EXTRACCION SLIDO - LQUIDO

EXTRACCION SLIDO - LQUIDODefinicin:Operacin mediante la cual se extrae un componente soluble de un slido mediante un solvente.Otras denominaciones:Lixiviacin.Leaching.Lavado (caso particular).

EXTRACCION SLIDO - LQUIDOGeneralmente, se divide en 3 partes:

Cambio de fase del soluto (si es slido. Si es lquido, no hay cambio de fase), al disolverse en el disolvente.

Difusin del soluto, a travs del solvente, por los poros del slido y hacia la periferia de la partcula slida.

Transferencia del soluto, desde la solucin en contacto con las partculas, hacia el seno de la solucin.

Si bien cualquiera de las 3 partes incide sobre la velocidad de extraccin, la N1 tiene lugar rpidamente por lo que sus efectos son despreciables.

Si el slido presenta estructura celular (por ej: semillas oleaginosas, granos de caf, remolacha, etc.), las paredes celulares suministran una resistencia adicional a la transferencia de masa. Por lo tanto, la velocidad de extraccin es relativamente baja.

Velocidad de Extraccin: Factores InfluyentesFactor Controlante 1: Difusin del soluto a travs de poros del slido residual.Cmo se soluciona?: Reduccin de tamao del material a tratar (materia prima).Ventaja: Distancia hacia la superficie que recorre el soluto es pequea.

Velocidad de Extraccin: Factores InfluyentesFactor Controlante 2: Difusin del soluto, desde la superficie de la partcula, hasta el seno de la solucin.Cmo se soluciona?: Alto grado de agitacin del fluido.Ventaja: Aumento de la velocidad de transferencia de masa.

Velocidad de Extraccin: Factores InfluyentesSon 4 los factores influyentes:

Tamao de Partcula.

Solvente de Extraccin.

Temperatura.

Agitacin del fluido.

Velocidad de Extraccin

Hecho: Forma de los poros del slido remanente es imposible de definir.Consecuencia: Es muy complicado obtener la velocidad de transferencia de masa en su interior.Qu se hace?:Se obtiene una aproximacin de la velocidad de transferencia de masa.

Velocidad de ExtraccinCul es esa aproximacin?:Se determina la velocidad del soluto, desde la superficie de la partcula hasta el seno de la solucin lquida.Cmo se hace?: Se admite que una pelcula delgada es quien opone resistencia a la transferencia de masa.

Velocidad de ExtraccinEn base al supuesto, tenemos:

donde:A: Area de transferencia interfacial slido lquido.b: Espesor efectivo de la pelcula lquida que rodea las partculas slidas.c: Conc. del soluto en el seno de la solucin en el tiempo t.cS:Conc. de la solucin saturada en contacto con las partculas slidas.M: Masa de soluto transferido en el tiempo t.k: Coeficiente de difusividad.

Velocidad de ExtraccinEn un proceso batch, se asume que V (volumen total de la solucin) permanece constante, con lo cual:

El tiempo t, en el cual la concentracin de la solucin general cambia desde c0 hasta c, puede determinarse mediante:

Velocidad de ExtraccinResolviendo:

Importante: Se admite que tanto b como A permanecen constantes.Si c0 = 0 (es decir: se usa solvente fresco inicialmente), tenemos:

Velocidad de ExtraccinOrdenando:

Esta ecuacin muestra que la solucin general se aproxima a la condicin de saturacin, de manera exponencial.

Extraccin en Etapa nica(Extraccin Monoetapa)Equipo Batch

ConsideracionesSon necesarias las Lneas de Operacin y de Equilibrio.Se supone que, el slido ya libre de soluto, es insoluble en el solvente.Se dispone de suficiente disolvente y suficiente tiempo para lograr la disolucin del soluto.No hay adsorcin del soluto en el slido durante la extraccin.El soluto no es soluble en el slido inerte.

Extraccin en Etapa nica(Extraccin Monoetapa)Ecuaciones:Se tienen 3 componentes: Soluto (A) ; Slido Inerte (Agotado ; Lixiviado) (B) ; Solvente (C).Se tienen 2 fases: Corriente de derrame y Flujo inferior (corriente de la suspensin).Concentracin de Slido (B):

Extraccin en Etapa nica(Extraccin Monoetapa)Concentracin Soluto (A) en el Lquido:

Extraccin en Etapa nica(Extraccin Monoetapa)Ecuaciones de Balance de MateriaBalance General de la Solucin:

Balance para el Componente (Soluto):

Balance para el Slido Inerte:

Diagramas de Equilibrio

Otros Diagramas de Equilibrio

Diagrama de Equilibrio(Tringulo Rectngulo)S: Solvente de Extraccin.A: Soluto.B: Slido Inerte.

Lnea EF: Retencin de Solucin Variable.Lnea EF: Retencin de Solucin Constante.Lnea EC: Retencin de Solvente Constante.

Extraccin en Etapa nica(Flujo de Proceso Retencin Variable)

Extraccin en Etapa nica(Flujo de Proceso Retencin Constante)

Extraccin en Etapa Mltiple (Extractores Continuos: Diferentes Modelos)Extractor Tipo Canasto

Extractor Rotocell

Extraccin en Etapa Mltiple (Extractores Continuos: Diferentes Modelos)

Extraccin en Etapa Mltiple (Diagrama de Flujo de Proceso)

Extraccin en Etapa Mltiple (Ecuacin de Lnea de Operacin)Balances sobre las n primeras etapas:

Balance General:

Balance p/ Soluto:

Ecuacin Lnea de Operacin:

Atencin: En Ec. Lnea de Operacin, sustituir el trmino L0x0 por L0y0.

Extraccin en Etapa Mltiple (Ecuaciones Flujo Inferior Variable)Condicin: L y V son variables.

Balance General:

Balance p/ Soluto:

Balance p/ Slido Inerte:

Extraccin en Etapa Mltiple (Ecuaciones por Etapa Flujo Inferior Variable)Condicin: Las ecuaciones se aplican para cada etapa.

Balances Generales para Etapas 1 y n.

Reordenado la Ec. p/ Etapa 1:

Reordenando p/ todas las Etapas:

se denomina flujo de diferencia (kg. / h). y es un valor constante.

Extraccin en Etapa Mltiple (Ecuaciones por Etapa Flujo Inferior Variable)Coordenadas grficas de (flujo de diferencia):

Extraccin en Etapa Mltiple (Nmero de Etapas Ideales Flujo Inferior Variable)