EXTRACCIÓN

LÍQUIDO

LÍQUIDOOperaciones unitarias III

Prof. Ing. Yolimar Fernández

Operaciones unitarias III

La extracción en equipo del tipo de etapas puede realizarse de acuerdo condiferentes diagramas de flujo, según la naturaleza del sistema y la separación deseada.

Cada etapa debe incluir medios para facilitar el contacto de los líquidos insolubles ypara separar fácilmente las corrientes de los productos.

Se debe considerar los métodos de cálculo, la naturaleza del equipo y suscaracterísticas por separado para cada tipo.

Operaciones unitarias III

Las líneas de operación se trazan a partir de este punto diferencia. Así para obtenerel número de etapas necesarias para una extracción determinada se realiza lasiguiente construcción gráfica:

A (100%) B

(100%)

C(100%)

E1

Rn

P

F

S

P´

E2

R1

R2

E3

R3En

Para este caso se observa que resultan 4 etapas.

Datos

• Alimentación.

• Grado de extracción.

• Presión y temperatura de

operación.

• Un disolvente adecuado.

Existe un punto diferencia P' que se calcula teniendo en cuenta que se conserva ladiferencia entre las corrientes entrantes y salientes en cada una de las etapas.

F- E1 = ... = Rn-1 - En = ... = Rn- B = P´

Operaciones unitarias III

Etapa I

Alimentación(F, xF)

Disolvente(S, yS)

Extracto(E1, y1)

Refinado(R1, x1 ) Balance de materia

B.M.Total: F + S= E1 + R1

B.M para C: F.xF + S.yS= E1. y1 + R1.x1

Localización de M1: Regla de la palanca Balances de materia

B.M.Total: F + S= M1

B.M para C: F.xF + S.yS= M1. xM1SF

ySxFM

ySxFx SFSFM

....

11

Cantidades de E1 y R1: Regla de la palanca Balances de materia

B.M.Total: M1= E1 + R1 ; R1= M1 - E1

B.M para C: M.xM1= E1. y1 + (M1 – E1).x1

M.(xM1 - x1) = E1. (y1 – x1).

11

111

1.

xyxxM

E M

A (100%)

B (100%)

C(100%)

xR

R1

E1

yE

M

F

S

Operaciones unitarias III

Etapa IAlimentación

(F, xF)

Disolvente(S1, yS1 )

Extracto(E1, y1)

Refinado(R1, x1 )

Etapa II

Disolvente(S2, yS2 )

Extracto(E2, y2)

Refinado(R2, x2 )

Etapa III

Disolvente(S3, yS3 )

Extracto(E3, y3)

Refinado(R3, x3 )

B.M.Total: Rn-1 + Sn= En + Rn = Mn

B.M para C: Rn-1.xn - 1 + Sn.ySn= En.yn + Rn.xn = Mn.xMn

Balance de materia

E2

A (100%)

B (100%)

C(100%)

R1

E1

M1

F

S

M2

R2

M3

R3

E3

En primer lugar hacemos un balance para saber dondetenemos que situar la composición de la mezcla.

M1 composición de la mezcla que da la etapa 1. Tenemosque interpolar la línea de unión que pasa por el punto M1.De sus extremos obtendremos la composición del extractoy del refinado.

Unimos el refinado R1 con el disolvente. Según lascaracterísticas (calculando mediante balances demateria),situamos el punto M2. Interpolamos la líneade unión que pasa por M2 y en sus extremossituamos el extracto E2 y el refinado R2. Se realizael mismo procedimiento anterior ahora para M3.

Operaciones unitarias III

Refinado final

(RN, xN)

Disolvente(B, yB)

RN-1

xN-1

EN

yN

Etapa I

Alimentación(F, xF)

Extracto final

(E1, y1)

R2

x2

R3

x3

R1

x1

E2

y2

RS

xS

RS+1

xS+1

RS-1

xS-1

ES

yS

Etapa I Etapa N

Etapa S

Las corrientes de extracto y refinado fluyen de etapa en etapa a contracorriente y proporcionandos productos fínales, el refinado RN y el extracto E1.

Para cierto grado de separación, este tipo de operación requiere menos etapas para una cantidaddada de disolvente, o menos disolvente para un número fijo de etapas que los métodos a corrientecruzada descritos con anterioridad.

Balance total de materia en la planta:

B.M.Total: F + S= E1 + RN = M (1)B.M para C: F.xF + S.yS = E1.y1 + RN.xN = Mx. xM (2)

SFySxFx SF

M

..

Reordenando (1), se tiene: F - E1 = RN - S = P´

en donde P, un punto de diferencia, es el flujoneto saliente en la última etapa N. De acuerdocon la ecuación (2), las líneas extendidas E1F ySRN, deben de intersecarse en P´, como semuestra en el diagrama triangular.Las cantidades de extracto y refinado que salendel sistema (E1 y RN) se pueden calcular porbalance de materia.

Operaciones unitarias III

Existe una relación (S/F)min para la cual el número de etapas se hace infinita. El punto de pinzamiento o P'min es aquel punto lo más alejado posible de RN y para el cual lalínea de operación coincide con una recta de reparto. Es necesario que la operación de extracción se lleve a cabo con una cantidad de disolventemayor que Smin para que el número de etapas sea finito. Si se pretende obtener un refinado de composición determinada partiendo de la alimentaciónconocida, la composición del extracto y el número de etapas depende de la relación (S/F); por tanto:

- A mayor cantidad de (S/F) menor será la composición del extracto y menor el número de etapasnecesarias.

Normalmente se suele tomar una relación de S = 1,5·Smin. Si la inclinación de las rectas dereparto fuera la contraria, entonces el punto P'min se encontraría lo más próximo posible al punto S.

- Si la composición del extracto correspondiente a Emáx, tal que la recta de reparto que pasa por,Emáx pase también por F, el número de etapas se hace infinito; por tanto esta es la máximacomposición que puede lograrse en el extracto.

Cálculo del valor mínimo de (S/F):

1. Se traza la recta FS

2. Se traza la recta de reparto que pasapor F, para localizar Emáx

3. Se traza la recta RNEmáx, y suintersección con la recta FS fija elpunto M correspondiente a (S/F)mín. Elpolo correspondiente al valor de(S/F)mín se encuentra en laintersección de las rectas FEmáx conSRN