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UNIVERSIDAD AUTONOMA
GABRIEL RENE MORENO
FACULTAD INTEGRAL ICHILO
CARRERA INGENIERIA INDUSTRIAL
MATERIA: OPERACIONES UNITARIAS II
SIGLA: IND-176
GRUPO: II GESTION: II-2023
DOCENTE: ING. PATRICIA A. RAIMONDI M.
UNID 2 EXTRACCION LIQUIDO LIQUIDO
EXTRACCION SOLIDO - LIQUIDO
Extracción liquido liquido
• El término extracción se define como la
transferencia de una sustancia de una fase a otra.
• Aunque también se utilizan técnicas de extracción
sólido-líquido, la más frecuente es la extracción
líquido-líquido,
• Conviene distinguir entre los
términos extracción y lavado. Ambos definen la
misma operación, aunque se realizan con distinto
fin, y la terminología cambia según cuál sea la fase
de la que se parte:
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Ing. Patricia A. Raimondi
M.
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Extracción liquido liquido
• la extracción se
refiere al paso del
compuesto orgánico
de interés de una fase
acuosa a un
disolvente orgánico,
• lavado se realiza con
una disolución acuosa
para retirar de la fase
orgánica del
compuesto no
deseado.
24/10/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
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Extracción liquido liquido
• Extracción Líquido - Líquido
• María H. Marín Ibarra
• Ejercicios resueltos
• Video
• https://www.youtube.com/watch?v=GXn0XcN
wGsY
Extracción y Decantación en laboratorio
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Ing. Patricia A. Raimondi
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Extracción Liquido - liquido
24/10/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
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Introducción
La extracción liquido -liquido
consiste en la separación de
los constituyentes de una
disolución liquida por
contacto con otro liquido
inmiscible que disuelve
preferentemente a uno de los
constituyentes de la disolución
original dando lugar a la
aparición de dos capas
liquidas inmiscibles de
diferentes densidades
ejemplo, agua y cloroformo, o
éter etílico).
Las dos fases líquidas se una
extracción liquido – liquido
son:
Fase Acuosa: agua o
disolución acuosa.
Fase Orgánica: disolución o
disolvente orgánico
inmiscible con el agua.
Extracción liquido liquido
• La extracción líquido-líquido se lleva a cabo en dos etapas:
1. Mezcla intima del solvente de extracción con la mezcla de
líquidos miscibles a procesar.
2. Separación de la mezcla en dos fases líquidas inmiscibles.
• Es común recuperar el disolvente mediante destilación para
su reutilización.
• En esta operación se distinguen los siguientes elementos:
• Alimentación: mezcla de líquidos miscibles en la cual se
encuentra contenido el soluto de interés y es de dónde
se extraerá el mismo.
• Solvente : líquido que interactúa con los componentes de
la alimentación y propicia la separación.
• Extracto: Es el producto de la operación rico en solvente y
pobre en soluto.
• Refinado: el líquido residual de donde se separo el soluto,
contiene mayor cantidad de soluto y en menor cantidad
solvente.
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Extracción liquido – liquido esquema
• La disolución a tratar se
denomina alimentación,
recibiendo el nombre de
disolvente el liquido que se
pone en contacto con ella.
Después del contacto con la
alimentación y el disolvente
se obtienen dos fases
liquidas, denominadas
extracto (la rica en
disolvente ) y refinado ( la
mas pobre en disolvente)
• Separando el disolvente del
extracto y del refinado se
obtienen el producto
extraído y del producto
refinado
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Extracción liquido - liquido
• Como lo que se pretende en
la extracción es dividir la
disolución liquida original
en producto extraído y el
producto refinado en
fundamental la separación
del disolvente añadido a la
disolución .
• De aquí que la
recuperación del
disolvente haya de poder
efectuarse de modo sencillo
y económico generalmente
se realiza por destilación,
evaporación o salificación:
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Extracción líquido – líquido casos
• Se utiliza como convención que una alimentación A+C se
mezcla con un solvente B. Se llama extracto el producto
resultante que contenga más solvente, mientras que se le da el
nombre de refinado a la otra fase obtenida (pobre en
solvente).
• Pueden diferenciarse varios casos:
• A= disolvente C= soluto B = solvente
• Tipo I: dos de los componentes son parcialmente miscibles (A
y B) mientras que (A y C) así como (B y C) son totalmente
miscibles.
• Tipo II: (A y B) y (C y B) son parcialmente miscibles mientras
que (A y C) son totalmente miscibles.
• Tipo III: (A y B), (C y B) y (A y C) son parcialmente miscibles
Existen otros casos de miscibilidad parcial con aparición de
pseudocomponentes de composición fija.
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Extracción liquido líquido Caso
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C soluto
A solvente
Tipos de sistema extracción liquido
liquido
• Tipos de sistemas de extracción líquido-líquido.
• Los sistemas de extracción presentes actualmente
tienen cierto grado de complejidad dependiendo de
la naturaleza de la mezcla a separar:
• Las fases pueden ser totalmente o parcialmente
miscible, para este caso tanto balances de masa y
diseño de equipos es complejo.
• Presencia de más componentes aparte de soluto de
interés dificulta la extracción.
• La naturaleza de las fases: generalmente se tiene
una fase orgánica y una fase acuosa.
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Ejemplo de Extracción líquido líquido
• En esta operación se extrae del seno de un liquido A una
sustancia (soluto C) poniendo en contacto con otro liquido
B, inmiscible con el primero, que tiene mayor afinidad por
el soluto, pasando la sustancia del seno del liquido A al
seno de B.
• Ejemplo de extracción liquido liquido de yodo en agua
• El proceso de extracción líquido-líquido separa dos
sustancias miscibles o polares (yodo+agua) entre si por
medio de una tercera sustancia, por ejemplo cloruro de
metileno, que sea miscible con la sustancia a extraer (yodo)
pero no sea miscible con la sustancia de separación (agua)
• Video
• https://www.youtube.com/watch?v=azTVYXhuzw8
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Ejemplo de Extracción líquido líquido
• A continuación se explica paso
a paso como se separan
yodo(I2) del anión yoduro (I-)
que están formando una
disolución acuosa (Erlenmeyer
de la derecha coloreado),
mediante la extracción del
yodo(I2) hacia la fase orgánica
de cloruro de metileno
(Cl2CH2) (Erlenmeyer de la
izquierda transparente).
• En primer lugar se vierte la
disolución I2/I- acuosa en el
embudo de decantación (usamos
un embudo para evitar
salpicaduras).
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Ejemplo de Extracción líquido líquido
• A continuación colocamos la
fase orgánica (Cl2CH2) donde
pasará el I2 (el yoduro al ser
anión es soluble en agua).
• Posteriormente agitamos bien,
asegurándonos de que esta
cerrado el tapón y la llave del
embudo de decantación.
• Es recomendable abrir de vez en
cuando la válvula del embudo de
manera que los gases que se
puedan formar salgan).
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Ejemplo de Extracción líquido líquido
• A continuación dejamos
decantar, siempre con el
tapón quitado.
• Se observan claramente
dos capas con distintos
colores.
• La fase orgánica, abajo,
previamente incolora
(Cl2CH2) aparece ahora de
color roja debido a la
presencia de I2
• Separamos las 2 fases
abriendo la llave con
cuidado y depositando la
fase orgánica en un
Erlenmeyer.
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Ejemplo de Extracción líquido líquido
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fase orgánica con yodo
fase acuosa con yoduro
Quedando en el embudo de decantación la
fase acuosa con el ión yoduro.
Ejemplo de extracción liquido líquido
solución de yoduro
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2 material de
extracción (fase
portadora con
soluto) agua A
3 soluto (yoduro)
C
1 solvente B
(cloruro de metileno)
4 fase portadora
liquida (cloruro
de metileno +
yoduro )
Refinado B + C
5 Disolvente con el
soluto en
transición en el
disuelto
Solvente + agua
Extracto B + A
EXTRACCION
Liquido-
liquido
Video Extracción liquido liquido del yoduro con cloruro de metileno
https://www.youtube.com/watch?v=azTVYXhuzw8
Ejemplos de extracción liquido liquido
• video
• https://www.youtube.com/watch?app=desktop
&v=7102viBbVc0
• (video Extracción de la cafeína a partir de
una bebida de cola
• :https://www.youtube.com/watch?v=cxnhWB
BQwy4&t=217s)
Aplicación extracción líquido líquido
1. Industria bioquímica, separación de antibióticos y
recuperación de proteínas de sustratos naturales.
2. Extracción de metales como la recuperación del cobre de
soluciones amoniacales, separaciones de metales poco
usuales y de isótopos radiactivos en elementos combustibles
gastados.
3. Industria química inorgánica, recuperar compuestos como:
ácido fosfórico, ácido bórico e hidróxido de sodio de
soluciones acuosas.
4. Recuperación de compuestos aromáticos como fenol, anilina
o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho.
5. Recuperación de productos sensibles al calor.
6. Recuperación de compuestos orgánicos del agua como
formaldehido, ácido fórmico y ácido acético.
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Aplicación extracción líquido líquido
• REFINACIÓN DEL PETRÓLEO
• La mayoría de los procesos de extracción en la industria del petróleo se
clasifican dentro de las siguientes categorías:
• Endulzamiento de naftas ligeras o desulfuradas.
• Separación de hidrocarburos en el tratamiento de aceites lubricantes del
petróleo.
• DESULFURACIÓN
• Los que envuelven desulfuración de productos del petróleo
• EXTRACCIÓN DE FURFURAL DE ACEITES LUBRICANTES
• El furfural es uno de los disolventes que gozan de más estimación.
• DESASFALTADO DE PROPANO
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Extracción Liquido líquido
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Características de la elección
disolvente
• el solvente debe cumplir con las siguientes características
• Selectividad: solvente selectivo o afín al soluto de interés.
• Coeficiente de Partición: entre mayor sea, menor es la
cantidad de disolvente a utilizar y mayor la extracción.
• Grado de solubilidad: Menor solubilidad del solvente en la
alimentación, la extracción es más fácil.
• Facilidad de recuperación: usando destilación o alguna otra
técnica.
• Estabilidad: no reaccionar con el producto de interés.
• No tóxico: no provoque reacciones adversas.
• Inocuo: esterilizable, no inflamable, barato y disponible en
cantidades deseadas.
• Baja viscosidad: facilita el proceso de extracción.
• Densidad: entre mayor sea mejor extracción.
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Extracción liquido líquido disolventes
• Disolventes inmiscibles con el agua: Disolventes utilizados
con mayor frecuencia.
• Cuanto más polar es el disolvente orgánico, más miscible
(soluble) es con el agua.
• Por ejemplo, disolventes polares como el metanol, el etanol o
la acetona son miscibles con el agua, y por lo tanto, no son
adecuados para extracciones líquido-líquido.
• Los disolventes orgánicos con baja polaridad como el
diclorometano, el éter dietílico, el acetato de etilo, el hexano o
el tolueno son los que se suelen utilizar como disolventes
orgánicos de extracción
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Disolventes inmiscibles y miscibles en
agua
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Representación grafica Extracción
liquido líquido
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Representación grafica de sistema
ternarios
a) triangulo equilátero
b) Triangulo rectángulo
c) Diagrama de distribución de equilibrio
d) Diagrama de selectividad
Video graficación de mezclas líquidas
en diagramas tipo triángulo equilátero
https://www.youtube.com/watch?v=5U
ryqdIOrxE
Extracción liquido liquido
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Extracción liquido líquido Métodos de
calculo
• En todas la consideraciones se supone que:
• 1) en cada etapa se realiza el contacto entre la alimentación y el
disolvente
• 2) las etapas son teóricas o ideales es decir que alcanza el equilibrio
entre el extracto y el refinado
• 3) hay separación de las fases formadas
• 4) Se recupera el disolvente
• Los métodos de calculo de numero de etapas depende de los
métodos de contacto empleados en el proceso de extracción
consideramos los siguientes:
• a) Contacto sencillo discontinuo
• B)Contacto múltiple en corriente directa (continuo o discontinuo)
• c)Contacto múltiple en contracorriente (continuo )
• d) Contacto múltiple en contracorriente con reflujo (continuo)
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Extracción liquido líquido Métodos
de contacto empleados
• A) Contacto sencillo a Disolvente parcialmente
miscible con uno delos componentes de la
alimentación y totalmente miscible con el otro
el esquema de fijo correspondiente a una etapa
en contacto sencillo en la F es la cantidad
alimentación a tratar B la cantidad de disolvente
y xf , x e y las concentraciones de la
alimentación , refinado y extracto al
componente C o soluto
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Extracción liquido líquido Métodos de
contacto empleados
Extracción liquido líquido Métodos
de contacto empleados
• B) Contacto múltiple en corriente directa: este
método de extracción consiste en la repetición
del proceso para una etapa de contacto sencillo.
• El refinado procedente de la primera etapa se
pone en contacto con nuevo disolvente en la
segunda tapa separándose nuevo extracto y
refinado volviendo a poner en contacto este
refinado con nuevo disolvente en la nueva etapa
y así sucesivamente según el numero de etapas.
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Extracción liquido líquido Métodos de
contacto empleados
Extracción liquido líquido Métodos
de contacto empleados
• C)Contacto múltiple en contracorriente: la alimentación y el
solvente entran por extremos opuestos del sistema extractor. De
modo que la alimentación se pone en contacto en la primera
etapa con solvente ya concentrado en soluto, mientras que los
refinados procedentes de cada etapa (cuya concentración se va
empobreciendo en cada etapa) se trata con solvente cada vez
menos concentrado en soluto. De esta manera el refinado se va
empobreciendo en soluto desde la primera hasta la ultima etapa,
mientras que el extracto( en contra corriente con aquel)se va
concentrando con soluto desde la ultima hasta la primera etapa
con lo cual la cantidad de solvente a emplear se hace menor que
el método de extracción corriente directa.
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Extracción liquido líquido Métodos de
contacto empleados
Extracción liquido líquido Métodos de
contacto empleados
• C) contacto múltiple contracorriente con reflujo:
• El reflujo del extracto se logra devolviendo la columna una
parte del extracto privado total o parcialmente de solvente,
también puede lograrse este reflujo enfriando el extracto,
con lo cual el equilibrio suele modificarse en el sentido de
disminuir la solubilidad del soluto, esto origina la
formación de dos fases conjugadas, una de las cuales
retorna a la columna como reflujo. De este modo el extracto
que esta en una columna ordinaria se pondría en contacto
con la alimentación, aquí lo hace una mezcla mas rica en
soluto.
• El reflujo del refinado se logra mezclando parte del
refinado que sale de la columna con el solvente a introducir
a la misma entrando la mezcla a la columna. Su objeto es
separar la pequeña porción de soluto que acompaña al otro
componente, este reflujo se emplea menos que el de
extracto quedando generalmente limitado al caso de que el
coeficiente de distribución sea muy bajo.
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Extracción liquido líquido Métodos de
contacto empleados
Extracción líquido líquido equipos
• 1. Mezcladores:
• 2. Extractores Centrífugos:
• 3. Columnas de destilación:
•
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Extracción liquido – liquido equipos
• 1. Mezcladores: De los
diversos tipos de aparatos
empleados en la mezcla de
materiales, los más utilizados
en la extracción líquido-
líquido son los agitadores y
los mezcladores.
a) EXTRACTORES
ANULARES
ROTATORIOS:
b)EXTRACTORES DE
DISCO ROTATORIO:
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Extracción liquido – liquido equipos
• 2. Extractores
Centrífugos:
Los extractores
centrífugos aumentan
la turbulencia y el
grado de contacto por
el empleo de elevadas
velocidades de
rotación.
a) EXTRACTOR
PODBIELNIAK:
b) EXTRACTOR
LUWESTA:
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Extracción liquido – liquido equipos
• 3. Columnas de
destilación: El tipo más
corriente de aparato es
el de columna, cuya
sección viene fijada por
los caudales que se
deben manejar y cuya
altura depende de la
separación a conseguir.
Lo mismo que en
rectificación y
absorción, los tipos
más importantes de
columnas son las de
pulverización, de
relleno y de platos.
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Extracción liquido – liquido equipos
• 3.1TORRE DE EXTRACCIÓN
DE PLATOS PERFORADOS
Las gotas del solvente ligero
se dispersan, y tienden a
elevarse.
Las gotas dispersadas
coalescen o se aglutinan
debajo de cada plato y se
vuelven a formar por encima
de éste. El líquido acuoso
pesado fluye hacia abajo en
los platos, se pone en
contacto con las gotas
flotantes y después pasa por
la bajada del plato hacia el
plato inferior.
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Extracción liquido – liquido equipos
• 3.2TORRES DE
EXTRACCIÓN
EMPACADAS Y DE ROCÍO
El líquido pesado entra por la parte
superior de la torre de rocío, llena
la torre, lo que constituyendo la
fase continua y fluye hacia afuera,
por el fondo.
El líquido ligero entra a través de
un distribuidor en el fondo, que lo
dispersa hacia arriba en forma de
rocío de gotas pequeñas.
El líquido ligero se aglutina en la
parte superior y fluye hacia afuera.
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Extracción liquido – liquido equipos
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Equipo de extracción liquido –liquido
ventajas e inconvenientes
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Factores que afectan a la extracción
liquido liquido
1. La composición de la alimentación, se ve afectado directamente
con el gradiente de concentración
2. La temperatura de operación, ya que puede desnaturalizar el
principio activo, además afecta a parámetros como: viscosidad
y solubilidad.
3. La presión, ya que puede verse afectada por los esfuerzos
cortantes.
4. La velocidad de flujo, en flujo turbulento se mejora la
extracción ya que hay más contacto entre las fases.
5. El grado deseado de separación, porque mientras más etapas
más costo.
6. La elección del disolvente, se ve afectada por los extractos.
7. La formación de emulsiones y espumas, una tensión interfacial
demasiado baja podría crear emulsiones (mezclas de dos o más
líquidos inmisibles entre sí) muy estables y no poder separar
las fases en mucho tiempo, mientras que las espumas se
forman por la inclusión de gases en el proceso.
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Extracción liquido líquido Coeficiente
de Reparto
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EL coeficiente de distribución o coeficiente
de reparto de un componente i entre las dos
fases liquidas separadas (extracto E y
Refinado R) a la relación entre las
concentraciones que alcanza ese componente
en ambas fases de equilibrio
Este coeficiente de reparto de los componentes de la
mezcla a separar depende del disolvente empleado,
de la composición de la mezcla y de la temperatura de
operación
Extracción liquido liquido índice de
extracción
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El índice de extracción o porcentaje de extracción
% E= porcentaje de extracción
mn = cantidad sin extraer
m0 – mn = cantidad extraída
mo = cantidad total
EXTRACCION SÓLIDO - LÍQUIDO
• Existen dos tipos de extracción sólido-líquido y esto
depende de la forma en que se realiza el proceso:
• Lixiviación.- Cuando retiramos un soluto
• Lavado.- Cuando quitamos componentes no
deseados.
• Definición:
• Operación mediante la cual se extrae un
componente soluble de un sólido mediante un
solvente.
Extracción sólido líquido
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Extracción solido liquido eleccion del
solvente
• ELECCION DEL SOLVENTE
• No tóxico
• Barato (depende de la eficiencia).
• Fácil de recuperar.
• Afinidad por el soluto / Mezcla.
• Inmiscible en el líquido portador
• Poseer una densidad distinta de la
alimentación para que separación de fases sea
sencilla.
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Ventajas y desventajas extracción
solido -liquido
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Extracción solido líquido ejemplo
• Un ejemplo de la vida cotidiana es la preparación de
la infusión de café. En este proceso, la sustancia
aromática del café (soluto) se extrae con agua
(disolvente) del café molido (material de extracción,
formado por la fase portadora sólida y el soluto)
• En el caso ideal se obtiene la infusión de café
(disolvente con la sustancia aromática disuelta) y en
el filtro de la cafetera queda el café molido
totalmente lixiviado (fase portadora sólida).
• El material de extracción puede estar presente
también como lecho fijo, que es atravesado por el
disolvente. En otra forma de aplicación, el material
de extracción percola a través del disolvente.
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Ejemplo de extracción solido liquido
café
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2 material de
extracción (fase
portadora solida
con soluto) café
molido A
3 soluto
(sustancia
aromática café) C
1 solvente B
(agua)
4 fase portadora
solida lixiviada
(sustancia
aromática café +
agua ) Refinado B
+ C
5 Disolvente con el
soluto en transición
en el disuelto
(café molido +
agua) Extracto A +
B
EXTRACCION
solido- liquido
Sustancia
aromática café=
tintura de café
Video lixiviación visto desde la vida cotidiana
https://www.youtube.com/watch?v=hnlmSN-cWYw
Aplicaciones extracción solido liquido
• Las aplicaciones importantes de la extracción sólido-líquido en la
industrias alimenticias son: extracción de aceites y grasas animales y
vegetales, lavado de precipitados, obtención de extractos de materias
animales o vegetales, obtención de azúcar, fabricación de té y café
instantáneo, entre otras:
• Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas, como los de soja y
de algodón mediante la lixiviación con disolventes orgánicos como: éter
de petróleo, hexano, etc.
• Extracción de colorantes a partir de materias sólidas por lixiviación con
alcohol o soda.
• En geología en el proceso de lavado de un estrato de terreno o capa
geológica por el agua.
• En el tratamiento de los minerales concentrados y otros materiales que
contienen metales, la lixiviación se efectúa por medio de un proceso
húmedo con ácido que disuelve los minerales solubles y los recupera en
una solución cargada de lixiviación.
• Metalurgia Extractiva: para trabajar los minerales principalmente
oxidados. Desde un tiempo a esta parte se realiza la lixiviación de
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Extracción solido liquido
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Para llevar a cabo el proceso es necesario:
1) Contacto del disolvente con el sólido a tratar, para disolver el
componente soluble o soluto
2) Separación de la disolución y el resto del solido (con la
disolución adherida al mismo).
La disolución separada se denomina flujo superior o extracto,
recibiendo el nombre de refinado, flujo inferior o lodos el sólido
inerte acompañado de la disolución retenida por el mismo.
Los dos apartados anteriores constituyen un estadio , etapa o
unidad de extracción, que recibe el nombre de ideal o teórica
cuando la disolución correspondiente al flujo superior tiene la
misma composición que la retenida por el solido en ele flujo
inferior.
Extracción solido - liquido
Velocidad de Extracción: Factores Influyentes
Son 4 los factores influyentes:
1) Tamaño de Partícula.
2) Solvente de Extracción.
3) Temperatura.
4) Agitación del fluido.
Extracción solido liquido Método de
calculo
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Extracción solido – liquido
diagramas
• Diagramas
• 1.-Triangulo rectángulo
• 2.- Diagrama rectangular
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Diagrama de Equilibrio
(Triángulo Rectángulo)
S: Solvente de Extracción.
A: Soluto.
B: Sólido Inerte.
Línea EF: Retención de Solución Variable.
Línea EF´: Retención de Solución Constante.
Línea EC: Retención de Solvente Constante.
Extracción solido – liquido
• Métodos de contacto
empleados
• 1.- Contacto sencillo
• 2.-Contacto múltiple en
corriente directa
• 3.- contacto múltiple en
contracorriente
• 4.- Métodos analíticos
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Método Contacto sencillo
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Se trata de una operación discontinua
que consiste en poner en contacto
intimo toda la alimentación con todo el
disolvente a emplear, separando
después la disolución formada del
solido inerte con la disolución retenida
Método Contacto múltiple en corriente
directa
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Este método de extracción consiste en la
repetición del procedimiento empleado para una
etapa en etapas sucesivas, es decir subdividir la
cantidad total de disolvente en varias fracciones
empleado una fracción de disolvente en cada
etapa .
Método Contacto múltiple en corriente
directa
• El flujo inferior o refinado procedente de la
primera etapa se pone en contacto con nuevo
disolvente en la segunda etapa separándose un
extracto y un refinado : este refinado vuelve a
ponerse en contacto con nuevo solvente en la
tercera etapa y así sucesivamente de tal manera
que el solido inerte con la disolución retenida
procedente constituyen la alimentación para la
etapa siguiente.
• Aunque con este método de extracción se mejora
el rendimiento con el respecto al contacto
sencillo la disoluciones obtenida también
resultan diluidas y su empleo o en la practica
industrial es muy limitado.
24/10/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
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Método contacto múltiple en
contracorriente
24/10/2023
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El esquema de flujo para esta este tipo de extracción en
la que la alimentación y el disolvente entran por
extremos opuestos del sistema extractor
Constituye el método de extracción mas empleado en la
practica industrial el flujo interior o refinado se va
empobreciendo en soluto desde la ultima hasta la
primera etapa mientras que el flujo superior o extracto
se va concentrando en soluto desde la primera etapa
hasta la ultima etapa .
Métodos analíticos
• métodos analíticos la resolución de los
problemas de extracción solido- liquido en
múltiples etapas en contracorriente se dispone
de los métodos analíticos de Baker, Mc Cabe y
Smith que se basan en el concepto de etapa
teórica , suponiendo que el cada etapa la
composición de la disolución retenida por el
solido es igual al del flujo superior y que la
relación disolvente /inerte es contante en todos
los refinados.
• Extracción del acido acetilsalicílico de la aspirina
(video:https://www.youtube.com/watch?v=nBYo7N_-
9mE)
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Ejercicios resueltos extracción liquido
liquido constante de reparto
Ejercicio 1 A 15 ° C la solubilidad del acido octanodioico es de 0.56 mg en
100 ml de eter y de 0.14 mg en 100 ml de agua ¿Cuánto vale la constante
de reparto
Datos
T = 15 °C
Co = 056 mg/ 100 ml éter fase orgánica
Ca = 014 mg /100 ml agua fase acuosa
Ejercicios resueltos extracción liquido
liquido
Ejercicio 2 Tenemos una solución de 40 mg de acido octanodioico en 50 ml de
agua y deseamos extraer con 50 ml de éter. Calcular el rendimiento de
extracción
Datos
Ca= 40 mg /50 ml agua
Co =?
V Solvente = 50 ml eter
%E =?
Ke = 4
Ejercicios resueltos extracción liquido
liquido
• Ejercicio 2 solución
• 1.- Calculo de la concentración fase orgánica Co
• 2.- Calcular el rendimiento de extracción E%
50 x/ 50 (40 – x) = 4
x/ 40 -x = 4
X = 160 – 4x
X + 4x = 160
5 x = 160
x = 160 / 5
x= 32 mg eter
40 – 32 = 8 mg eter sin extraer
E% = Cantidad de extraído / cantidad total = 32/40*100
E% = 80 %
Ejercicio resuelto extracción liquido
liquido
• Ejercicio 3 Cual será la concentración en mg en
un volumen de 25 ml de eter y cual será el
concentración en una segunda extracción y
¿Cuál será el porcentaje de extracción?
• Datos
• Ca= 40 mg /50 ml agua
• Co =? x1
• V Solvente = 25 ml eter
• %E =?
• Ke = 4
Ejercicio resuelto extracción liquido
liquido
50x1 = 4 2x1 = 4
25(40 – x1) (40 - x1)
2x1 = 160 – 4x1
2x1 + 4x1 = 160
6 x1 = 160
x1 = 160/6
x1 = 26.67 = 26.7 mg extraidos
40 – 26.7 = 13.3 sin extraer
Ejercicio resuelto extracción liquido
liquido
50x2 = 4
25(13.3 – x2)
2x2 = 4
13.3 – x2
2x2 = 53.2 – 4x2
2x2 + 4x2 = 53.2
6x2 = 53.2
x2 = 53.2/6
26.7 + 8.9 = 35.6 mg acido octanodioico
E % = 35.6 /40*100 = 89 %
Aumenta el porcentaje de
extracción a realizar una
segunda extracción
Ejercicios resueltos extracción líquido
- líquido
• Ejercicio 4 El coeficiente de distribución del acido pícrico
entre el benceno y el agua a 15 ºC en función del la
concentración del acido pícrico en el adquiere los valores
siguientes:
•
• Siendo CE y CR las concentraciones del acido pícrico en
benceno y agua respectivamente expresadas en moles por litro
de solución
24/10/2023
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Ejercicios resueltos extracción
líquido - líquido
• Ejercicio 4 Se dispone de 50 litros de una disolución
de acido pícrico en benceno que contiene 25 g de
acido pícrico por litro de disolución. Para reducir la
concentración del acido pícrico en el benceno hasta
4 g/litro se trata la disolución original con agua , a
15 ° C. Calcúlese la cantidad necesaria de agua
• Datos
• CE acido pícrico inicial = 25 g/Lt
• CE acido pícrico final= 4 g/Lt
• V solución acido pícrico en benceno = 50 Lt
• M ácido pícrico 229,11 g/mol
• K= 0,545
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Ejercicio resuelto
24/10/2023
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Patricia
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2 material de
extracción (fase
portadora
liquida) con
soluto) benceno
A
3 soluto (acido
pícrico ) C
1 solvente B
(agua)
4 fase portadora
solida lixiviada
acido pícrico +
agua) Refinado
B +C
5 Disolvente con
el soluto en
transición en el
disuelto
(benceno A) +
solvente B
Extracto
EXTRACCION
Liquido-
liquido
Ejercicios resueltos extracción líquido
- líquido
• CALCULOS
• CEinicial 25 g/Lt/ 229,11 g/mol= 0,109 mol/Lt
• CEfinal 4 g/Lt /229,11 g/mol = 0,017 mol/Lt
• La cantidad de Acido pícrico que ha de pasar al agua:
• 50 Lt (0,109 - 0,017) mol/Lt =4,6 mol
•
• La concentración de acido pícrico en el agua será:
• CE final = 0,017 mol /Lt y K = 0,545
• K = CE/CR => CR = CE final/K
• CR = 0,017mol/Lt/0,545 =0,031 mol/Lt
• La cantidad de agua resulta :
• 4,6 mol /0,031 mol/ Lt = 148,38 Lt
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Ejercicios resueltos extracción líquido
- líquido
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76
Ejercicio Propuesto extracción liquido
liquido
• Ejercicio 5 Se dispone de 50 litros de una disolución
de acido pícrico en benceno que contiene 25 g de
acido pícrico por litro de disolución. Para reducir la
concentración del acido pícrico en el benceno hasta
3 g/litro se trata la disolución original con agua , a
15 ° C. Calcúlese la cantidad necesaria de agua
• Datos
• CE acido pícrico inicial = 25 g/Lt
• CE acido pícrico final= 3 g/Lt
• V solución acido pícrico en benceno = 50 Lt
• M ácido pícrico 229,11 g/mol
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Extracción solido – liquido ejercicios
resueltos
Ejercicio Una carga de semilla de soya contiene
18% de aceite y 10 % de agua lo demás es materia
orgánica inerte. Se realiza la extracción del aceite
con hexano puro y se obtiene una solución que
contiene 25% de aceite y 75% de hexano en peso. Y
un residuo con 9,5 % de aceite y 20 % de hexano.
¿Cuántos Kg de semillas de soya se necesitan para
producir 10 Tn de solución (refinado)?
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Extracción solido – liquido ejercicios
resueltos
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Aceite 18 %
Agua 10 %
Inerte 72 %
25 % Aceite
75%
Hexano
9,5 % Aceite
20 %
Hexano
70,5 %
Inerte
B = solvente Hexano
A=
alimentación
Refinado
R = 10 Tn solución
E=
Extracto
Torre de
extracció
n
Ejercicio de extracción solido – liquido
ejercicios resueltos
• Base de calculo Refinado = 10000 Kg de solución = 10 Tn
• Balance global de materia A + B = E + 10 Tn Ec(1)
• Balance parcial de materia para el aceite
• 0,18 A + 0 B= 0,25 E + 0,095x 10 Tn
• 0,18A = 0,25E + 0,95 Tn Ec(2)
• Balance parcial de materia para hexano
• 0 + B = 0,75 E + 0,20 (10 Tn) Ec(3)
• B= 0,75E + 2 Tn
• Despejando B de la ecuación (3) y reemplazando este en la ecuación (1)
• A + 0,75 E + 2 Tn = E + 10 Tn (4)
• A = E - 0,75 E + 10 Tn – 2 Tn
• A= 0,25 E + 8 Tn Despejando A de la ecuación (4)
• 0,18A = + 0,25E + 0,95 Tn (multiplicar por -1) Ec (2)
- 0,18A = - 0,25E - 0,95 Tn Ec(2) resolviendo el sistema ecuación (4) y (2)
• A = + 0,25 E + 8 Tn
• 0,82 A = 7,05 Tn
• A = 7,05 Tn/ 0,82
• A= 8,59 Tn (semilla de soya)
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Unid 3 Extraccion 10-10-23 operaciones unitarias

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Unid 3 Extraccion 10-10-23 operaciones unitarias

  • 1. UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD INTEGRAL ICHILO CARRERA INGENIERIA INDUSTRIAL MATERIA: OPERACIONES UNITARIAS II SIGLA: IND-176 GRUPO: II GESTION: II-2023 DOCENTE: ING. PATRICIA A. RAIMONDI M. UNID 2 EXTRACCION LIQUIDO LIQUIDO EXTRACCION SOLIDO - LIQUIDO
  • 2. Extracción liquido liquido • El término extracción se define como la transferencia de una sustancia de una fase a otra. • Aunque también se utilizan técnicas de extracción sólido-líquido, la más frecuente es la extracción líquido-líquido, • Conviene distinguir entre los términos extracción y lavado. Ambos definen la misma operación, aunque se realizan con distinto fin, y la terminología cambia según cuál sea la fase de la que se parte: 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 2
  • 3. Extracción liquido liquido • la extracción se refiere al paso del compuesto orgánico de interés de una fase acuosa a un disolvente orgánico, • lavado se realiza con una disolución acuosa para retirar de la fase orgánica del compuesto no deseado. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 3
  • 4. Extracción liquido liquido • Extracción Líquido - Líquido • María H. Marín Ibarra • Ejercicios resueltos • Video • https://www.youtube.com/watch?v=GXn0XcN wGsY
  • 5. Extracción y Decantación en laboratorio 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 5
  • 6. Extracción Liquido - liquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 6 Introducción La extracción liquido -liquido consiste en la separación de los constituyentes de una disolución liquida por contacto con otro liquido inmiscible que disuelve preferentemente a uno de los constituyentes de la disolución original dando lugar a la aparición de dos capas liquidas inmiscibles de diferentes densidades ejemplo, agua y cloroformo, o éter etílico). Las dos fases líquidas se una extracción liquido – liquido son: Fase Acuosa: agua o disolución acuosa. Fase Orgánica: disolución o disolvente orgánico inmiscible con el agua.
  • 7. Extracción liquido liquido • La extracción líquido-líquido se lleva a cabo en dos etapas: 1. Mezcla intima del solvente de extracción con la mezcla de líquidos miscibles a procesar. 2. Separación de la mezcla en dos fases líquidas inmiscibles. • Es común recuperar el disolvente mediante destilación para su reutilización. • En esta operación se distinguen los siguientes elementos: • Alimentación: mezcla de líquidos miscibles en la cual se encuentra contenido el soluto de interés y es de dónde se extraerá el mismo. • Solvente : líquido que interactúa con los componentes de la alimentación y propicia la separación. • Extracto: Es el producto de la operación rico en solvente y pobre en soluto. • Refinado: el líquido residual de donde se separo el soluto, contiene mayor cantidad de soluto y en menor cantidad solvente. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 7
  • 8. Extracción liquido – liquido esquema • La disolución a tratar se denomina alimentación, recibiendo el nombre de disolvente el liquido que se pone en contacto con ella. Después del contacto con la alimentación y el disolvente se obtienen dos fases liquidas, denominadas extracto (la rica en disolvente ) y refinado ( la mas pobre en disolvente) • Separando el disolvente del extracto y del refinado se obtienen el producto extraído y del producto refinado 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 8
  • 9. Extracción liquido - liquido • Como lo que se pretende en la extracción es dividir la disolución liquida original en producto extraído y el producto refinado en fundamental la separación del disolvente añadido a la disolución . • De aquí que la recuperación del disolvente haya de poder efectuarse de modo sencillo y económico generalmente se realiza por destilación, evaporación o salificación: 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 9
  • 10. Extracción líquido – líquido casos • Se utiliza como convención que una alimentación A+C se mezcla con un solvente B. Se llama extracto el producto resultante que contenga más solvente, mientras que se le da el nombre de refinado a la otra fase obtenida (pobre en solvente). • Pueden diferenciarse varios casos: • A= disolvente C= soluto B = solvente • Tipo I: dos de los componentes son parcialmente miscibles (A y B) mientras que (A y C) así como (B y C) son totalmente miscibles. • Tipo II: (A y B) y (C y B) son parcialmente miscibles mientras que (A y C) son totalmente miscibles. • Tipo III: (A y B), (C y B) y (A y C) son parcialmente miscibles Existen otros casos de miscibilidad parcial con aparición de pseudocomponentes de composición fija. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 10
  • 11. Extracción liquido líquido Caso 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 11 C soluto A solvente
  • 12. Tipos de sistema extracción liquido liquido • Tipos de sistemas de extracción líquido-líquido. • Los sistemas de extracción presentes actualmente tienen cierto grado de complejidad dependiendo de la naturaleza de la mezcla a separar: • Las fases pueden ser totalmente o parcialmente miscible, para este caso tanto balances de masa y diseño de equipos es complejo. • Presencia de más componentes aparte de soluto de interés dificulta la extracción. • La naturaleza de las fases: generalmente se tiene una fase orgánica y una fase acuosa. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 12
  • 13. Ejemplo de Extracción líquido líquido • En esta operación se extrae del seno de un liquido A una sustancia (soluto C) poniendo en contacto con otro liquido B, inmiscible con el primero, que tiene mayor afinidad por el soluto, pasando la sustancia del seno del liquido A al seno de B. • Ejemplo de extracción liquido liquido de yodo en agua • El proceso de extracción líquido-líquido separa dos sustancias miscibles o polares (yodo+agua) entre si por medio de una tercera sustancia, por ejemplo cloruro de metileno, que sea miscible con la sustancia a extraer (yodo) pero no sea miscible con la sustancia de separación (agua) • Video • https://www.youtube.com/watch?v=azTVYXhuzw8 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 13
  • 14. Ejemplo de Extracción líquido líquido • A continuación se explica paso a paso como se separan yodo(I2) del anión yoduro (I-) que están formando una disolución acuosa (Erlenmeyer de la derecha coloreado), mediante la extracción del yodo(I2) hacia la fase orgánica de cloruro de metileno (Cl2CH2) (Erlenmeyer de la izquierda transparente). • En primer lugar se vierte la disolución I2/I- acuosa en el embudo de decantación (usamos un embudo para evitar salpicaduras). 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 14
  • 15. Ejemplo de Extracción líquido líquido • A continuación colocamos la fase orgánica (Cl2CH2) donde pasará el I2 (el yoduro al ser anión es soluble en agua). • Posteriormente agitamos bien, asegurándonos de que esta cerrado el tapón y la llave del embudo de decantación. • Es recomendable abrir de vez en cuando la válvula del embudo de manera que los gases que se puedan formar salgan). 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 15
  • 16. Ejemplo de Extracción líquido líquido • A continuación dejamos decantar, siempre con el tapón quitado. • Se observan claramente dos capas con distintos colores. • La fase orgánica, abajo, previamente incolora (Cl2CH2) aparece ahora de color roja debido a la presencia de I2 • Separamos las 2 fases abriendo la llave con cuidado y depositando la fase orgánica en un Erlenmeyer. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 16
  • 17. Ejemplo de Extracción líquido líquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 17 fase orgánica con yodo fase acuosa con yoduro Quedando en el embudo de decantación la fase acuosa con el ión yoduro.
  • 18. Ejemplo de extracción liquido líquido solución de yoduro 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 18 2 material de extracción (fase portadora con soluto) agua A 3 soluto (yoduro) C 1 solvente B (cloruro de metileno) 4 fase portadora liquida (cloruro de metileno + yoduro ) Refinado B + C 5 Disolvente con el soluto en transición en el disuelto Solvente + agua Extracto B + A EXTRACCION Liquido- liquido Video Extracción liquido liquido del yoduro con cloruro de metileno https://www.youtube.com/watch?v=azTVYXhuzw8
  • 19. Ejemplos de extracción liquido liquido • video • https://www.youtube.com/watch?app=desktop &v=7102viBbVc0 • (video Extracción de la cafeína a partir de una bebida de cola • :https://www.youtube.com/watch?v=cxnhWB BQwy4&t=217s)
  • 20. Aplicación extracción líquido líquido 1. Industria bioquímica, separación de antibióticos y recuperación de proteínas de sustratos naturales. 2. Extracción de metales como la recuperación del cobre de soluciones amoniacales, separaciones de metales poco usuales y de isótopos radiactivos en elementos combustibles gastados. 3. Industria química inorgánica, recuperar compuestos como: ácido fosfórico, ácido bórico e hidróxido de sodio de soluciones acuosas. 4. Recuperación de compuestos aromáticos como fenol, anilina o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho. 5. Recuperación de productos sensibles al calor. 6. Recuperación de compuestos orgánicos del agua como formaldehido, ácido fórmico y ácido acético. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 20
  • 21. Aplicación extracción líquido líquido • REFINACIÓN DEL PETRÓLEO • La mayoría de los procesos de extracción en la industria del petróleo se clasifican dentro de las siguientes categorías: • Endulzamiento de naftas ligeras o desulfuradas. • Separación de hidrocarburos en el tratamiento de aceites lubricantes del petróleo. • DESULFURACIÓN • Los que envuelven desulfuración de productos del petróleo • EXTRACCIÓN DE FURFURAL DE ACEITES LUBRICANTES • El furfural es uno de los disolventes que gozan de más estimación. • DESASFALTADO DE PROPANO 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 21
  • 22. Extracción Liquido líquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 22
  • 23. Características de la elección disolvente • el solvente debe cumplir con las siguientes características • Selectividad: solvente selectivo o afín al soluto de interés. • Coeficiente de Partición: entre mayor sea, menor es la cantidad de disolvente a utilizar y mayor la extracción. • Grado de solubilidad: Menor solubilidad del solvente en la alimentación, la extracción es más fácil. • Facilidad de recuperación: usando destilación o alguna otra técnica. • Estabilidad: no reaccionar con el producto de interés. • No tóxico: no provoque reacciones adversas. • Inocuo: esterilizable, no inflamable, barato y disponible en cantidades deseadas. • Baja viscosidad: facilita el proceso de extracción. • Densidad: entre mayor sea mejor extracción. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 23
  • 24. Extracción liquido líquido disolventes • Disolventes inmiscibles con el agua: Disolventes utilizados con mayor frecuencia. • Cuanto más polar es el disolvente orgánico, más miscible (soluble) es con el agua. • Por ejemplo, disolventes polares como el metanol, el etanol o la acetona son miscibles con el agua, y por lo tanto, no son adecuados para extracciones líquido-líquido. • Los disolventes orgánicos con baja polaridad como el diclorometano, el éter dietílico, el acetato de etilo, el hexano o el tolueno son los que se suelen utilizar como disolventes orgánicos de extracción 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 24
  • 25. Disolventes inmiscibles y miscibles en agua 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 25
  • 26. Representación grafica Extracción liquido líquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 26 Representación grafica de sistema ternarios a) triangulo equilátero b) Triangulo rectángulo c) Diagrama de distribución de equilibrio d) Diagrama de selectividad Video graficación de mezclas líquidas en diagramas tipo triángulo equilátero https://www.youtube.com/watch?v=5U ryqdIOrxE
  • 27. Extracción liquido liquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 27
  • 28. Extracción liquido líquido Métodos de calculo • En todas la consideraciones se supone que: • 1) en cada etapa se realiza el contacto entre la alimentación y el disolvente • 2) las etapas son teóricas o ideales es decir que alcanza el equilibrio entre el extracto y el refinado • 3) hay separación de las fases formadas • 4) Se recupera el disolvente • Los métodos de calculo de numero de etapas depende de los métodos de contacto empleados en el proceso de extracción consideramos los siguientes: • a) Contacto sencillo discontinuo • B)Contacto múltiple en corriente directa (continuo o discontinuo) • c)Contacto múltiple en contracorriente (continuo ) • d) Contacto múltiple en contracorriente con reflujo (continuo) 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 28
  • 29. Extracción liquido líquido Métodos de contacto empleados • A) Contacto sencillo a Disolvente parcialmente miscible con uno delos componentes de la alimentación y totalmente miscible con el otro el esquema de fijo correspondiente a una etapa en contacto sencillo en la F es la cantidad alimentación a tratar B la cantidad de disolvente y xf , x e y las concentraciones de la alimentación , refinado y extracto al componente C o soluto 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 29
  • 30. Extracción liquido líquido Métodos de contacto empleados
  • 31. Extracción liquido líquido Métodos de contacto empleados • B) Contacto múltiple en corriente directa: este método de extracción consiste en la repetición del proceso para una etapa de contacto sencillo. • El refinado procedente de la primera etapa se pone en contacto con nuevo disolvente en la segunda tapa separándose nuevo extracto y refinado volviendo a poner en contacto este refinado con nuevo disolvente en la nueva etapa y así sucesivamente según el numero de etapas. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 31
  • 32. Extracción liquido líquido Métodos de contacto empleados
  • 33. Extracción liquido líquido Métodos de contacto empleados • C)Contacto múltiple en contracorriente: la alimentación y el solvente entran por extremos opuestos del sistema extractor. De modo que la alimentación se pone en contacto en la primera etapa con solvente ya concentrado en soluto, mientras que los refinados procedentes de cada etapa (cuya concentración se va empobreciendo en cada etapa) se trata con solvente cada vez menos concentrado en soluto. De esta manera el refinado se va empobreciendo en soluto desde la primera hasta la ultima etapa, mientras que el extracto( en contra corriente con aquel)se va concentrando con soluto desde la ultima hasta la primera etapa con lo cual la cantidad de solvente a emplear se hace menor que el método de extracción corriente directa. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 33
  • 34. Extracción liquido líquido Métodos de contacto empleados
  • 35. Extracción liquido líquido Métodos de contacto empleados • C) contacto múltiple contracorriente con reflujo: • El reflujo del extracto se logra devolviendo la columna una parte del extracto privado total o parcialmente de solvente, también puede lograrse este reflujo enfriando el extracto, con lo cual el equilibrio suele modificarse en el sentido de disminuir la solubilidad del soluto, esto origina la formación de dos fases conjugadas, una de las cuales retorna a la columna como reflujo. De este modo el extracto que esta en una columna ordinaria se pondría en contacto con la alimentación, aquí lo hace una mezcla mas rica en soluto. • El reflujo del refinado se logra mezclando parte del refinado que sale de la columna con el solvente a introducir a la misma entrando la mezcla a la columna. Su objeto es separar la pequeña porción de soluto que acompaña al otro componente, este reflujo se emplea menos que el de extracto quedando generalmente limitado al caso de que el coeficiente de distribución sea muy bajo. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 35
  • 36. Extracción liquido líquido Métodos de contacto empleados
  • 37. Extracción líquido líquido equipos • 1. Mezcladores: • 2. Extractores Centrífugos: • 3. Columnas de destilación: • 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 37
  • 38. Extracción liquido – liquido equipos • 1. Mezcladores: De los diversos tipos de aparatos empleados en la mezcla de materiales, los más utilizados en la extracción líquido- líquido son los agitadores y los mezcladores. a) EXTRACTORES ANULARES ROTATORIOS: b)EXTRACTORES DE DISCO ROTATORIO: 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 38
  • 39. Extracción liquido – liquido equipos • 2. Extractores Centrífugos: Los extractores centrífugos aumentan la turbulencia y el grado de contacto por el empleo de elevadas velocidades de rotación. a) EXTRACTOR PODBIELNIAK: b) EXTRACTOR LUWESTA: 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 39
  • 40. Extracción liquido – liquido equipos • 3. Columnas de destilación: El tipo más corriente de aparato es el de columna, cuya sección viene fijada por los caudales que se deben manejar y cuya altura depende de la separación a conseguir. Lo mismo que en rectificación y absorción, los tipos más importantes de columnas son las de pulverización, de relleno y de platos. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 40
  • 41. Extracción liquido – liquido equipos • 3.1TORRE DE EXTRACCIÓN DE PLATOS PERFORADOS Las gotas del solvente ligero se dispersan, y tienden a elevarse. Las gotas dispersadas coalescen o se aglutinan debajo de cada plato y se vuelven a formar por encima de éste. El líquido acuoso pesado fluye hacia abajo en los platos, se pone en contacto con las gotas flotantes y después pasa por la bajada del plato hacia el plato inferior. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 41
  • 42. Extracción liquido – liquido equipos • 3.2TORRES DE EXTRACCIÓN EMPACADAS Y DE ROCÍO El líquido pesado entra por la parte superior de la torre de rocío, llena la torre, lo que constituyendo la fase continua y fluye hacia afuera, por el fondo. El líquido ligero entra a través de un distribuidor en el fondo, que lo dispersa hacia arriba en forma de rocío de gotas pequeñas. El líquido ligero se aglutina en la parte superior y fluye hacia afuera. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 42
  • 43. Extracción liquido – liquido equipos 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 43
  • 44. Equipo de extracción liquido –liquido ventajas e inconvenientes 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 44
  • 45. Factores que afectan a la extracción liquido liquido 1. La composición de la alimentación, se ve afectado directamente con el gradiente de concentración 2. La temperatura de operación, ya que puede desnaturalizar el principio activo, además afecta a parámetros como: viscosidad y solubilidad. 3. La presión, ya que puede verse afectada por los esfuerzos cortantes. 4. La velocidad de flujo, en flujo turbulento se mejora la extracción ya que hay más contacto entre las fases. 5. El grado deseado de separación, porque mientras más etapas más costo. 6. La elección del disolvente, se ve afectada por los extractos. 7. La formación de emulsiones y espumas, una tensión interfacial demasiado baja podría crear emulsiones (mezclas de dos o más líquidos inmisibles entre sí) muy estables y no poder separar las fases en mucho tiempo, mientras que las espumas se forman por la inclusión de gases en el proceso. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 45
  • 46. Extracción liquido líquido Coeficiente de Reparto 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 46 EL coeficiente de distribución o coeficiente de reparto de un componente i entre las dos fases liquidas separadas (extracto E y Refinado R) a la relación entre las concentraciones que alcanza ese componente en ambas fases de equilibrio Este coeficiente de reparto de los componentes de la mezcla a separar depende del disolvente empleado, de la composición de la mezcla y de la temperatura de operación
  • 47. Extracción liquido liquido índice de extracción 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 47 El índice de extracción o porcentaje de extracción % E= porcentaje de extracción mn = cantidad sin extraer m0 – mn = cantidad extraída mo = cantidad total
  • 48. EXTRACCION SÓLIDO - LÍQUIDO • Existen dos tipos de extracción sólido-líquido y esto depende de la forma en que se realiza el proceso: • Lixiviación.- Cuando retiramos un soluto • Lavado.- Cuando quitamos componentes no deseados. • Definición: • Operación mediante la cual se extrae un componente soluble de un sólido mediante un solvente.
  • 49. Extracción sólido líquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 49
  • 50. Extracción solido liquido eleccion del solvente • ELECCION DEL SOLVENTE • No tóxico • Barato (depende de la eficiencia). • Fácil de recuperar. • Afinidad por el soluto / Mezcla. • Inmiscible en el líquido portador • Poseer una densidad distinta de la alimentación para que separación de fases sea sencilla. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 50
  • 51. Ventajas y desventajas extracción solido -liquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 51
  • 52. Extracción solido líquido ejemplo • Un ejemplo de la vida cotidiana es la preparación de la infusión de café. En este proceso, la sustancia aromática del café (soluto) se extrae con agua (disolvente) del café molido (material de extracción, formado por la fase portadora sólida y el soluto) • En el caso ideal se obtiene la infusión de café (disolvente con la sustancia aromática disuelta) y en el filtro de la cafetera queda el café molido totalmente lixiviado (fase portadora sólida). • El material de extracción puede estar presente también como lecho fijo, que es atravesado por el disolvente. En otra forma de aplicación, el material de extracción percola a través del disolvente. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 52
  • 53. Ejemplo de extracción solido liquido café 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 53 2 material de extracción (fase portadora solida con soluto) café molido A 3 soluto (sustancia aromática café) C 1 solvente B (agua) 4 fase portadora solida lixiviada (sustancia aromática café + agua ) Refinado B + C 5 Disolvente con el soluto en transición en el disuelto (café molido + agua) Extracto A + B EXTRACCION solido- liquido Sustancia aromática café= tintura de café Video lixiviación visto desde la vida cotidiana https://www.youtube.com/watch?v=hnlmSN-cWYw
  • 54. Aplicaciones extracción solido liquido • Las aplicaciones importantes de la extracción sólido-líquido en la industrias alimenticias son: extracción de aceites y grasas animales y vegetales, lavado de precipitados, obtención de extractos de materias animales o vegetales, obtención de azúcar, fabricación de té y café instantáneo, entre otras: • Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas, como los de soja y de algodón mediante la lixiviación con disolventes orgánicos como: éter de petróleo, hexano, etc. • Extracción de colorantes a partir de materias sólidas por lixiviación con alcohol o soda. • En geología en el proceso de lavado de un estrato de terreno o capa geológica por el agua. • En el tratamiento de los minerales concentrados y otros materiales que contienen metales, la lixiviación se efectúa por medio de un proceso húmedo con ácido que disuelve los minerales solubles y los recupera en una solución cargada de lixiviación. • Metalurgia Extractiva: para trabajar los minerales principalmente oxidados. Desde un tiempo a esta parte se realiza la lixiviación de 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 54
  • 55. Extracción solido liquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 55 Para llevar a cabo el proceso es necesario: 1) Contacto del disolvente con el sólido a tratar, para disolver el componente soluble o soluto 2) Separación de la disolución y el resto del solido (con la disolución adherida al mismo). La disolución separada se denomina flujo superior o extracto, recibiendo el nombre de refinado, flujo inferior o lodos el sólido inerte acompañado de la disolución retenida por el mismo. Los dos apartados anteriores constituyen un estadio , etapa o unidad de extracción, que recibe el nombre de ideal o teórica cuando la disolución correspondiente al flujo superior tiene la misma composición que la retenida por el solido en ele flujo inferior.
  • 56. Extracción solido - liquido Velocidad de Extracción: Factores Influyentes Son 4 los factores influyentes: 1) Tamaño de Partícula. 2) Solvente de Extracción. 3) Temperatura. 4) Agitación del fluido.
  • 57. Extracción solido liquido Método de calculo 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 57
  • 58. Extracción solido – liquido diagramas • Diagramas • 1.-Triangulo rectángulo • 2.- Diagrama rectangular 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 58
  • 59. Diagrama de Equilibrio (Triángulo Rectángulo) S: Solvente de Extracción. A: Soluto. B: Sólido Inerte. Línea EF: Retención de Solución Variable. Línea EF´: Retención de Solución Constante. Línea EC: Retención de Solvente Constante.
  • 60. Extracción solido – liquido • Métodos de contacto empleados • 1.- Contacto sencillo • 2.-Contacto múltiple en corriente directa • 3.- contacto múltiple en contracorriente • 4.- Métodos analíticos 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 60
  • 61. Método Contacto sencillo 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 61 Se trata de una operación discontinua que consiste en poner en contacto intimo toda la alimentación con todo el disolvente a emplear, separando después la disolución formada del solido inerte con la disolución retenida
  • 62. Método Contacto múltiple en corriente directa 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 62 Este método de extracción consiste en la repetición del procedimiento empleado para una etapa en etapas sucesivas, es decir subdividir la cantidad total de disolvente en varias fracciones empleado una fracción de disolvente en cada etapa .
  • 63. Método Contacto múltiple en corriente directa • El flujo inferior o refinado procedente de la primera etapa se pone en contacto con nuevo disolvente en la segunda etapa separándose un extracto y un refinado : este refinado vuelve a ponerse en contacto con nuevo solvente en la tercera etapa y así sucesivamente de tal manera que el solido inerte con la disolución retenida procedente constituyen la alimentación para la etapa siguiente. • Aunque con este método de extracción se mejora el rendimiento con el respecto al contacto sencillo la disoluciones obtenida también resultan diluidas y su empleo o en la practica industrial es muy limitado. 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 63
  • 64. Método contacto múltiple en contracorriente 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 64 El esquema de flujo para esta este tipo de extracción en la que la alimentación y el disolvente entran por extremos opuestos del sistema extractor Constituye el método de extracción mas empleado en la practica industrial el flujo interior o refinado se va empobreciendo en soluto desde la ultima hasta la primera etapa mientras que el flujo superior o extracto se va concentrando en soluto desde la primera etapa hasta la ultima etapa .
  • 65. Métodos analíticos • métodos analíticos la resolución de los problemas de extracción solido- liquido en múltiples etapas en contracorriente se dispone de los métodos analíticos de Baker, Mc Cabe y Smith que se basan en el concepto de etapa teórica , suponiendo que el cada etapa la composición de la disolución retenida por el solido es igual al del flujo superior y que la relación disolvente /inerte es contante en todos los refinados. • Extracción del acido acetilsalicílico de la aspirina (video:https://www.youtube.com/watch?v=nBYo7N_- 9mE) 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 65
  • 66. Ejercicios resueltos extracción liquido liquido constante de reparto Ejercicio 1 A 15 ° C la solubilidad del acido octanodioico es de 0.56 mg en 100 ml de eter y de 0.14 mg en 100 ml de agua ¿Cuánto vale la constante de reparto Datos T = 15 °C Co = 056 mg/ 100 ml éter fase orgánica Ca = 014 mg /100 ml agua fase acuosa
  • 67. Ejercicios resueltos extracción liquido liquido Ejercicio 2 Tenemos una solución de 40 mg de acido octanodioico en 50 ml de agua y deseamos extraer con 50 ml de éter. Calcular el rendimiento de extracción Datos Ca= 40 mg /50 ml agua Co =? V Solvente = 50 ml eter %E =? Ke = 4
  • 68. Ejercicios resueltos extracción liquido liquido • Ejercicio 2 solución • 1.- Calculo de la concentración fase orgánica Co • 2.- Calcular el rendimiento de extracción E% 50 x/ 50 (40 – x) = 4 x/ 40 -x = 4 X = 160 – 4x X + 4x = 160 5 x = 160 x = 160 / 5 x= 32 mg eter 40 – 32 = 8 mg eter sin extraer E% = Cantidad de extraído / cantidad total = 32/40*100 E% = 80 %
  • 69. Ejercicio resuelto extracción liquido liquido • Ejercicio 3 Cual será la concentración en mg en un volumen de 25 ml de eter y cual será el concentración en una segunda extracción y ¿Cuál será el porcentaje de extracción? • Datos • Ca= 40 mg /50 ml agua • Co =? x1 • V Solvente = 25 ml eter • %E =? • Ke = 4
  • 70. Ejercicio resuelto extracción liquido liquido 50x1 = 4 2x1 = 4 25(40 – x1) (40 - x1) 2x1 = 160 – 4x1 2x1 + 4x1 = 160 6 x1 = 160 x1 = 160/6 x1 = 26.67 = 26.7 mg extraidos 40 – 26.7 = 13.3 sin extraer
  • 71. Ejercicio resuelto extracción liquido liquido 50x2 = 4 25(13.3 – x2) 2x2 = 4 13.3 – x2 2x2 = 53.2 – 4x2 2x2 + 4x2 = 53.2 6x2 = 53.2 x2 = 53.2/6 26.7 + 8.9 = 35.6 mg acido octanodioico E % = 35.6 /40*100 = 89 % Aumenta el porcentaje de extracción a realizar una segunda extracción
  • 72. Ejercicios resueltos extracción líquido - líquido • Ejercicio 4 El coeficiente de distribución del acido pícrico entre el benceno y el agua a 15 ºC en función del la concentración del acido pícrico en el adquiere los valores siguientes: • • Siendo CE y CR las concentraciones del acido pícrico en benceno y agua respectivamente expresadas en moles por litro de solución 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 72
  • 73. Ejercicios resueltos extracción líquido - líquido • Ejercicio 4 Se dispone de 50 litros de una disolución de acido pícrico en benceno que contiene 25 g de acido pícrico por litro de disolución. Para reducir la concentración del acido pícrico en el benceno hasta 4 g/litro se trata la disolución original con agua , a 15 ° C. Calcúlese la cantidad necesaria de agua • Datos • CE acido pícrico inicial = 25 g/Lt • CE acido pícrico final= 4 g/Lt • V solución acido pícrico en benceno = 50 Lt • M ácido pícrico 229,11 g/mol • K= 0,545 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 73
  • 74. Ejercicio resuelto 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 74 2 material de extracción (fase portadora liquida) con soluto) benceno A 3 soluto (acido pícrico ) C 1 solvente B (agua) 4 fase portadora solida lixiviada acido pícrico + agua) Refinado B +C 5 Disolvente con el soluto en transición en el disuelto (benceno A) + solvente B Extracto EXTRACCION Liquido- liquido
  • 75. Ejercicios resueltos extracción líquido - líquido • CALCULOS • CEinicial 25 g/Lt/ 229,11 g/mol= 0,109 mol/Lt • CEfinal 4 g/Lt /229,11 g/mol = 0,017 mol/Lt • La cantidad de Acido pícrico que ha de pasar al agua: • 50 Lt (0,109 - 0,017) mol/Lt =4,6 mol • • La concentración de acido pícrico en el agua será: • CE final = 0,017 mol /Lt y K = 0,545 • K = CE/CR => CR = CE final/K • CR = 0,017mol/Lt/0,545 =0,031 mol/Lt • La cantidad de agua resulta : • 4,6 mol /0,031 mol/ Lt = 148,38 Lt 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 75
  • 76. Ejercicios resueltos extracción líquido - líquido 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 76
  • 77. Ejercicio Propuesto extracción liquido liquido • Ejercicio 5 Se dispone de 50 litros de una disolución de acido pícrico en benceno que contiene 25 g de acido pícrico por litro de disolución. Para reducir la concentración del acido pícrico en el benceno hasta 3 g/litro se trata la disolución original con agua , a 15 ° C. Calcúlese la cantidad necesaria de agua • Datos • CE acido pícrico inicial = 25 g/Lt • CE acido pícrico final= 3 g/Lt • V solución acido pícrico en benceno = 50 Lt • M ácido pícrico 229,11 g/mol 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 77
  • 78. Extracción solido – liquido ejercicios resueltos Ejercicio Una carga de semilla de soya contiene 18% de aceite y 10 % de agua lo demás es materia orgánica inerte. Se realiza la extracción del aceite con hexano puro y se obtiene una solución que contiene 25% de aceite y 75% de hexano en peso. Y un residuo con 9,5 % de aceite y 20 % de hexano. ¿Cuántos Kg de semillas de soya se necesitan para producir 10 Tn de solución (refinado)? 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 78
  • 79. Extracción solido – liquido ejercicios resueltos 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 79 Aceite 18 % Agua 10 % Inerte 72 % 25 % Aceite 75% Hexano 9,5 % Aceite 20 % Hexano 70,5 % Inerte B = solvente Hexano A= alimentación Refinado R = 10 Tn solución E= Extracto Torre de extracció n
  • 80. Ejercicio de extracción solido – liquido ejercicios resueltos • Base de calculo Refinado = 10000 Kg de solución = 10 Tn • Balance global de materia A + B = E + 10 Tn Ec(1) • Balance parcial de materia para el aceite • 0,18 A + 0 B= 0,25 E + 0,095x 10 Tn • 0,18A = 0,25E + 0,95 Tn Ec(2) • Balance parcial de materia para hexano • 0 + B = 0,75 E + 0,20 (10 Tn) Ec(3) • B= 0,75E + 2 Tn • Despejando B de la ecuación (3) y reemplazando este en la ecuación (1) • A + 0,75 E + 2 Tn = E + 10 Tn (4) • A = E - 0,75 E + 10 Tn – 2 Tn • A= 0,25 E + 8 Tn Despejando A de la ecuación (4) • 0,18A = + 0,25E + 0,95 Tn (multiplicar por -1) Ec (2) - 0,18A = - 0,25E - 0,95 Tn Ec(2) resolviendo el sistema ecuación (4) y (2) • A = + 0,25 E + 8 Tn • 0,82 A = 7,05 Tn • A = 7,05 Tn/ 0,82 • A= 8,59 Tn (semilla de soya) 24/10/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 80