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ESTRAZIONE LIQUIDO-LIQUIDO, ., ., ., . - Coggle Diagram
ESTRAZIONE LIQUIDO-LIQUIDO
PRINCIPI BASE
Possibile alternativa alla distillazione quando c'è scarsa differenza tra i punti di ebollizione o la volatilità relativa è prossima all'unità
Prevede di recuperare un soluto per contatto della soluzione madre con un solvente (solvente estrattore)
Presenza di due fasi parzialmente miscibili o totalmente immiscibili, che devono essere poste intimamente a contatto, fornendo un'intensa agitazione (energia meccanica).
L'agitazione serve a rinnovare e frammentare la superficie interfasica, il che consente di migliorare la velocità di trasferimento di massa
Consideriamo la concentrazione delle due fasi sia costante nel cuore della massa liquida ma che all'interfase si concentri il gradiente di concentrazione che è responsabile del processo di trasferimento di massa.
In corrispondenza dell'interfase si instaura un equilibrio = coefficiente di ripartizione (m) tra due solventi liquidi, governato dalla legge di Nernst
Più è suddivisa l'interfase, maggiore è la superficie interfasica che abbiamo a disposizione e maggiore sarà la velocità del trasferimento di massa.
FASI
MIXING = fase di agitazione dove il soluto si "attacca" al solvente di estrazione (formazione dell'emulsione
SETLING = decantiamo le due fasi = l'emulsione si ricompone dando una separazione il più possibile netta tra le due fasi in modo tale da recuperarle quantitativamente (solitamente avviene per gravità)
BATCH
(disaccoppio fasi a livello temporale)
Apparecchiature con fondo conico per migliorare lo scarico dal basso
Costituiti da agitatori meccanici (in alto è posto un moore)
Due condotti alimentano feed e solvente erogati fino al livello desiderato
fermiamo l'erogazione (chiudiamo le valvole) e iniziamo l'agitazione
fermiamo l'agitazione e iniziamo la decantazione
-Recuperiamo le due fasi dal basso = valvola che permette separazione di fasi tramite la presenza di due differenti condotti
MIXER SETLER = formato da un recipiente (tank) munito di agitatore meccanico (impeller) per massimizzare il contatto tra le fasi
Dopo l'agitazione (fermato il mexer) facciamo decantare l'emulsione:
fase meno densa in alto
fasi più densa in basso
Assumiamo che raffinato ed estratto escano tra loro in equilibrio, poi considereremo l'efficienza andando a sovradimensionare
CONTINUO
(disaccoppio fasi a livello spaziale)
Alimentiamo il feed (diluente + soluto) e solvente (estrattore) nel mixer
Agitiamo
Attendiamo il tempo di residenza
Setler (dove avviene decantazione delle fasi)
Separazione delle due fasi
Solitamente usati più stadi per ridurre concentrazione di soluto al di sotto del limite accettabile nel diluente
La sequenza temporale delle operazioni è:
prima alliquota di solvente
mixing + setling
recuperiamo estratto
ricominciamo
SPRAY-TOWER
Apparecchiature basate sulla differenza di densità delle fasi liquide:
Fase più densa alimentata dall'alto
Fase meno densa alimentata dal basso
FASE MENO DENSA = alimentata tramite sistema di distribuzione nella torre. Si formano delle goccioline immiscibili nel liquido più denso e che quindi tendono a risalire verso l'alto
SUPERFICIE INTERFASICA = somma delle superfici delle goccioline
FASE PIU' DENSA = disperso tramite goccioline dall'alto
Fase di mixing e di setiling separate in apparecchiature distinte ma svolte in contemporanea
DECANTER
Recipiente collocato orizzontalmente dove avviene la separazione tra due liquido immiscibili (diluente e solvente) unicamente per gravità = maggiore è la densità tra i fluidi e più lenta è la separazione
PRINCIPIO VASI COMUNICANTI
DIMENSIONAMENTO
Svolto in base agli obiettivi richiesti:
recupero di soluto
concentrazioni di partenza e di arrivo
raggiungimento dell'equilibrio (poi corretto con efficienza)
Svolto in base all'idraulica dell'impianto:
condizioni di flooding (allagamento)
pressione limite
DETERMINARE CONDIZIONI DI FLOODING
METODO GRAFICO
Ripartizione tra due solventi che devono essere immiscibili (totalmente o parzialmente) = LEGGE DI NERNST
ESTRAZIONE MULTISTADIO
BATCH = ripetere n volte per n stadi di estrazione quello che abbiamo fatto la prima volta (stadi temporali)
CONTINUO = stadi fisici - CORRENTI INCROCIATE
CONTROCORRENTE = alimentare ai lati opposti del treno di estrattori. Da un lato il solvente (fase leggera (V, y) e dall'altro il diluente con il feed (fase pesante, L, x)
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