Extracción_3

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Prof. Ing. Yolimar Fernández

EXTRACCIÓN

LÍQUIDO

LÍQUIDO Operaciones unitarias III


 La extracción en equipo del tipo de etapas puede realizarse de acuerdo con diferentes 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 y para separar fácilmente las corrientes de los productos.  Se debe considerar los métodos de cálculo, la naturaleza del equipo y sus características por separado para cada tipo.

Operaciones unitarias III


 Existe un punto diferencia P' que se calcula teniendo en cuenta que se conserva la diferencia entre las corrientes entrantes y salientes en cada una de las etapas. F- E1 = ... = Rn-1 - En = ... = Rn- B = P´  Las líneas de operación se trazan a partir de este punto diferencia. Así para obtener el número de etapas necesarias para una extracción determinada se realiza la siguiente construcción gráfica:  Para este caso se observa que resultan 4 etapas.

C (100%)

• Alimentación. • Grado de extracción. Datos

• Presión y temperatura de operación. • Un disolvente adecuado. P

E1 E2

F R2 R3

Rn A (100%)

Operaciones unitarias III

R1

E3 En S B (100%)


Alimentación (F, xF)

Refinado (R1, x1 )

Balance de materia B.M.Total: F + S= E1 + R1

Etapa I

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

Disolvente (S, yS)

Extracto (E1, y1)

Localización de M1:  Regla de la palanca  Balances de materia

B.M.Total: F + S= M1

xM1 

B.M para C: F.xF + S.yS= M1. xM1

F.xF  S.yS F.xF  S.yS  M1 F S

C (100%)

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 F

M.(xM1 - x1) = E1. (y1 – x1).

E1 

M1. xM1  x1

M

R1

 y1  x1 

Operaciones unitarias III

E1

A (100%)

S xR

yE

B (100%)


Extracto (E1, y1) Alimentación (F, xF)

Etapa I

Disolvente (S1, yS1 )

Extracto (E2, y2)

Etapa II

Refinado (R1, x1 )

Extracto (E3, y3)

Refinado (R2, x2 )

Disolvente (S2, yS2 )

Etapa III

Refinado (R3, x3 )

Disolvente (S3, yS3 )

Balance de materia

C (100%)

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  En primer lugar hacemos un balance para saber donde tenemos que situar la composición de la mezcla.  M1 composición de la mezcla que da la etapa 1. Tenemos que interpolar la línea de unión que pasa por el punto M1. De sus extremos obtendremos la composición del extracto y del refinado. Unimos el refinado R1 con el disolvente. Según las características (calculando mediante balances de materia),situamos el punto M2. Interpolamos la línea de unión que pasa por M2 y en sus extremos situamos el extracto E2 y el refinado R2. Se realiza el mismo procedimiento anterior ahora para M3.

Operaciones unitarias III

A (100%)

F

E1 M1

R1

E2 M2 E3

R2 M3 R3

S

B (100%)


Alimentación

R1 x1

(F, xF)

Etapa I Extracto final

(E1, y1)

R2 x2

RS-1 xS - 1

Etapa I E2 y2

RS xS

R3 x3

ES yS

Etapa S

Refinado final (RN, xN)

R N- 1 xN-1

RS+1 xS+1

EN

yN

Etapa N

Disolvente

(B, yB)

 Las corrientes de extracto y refinado fluyen de etapa en etapa a contracorriente y proporcionan dos productos fínales, el refinado RN y el extracto E1.  Para cierto grado de separación, este tipo de operación requiere menos etapas para una cantidad dada de disolvente, o menos disolvente para un número fijo de etapas que los métodos a corriente cruzada descritos con anterioridad. Balance total de materia en la planta:

B.M.Total: F + S= E1 + RN = M (1)

Reordenando (1), se tiene:

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

xM 

F.xF  S.yS F S

en donde P, un punto de diferencia, es el flujo neto saliente en la última etapa N. De acuerdo con la ecuación (2), las líneas extendidas E1F y SRN, deben de intersecarse en P´, como se muestra en el diagrama triangular. Las cantidades de extracto y refinado que salen del sistema (E1 y RN) se pueden calcular por balance de materia.

Operaciones unitarias III

F - E1 = RN - S = P´


 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 la línea de operación coincide con una recta de reparto.  Es necesario que la operación de extracción se lleve a cabo con una cantidad de disolvente mayor que Smin para que el número de etapas sea finito.  Si se pretende obtener un refinado de composición determinada partiendo de la alimentación conocida, 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 etapas necesarias.

- 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 máxima composición que puede lograrse en el extracto. Normalmente se suele tomar una relación de S = 1,5·Smin. Si la inclinación de las rectas de reparto fuera la contraria, entonces el punto P'min se encontraría lo más próximo posible al punto S. Cálculo del valor mínimo de (S/F): 1. Se traza la recta FS 2. Se traza la recta de reparto que pasa por F, para localizar Emáx 3. Se traza la recta RNEmáx, y su intersección con la recta FS fija el punto M correspondiente a (S/F)mín. El polo correspondiente al valor de (S/F)mín se encuentra en la intersección de las rectas FEmáx con SRN

Operaciones unitarias III


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