evitar la descomposición térmica.

descomposición térmica.

Por ejemplo, los ácidos grasos de cadena larga pueden separarse de los aceites Por ejemplo, los ácidos grasos de cadena larga pueden separarse de los aceites vegetales mediante destilación al alto vacío, pero se separan en forma más vegetales mediante destilación al alto vacío, pero se separan en forma más económica por extracción con propano líquido. El Tántalo y el Niobio se pueden económica por extracción con propano líquido. El Tántalo y el Niobio se pueden separar mediante una tediosa cristalización fraccionada de los fluoruros dobles separar mediante una tediosa cristalización fraccionada de los fluoruros dobles con potasio; en contraste, su separación es bastante sencilla por extracción líquida con potasio; en contraste, su separación es bastante sencilla por extracción líquida de las soluciones de ácido fluorhídrico con metilisobutilcetona.

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1A. Liquid extraction

Liquid extraction, sometimes called solvent extraction, is the separation of the Liquid extraction, sometimes called solvent extraction, is the separation of the constituents of a liquid solution by contact with another insoluble liquid. If the constituents of a liquid solution by contact with another insoluble liquid. If the substances constituting the original solution distribute themselves differently substances constituting the original solution distribute themselves differently between the two liquid phases, a certain degree of separation will result, and this between the two liquid phases, a certain degree of separation will result, and this can be enhanced by use of multiple contacts or their equivalent in the manner of can be enhanced by use of multiple contacts or their equivalent in the manner of gas absorption and distillation.

gas absorption and distillation. A

A simple simple example example will will indicate indicate the the scope scope of of the the operation operation and and some some of of itsits characteristics. If a solution of acetic acid in water is agitated with a liquid such as characteristics. If a solution of acetic acid in water is agitated with a liquid such as ethyl acetate, some of the acid but relatively little water will enter the ester phase. ethyl acetate, some of the acid but relatively little water will enter the ester phase. Since now the ratio of acid to water in the ester layer is different from that in Since now the ratio of acid to water in the ester layer is different from that in original solution and also different form that in the residual water solution, a certain original solution and also different form that in the residual water solution, a certain degree of separation will have occurred. This is an example of stagewise contact, degree of separation will have occurred. This is an example of stagewise contact, and it can be carried out either in batch or n continuous fashion. The residual water and it can be carried out either in batch or n continuous fashion. The residual water can be repeatedly extracted with more ester to reduce the acid content still further, can be repeatedly extracted with more ester to reduce the acid content still further, or we can arrange countercurrent continuous contact device, where discrete or we can arrange countercurrent continuous contact device, where discrete stages are not involved. The use of reflux, as in distillation, may enhance the stages are not involved. The use of reflux, as in distillation, may enhance the ultimate separation still further.

ultimate separation still further.

In all such operation, the solution which is to be extracted is called the

In all such operation, the solution which is to be extracted is called the feed,feed, andand the liquid with which the feed is contacted is the

the liquid with which the feed is contacted is the solvent.solvent. The solvent-rich productThe solvent-rich product of the operation is called the

of the operation is called the extract extract , and the residual liquid from which solute has, and the residual liquid from which solute has been removed is the

been removed is the raffinate.raffinate.

More complicated process may use two solvents to separate the components of a More complicated process may use two solvents to separate the components of a feed. For example, a mixture of p- and o- nitrobenzoic acid can be separated by feed. For example, a mixture of p- and o- nitrobenzoic acid can be separated by distributing them between the insoluble liquids chloroform and water. The distributing them between the insoluble liquids chloroform and water. The chloroform preferentially dissolves the para isomer and the water the ortho isomer. chloroform preferentially dissolves the para isomer and the water the ortho isomer. This is called

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2A. Fields of Usefulness

Applicati

Applications of ons of liquid extractioliquid extraction fall n fall into several categories: those where extractioninto several categories: those where extraction is in direct competition with other separation methods and those where it seems is in direct competition with other separation methods and those where it seems uniquely qualified. In competition with other mass-transfer operations, here relative uniquely qualified. In competition with other mass-transfer operations, here relative costs are important. Distillation and evaporation are direct separation methods, the costs are important. Distillation and evaporation are direct separation methods, the products of which are composed of essentially pure substances. Liquid extraction, products of which are composed of essentially pure substances. Liquid extraction, on the other hand, produces new solutions which must in turn be separated, often on the other hand, produces new solutions which must in turn be separated, often by distillation or evaporation.

by distillation or evaporation.

Thus, for example, acetic acid can be separated form dilute solution with water, Thus, for example, acetic acid can be separated form dilute solution with water, with difficulty by distillation or with relative ease by extraction into suitable solvent with difficulty by distillation or with relative ease by extraction into suitable solvent followed by the distillation of the extract.

followed by the distillation of the extract.

For the more dilute solutions particularly, where water must be vaporized in For the more dilute solutions particularly, where water must be vaporized in distillation, extraction is more economical, especially since the heat of vaporization distillation, extraction is more economical, especially since the heat of vaporization of most organic solvents is substantially less than that of water.

of most organic solvents is substantially less than that of water.

Extraction may also be attractive as an alternative to distillation under high vacuum Extraction may also be attractive as an alternative to distillation under high vacuum at very low temperatures to avoid thermal decomposition.

at very low temperatures to avoid thermal decomposition.

For example, long-chain fatty acids can be separated from vegetable oils by For example, long-chain fatty acids can be separated from vegetable oils by high-vacuum distillation but more economically by extraction with liquid propane. vacuum distillation but more economically by extraction with liquid propane. Tantalum and niobium can be separated by very tedious fractional crystallization of Tantalum and niobium can be separated by very tedious fractional crystallization of the double fluorides with potassium but with relative ease by liquid extraction of the the double fluorides with potassium but with relative ease by liquid extraction of the hydrofluoric acid solutions with methyl isobutyl ketone.

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Como un sustituto de métodos químicos, los métodos químicos consumen Como un sustituto de métodos químicos, los métodos químicos consumen reactivos y con frecuencia conducen a una costosa eliminación de los reactivos y con frecuencia conducen a una costosa eliminación de los subproductos químicos, la extracción líquida, que no provoca gastos químicos o subproductos químicos, la extracción líquida, que no provoca gastos químicos o eliminación de subproductos, puede ser menos costosa. La separación de metales eliminación de subproductos, puede ser menos costosa. La separación de metales como uranio-vanadio, hafnio-zirconio, tungsteno-molibdeno y los productos de como uranio-vanadio, hafnio-zirconio, tungsteno-molibdeno y los productos de fisión de los procesos de energía atómica, se llevan a cabo más económicamente fisión de los procesos de energía atómica, se llevan a cabo más económicamente por extracción liquida. Aun los metales menos costosos como cobre y sustancias por extracción liquida. Aun los metales menos costosos como cobre y sustancias químicas inorgánicas como ácido fosfórico, ácido bórico y similares, se pueden químicas inorgánicas como ácido fosfórico, ácido bórico y similares, se pueden purificar de manera económica mediante extracción líquida, a pesar de que el purificar de manera económica mediante extracción líquida, a pesar de que el costo de recuperación del disolvente debe incluirse en las cuentas finales. En la costo de recuperación del disolvente debe incluirse en las cuentas finales. En la destilación, en donde la fase vapor se crea a partir del líquido por adición de calor, destilación, en donde la fase vapor se crea a partir del líquido por adición de calor, el vapor y el líquido están compuestos necesariamente de las mismas sustancias; el vapor y el líquido están compuestos necesariamente de las mismas sustancias; por lo tanto, son muy similares químicamente. Entonces, las separaciones por lo tanto, son muy similares químicamente. Entonces, las separaciones producidas dependen de las presiones de vapor de las sustancias. En contraste, producidas dependen de las presiones de vapor de las sustancias. En contraste, en el caso de la extracción líquida, los componentes principales de las dos fases en el caso de la extracción líquida, los componentes principales de las dos fases son muy distintos químicamente; por esto, son posibles las separaciones de son muy distintos químicamente; por esto, son posibles las separaciones de acuerdo con el tipo químico. Por ejemplo, los hidrocarburos aromáticos y acuerdo con el tipo químico. Por ejemplo, los hidrocarburos aromáticos y parafínicos de aproximado peso molecular no se pueden separar por destilación, parafínicos de aproximado peso molecular no se pueden separar por destilación, ya que sus presiones de vapor son casi iguales; sin embargo, pueden separarse ya que sus presiones de vapor son casi iguales; sin embargo, pueden separarse fácilmente por extracción con distintos disolventes, como dióxido de azufre líquido, fácilmente por extracción con distintos disolventes, como dióxido de azufre líquido, dietilenglicol o sulfolano. (Es importante observar que la destilación extractiva dietilenglicol o sulfolano. (Es importante observar que la destilación extractiva también es útil en estas operaciones, pero es simplemente la extracción de la fase también es útil en estas operaciones, pero es simplemente la extracción de la fase vapor con un disolvente, mientras que la destilación líquida es la extracción de la vapor con un disolvente, mientras que la destilación líquida es la extracción de la fase líquida. Con frecuencia, los mismos disolventes son útiles en los dos casos, fase líquida. Con frecuencia, los mismos disolventes son útiles en los dos casos, como era de esperarse). Muchos productos farmacéuticos -penicilina, por como era de esperarse). Muchos productos farmacéuticos -penicilina, por ejemplo-, se producen en mezclas tan complejas que sólo la extracción líquida es un , se producen en mezclas tan complejas que sólo la extracción líquida es un método adecuado de separación.

método adecuado de separación.

Equilibrio Líquido

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muy distintas desde el punto de vista químico, en la mayoría de los casos los tres muy distintas desde el punto de vista químico, en la mayoría de los casos los tres componentes aparecen en cierto grado en las dos fases.

componentes aparecen en cierto grado en las dos fases.

3. Relaciones de equilibrio en la extracción

a) Regla de las fases

..

En general un sistema liquido-liquido tiene tresEn general un sistema liquido-liquido tiene tres componentes A, B y

componentes A, B y C, C, y dos y dos fases en equilibrio. Sustituyendo en la regla fases en equilibrio. Sustituyendo en la regla de lasde las fases, los grados de libertad son 3, y las variables son temperatura, presión y las fases, los grados de libertad son 3, y las variables son temperatura, presión y las cuatro concentraciones. (Hay cuatro concentraciones porque solo es posible cuatro concentraciones. (Hay cuatro concentraciones porque solo es posible especificar dos de las tres concentraciones de fracciones de masa en una fase.) la especificar dos de las tres concentraciones de fracciones de masa en una fase.) la tercera completa el total de las fracciones de masa a un valor de 1.0, x

tercera completa el total de las fracciones de masa a un valor de 1.0, x A A+ x+ xBB + + xxcc

=1.0. Cuando se fijan la presión y la temperatura, que es el caso usual entonces, =1.0. Cuando se fijan la presión y la temperatura, que es el caso usual entonces, en equilibrio, el sistema queda fijo al establecer una concentración a cualquier en equilibrio, el sistema queda fijo al establecer una concentración a cualquier fase.

fase.

b)

Coordenadas triangulares y datos de equilibrio Coordenadas triangulares y datos de equilibrio

..

Las coordenadasLas coordenadas triangulares equiláteras se usan

triangulares equiláteras se usan con mucha con mucha frecuencia frecuencia para representar los dpara representar los datosatos de equilibrio de un sistema de tres componentes, puesto que se tienen tres ejes. de equilibrio de un sistema de tres componentes, puesto que se tienen tres ejes. Esto

Esto se se muestra en muestra en la la figura figura . . Cada Cada uno uno de de los tres los tres vértices representa vértices representa unun componente puro, A, B o C. El punto M representa una mezcla de A,B y C, la componente puro, A, B o C. El punto M representa una mezcla de A,B y C, la distancia perpendicular desde el punto M hasta la base AB representa a la fracción distancia perpendicular desde el punto M hasta la base AB representa a la fracción de masa x

de masa xcc de C en la mezcla en el punto M; la distancia a la base CB es lade C en la mezcla en el punto M; la distancia a la base CB es la

fracción de masa x

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Figura 2.

Coordenadas para un diagrama triangular.Coordenadas para un diagrama triangular.

Figura 3.

Diagrama de fases líquido- líquido en los componentes A y B sonDiagrama de fases líquido- líquido en los componentes A y B son parcialmente miscibles.

parcialmente miscibles.

c)

c) Datos de equilibrio en coordenadas rectangularesDatos de equilibrio en coordenadas rectangulares. Los diagramas triangulares. Los diagramas triangulares tienen ciertas desventajas debido a las coordenadas especiales, por lo cual un tienen ciertas desventajas debido a las coordenadas especiales, por lo cual un

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método más útil para graficar los datos de los tres componentes consiste en el método más útil para graficar los datos de los tres componentes consiste en el empleo de coordenadas rectangulares.

empleo de coordenadas rectangulares.

Figura 4.

Coordenadas para un diagrama rectangular Coordenadas para un diagrama rectangular

4. Elección del disolvente

Por lo común se tiene la amplia posibilidad de elegir entre los liquidos que se van Por lo común se tiene la amplia posibilidad de elegir entre los liquidos que se van a utilizar como disolventes para las operaciones de extracción. Es poco probable a utilizar como disolventes para las operaciones de extracción. Es poco probable que cualquier líquido particular exhiba todas las propiedades que se consideran que cualquier líquido particular exhiba todas las propiedades que se consideran deseables para la extracción; generalmente se tiene que llegar a un cierto deseables para la extracción; generalmente se tiene que llegar a un cierto acuerdo. Las siguientes características son las que se deben considerar:

acuerdo. Las siguientes características son las que se deben considerar:



 Selectividad Selectividad . La efectividad del disolvente B para separar los componentes. La efectividad del disolvente B para separar los componentes

de una solución A y C, se mide comparando la relación entre C y A, en la de una solución A y C, se mide comparando la relación entre C y A, en la fase rica en B con esa relación en la fase rica en A en el equilibrio. La fase rica en B con esa relación en la fase rica en A en el equilibrio. La relación de las relaciones, el factor de separación, o la selectividad, B, es relación de las relaciones, el factor de separación, o la selectividad, B, es análoga a la volatilidad relativa de la destilación. Si E y R son las fases en análoga a la volatilidad relativa de la destilación. Si E y R son las fases en

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equilibrio. Para todas las operaciones de extracción útiles la selectividad equilibrio. Para todas las operaciones de extracción útiles la selectividad debe ser mayor a uno, cuanto más mejor, si la selectividad es uno, la debe ser mayor a uno, cuanto más mejor, si la selectividad es uno, la separación no es posible.

separación no es posible.



 Coeficiente de distribuciónCoeficiente de distribución. . Este coeficiente es Este coeficiente es la relación la relación entre y/x entre y/x en elen el

equilibrio. Mientras que no es necesario que el coeficiente de distribución se equilibrio. Mientras que no es necesario que el coeficiente de distribución se mayor de 1, los valores grandes resultan más adecuados, puesto que se mayor de 1, los valores grandes resultan más adecuados, puesto que se requerirá menos disolvente para la extracción.

requerirá menos disolvente para la extracción.



 Insolubilidad del disolventeInsolubilidad del disolvente. El más insoluble es el más útil ya que si la. El más insoluble es el más útil ya que si la

capacidad del disolvente para extraer es pequeña se requerirán grandes capacidad del disolvente para extraer es pequeña se requerirán grandes cantidades de disolvente.

cantidades de disolvente.



 Recuperabilidad Recuperabilidad . Siempre es necesario recuperar para volverlo a utilizar;. Siempre es necesario recuperar para volverlo a utilizar;

generalmente, la recuperación se hace mediante otra de las operaciones de generalmente, la recuperación se hace mediante otra de las operaciones de transferencia de masa, la destilación.

transferencia de masa, la destilación.



 Densidad Densidad . Es necesaria una diferencia en las densidades de las fases. Es necesaria una diferencia en las densidades de las fases

liquidas saturadas, tanto para la operación con equipo por etapas como de liquidas saturadas, tanto para la operación con equipo por etapas como de contacto continuo. Cuanto mayor sea la diferencia mejor.

contacto continuo. Cuanto mayor sea la diferencia mejor.



 Tensión interfacial Tensión interfacial . Cuanto mayor sea la tensión interfacial, más. Cuanto mayor sea la tensión interfacial, más

rápidamente ocurrirá la coalescencia de las emulsiones, pero será mayor la rápidamente ocurrirá la coalescencia de las emulsiones, pero será mayor la dificultas para la dispersión de un líquido en otro.

dificultas para la dispersión de un líquido en otro.



 Reactividad química. El disolvente debe ser estable e inerte químicamenteReactividad química. El disolvente debe ser estable e inerte químicamente

frente a los demás componentes del sistema y frente a los materiales frente a los demás componentes del sistema y frente a los materiales comunes de construcción.

comunes de construcción.



 Viscosidad, presión de vapor y punto de congelamientoViscosidad, presión de vapor y punto de congelamiento. Deben ser bajos. Deben ser bajos

para facilitar el manejo y el almacenamiento. para facilitar el manejo y el almacenamiento.



 El disolvente debe ser no toxico, no inflamable y de bajo costo.El disolvente debe ser no toxico, no inflamable y de bajo costo.

Desgraciadamente hay pocos disolventes que cumplan los dos criterios hay Desgraciadamente hay pocos disolventes que cumplan los dos criterios hay disolventes relativamente no tóxicos pero inflamables como el hexano, otros disolventes relativamente no tóxicos pero inflamables como el hexano, otros no son inflamables pero sí tóxicos como el diclorometano o el cloroformo, y no son inflamables pero sí tóxicos como el diclorometano o el cloroformo, y otros son tóxicos e inflamables como el benceno.

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Tabla 1.

Disolventes de extracción comúnmente utilizadosDisolventes de extracción comúnmente utilizados

Nombre

Nombre Fórmula Fórmula DensidadDensidad (g/mL) (g/mL)11

Punto de Punto de ebullición(ºC)

ebullición(ºC) PeligrosidadPeligrosidad Disolventes de extracción menos densos que el agua

Disolventes de extracción menos densos que el agua ter dietílico

ter dietílico (CH(CH33CHCH22))22O O 0,7 0,7 35 35 Muy Muy inflamable,inflamable,

tóxico tóxico

Hexano

Hexano CC66HH1414 ≈ 0,7≈ 0,7 > > 60 60 InflamableInflamable

Benceno

Benceno CC66HH66 0,9 0,9 80 80 Inflamable, tóxico,Inflamable, tóxico,

carcinógeno carcinógeno

Tolueno

Tolueno CC66HH55CHCH33 0,9 0,9 111 111 InflamableInflamable

Acetato de etilo

Acetato de etilo CHCH33COOCHCOOCH22CHCH33 0,9 0,9 78 78 Inflamable, irritanteInflamable, irritante

Disolventes de extracción más densos que el agua Disolventes de extracción más densos que el agua Diclorometano

Diclorometano CHCH22ClCl22 1,3 1,3 41 41 TóxicoTóxico

Cloroformo

Cloroformo CHClCHCl33 1,5 1,5 61 61 TóxicoTóxico

Tetracloruro de Tetracloruro de carbono carbono CClCCl 4 4 1,6 1,6 77 77 TóxicoTóxico

5. Modos de Operación

Son muy variadas las formas a la que se lleva a cabo la extracción líquido-líquido, Son muy variadas las formas a la que se lleva a cabo la extracción líquido-líquido, normalmente se trabaja en forma continua, ya sea por etapas o contacto continuo. normalmente se trabaja en forma continua, ya sea por etapas o contacto continuo.

Contacto por

Etapas.-Contacto por Etapas.- Puede realizarse de diversas maneras según la forma comoPuede realizarse de diversas maneras según la forma como el disolvente extractor se mezcla con el líquido alimentado

el disolvente extractor se mezcla con el líquido alimentado

•• Extracción en una sola etapaExtracción en una sola etapa

•• Extracción en varias etapas Extracción en varias etapas a corriente a corriente cruzadacruzada

•• Extracción en varias etapas a contracorriente continuaExtracción en varias etapas a contracorriente continua

•• Extracción a corriente continua con reflujoExtracción a corriente continua con reflujo

La extracción líquido

La extracción líquido – – líquido es análoga a la absorción. El disolvente selíquido es análoga a la absorción. El disolvente se introduce por el extremo inferior de la columna con una inspección de gotas que introduce por el extremo inferior de la columna con una inspección de gotas que ascienden a través de la alimentación que es la fase continua alimentada por el ascienden a través de la alimentación que es la fase continua alimentada por el extremo superior de la columna. La columna puede llenarse de anillos cerámicos o extremo superior de la columna. La columna puede llenarse de anillos cerámicos o

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algún otro dispositivo, tal como, discos giratorios, platos punzantes o un anillo algún otro dispositivo, tal como, discos giratorios, platos punzantes o un anillo giratorio para mezclar en forma continua las dos fases y hacer que se realice la giratorio para mezclar en forma continua las dos fases y hacer que se realice la separación, el disolvente contenido en la corriente de extracto y del refinado deben separación, el disolvente contenido en la corriente de extracto y del refinado deben separarse y recircularse para la economía de la operación, y eso se consigue por separarse y recircularse para la economía de la operación, y eso se consigue por destilación.

destilación.

Balance de materia de extracción en una sola etapa Balance de materia de extracción en una sola etapa

Balance Total Balance Total F F00+ S = R + E = M+ S = R + E = M Dónde: Dónde: S:

S: Flujo de alimentación del solvente o disolventeFlujo de alimentación del solvente o disolvente

E:

E: Flujo de extracto obtenidoFlujo de extracto obtenido

F

F00:: Flujo de Alimentación del material frescoFlujo de Alimentación del material fresco

R:

R: Flujo de los lodos o refinadosFlujo de los lodos o refinados

X:

X: Fracción en peso según las corrientes de masa de F ó R Fracción en peso según las corrientes de masa de F ó R

Y:

Y: Fracción en peso según las corrientes de S ó E Fracción en peso según las corrientes de S ó E

Balance de materia sistemas de extracción de múltiples etapas en contracorriente Balance de materia sistemas de extracción de múltiples etapas en contracorriente

(16)

Balance de Materia Total Balance de Materia Total

F

F00+ S+ SN+1N+1= R= RNN + E+ E11 = M= M

6. Aparatos de extracción

En la extracción líquido

En la extracción líquido – –liquido, lo mismo que en la absorción de gases yliquido, lo mismo que en la absorción de gases y destilación, es preciso poner en contacto dos fases para permitir la transferencia destilación, es preciso poner en contacto dos fases para permitir la transferencia de materia y después separarlas. En la absorción y destilación, la separación de de materia y después separarlas. En la absorción y destilación, la separación de las fases es fácil y rápida. En la extracción, sin embargo, las dos fases tienen las fases es fácil y rápida. En la extracción, sin embargo, las dos fases tienen densidades comparables, de forma que la energía disponible para mezcla y densidades comparables, de forma que la energía disponible para mezcla y separación, si se utiliza flujo por gravedad, es pequeña; mucho menor que en caso separación, si se utiliza flujo por gravedad, es pequeña; mucho menor que en caso de una fase liquida y gaseosa. Las viscosidades de ambas fases son difíciles de de una fase liquida y gaseosa. Las viscosidades de ambas fases son difíciles de mezclar y todavía más difíciles de separar. Las viscosidades de ambas fases mezclar y todavía más difíciles de separar. Las viscosidades de ambas fases también son relativamente elevadas y las velocidades lineales a través de la también son relativamente elevadas y las velocidades lineales a través de la mayor parte del equipo de extracción son bajas. En algunos tipos de extractores, mayor parte del equipo de extracción son bajas. En algunos tipos de extractores, por lo tanto, la energía de mezcla y separación se comunican mecánicamente. por lo tanto, la energía de mezcla y separación se comunican mecánicamente.

El equipo de extracción opera ya sea por cargas o de forma continua. Una cierta El equipo de extracción opera ya sea por cargas o de forma continua. Una cierta cantidad de líquido de alimentación puede mezclarse con una cantidad cantidad de líquido de alimentación puede mezclarse con una cantidad

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determinada de solvente en un tanque agitado; después se dejan decantar las determinada de solvente en un tanque agitado; después se dejan decantar las fases y se separan. El extracto es la capa de solvente más el soluto extraído y el fases y se separan. El extracto es la capa de solvente más el soluto extraído y el refinado es la capa de la que se ha separado el soluto. El extracto será más ligero refinado es la capa de la que se ha separado el soluto. El extracto será más ligero o más pesado que el refinado, de forma que el extracto unas veces sale por la o más pesado que el refinado, de forma que el extracto unas veces sale por la parte

parte superior superior del del equipo y otras por el fondo. Por supuesto que es poequipo y otras por el fondo. Por supuesto que es posiblesible repetir la operación si se requiere más de un contacto, pero cuando las cantidades repetir la operación si se requiere más de un contacto, pero cuando las cantidades que intervienen son grandes y se necesitan varios contactos, resulta más que intervienen son grandes y se necesitan varios contactos, resulta más económico el flujo continuo. La mayor parte del equipo de extracción es continuo económico el flujo continuo. La mayor parte del equipo de extracción es continuo con sucesivas etapas de contacto o bien con contacto diferencial. Tipos con sucesivas etapas de contacto o bien con contacto diferencial. Tipos representativos son los mezcladores-sedimentadores, las torres verticales de representativos son los mezcladores-sedimentadores, las torres verticales de diferentes tipos que operan con flujo por gravedad, los extractores de torre diferentes tipos que operan con flujo por gravedad, los extractores de torre agitados y los extractores centrífugos. Las características de diferentes tipos de agitados y los extractores centrífugos. Las características de diferentes tipos de equipo de extracción se presentan en la tabla 3.8. La extracción liquido-liquido equipo de extracción se presentan en la tabla 3.8. La extracción liquido-liquido también puede llevarse a cabo utilizando membranas porosas. Este método es también puede llevarse a cabo utilizando membranas porosas. Este método es prometedor en el caso de separaciones difíciles

prometedor en el caso de separaciones difíciles

Tabla 2.

Características de funcionamiento de equipo comercial de extracciónCaracterísticas de funcionamiento de equipo comercial de extracción

Tipo

Capacidad de

líquido de las

corrientes

combinadas

(ft

33

/ft

22

h)

HTU

ft

Eficiencia

del plato o

de la

etapa

(%)

Espaciado

entre

platos o

etapas

(In)

Aplicaciones

típicas

Mezclador-sedimentador

sedimentador

75-100 75-100 Proceso Proceso Duo-Sol para aceites Sol para aceites

lubricantes lubricantes

Columna de

pulverización

(rociado

o

(rociado

o

spray)

50-250 10-20 50-250 10-20 Extracción de Extracción de sal con sal con amoniaco a amoniaco a partir de sosa partir de sosa cáustica cáustica

Columna

empacada

20-150 20-150 5-20 5-20 RecuperaciónRecuperación de fenol de fenol

Columna de

platos

perforados

10-200 1-20 10-200 1-20 6-24 6-24 30-7030-70 Proceso furfural Proceso furfural para aceite para aceite lubricante lubricante

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placas

deflectoras

60-105

60-105 4-6 4-6 5-10 5-10 4-6 4-6 de de ácido ácido acéticoacético

Torre agitada

50-100 50-100 1-2 1-2 80-100 80-100 12-24 12-24 QuímicosQuímicos farmacéuticos y farmacéuticos y orgánicos orgánicos

6.1. Mezcladores - Sedimentadores

Para la extracción discontinua, el mezclador y el sedimentador pueden der la Para la extracción discontinua, el mezclador y el sedimentador pueden der la misma unidad. Es muy frecuente el uso de un taque que contiene un agitador de misma unidad. Es muy frecuente el uso de un taque que contiene un agitador de aspas (propulsor) o turbina. Al terminar el ciclo de mezcla, se detiene el agitador y aspas (propulsor) o turbina. Al terminar el ciclo de mezcla, se detiene el agitador y las capas se dejan decantar por gravedad, retirando después el extracto y refinado las capas se dejan decantar por gravedad, retirando después el extracto y refinado que se recogen en recipientes separados, sacándolos a través de una línea que se recogen en recipientes separados, sacándolos a través de una línea inferior de descarga provista de una mirilla de vidrio. Los tiempos de mezcla y inferior de descarga provista de una mirilla de vidrio. Los tiempos de mezcla y sedimentación que se requieren para una extracción determinada solo se obtienen sedimentación que se requieren para una extracción determinada solo se obtienen por experimentación: son típicos cinco minutos para mezcla y diez minutos para por experimentación: son típicos cinco minutos para mezcla y diez minutos para sedimentación, pero son frecuentes tiempos muchos mayores y menores.

sedimentación, pero son frecuentes tiempos muchos mayores y menores.

En el caso de flujo continuo, el mezclador y sedimentador son piezas distintas del En el caso de flujo continuo, el mezclador y sedimentador son piezas distintas del equipo. El mezclador puede ser un pequeño tanque agitado equipado con líneas equipo. El mezclador puede ser un pequeño tanque agitado equipado con líneas de entrada y salida, así como placas deflectoras para evitar la formación de cortos de entrada y salida, así como placas deflectoras para evitar la formación de cortos circuitos; también puede ser una bomba centrifuga u otro mezclador de flujo. El circuitos; también puede ser una bomba centrifuga u otro mezclador de flujo. El sedimentador con frecuencia es un sencillo decantador continuo que trabaja por sedimentador con frecuencia es un sencillo decantador continuo que trabaja por gravedad. Con líquidos que se emulsionan con facilidad y que tienen densidades gravedad. Con líquidos que se emulsionan con facilidad y que tienen densidades aproximadamente iguales, tal vez será necesario hacer pasar la descarga del aproximadamente iguales, tal vez será necesario hacer pasar la descarga del mezclador a través de un tamiz o una pieza de fibra de vidrio para que puedan mezclador a través de un tamiz o una pieza de fibra de vidrio para que puedan coalescer las gotitas de la fase dispersa antes de que sea posible la coalescer las gotitas de la fase dispersa antes de que sea posible la sedimentación por gravedad. Para separaciones más difíciles, se emplean sedimentación por gravedad. Para separaciones más difíciles, se emplean centrifugas tubulares o tipo disco.

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Figura 5

. Sistema de extracción mezclador-sedimentador . Sistema de extracción mezclador-sedimentador

Si, como es habitual, se quieren varias etapas de contacto, se utiliza un tren de Si, como es habitual, se quieren varias etapas de contacto, se utiliza un tren de mezcladores-sedimentadores que opera con flujo en contracorriente, tal como se mezcladores-sedimentadores que opera con flujo en contracorriente, tal como se muestra en la figura 5. El refinado procedente de cada sedimentación constituye la muestra en la figura 5. El refinado procedente de cada sedimentación constituye la alimentación del siguiente mezclador, en el que se pone en contacto con extracto alimentación del siguiente mezclador, en el que se pone en contacto con extracto intermedio o solvente fresco. El principio es el mismo que el de un sistema de intermedio o solvente fresco. El principio es el mismo que el de un sistema de lixiviación continuo con etapas en contracorriente.

lixiviación continuo con etapas en contracorriente.

6.2. Torres de pulverización y de relleno

Estos extractores de torre operan con contacto diferencial y no por etapas, de Estos extractores de torre operan con contacto diferencial y no por etapas, de modo que la mezcla y sedimentación tienen lugar de forma simultánea continua. modo que la mezcla y sedimentación tienen lugar de forma simultánea continua. En la

En la torre de pulverización que torre de pulverización que se presenta en se presenta en la figura la figura el líquido menos el líquido menos densodenso se introduce por el fondo y se distribuye en pequeñas gotas por medio de las se introduce por el fondo y se distribuye en pequeñas gotas por medio de las

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más pesado que desciende por la torre como una corriente continua. Las gotas se más pesado que desciende por la torre como una corriente continua. Las gotas se recogen en la parte superior y forman la corriente del líquido más ligero que sale recogen en la parte superior y forman la corriente del líquido más ligero que sale por la parte superior de la torre. El líquido más pesado sale por el fondo de la por la parte superior de la torre. El líquido más pesado sale por el fondo de la torre. En la figura 6, la fase ligera es la fase dispersa mientras que la más pesada torre. En la figura 6, la fase ligera es la fase dispersa mientras que la más pesada es la continua. Esto puede invertirse, rociando la corriente más pesada de la fase es la continua. Esto puede invertirse, rociando la corriente más pesada de la fase más ligera en la cima de la columna, para que descienda con la fase dispersa a más ligera en la cima de la columna, para que descienda con la fase dispersa a través de una corriente continua del líquido más ligera. La elección de la parte través de una corriente continua del líquido más ligera. La elección de la parte dispersa depende las velocidades de flujo, de las viscosidades, así como de las dispersa depende las velocidades de flujo, de las viscosidades, así como de las características de mojado (humectación) de ambas fases, y por lo general se basa características de mojado (humectación) de ambas fases, y por lo general se basa en la experiencia. La fase con mayor velocidad de flujo puede dispersarse para en la experiencia. La fase con mayor velocidad de flujo puede dispersarse para obtener una mayor área de contacto, pero, si hay una importante diferencia de obtener una mayor área de contacto, pero, si hay una importante diferencia de viscosidades, se dispersa la fase más viscosa con el fin de obtener una mayor viscosidades, se dispersa la fase más viscosa con el fin de obtener una mayor velocidad de sedimentación. Algunos dicen que en las torres empacadas, la fase velocidad de sedimentación. Algunos dicen que en las torres empacadas, la fase continua deberá mejorar el empaque, pero esto no es necesario para un buen continua deberá mejorar el empaque, pero esto no es necesario para un buen funcionamiento. Cualquiera que sea la fase dispersa, el movimiento de las gotas a funcionamiento. Cualquiera que sea la fase dispersa, el movimiento de las gotas a través de la columna pone constantemente el líquido de la fase dispersa en través de la columna pone constantemente el líquido de la fase dispersa en contacto fresco con la otra para producir una eficiencia equivalente a una serie de contacto fresco con la otra para producir una eficiencia equivalente a una serie de mezcladores-sedimentadores. Hay una transferencia continua de materia entre las mezcladores-sedimentadores. Hay una transferencia continua de materia entre las fases, y la composición de cada fase varia a medida que circula por la torre. A fases, y la composición de cada fase varia a medida que circula por la torre. A cualquier nivel dado, el alejamiento del equilibrio es la que proporciona la fuerza cualquier nivel dado, el alejamiento del equilibrio es la que proporciona la fuerza impulsora para la transferencia de materia. La velocidad de transferencia de es impulsora para la transferencia de materia. La velocidad de transferencia de es relativamente baja en comparación con la absorción o la destilación y una columna relativamente baja en comparación con la absorción o la destilación y una columna alta puede ser equivalente a solo unas solas etapas ideales. En torres reales de alta puede ser equivalente a solo unas solas etapas ideales. En torres reales de pulverización, el contacto entre las gotas y la fase continua con frecuencia es más pulverización, el contacto entre las gotas y la fase continua con frecuencia es más efectiva en la región en done se forman las gotas. Esto se debe a una mayor efectiva en la región en done se forman las gotas. Esto se debe a una mayor velocidad de transferencia de materia en las gotas recientemente formando o velocidad de transferencia de materia en las gotas recientemente formando o aretromezclado de la fase continúa en cualquier caso, el aumento de la altura no aretromezclado de la fase continúa en cualquier caso, el aumento de la altura no conduce a un aumento proporcional del número de etapas; es mucho más efectivo conduce a un aumento proporcional del número de etapas; es mucho más efectivo redispersar las gotas a intervalos frecuentes a lo largo de la torre. Esto puede redispersar las gotas a intervalos frecuentes a lo largo de la torre. Esto puede realizarse llenando la torre con empaquetes, tales como anillos o monturas. El realizarse llenando la torre con empaquetes, tales como anillos o monturas. El empaquete provoca la coalescencia y regeneración de las gotas y, puede empaquete provoca la coalescencia y regeneración de las gotas y, puede

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aumentar el número de etapas para una altura dada de la columna. Las torres aumentar el número de etapas para una altura dada de la columna. Las torres empacadas se asemejan a las torres de pulverización en la sencillez y pueden empacadas se asemejan a las torres de pulverización en la sencillez y pueden construirse para resolver casi cualquier problema de corrosión o presión a un construirse para resolver casi cualquier problema de corrosión o presión a un costo razonable. Su principal desventaja es que lo solidos tienen a depositarse costo razonable. Su principal desventaja es que lo solidos tienen a depositarse sobre el empaque y provocan canalización.

sobre el empaque y provocan canalización.

FIGURA 6.

Torre de pulverización (rociado); A, boquilla para distribuir el líquidoTorre de pulverización (rociado); A, boquilla para distribuir el líquido ligero

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6.3.

6.3. Torres

Torres

de

platos

perforados

La redispersion de las gotas del líquido se puede realizar también por medio de La redispersion de las gotas del líquido se puede realizar también por medio de platos perforados transversales, análogos a los de estilización. Estas platos perforados transversales, análogos a los de estilización. Estas perforaciones en una torre de extracción son de un entero y un medio a cuatro perforaciones en una torre de extracción son de un entero y un medio a cuatro enteros y un medio mm de diámetro. El espaciado entre los platos varía de 150 a enteros y un medio mm de diámetro. El espaciado entre los platos varía de 150 a 600 mm (de 6 a 24 in). Por lo general el líquido ligero es la fase dispersa y los 600 mm (de 6 a 24 in). Por lo general el líquido ligero es la fase dispersa y los conductos de descenso permiten el paso de la fase continua de un plato a otro. conductos de descenso permiten el paso de la fase continua de un plato a otro. Tal como muestra la figura 7 a, el líquido ligero se recoge formando una delgada Tal como muestra la figura 7 a, el líquido ligero se recoge formando una delgada capa de bajo de cada plato y se proyecta en forma de chorros en el interior de la capa de bajo de cada plato y se proyecta en forma de chorros en el interior de la capa gruesa del líquido pesado situado encima. En la figura 7 b, se ilustra un capa gruesa del líquido pesado situado encima. En la figura 7 b, se ilustra un diseño modificado, en que las perforaciones solo existen en un lado del plato, diseño modificado, en que las perforaciones solo existen en un lado del plato, alternando a la derecha y a la izquierda de un plato a otro. Casi toda la extracción alternando a la derecha y a la izquierda de un plato a otro. Casi toda la extracción tiene lugar en la zona de mezcla situada encima de a perforaciones; en liquido tiene lugar en la zona de mezcla situada encima de a perforaciones; en liquido ligero (aceite) asciende y se acumula en un espacio debajo del plato superior, ligero (aceite) asciende y se acumula en un espacio debajo del plato superior, fluyendo entonces transversalmente sobre un vertedero hasta la siguiente serie de fluyendo entonces transversalmente sobre un vertedero hasta la siguiente serie de perforaciones. El líquido pesado que forma la fase continua (solvente) pasa perforaciones. El líquido pesado que forma la fase continua (solvente) pasa horizontalmente desde la zona de la mezcla hasta la zona de sedimentación, horizontalmente desde la zona de la mezcla hasta la zona de sedimentación, donde las finas gotas del líquido ligero tienen la oportunidad de separarse y donde las finas gotas del líquido ligero tienen la oportunidad de separarse y ascenderte hacia el plato superior. Con frecuencia este diseño reduce en forma ascenderte hacia el plato superior. Con frecuencia este diseño reduce en forma considerable la cantidad de aceite que el solvente arrastra hacia abajo y aumenta considerable la cantidad de aceite que el solvente arrastra hacia abajo y aumenta la efectividad del extractor.

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Figura 7.

Torres de extracción de platos: a) perforaciones en platos horizontales;Torres de extracción de platos: a) perforaciones en platos horizontales; b) plato perforado de vertedero de cascada con zonas de mezcla y sedimentación b) plato perforado de vertedero de cascada con zonas de mezcla y sedimentación

6.4. Torres de placas reflectoras

Estas torres de extracción contienen una serie de placas deflectoras horizontales. Estas torres de extracción contienen una serie de placas deflectoras horizontales. El líquido pesado fluye por encima de cada placa y cae al inferior en cascada; el El líquido pesado fluye por encima de cada placa y cae al inferior en cascada; el líquido ligero fluye por debajo de cada placa y se proyecta en forma de roció hacia líquido ligero fluye por debajo de cada placa y se proyecta en forma de roció hacia arriba desde el borde a través de la fase pesada. Los dispositivos más frecuentes arriba desde el borde a través de la fase pesada. Los dispositivos más frecuentes son los de discos y anillos así como los de placas segmentadas, que van de un son los de discos y anillos así como los de placas segmentadas, que van de un lado a otro. En ambos tipos el espaciado entra las placas es de 100 a 150 mm (4 a lado a otro. En ambos tipos el espaciado entra las placas es de 100 a 150 mm (4 a 6 in). Las torres de placas deflectoras carecen de pequeñas perforaciones que 6 in). Las torres de placas deflectoras carecen de pequeñas perforaciones que puedan obstruirse o aumentar de diámetro por la corrosión. Son capaces de tratar puedan obstruirse o aumentar de diámetro por la corrosión. Son capaces de tratar soluciones sucias que contienen sólidos en suspensión; una modificación de las soluciones sucias que contienen sólidos en suspensión; una modificación de las torres e discos y anillos que están equipadas con raspadoras con el fin de separar torres e discos y anillos que están equipadas con raspadoras con el fin de separar los sólidos que se depositan sobre las placas. Puesto a un flujo del líquido es los sólidos que se depositan sobre las placas. Puesto a un flujo del líquido es suave y llano, sin cambios bruscos de velocidad y dirección, las torres de placas suave y llano, sin cambios bruscos de velocidad y dirección, las torres de placas son muy convenientes para líquidos que se emulsifican fácilmente. Sin embargo, son muy convenientes para líquidos que se emulsifican fácilmente. Sin embargo, por la misma razón, no son efectivos como mezcladores y cada placa equivalente por la misma razón, no son efectivos como mezcladores y cada placa equivalente

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6.5. Torres agitadas

Los mezcladores- sedimentadores comunican energía mecánica para la mezcla Los mezcladores- sedimentadores comunican energía mecánica para la mezcla de dos fases liquidas, pero los extractores torre descritos hasta ahora no, si no de dos fases liquidas, pero los extractores torre descritos hasta ahora no, si no que depende del flujo por gravedad tanto para la mezcla, como para la que depende del flujo por gravedad tanto para la mezcla, como para la separación. Sin embargo, en algunos extractores e torres se comunican en separación. Sin embargo, en algunos extractores e torres se comunican en energía mecánica por medio de turbinas interiores u otros agitadores, instalados energía mecánica por medio de turbinas interiores u otros agitadores, instalados sobre un eje central rotatorios. En el contractor de discos rotatorios que se ilustra sobre un eje central rotatorios. En el contractor de discos rotatorios que se ilustra en la figura 8 a, discos planos dispersan el líquido y lo impelen hacia la pared de en la figura 8 a, discos planos dispersan el líquido y lo impelen hacia la pared de la torre, donde anillos estáticos crean zonas de reposo en las que se separan las la torre, donde anillos estáticos crean zonas de reposo en las que se separan las fases. En otros diseños hay puntos de impulsadores (o aspas) que son fases. En otros diseños hay puntos de impulsadores (o aspas) que son separadores por zonas de calma para dar lugar,

separadores por zonas de calma para dar lugar, de de hhecho, a un sistema deecho, a un sistema de mezcladores sedimentadores uno Los mezcladores- sedimentadores comunican mezcladores sedimentadores uno Los mezcladores- sedimentadores comunican energía mecánica para la mezcla de dos fases liquidas, pero los extractores torre energía mecánica para la mezcla de dos fases liquidas, pero los extractores torre descritos hasta ahora no, si no que depende del flujo por gravedad tanto para la descritos hasta ahora no, si no que depende del flujo por gravedad tanto para la mezcla, como para la separación. Sin embargo, en algunos extractores e torres mezcla, como para la separación. Sin embargo, en algunos extractores e torres se comunican en energía mecánica por medio de turbinas interiores u otros se comunican en energía mecánica por medio de turbinas interiores u otros agitadores, instalados sobre un eje central rotatorios. En el contractor de discos agitadores, instalados sobre un eje central rotatorios. En el contractor de discos rotatorios que se ilustra en la figura 8 a, discos planos dispersan el líquido y lo rotatorios que se ilustra en la figura 8 a, discos planos dispersan el líquido y lo impelen hacia la pared de la torre, donde anillos estáticos crean zonas de reposo impelen hacia la pared de la torre, donde anillos estáticos crean zonas de reposo en las que se separan las fases. En otros diseños hay puntos de impulsadores (o en las que se separan las fases. En otros diseños hay puntos de impulsadores (o aspas) que son separadores por zonas de calma para dar lugar,

aspas) que son separadores por zonas de calma para dar lugar, de hde hecho, a unecho, a un sistema de mezcladores sedimentadores uno encimas de otros. En el extractor sistema de mezcladores sedimentadores uno encimas de otros. En el extractor de York-Scheibel que se representa en la figura 8 b, las regiones que rodean a de York-Scheibel que se representa en la figura 8 b, las regiones que rodean a los agitadores están empacadas con tela metálica para favorecer la coalescencia los agitadores están empacadas con tela metálica para favorecer la coalescencia y la separación de las fases. La mayor parte de la extracción tiene lugar en las y la separación de las fases. La mayor parte de la extracción tiene lugar en las secciones de la mezcla, aunque también se produce algo en la secciones de secciones de la mezcla, aunque también se produce algo en la secciones de calma, de forma que la eficiencia de cada unidad de mezclador-sedimentador es calma, de forma que la eficiencia de cada unidad de mezclador-sedimentador es a veces superior al 100%. Por lo regular cada mezclador-sedimentador tiene una a veces superior al 100%. Por lo regular cada mezclador-sedimentador tiene una altura de 300 a 600 mm (1 a 2 ft), de forma que es posible obtener varios altura de 300 a 600 mm (1 a 2 ft), de forma que es posible obtener varios

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contactos teóricos como una altura razonablemente corta de columna. Sin contactos teóricos como una altura razonablemente corta de columna. Sin embargo, el problema de mantenimiento de las partes móviles internas, embargo, el problema de mantenimiento de las partes móviles internas, especialmente con líquidos corrosivos, constituyen una seria desventaja.

especialmente con líquidos corrosivos, constituyen una seria desventaja.

Figura 8

.. Extractores de torre agitada: a) unidad de discos rotatorios; b) extractor Extractores de torre agitada: a) unidad de discos rotatorios; b) extractor de York-Sheibel

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6.6. Columnas pulsadas

La agitación puede también comunicarse por medios externos, tal como ocurre en La agitación puede también comunicarse por medios externos, tal como ocurre en las columnas pulsadas. Una bomba reciprocante “pulsa” todo el contenido de la las columnas pulsadas. Una bomba reciprocante “pulsa” todo el contenido de la columna a intervalos frecuentes, de forma que un rápido movimiento reciprocante columna a intervalos frecuentes, de forma que un rápido movimiento reciprocante de amplitud relativamente pequeña se superpone al flujo ordinario de las fases de amplitud relativamente pequeña se superpone al flujo ordinario de las fases liquidas. La torre es de empaque ordinario, o bien, de platos perforados liquidas. La torre es de empaque ordinario, o bien, de platos perforados especiales. En una torre empacada, la pulsación dispersa los líquidos y suprime la especiales. En una torre empacada, la pulsación dispersa los líquidos y suprime la canalización, de manera que mejora de forma considerable el contacto entre las canalización, de manera que mejora de forma considerable el contacto entre las fases. En las torres de platos perforados pulsadas, las perforaciones son más fases. En las torres de platos perforados pulsadas, las perforaciones son más pequeñas que en las torres no pulsadas, oscilando entre 1.5 a 33 mm de diámetro, pequeñas que en las torres no pulsadas, oscilando entre 1.5 a 33 mm de diámetro, con un área abierta total en cada plato de 6 a 26 % de la sección transversal de la con un área abierta total en cada plato de 6 a 26 % de la sección transversal de la torre. Estas torres utilizan casi siempre para tratar líquidos radioactivos altamente torre. Estas torres utilizan casi siempre para tratar líquidos radioactivos altamente corrosivos. No utilizan conductos de descenso. En el comportamiento ideal, la corrosivos. No utilizan conductos de descenso. En el comportamiento ideal, la pulsación provoca, la dispersión del líquido ligero en la fase pesada en la carrera pulsación provoca, la dispersión del líquido ligero en la fase pesada en la carrera ascendente, mientras que la fase pesada se proyecta en forma de chorro en la ascendente, mientras que la fase pesada se proyecta en forma de chorro en la fase ligera durante la carrera ascendente. En estas condiciones la eficiencia de las fase ligera durante la carrera ascendente. En estas condiciones la eficiencia de las etapas puede ser de 70%. Sin embargo, esto es posible solo cuando los etapas puede ser de 70%. Sin embargo, esto es posible solo cuando los volúmenes de las dos fases son aproximadamente iguales y cuando casi no hay volúmenes de las dos fases son aproximadamente iguales y cuando casi no hay variación de volumen durante la extracción. En el caso más frecuente, las variación de volumen durante la extracción. En el caso más frecuente, las dispersiones sucesivas son menos afectivas y hay retromezclado de una fase en dispersiones sucesivas son menos afectivas y hay retromezclado de una fase en una dirección, con lo cual la eficiencia de los platos disminuye a 30%. En una dirección, con lo cual la eficiencia de los platos disminuye a 30%. En columnas pesadas, tanto de empaquete como de platos perforados, la altura que columnas pesadas, tanto de empaquete como de platos perforados, la altura que se requiere para obtener un determinado número de contactos teóricos es con se requiere para obtener un determinado número de contactos teóricos es con frecuencia menor que la tercera parte de la requerida en una columna no pulsada. frecuencia menor que la tercera parte de la requerida en una columna no pulsada.

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