EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO

OPERACIONES UNITARIAS III

INTRODUCCIÓN Consiste en la separación de los

constituyentes de una disolución líquida por contacto con otro líquido inmiscible, que disuelve preferentemente a uno de los constituyentes de la disolución original, dando lugar a la aparición de dos capas líquidas inmiscibles de diferentes densidades.

FUNDAMENTO TEÓRICO La extracción con solventes se basa

en la difusión entre dos líquidos inmiscibles o parcialmente miscibles de un tercer componente totalmente miscible en ambos, debido a la diferencia de solubilidades de los componentes.

Se puede usar para separar más de 2 componentes y en algunos casos se emplean mezclas de disolventes en lugar de un disolvente único.

¿EXTRACCIÓN O DESTILACIÓN?

Ventajas DesventajasFundamento

Diferencia de solubilidades

Diferencia de presiones de vapor

Ventajas Permite separar mezclas con temperaturas de ebullición muy cercanas, o sustancias que no soporten altas temperaturas aun a vacío

En un solo equipo se puede llevar a cabo una separación multicomponente sin necesidad de etapas posteriores

Desventajas Para separar el disolvente se requerirá un proceso posterior de destilación

Necesidad de calor y agua refrigerante

USOS Extracción de amoniaco Refinación por disolventes de aceites

lubricantes para mejorar su viscosidad. Refinación de aceites vegetales usando

furfurol como disolvente o propano líquido (para eliminar ácidos grasos de alto peso molcular).

Obtención de productos farmacéuticos, especialmente los antibióticos como la penicilina.

USOS Recuperación de hidrocarburos

aromáticos a partir de parafinas e hidrocarburos nafténicos.

Extracción cáustica para extraer los compuestos de azufre de las gasolinas.

Recuperación de fenol y ácido acético.

NOMENCLATURA La disolución a tratar se denomina

ALIMENTACIÓN. DISOLVENTE es el líquido que se pone en

contacto con la alimentación. Después del contacto, se obtienen dos

fases líquidas denominadas: EXTRACTO (la más rica en disolvente) y REFINADO (la más pobre en disolvente).

Separando el disolvente del extracto obtenemos el PRODUCTO EXTRAÍDO.

Separando el disolvente del refinado obtenemos el PRODUCTO REFINADO.

CONCEPTO DE ETAPA IDEAL Se denomina estadio, etapa o

unidad de extracción ideal o teórica, cuando el contacto entre la disolución líquida y el disolvente ha sido lo suficientemente íntima para que las fases líquidas separadas, tengan las concentraciones correspondientes a condiciones de equilibrio.

Sea: A=Diluyente; B= Solvente; C= Soluto Donde C es soluble en B, pero A y B son

inmiscibles o insolubles.

En Edo. Ideal (C,B) Extracto. (C,A) Refinado En Edo. Real: Extracto (C,B,A); Refinado

(C,A,B)

B

AC CACB

CONTACTO SENCILLO

Separación de

disolvente

Separación de

disolvente

Etapa 1

Producto refinado R´,X

Producto extraído E´,Y

Alimentación F,XF

Disolvente, B1

Refinado R1,X1

ExtractoE1,Y1

CONTACTO MÚLTIPLE EN CORRIENTE DIRECTA

1 2 nn-1

F,XF

E1 E2 En-1

R2 RnRn-2 Rn-1R1

B1 B1 B1B1

En

Separación de

disolvente

Separación de

disolvente

R´

E´

B

B

CONTACTO MÚLTIPLE EN CONTRACORRIENTE

BE1,Y1

R1 R2 Rn-1 RnF,XF Rn-2

1 n-1

E1n-1,Yn-1E3,Y3E2,Y2 En,Yn

2 3 4

Separación de

disolvente

Separación de

disolvente

E´

B

B R´

REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE UN SISTEMA TERNARIO

Diagrama de triángulo equilátero (Stokes y Roozeboom

REGLA DE LA PALANCA

Cuando se añade a una mezcla P1, un componente puro o una mezcla P2, el punto P representativo de la composición final se encuentra en el segmento P1-P2 y determina 2 segmentos P1-P y P-P2 inversamente proporcionales a las cantidades de cada parte

“P1” =P P2=P-P2“P2” P1 P P1-P

REGLA DE LA PALANCA

A partir de H2SO4 del 98% en peso (98% de H2SO4 y 2% de H2O), y HNO3 del 68% en peso, y de agua se han de preparar 500 Kg de una disolución cuya composición en peso sea 35% de HNO3, 20% de H2SO4 y 45% de H2O. Calcúlese, utilizando diagrama triangular, las cantidades necesarias de cada uno de los componentes.

S

N

M

P

B

SISTEMA 3.1

Ejemplos de sistema:Acetona-Agua-Fenol

Ácido acético-cloroformo-aguaAcetona-Agua-MIK

CURVA BINODAL O ISOTERMA DE SATURACIÓN

PENDIENTE DE LAS RECTAS DE REPARTO

Caso a)

Caso c)

Caso b)

COEFICIENTE DE DISTRIBUCIÓN O DE REPARTO El coeficiente de distribución del

componente i entre las dos fases líquidas separadas E y R, a la relación entre las concentraciones que alcanza ese componente en el equilibrio en ambas fases.

Ki= Conc. De i en E = CE Conc de i en R CR

SELECTIVIDAD DEL DISOLVENTE () Es el factor más importante a

considerar en la elección del disolvente. Se dice que un disolvente es selectivo para 1 componente “C” cuando la proporción entre dicho componente y el otro “A” es mayor en el extracto que en el refinado.

=Selectividad= (Xc/XA)E / (Xc/XA)R

SISTEMA 3.2

Ejemplos:Anilina-Heptano-MCH

Agua-Fenol-AnilinaAgua-Acetato de etilo-Alcohol Butílico-n

SISTEMA 3.2Nitrilo succínico-agua-alcohol etílico

SISTEMA 3.3

SISTEMA 3.3

EFECTO DE LA TEMPERATURA

T4 = Temperatura crítica de la solución

MÉTODOS DE INTERPOLACIÓN DE RECTAS DE REPARTO (MÉTODO DE ALDERS)

MÉTODO DE SHERWOOD

MÉTODO DE TARASENKOW-PAULSEN

EXTRACCIÓN EN UNA SOLA ETAPA

R´

E´E´max

FASE PESADA (%)

FASE LIGERA (%)

CH3Cl H2O CH3COOH

CH3Cl H2O CH3COOH

99.01

0.99 0 0.84 99.16

0

91.85

1.38 6.77 1.21 73.69

25.1

80 2.28 17.72

7.3 48.58

44.12

70.13

4.12 25.75

15.11

34.71

50.18

67.15

5.2 27.65

18.33

31.11

50.56

59.99

7.93 32.08

25.2 25.39

49.41

55.81

9.53 34.66

28.85

23.28

47.87