Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara

8/16/2019 Extraccion_Lixiviacion 4xhoja Doble Cara

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TEMA 3. EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDOY LIXIVIACIÓN


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BLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L

3.1. Fundamento

3.2. Equipos

3.3. Resolución basada en el equilibrio entre fases

BLOQUE II. EXTRACCIÓN S-L (LIXIVIACIÓN)

3.4. Fundamento

3.5. Equipos3.6. Métodos de resolución


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3.1. Fundamento

EXTRACCIÓN

ALIMENTACIÓN(Portador, B + soluto, C)

REFINADO(Portador, B + soluto, C )

DISOLVENTE

(Disolvente, S)

EXTRACTO(Disolvente S + soluto, C)


• La operación de extracción L-L puede llevarse a cabo por contacto

continuo o intermitente entre las fases• Siempre comprende dos etapas:

1. Mezcla, donde se produce la transferencia del soluto al disolvente.

Mediante agitación mecánica o por contacto entre las fases

2. Separación de fases, para obtener refinado y extracto


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3.2. EquiposBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L


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COLUMNAS DE EXTRACCION

FLUJOPRODUCIDO

DISPERSIONDE LA MEZCLA

APARATOS CARACTERISTICAS

GRAVEDAD

GRAVEDAD

Torres de pulverización Torres de relleno Torres de platos perforados

PULSACIÓN Torres de relleno Torres de platos

AGITACIÓNMECÁNICA

Columnas de disco rotatorioExtractor York-Scheibel

FUERZACENTRIFUGA

FUERZACENTRIFUGA

Extractor centrifugo

Bajos costes de inversiónBajos costes de operaciónFácil diseñoBaja eficacia

Alta eficacia

Costes de inversión mediosCostes de operación medios

Eficacia razonable

Elevados costesEficacia elevada



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3.2. Equipos

Disolvente ideal:

selectividad: elevado coeficiente de reparto del componente aseparar

Alta capacidad: minimizar disolvente/alimento.

Solubilidad elevada de C en el disolvente S

Insolubilidad en el disolvente de los componentes que no deseamos

separar (B)

Recuperabilidad:Volatilidad adecuada para recuperaciónrazonable con presión de vapor no muy alta

Estabilidad (disolvente no reactivo con el componente)

Inerte, no tóxico ni inflamable Disponibilidad a coste razonable

Tensión superficial elevada entre E y R Diferencia de densidad grande con respecto a portador

Sin espumas o burbujas



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3.2. Equipos

Una vez elegido el disolvente, los factores a tener en cuenta enel diseño del extractor son: Alimento

Configuración (una o dos secciones)

Grado de recuperación para columnas de una sección

Grado de separación para los componentes clave del alimento paracolumnas de dos secciones

Temperatura Presión Caudal de disolvente para columnas de una sección, o relación de reflujo

para las de dos

Número de etapas de contacto

Tensión superficial

Diferencia de densidades Tipo de extractor

Tamaño del extractor y requerimiento de potencia



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K= yExR

COEFICIENTE DE REPARTO

CASO ADILUYENTE+DISOLVENTE

INMISCIBLES

CASO B (típico)DILUYENTE+DISOLVENTE

PARCIALMENTE MISCIBLES

3.3. Resolución basada en el equilibrio

EXTRACCIÓN

ALIMENTACIÓN

(Portador, B + soluto, C)REFINADO

(Portador, B + soluto, C )

DISOLVENTE

(Disolvente, S)

EXTRACTO

(Disolvente S + soluto, C)

EXTRACCIÓN

ALIMENTACIÓN

(Portador, B + soluto, C)REFINADO

(Portador, B + soluto, C )

DISOLVENTE

(Disolvente, S)

EXTRACTO

(Disolvente S + soluto, C)



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3.3. Resolución basada en el equilibrioBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L


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CASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES

EQUILIBRIO EN CONDICIONES ISOTERMAS

B+ C

S

B+C

S+C EXTRACTO (yE)

REFINO (xR)

CASO B: DILUYENTE+DISOLVENTE PARCIALMENTE MISCIBLES

EQUILIBRIO EN CONDICIONES ISOTERMAS

B+ C

S

B+C (S)

S+C (B) EXTRACTO (yE)

REFINO (xR)

3.3. Resolución basada en el equilibrioBLOQUE I. EXTRACCIÓN L-L


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3.3. Resolución basada en el equilibrioCASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES


Una etapa de contacto de equilibrio

Disolventes inmiscibles

Operación discontinua

H litros de alimento con una composición x0 (moles/litro o g/litro) quese mezcla con L litros disolvente puro. Alcanzado el régimen elequilibrio de fases, la composición de refinado (x) y extracto (y) estánrelacionadas por:

Balance de soluto:

Definiendo el factor de extracción como:

Fracción de soluto extraída:

Kx y

Ly Hx Hx 0

H

KL E

E

Kx y

1

0

E

x x

1

0

E

E

Hx

Ly p

10


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DIAGRAMA DE EQUILIBRIO ISOTERMO

CASO A: DILUYENTE+DISOLVENTE INMISCIBLES


Línea de equilibrio

Línea de operación

x

y

Hx0/ L

Pendiente = - H/L

y

x

Una etapa de contacto de equilibrio Disolventes inmiscibles

Operación discontinua

Solución gráfica

x x L H y 0

)( x f y


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DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO ISOTERMOS



Diagrama triangular

( % Peso )

• Vértices: Componentespuros

• Lados: Mezclas binarias

• Puntos en el triángulo:

Mezclas ternarias (M: 30% A,40% B, 30% C)

M

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

MIC B (MIC)A (H2O)

C (Acetona)

XMIC



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DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

ISOTERMOS



0 20 40 60 80 100

0

20

40

60

80

100

M

H

P

xR

yE

% S

% C

REFINADO

EXTRACTO

SB

C

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

P

Soluto

Disolvente

(yE,x

R)


Ó


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CÁLCULO DE SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR SIMPLEBALANCE GLOBAL A+S = R + E= M

BALANCE SOLUTO A x A+ S yS = R xR + E yE= M z



0 20 40 60 80 100

0

20

40

60

80

100

z

A

M

xR

yE

% S

%

C

SB

C

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

(yE)

P

Soluto

Diluyente Disolvente

(xR)


Ó


18/25

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

xys, xs

yy, x C

B

G S

EP

TT

R

R’

E’

A



CÁLCULO DE SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR SIMPLE


Ó


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SISTEMAS MEZCLADOR-SEDIMENTADOR DE VARIAS ETAPAS

1 N2

S1 S2 SN

A, x A R1

xR1

R2

xR2

RN-1

XRN-1

RN

XRNE1yE1

E2yE2

ENyEN E

yE



* Entrada independiente de disolvente


Ó


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BALANCE GLOBAL A+S1 = R1 + E1=M1

BALANCE SOLUTO A xA+ S1 yS1 = R1 xR1 + E1 yE1=M1 z1

ETAPA 1

0 20 40 60 80 100

0

20

40

60

80

100

xR2

M2

xR1

yE1

A

M1

% S

%

C

S

B

C

CÁLCULO xR1 e yE1

BALANCE DE MATERIA

E1 y R1

ETAPA 2





Ó


21/25

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

xys, xs

y

y, x C

B

G

EP

T2 T2R

T1

T3

T1

T3

A

S





BLOQUE I EXTRACCIÓN L L


22/25

1 S2 N

A, x A

E1, y1

R1, x1

E2, y2

R2, x2

E3, y3

Rs-1, xs-1

Es, ys

Rs, xs

Es+1, ys+1

RN-1, xN-1

EN, yN

RN, xN

S, ySo

EXTRACCIÓN CONTINUA EN MULTIETAPAS EN CONTRACORRIENTE

A + S = E 1

+ R n

= T

A∙x A

+ S∙y So

= E 1∙y

1+ R

N ∙x

N = T∙z

S A

yS x A z So A

R N – S = A – E 1 = ∆R

R N – S = R N-1 – E N = ∆ R

R N-1 + S = R N + E N


3.3. Resolución basada en el equilibrioCASO B



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A

S B






24/25

S

A

B

Curv a de

Equi l ibr io

Curv a de

Operación

x A

x A




LIXIVIACION (EQUIPOS)


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LIXIVIACION (EQUIPOS)

Extractor Soxhlet
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Soxhlet.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Soxhlet.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Soxhlet_mechanism.gifhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Soxhlet_mechanism.gif

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