1.

Operación unitaria de transferencia de materia basada en la disolución de uno o varios de los componentes de una mezcla (líquida o que formen parte de un sólido) en un disolvente selectivo. Consiste en poner una mezcla líquida en contacto con un segundo líquido miscible, que selectivamente extrae uno o más de los componentes de la mezcla. Se emplea en la refinación de aceites lubricantes y de disolventes, en la extracción de productos que contienen azufre y en la obtención de ceras parafínicas.

8.-En un diagrama ternario en las coordenadas que está investigando, que representan: los vértices, los lados de triángulo, un punto dentro del triángulo.

En este diagrama:

Los vértices representan los componentes puros; Sobre cada lado se representan las mezclas binarias de los componentes que se encuentran en los vértices correspondientes a ese lado, Y cualquier punto del interior representa una mezcla ternaria de tal modo que la cantidad de cada componente en la mezcla es proporcional a la distancia al lado opuesto (a, b,c).

9.- ¿Qué es curva binodal? Experimentalmente, explica cómo la obtendrías para un sistema que tú creas puedas estudiar en el laboratorio de operaciones unitarias.

Partiendo de diversas mezclas globales de A y B (puntos F,G,H,…) (Fig 7-6) se puede determinar, para cada una de las mezclas binarias de partida, la cantidad necesaria de componente C para que la mezcla ternaria resultante se transforme en mezcla homogénea; obteniéndose los puntos F’, G’, H’,…,que determinan una curva que se denomina curva binodal o isoterma de saturación, de modo que el área comprendida bajo esta curva corresponde a sistemas heterogéneos, y cualquier mezcla cuya composición global se encuentre dentro de esta área de inmiscibilidad se escindirá en dos fases conjugadas cuyas composiciones se encuentran sobre la curva binodal; la recta que une los puntos de fases conjugadas se denomina recta de reparto.

10.-¿Cómo se obtiene y cómo se denominan los productos en una ELL, y básicamente cómo se definen técnicamente?

La disolución a tratar se denomina alimentación, recibiendo el nombre de disolvente el líquido que se pone en contacto con ella. Después del contacto entre la alimentación y el disolvente se obtienen dos fases líquidas, denominadas: extracto (la más rica en disolvente) y refinado(la más pobre en disolvente). Separando el disolvente del extracto y del refinado se obtienen el producto extraído y el producto refinado.

11.-¿Qué es una recta de reparto?¿Cómo se obtienen?

Obtenida la curva binodal o isoterma de saturación, se formá un área comprendida bajo esta curva que corresponde a sistemas heterogéneos, y cualquier mezcla cuya composición global se encuentre dentro de esta área de inmiscibilidad se escindirá en dos fases conjugadas cuyas composiciones se encuentran sobre la curva binodal; la recta que une los puntos de fases conjugadas se denomina recta de reparto.

12.-¿De qué depende las pendientes de las rectas de reparto?

Las pendientes de las rectas de reparto varía con las concentraciones y la naturaleza de la mezcla, pudiendo presentarse los tres casos inidcados en la figura 7-7.

En el caso a) La fase E es más rica en C que la fase R, de modo que la distribución del componente C está favorecida hacia la fase más rica en B. En el caso b), la distribución de C no está favorecida hacia ninguna de las fases. En el caso c), la distribución del componente C está favorecida hacia la fase más rica en A.

13.-¿Qué es el punto de pliegue y qué representan?

Observando las rectas de reparto encontramos que al aumentar la cantidad de componente C, la composición de ambas fases se aproxima; en el punto P las dos disoluciones conjugadas tienen la misma composición, de manera que las dos fases se transforman en una; este punto se denomina punto crítico del sistema, o mejor, punto de pliegue, y en él el coeficiente de reparto es igual a la unidad.

14.-¿Qué es el diagrama de distribución de equilibrio y qué utilidad tiene?

En este diagrama rectangular se representan en abscisas la composición porcentual del soluto en el refinado, y en ordenadas la composición porcentual del soluto en el extracto en equiibrio con aquel, tomando ambas composiciones de los extremos de las rectas de reparto. Su construcción, basada en los datos del diagrama triangular, se indica en la figura 7-11.

Este diagrama indica directamente la distribución del soluto en el extracto y en el refinado para todas las concentraciones, y resulta de gran utilidad para estudiar comparativamente el empleo de distintos disolventes en el proceso de extracción.

En el caso de que el coeficiente de distribución xE/xRdelcomponente C respecto al extracto y al refinado sea mayor que la unidad, la curva está por encima de la diagonal (lo que indica que el soluto C se distribuye en mayor proporción en el extracto que en el refinado); en caso contrario, está por debajo.

15.- ¿Qué es la selectividad y de que depende?

La Selectividad es la capacidad de disolver el soluto mas que el diluyente

Es aquella que se produce con agentes específicos de extracción, sobre sustancias especificas.

En este caso la extracción liquido- liquido se ha ido desarrollando por la alta demanada de productos nuevos y la mejora de los procesos y el alto desarrollo de los disolventes específicos.

La extracción depende de la solubilidad y la miscibilidad y el coeficiente depende de la temperatura.

16.-¿Qué es un sistema solutropico?

El Sistema solutrópico presenta una línea de unión horizontal.

Las líneas de unión confluyen en un punto (P) punto de pliegue (representa la última línea de unión)

En este punto la composición del refinado y del extracto va a ser la misma. No coincide con el máximo de la curva de solubilidad.

En la curva de distribución representamos la fracción en peso de C en el extracto frente a la fracción en peso de C en el refinado.

Si Concentrac. de C en E > concentrac. de C en R

Por tanto:

Si yE* > xR C favorece a E en el equilibrio

si yE* < xR C favorece a R en el equilibrio

y*/x coeficiente de distribución

17.- Explique el efecto de la temperatura en este proceso

Efecto de la Temperatura

A medida que aumenta la temperatura A y B son más solubles.

Llega un momento en que A y B son totalmente solubles:

T4 A y B son totalmente solubles. T4 Temperatura crítica de la disolución

Para las extracciones líquido - líquido tenemos que trabajar con temperaturas menores que la Temperatura crítica, porque sino obtendríamos un único líquido (una sola fase con los tres componentes no se podrían separar)

T < T4 hay que trabajar a una temperatura menor que T4.

Conforme aumenta la temperatura la pendiente de las líneas de unión va variando

18.-¿De qué manera hay que tomar en cuenta el coeficiente de reparto en la selección del disolvente?

Elección del Disolvente

Hay una amplia posibilidad de utilizar diferentes disolventes

Un disolvente, en general, no reúne todos los requisitos deseados.

Características a considerar

Selectividad o Factor de Separación

La selectividad nos indica la efectividad del disolvente para separar los componentes de la disolución de partida: A y C.

Se expresa como la relación entre C y A en el extracto y la relación de C y A en el refinado.

Las fases R y E están en equilibrio

Coeficiente de Distribución Y* / X en el Equilibrio

La composición del soluto en el extracto partido de la composición del soluto en el refinado y*/x no tiene porque ser mayor que 1

Cuanto mayor sea su valor menos cantidad de disolvente se requiere para llevar a cabo la separación.

19.-¿Por qué es importante considerar para la selección del disolvente la insolubilidad, recuperabilidad, densidad, tensión interfacial, reactividad química, viscosidad, toxicidad, presión de vapor, punto de congelamiento, inflamabilidad y costos?

Insolubilidad del Disolvente

Interesa que los líquidos A y B (2 fases) sean cuanto más insolubles mejor y también que C sea altamente soluble en B (disolvente).

Recuperabilidad del Disolvente

Interesa que el disolvente sea recuperable.

Para la mayoría de los casos la recuperación del disolvente se lleva a cabo mediante destilación.

Interesa que:

El disolvente y el soluto no formen azeótropo ( un líquido pasa a gas y éste tiene la misma concentración y no lo podemos separar)

Que la volatilidad relativa sea elevada.

Que el componente más volátil esté en menor proporción en el extracto (normalmente se trata de C)

Densidad

Las disoluciones líquidas saturadas (extracto y refinado) deben tener distinta densidad para facilitar su separación.

Tensión Interfacial

Por una parte nos interesa que la t.i. sea alta para que las emulsiones de una fase en otra se nos separen con relativa facilidad. (Favorecer la coalescencia de emulsiones, o lo que es lo mismo favorecer la coalescencia de las emulsiones).

Pero esto dificulta la dispersión o mezclado de las fases.

Para conseguir un buen mezclado utilizaríamos métodos adicionales como la agitación.

Reactividad Química

Interesa que el disolvente sea estable e inerte químicamente frente a los otros componentes y frente a los materiales comunes de construcción de los equipos.

Viscosidad, presión de vapor y pto. Congelación bajos

Facilita el manejo y almacenamiento

No Tóxico, No Inflamable y de Bajo Coste

11.- Esquematice una etapa de separación ELL, con sus elementos constituyentes y plantea los balances de materiales de los que se puede disponer

La extracción en una sola etapa puede ser una operación por lotes o continua.

Alimentación (F): es la solución que contiene el soluto a extraer, que ingresa al contactor/separador

Refinado (R1): es la corriente que egresa del contactor/separador, pobre en soluto y que contiene el resto de los componentes de la alimentación.

Disolvente (S1): es el solvente inmiscible con el que se realizará la extracción

Extracto (E1): es la corriente que egresa del contactor/separador, rica en solvente y en soluto transferido

Balance de materia total

Balance de C, para localizar M1:

Calculo de XM1, y calculo de la cantidad de disolvente para ubicar M1 sobre la liena FS

Las cantidades de extracto y refinado se pueden calcular mediante la regla de mezclado o mediante el balance de material para C:

Y R1 puede determinarse mediante la ecuación de balance total.

21.-Describe el funcionamiento de los sistemas de platos y torres agitadas, y torres de rocio para lleva a cabo una extracción. Esquematiza estos datos.

Sistemas de Platos y Torres Agitadas

Este extractor, posee varios “anillos estatores” horizontales, tabiques en forma de anillo que dividen el extractor en varios pequeños compartimientos cada uno de altura Hc. Una serie de discos, dispuestos en un eje central en cada compartimiento, giran para proporcionar la agitación mecánica.

Sistema de Torres de Rocio

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.

22.-Según Treybal explica el funcionamiento de los sedimentadores en las baterías de extracción y esquematiza un sistema en cascada agitadores – sedimentadores.

Un mezclador – sedimentador es un aparato de una etapa, que generalmente consiste en dos partes: un mezclador para poner en contacto las dos fases liquidas y lograr la transferencia de masa y un sedimentador para separarlas mecánicamente

Una planta de extracción continua en multicapas constara del numero requerido de etapas arregladas de acuerdo con el sistema de flujo deseado, cada etapa estará formada, al menos, por un sedimentador, como en la planta a contracorriente de la figura mostrada a continuación.

Los líquidos se bombeas de una etapa a la siguiente, pero a veces se puede arreglar el flujo por gravedad si se posee suficiente espacio.

Se han diseñado muchos arreglos para reducir la cantidad de tuberías entre las etapas y el costo correspondiente.