Ejercicios de extracción líquido – líquido 1.- En un proceso industrial de extracción líquido – líquido con múltiples et
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Ejercicios de extracción líquido – líquido 1.- En un proceso industrial de extracción líquido – líquido con múltiples etapas en contracorriente, se procesan 5000 lb/hr de una solución acuosa de ácido acético al 40 % peso de ácido con la finalidad de recuperar como mínimo un 92 % del ácido acético. Como solvente se utiliza éter isopropílico puro en una cantidad igual a 2.15 veces la cantidad mínima. Calcular: a) El número de etapas ideales necesarias Primero localizamos los puntos F y B en el diagrama. Queremos una recuperación del 92%, así que suponemos que en RN habrá 2.5% de C. Entonces trazamos Pmin para luego trazar 𝑐 una línea de Emin a RN y la intersección con la recta FB, tenemos Mmin, siendo 𝑥𝑀𝑚 = 0.1889. Entonces la cantidad mínima de disolvente es: 5000(0.4 − 0.1889) 𝐵𝑚𝑖𝑛 = = 5587.6125 𝑘𝑔 0.1889 Por lo tanto, 𝐵 = 2.15(5587.6125) = 12013.367 𝑘𝑔 Calculando el punto M: ̅̅̅̅̅ 12013.367 𝐹𝑀 = = 0.706 ̅̅̅̅ 𝐹𝐵 17013.367 ̅̅̅̅̅ = 0.706(18.6 𝑐𝑚) = 13.13 𝑐𝑚 𝐹𝑀 ̅̅̅̅̅̅̅ Localizamos el punto M en el diagrama, luego trazamos la recta 𝑅 𝑁 𝐸1 que pasa por RN y ̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ M. Hallamos el punto P con la intersección de la recta 𝑅𝑁 𝐵 𝑦 𝐹𝐸1 Comprobando que cumplimos con la recuperación: ̅̅̅̅̅̅ 𝐸1 𝑀 𝑅𝑁 2 𝑐𝑚 = = ̅̅̅̅̅̅̅ 17013.367 14 𝑐𝑚 𝐸 1 𝑅𝑁 𝑅𝑁 = 2430.481
𝑙𝑏 ℎ
𝐸1 = 14582.886 𝑙𝑏/ℎ %𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝 = %𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝 =
𝐹𝑥𝐹𝐶 − 𝑅𝑁 𝑥𝑁𝐶 ∗ 100 𝐹𝑥𝐹𝐶
0.4(5000) − 0.025(2430.481) ∗ 100 = 96.96% 0.4(5000)
Procedemos a realizar los trazos correspondientes en la gráfica obteniendo un proceso de 6 etapas.
b)
Flujos y composiciones del extracto y del refinado
Las composiciones de cada etapa se muestran en la siguiente tabla: REFINADO Etapas 1 2 3 4 5 6
A 0.683 0.783 0.854 0.911 0.945 0.9625
B 0.036 0.028 0.022 0.019 0.015 0.0125
EXTRACTO C 0.281 0.189 0.124 0.07 0.04 0.025
A 0.045 0.0295 0.0955 0.007 0.0065 0.001
Los flujos se obtienen por un balance de energía. 𝐹 + 𝐸2 = 𝑅1 + 𝐸1 𝐸2 − 𝑅1 = 𝐸1 − 𝐹 𝐸2 − 𝑅1 = 9582.886 0.0805𝐸2 − 0.281𝑅1 = −45.8933 𝐸2 = 13659.273
𝑙𝑏 ℎ
𝑅1 = 4076.387 𝑙𝑏/ℎ 𝐸3 − 𝑅2 = 9582.886 0.048𝐸3 − 0.189𝑅2 = −45.8933 𝐸3 = 13170.6295
𝑙𝑏 ℎ
𝑅2 = 3587.7435 𝑙𝑏/ℎ 𝐸4 − 𝑅3 = 9582.886 0.024𝐸4 − 0.124𝑅3 = −45.8933 𝐸4 = 12341.7116
𝑙𝑏 ℎ
𝑅3 = 2758.8256 𝑙𝑏/ℎ 𝐸5 − 𝑅4 = 9582.886 0.0125𝐸5 − 0.07𝑅4 = −45.8933
B 0.821 0.89 0.937 0.969 0.981 0.994
C 0.134 0.0805 0.048 0.024 0.0125 0.005
𝐸5 = 12464.266
𝑙𝑏 ℎ
𝑅4 = 2881.3804 𝑙𝑏/ℎ 𝐸6 − 𝑅5 = 9582.886 0.005𝐸6 − 0.04𝑅5 = −45.8933 𝐸6 = 12263.1068
𝑙𝑏 ℎ
𝑅5 = 2680.2208 𝑙𝑏/ℎ c) Flujos y composiciones de los productos extraído y refinado PRODUCTO REFINADO A 0.9745
B 0
C 0.0255
A 0.268
PRODUCTO EXTRAÍDO B 0
C 0.732
2.- En un proceso industrial de extracción líquido – líquido con cuatro etapas en contracorriente, se procesan 2575 kg/hr de una solución acuosa con 55 % peso de acetona, con la finalidad de recuperar el 95 % de la acetona. Como solvente se utiliza benceno puro. Calcular: a) La cantidad de benceno a utilizar b)
Flujos y composiciones del extracto y del refinado en cada etapa
c) Flujos y composiciones de los productos extraído y refinado finales, utilizando regla de la palanca y balances de materia, no ajustando composiciones Corriente F
Flujo (kg/hr) Acetona H2O 2575 55% 45% 1416.25 1158.75 kg/hr
B
¿¿¿¿¿????
Benceno puro
Recuperación Acetona 95% 1345.4375 Kg/hr
Dado que A y B son inmiscibles R4 H2o Acetona
1229.5625 kg/hr 1158.75 kg/hr 70.8125 kg/hr
Para el diagrama xF' x4' y0'
a)
A/B = B=
94.24% 5.76%
1.2222222 0.0611111 0 0.8196721 1413.675 Kg/hr