TALLER EXTRACCIÓN SÓLIDO - LÍQUIDO Agosto 13 de 2010
"La verdadera educación consiste en obtener lo mejor de uno mismo. ¿Qué otro libro ". ? ". se puede estudiar mejor mejor que el el de la Humanidad Humanidad ? o Mahatma Gandhi (1869-1948) Mohandas Karamchand Gandhī o Gandhi (1869-1948)
1.
Calcule las composiciones de los sistemas indicados a continuación: a) b) c)
De 500 kg de una mezcla de composición en peso: 20% de agua, 30% de sal y 50%, se evaporan 80 kg de agua. 100 kg de una mezcla de composición en peso: 50% de sal, 10% de agua y 40% de arena, se añaden a 100 kg de otra que contiene 20% de sal, 70% de agua y 10% de sal. De 500 kg de una mezcla de 50% de sal, 20% de arena y 30% de agua, se separan 300 de mezcla de 60% de sal, 25% de arena y 15% de agua.
2.
De una harina de pescado que contiene el 25% en peso de aceite y el 75% de Inertes, se ha de separar el aceite por extracción con un solvente en un sistema de extracción de tres etapas en corriente directa. Al sistema entran como alimentación (R 0) 1000 kg de harina y en cada etapa se suministran 400 kg de disolvente. Calcule el porcentaje de aceite recuperado si la cantidad de solución que acompaña a los inertes del refinado es 0,40 kg/kg de inerte.
3.
Unas arenas petrolíferas que contienen el 20% en peso de petróleo se tratan en un sistema de extracción de múltiples etapas, en contracorriente con nafta, para separarles el petróleo. El extracto formado por petróleo y nafta tienen una composición del 36% en peso de petróleo. El refinado está constituido por la arena acompañada por la solución retenida en la misma. La cantidad de arena en el refinado constituye el 70% en peso del refinado. Calcule el número de etapas teóricas necesarias si al sistema entra como alimentación 25000 kg/día de arenas petrolíferas y se emplean 15000 kg/día de nafta como agente extractor (EN+1)
4.
Un sólido seco contiene el 10% en peso de una sustancia soluble en agua que se extrae con agua pura en un sistema de extracción en contracorriente. El refinado procedente de la última etapa se seca totalmente, obteniéndose un producto sólido que contiene el 0,15% en peso de sustancia soluble. El proceso se realiza empleando una relación disolvente/alimentación igual a 1,8. Se ha encontrado experimentalmente que el disolvente (D) retenido por el sólido es independiente de la concentración de la solución e igual a 1,80 kg de agua/kg de Inerte. Calcule: a) La concentración de la solución retenida por el sólido inerte que sale como refinado en la última etapa. (X RN RN) b) La concentración de la solución que sale como extracto en la primera etapa (Y E1 E1). c) El número de etapas teóricas necesarias.
5.
En un proceso de extracción en contracorriente se tratan 1000 kg/h de arena de playa de una composición 12% de sal, 85% de Inerte y 3% de agua; empleando 2000 kg/h de agua. La cantidad de agua retenida por el sólido inerte es 0,5 kg de agua/kg de arena. Calcule el número necesario de etapas para que la arena separada, una vez seca, contenga solamente el 0,2% de sal.
6.
En un sistema de extracción en contacto múltiple en contracorriente se tratan 1000 kg/h de hígado de bacalao. En la materia prima hay un 32% en peso de aceite, que ha de extraerse empleando 2000 kg/h de Éter de Etílico (contaminado con un 2% en peso de aceite). La cantidad de extracto separado será de 1800 kg/h, y su composición, 18% en peso de aceite. 1
κβ Crisóstomo Barajas Ferreira
Operaciones Unitarias I
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El refinado tendrá una composición de 3% de aceite, 40,33% de Éter y el resto sólido inerte. Calcule las coordenadas del polo. 7.
Un mineral de CuSO4 se somete a lixiviación con agua en un proceso continuo de extracción en contracorriente. La composición del mineral es: 10% de CuSO4 , 5% de agua y 85% de ganga inerte. El refinado separado en la última etapa no ha de contener más del 1,5% del CuSO4 inicial, en forma de solución retenida en la ganga inerte. En las condiciones de operación se ha encontrado que la solución retenida es de 1 kg/kg de inertes. Para una alimentación de 200 kg/h ( R ), Calcule el número de etapas y la concentración de la solución separada ( Y ): a) Empleando 400 kg/h de agua. b) Empleando 800 kg/h de agua. 0
E 1
8.
Un sólido seco que contiene 0,30 kg de soluto/ kg de inerte se somete a extracción en múltiples etapas en contracorriente empleando como agente extractor una solución acuosa que contiene 0,2% en peso de soluto. El disolvente retenido por el sólido inerte es constante en todas las etapas e igual a 1,5 kg de agua/kg de inerte. El refinado que abandona el sistema contiene 0,05 kg de soluto/ 5 kg de inerte. Calcule: a) El número de etapas teóricas necesarias, si el extracto tiene una composición del 5% en peso de soluto.
9.
EN +1
b)
La relación
c)
La relación mínima necesaria
R0
si el número de etapas teóricas es de cinco (5). EN +1
R0
Un papel parafinado que contiene 20% en peso de parafina y 80% de inertes se trata con queroseno (con un 0,10% de parafina) en un proceso de extracción en múltiples etapas en contracorriente. La parafina pasa al extracto a razón de 4 kg de parafina por 100 kg de keroseno. El refinado está constituido por la materia inerte con 2 kg de parafina por 100 kg de inerte y la solución retenida que equivale a 2 kg de queroseno por kilogramo de inerte. Calcule el número de etapas teóricas para efectuar la extracción si se tratan 1000 kg/día de papel parafinado y la solución retenida es independiente de la concentración de parafina en el papel.
10.
En un sistema de extracción en múltiples etapas en contracorriente se han de tratar 60 toneladas/día de un mineral de cobre cuya composición, después de someterlo a tostación, es la siguiente: CuSO4
Agua Ganga inerte
8% 4% 88%
Como agente extractor se emplea una cantidad de agua tal que la concentración de la solución separada sea del 12% en CuSO4 y en ella ha de encontrarse el 98% del CuSO4 que entra en la corriente de alimentación. La cantidad de solvente (Agua) retenida por el sólido inerte en las condiciones de operación es de 1,6 kg de agua/kg de inerte. 2
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Operaciones Unitarias I
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Calcule: a) Cantidad de agua necesaria b) Coordenadas del polo c) Número de etapas teóricas.
11.
Se ha de extraer aceite de hígado de pescado en un aparato de extracción continuo en contracorriente, empleando como solvente Éter etílico con 3% de aceite. Al sistema de extracción entran 500 kg/h de hígados que contienen 25% en peso de aceite (sobre base libre de solvente). Si la cantidad de solvente empleado es de 400 kg/h, y la composición del refinado separado como flujo inferior es del 1% en peso de aceite (sobre base libre en solvente), calcule. a) b)
Porcentaje de aceite recuperado en el extracto Número de etapas teóricas.
La cantidad de solución retenida por los hígados, determinada experimentalmente, esta reportada en la tabla siguiente: X
kg solución kg de hígado exento de aceite
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,72
0,190 0,23 0,26 0,31 0,37 0,45 0,55 0,67 0,74
Mediante la reacción Na2CO3 + CaO + H2O → CaCO3 + NaOH se obtiene una suspensión de CaCO3 en solución de NaOH . Se pretende separar el 95% del NaOH empleando una batería de cuatro (4) extractores en contracorriente con agua como agente extractor. Al primer extractor entran los productos de la reacción acompañados de 0,5 kg de agua/kg de CaCO3 . En las condiciones de extracción la cantidad de líquido retenida por el CaCO3 es función de la concentración de la solución, de acuerdo con los siguientes datos:
12.
Concentración
Solución retenida
% en peso de NaOH
kg solución/kg de CaCO
0 5 10 15 20
1,50 1,75 2,05 2,70 3,60
3
3
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Operaciones Unitarias I
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Calcule:
EN 1 CaCO3
a)
La relación
b) c)
La concentración del extracto El número de etapas teóricas si se debe recuperar el 99% del NaOH y se utiliza la misma cantidad de agente extractor calculada en el apartado (a)
+
Se ha de proyectar una instalación de extracción en múltiples etapas con funcionamiento en contracorriente para tratar 500 kg/h de un producto pulverulento de composición 20% en peso de aceite, 3% en peso de benceno y 77% de materia inerte. Como solvente se emplea benceno con un 2% en peso de aceite, y en el extracto ha de separarse el 90% del aceite contenido en la alimentación (R 0). De las experiencias realizadas en el laboratorio en condiciones análogas se ha encontrado que la cantidad de líquido retenida por los sólidos depende de la concentración del siguiente modo:
13.
Concentración
Solución retenida
Kg de aceite/kg de solución
kg solución/kg de sólido
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
0,40 0,41 0,42 0,43 0,45 0,47 0,49 0,52
Si se utilizan 400 kg de solvente, calcule: a) La concentración del extracto b) La concentración de la solución retenida c) La cantidad de solución que se separa con los sólidos d) La cantidad de extracto e) El número de etapas teóricas Una harina de pescado contiene aceite que ha de extraerse con benceno operando en múltiples etapas en corriente directa. Experimentalmente se ha encontrado que la disolución retenida por el sólido inerte es función de la composición de la disolución, de acuerdo con los siguientes datos:
14.
Concentración
Solución retenida
Kg de aceite/kg de solución
kg solución/kg de inerte
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
0,500 0,505 0,515 0,530 0,550 4
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Operaciones Unitarias I
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0,5 0,6 0,7
0,571 0,595 0,620
Al sistema de extracción, que consta de tres etapas, entran 1000 kg/h de alimentación que contiene 40% de aceite; la cantidad de benceno empleada en cada etapa es de 750 kg/h. Calcule: a) La composición global del Extracto. b) La concentración del refinado procedente de la última etapa. c) El porcentaje de aceite recuperado.
15.
En una batería de extractores en contracorriente entra como alimentación un material que contiene 15% en peso de soluto, 3% en peso de agua, y el resto es inerte. Se ha de recuperar el 94% del soluto, empleando agua como agente extractor, y la concentración del extracto separado ha de ser del 20% en peso del soluto. Calcule el número de etapas teóricas necesarias si la cantidad de solución retenida por los sólidos es independiente de la concentración e igual a 0,6 kg de solución por kilogramo de inerte.
16.
Un mineral que contiene 12% en peso de una sal soluble, 6% en peso de agua y materia inerte se somete a un proceso de extracción en contracorriente, empleando agua como solvente. Al sistema entran como alimentación 500 kg/h de mineral y 400 kg/h de agente extractor. Calcule el porcentaje de soluto recuperado si la cantidad de solución retenida en el refinado es constante e igual a 0,4 kg/kg de inerte.
Firmado digitalmente por Crisóstomo Barajas Ferreira Nombre de reconocimiento (DN): cn=Crisóstomo Barajas Ferreira, o=Universidad Industrial de Santander, ou=Escuela de Ingeniería Química,
[email protected]. co, c=CO Motivo: Soy el autor de este documento Fecha: 2010.08.13 14:03:07 -05'00'
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