BALANCE DE MATERÍA Y ENERGÍA EXTRACCIÓN ABSORCIÓN Ing. Karla Dávila 24/04/2011

Objetivos Analizar las operaciones de extracción y absorción en términos de BMyE, equipos, utilidad Fomentar el orden, respeto y disciplina durante la sesión de trabajo. 24/04/2011 Ing. Karla Dávila

Enumere los tipos de extracción Defina extracción Enumere los tipos de extracción Establezca las diferencias entre los tipos de extracción Qué características tienen los equipos donde es llevada a cabo esta operación Cuál es la aplicabilidad de esta operación Defina la absorción en términos de operación, utilidad y equipos Establezca las diferencias entre absorción y adsorción 24/04/2011 Ing. Karla Dávila

Extracción Sólido Líquido Consiste en tratar un sólido que esta formado por dos o más sustancias con un disolvente que disuelva preferentemente uno de los sólidos, que recibe el nombre de soluto. Esta operación recibe el nombre de lixiviación, al disolver y extraer sustancias inorgánicas. Otro nombre empleado es de percolación; en este caso la extracción se hace con disolvente caliente o a su punto de ebullición. Es decir que por medio de un disolvente se extrae un soluto que forma parte de un solido, como un aceite, una esencia

Equipos Utilizados Extractores, lixiviadores o percoladores El equipo mas sencillo consiste en un tanque agitado y luego un sedimentador N: En este tipo de extracción, se agrega disolvente en exceso para evitar que la solución se sature y no pueda extraerse más soluto 24/04/2011 Ing. Karla Dávila

Utilización de diagramas Triangular: I : Componente o componentes Inertes. S: Soluto o componentes a extraer. D: Disolvente

D XD I= O I= 0.2 I= 0.4 I= 0.6 I= 0.8 S Xs

Si se supone que la sln retenida por unidad de soluto inerte permanece cte, el lugar geométrico de las mezclas de soluto inerte y sln es una paralela al lado de soluto. Si lo que permanece cte es el lugar geométrico de las mezclas solido inerte, el disolvente vendrá dado por la recta SK. En muchos otros casos esta relación varia y tiene que obtenerse experimentalmente

Las rectas que representan la cantidad de sln retenida pos sólidos inertes nos darán las composiciones de la corriente inferior ò lodos. La hipotenusa DS nos dará las composiciones de la corriente superior.

D Disolución / Inerte = Cte XD I= O I= 0.2 I= 0.4 I= 0.6 I= 0.8 S Xs

Las rectas que representan la cantidad de sln retenida por sólidos inertes nos darán las composiciones de la corriente inferior o lodos. La hipotenusa DS nos dara las composiciones de la corriente superior.

Formas de llevar a cabo esta operación Extracción simple: En este proceso la eficiencia de la TM depende de las condiciones de equilibrio, del grado de agitación y de la relación de alimentación a solvente Contacto múltiple con corriente transversal: El refinado se pone en contacto repetidamente con disolvente nuevo 24/04/2011 Ing. Karla Dávila

Contacto múltiple a contracorriente: Este método usa una serie de etapas en las que el disolvente de extracción y los dólidos que han de extraerse entran por los extremos opuestos en la serie de equipos. Los extractos y los refinado fluyen en direcciones contrarias. Es un arreglo por lo general muy eficiente que consta, por lo general, de 2 a 5 etapas 24/04/2011 Ing. Karla Dávila

Extracción Liquido - Líquido Operación que consiste en poner una mezcla liquida en contacto con un segundo líquido inmiscible, que selectivamente extrae uno o más de los componentes de la mezcla. Se emplea en la industria alimentaria, farmacéutica y en la industria de esencias y perfumería; refinación de aceites lubricantes y de solventes, para la extracción de productos que contienen azufre, y en la obtención de ceras parafìnicas.

Para extraer el compuesto D que forma parte de una mezcla líquida homogénea, se introduce otro líquido, que es insoluble, en el que contiene A, pero que disuelve a A. Después de poner en contacto el disolvente y la mezcla se obtienen dos fases líquidas que reciben los nombres de extracto y refinado 24/04/2011 Ing. Karla Dávila

Equipos en esta operación Equipo de etapas: En este tipo los líquidos se mezclan en cada etapa, ocurre la extracción y los líquidos insolubles se separan por diferencia de densidades para volver entrara a otra etapa. El ejemplo más común de esto es el mezclador sedimentador 24/04/2011 Ing. Karla Dávila

Equipo de contacto continuo: En estos equipos los líquidos se meten por partes diferentes y se ponen en contacto durante el tránsito a través del aparato 24/04/2011 Ing. Karla Dávila

Absorción Operación de contacto gas – liquido en la que se desea separar uno o más componentes que se encuentran en la fase gaseosa, al ponerla en contacto con el líquido que va a ser selectivo, a los componentes que se van a separar y el líquido no tiene que ser puro.

Operación mediante la cual se absorben los gases o vapores de sus mezclas por absorbedores líquidos (absorbentes). Absorbato: es el componente activo que se transfiere al liquido se le llama absorbente o solvente.

Tipos Física: Se facilita la recuperación del absorbato (desorción). Existen fuerzas de atracción entre el absorbato y el solvente, esta en la mayoría de los casos; es reversible. Química: Existe reacción química entre el absorbato y el solvente (quimiabsorción)

Características del solvente Solubilidad: debe ser alta para que se a efectiva la operación y gastar menos solvente. Volatilidad: baja para que no se nos valla en el gas. No debe ser corrosivo. Costo No toxico y químicamente estable. Viscosidad baja para que facilite la difusividad del gas.

Aplicaciones Para las producciones: Diferentes acidos. Recuperación de solutos valiosos que se encuentran en el gas. Sanitario: Protección del medio ambiente.

Equipos Columnas rellenas:+ utilizadas Columnas de platos

En este proceso el liquido aumenta su concentración tratando de alcanzar el equilibrio y el gas disminuye su concentración para lograr el mismo objetivo. Cuando se alcanza el equilibrio cesa la TM. La ley que rige este proceso es de Rault P* = Po X PA = PoA X X = P*/Po

Balances G2 Y2 L3 X3 G1 Y1 L4 X4

Balance total G1 + L3 = L4 + G2 Balance parcial: G1Y1 + L3 X3 = L4 X4 + G2Y2

Una columna de absorción de SO2 se diseña para producir una solución acuosa de SO2. Si el agua de entrada contiene 5 % de SO2 y el agua de salida 20 % de SO2, ¿Qué cantidad de solución al 5% se necesitan para obtener 275 kg/h de solución de SO2 al 20%?¿Que cantidad de gases se deben tratar si los gases entrantes contienen 68% en peso de S=2 y los salientes 2.5%?

G2 = ? Y2 = 0.025 L3 = ? X3 = 0.05 G1 = ? Y1 = 0.68 L4 = 275 kg/h X4 = 0.20

Balance parcial para el SO2 Balance total G1 + L3 = L4 + G2 Balance parcial para el SO2 G1Y1 + L3 X3 = L4 X4 + G2Y2 Balance de Agua L3 X3 = L4 X4

Absorción y Adsorción

Bibliografía Himmelblau, D. M. (2002). Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. México: Pearson. Rousseau, F. (2007). Principios elementales de los procesos químicos. México: Limusa Wiley. Treybal, R. E. (1993). Operaciones de Transferencia de Masa. México: Mc Graw Hill. valiente, A. (2006). Problemas de balance de materia y energía en la industria alimentaria. México: Limusa. Viera, L. C. (1987). Introducción a la Ingeniería Química. La Habana: Pueblo y Educación. Bolaños, Murillo. Pablo.(2002). Agroindustria Parte II. Costa Rica: EUNED Sánchez y Pineda de los Infantes, María Teresa. (2003). Procesos de elaboración de alimentos y Bebidas. Madrid: A Madrid Vicente y MUNDI PRENSA