Apostila

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APOSTILA
1 - EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO
2 – Absorção
3 – PRATOS E RECHEIOS











1. EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO 1

1.1. INTRODUÇÂO 1
1.2. FUNDAMENTOS 2
1.3. EQUILÍBRIO LíQUIDO/LÍQUIDO 6
1.4. SELEÇÃO DE SOLVENTE 10
1.5. EQUIPAMENTOS DE EXTRAÇÃO 12
1.6. PROJETO DE COLUNAS DE EXTRAÇÃO 18
1.7. DIMENSIONAMENTO DE COLUNAS DE EXTRAÇÃO 21
1.8. Bibliografia 27
1.9.Aplicações a casos de estudo 27
1.1. Ciclohexano (A) - Água (B) - Etanol (C) 27
1.2. Água (A) – Éter di-isopropílico (B) – Ácido Acético (C) 33
1.3. Água (A) – Acetato de Etilo (B) – Etanol (C) 35

2. ABSORÇÃO 36

1.10. INTRODUÇÃO 36
1.11. SELEÇÃO DE SOLVENTE 37
1.12. EQUILÍBRIO DE FASES 38
1.13. EQUIPAMENTO 40
1.14. PROJETO DE COLUNA 42

3. COLUNA DE ENCHIMENTO (RECHEIO) 431.15. LINHA OPERATÓRIA E CAUDAL MÍNIMO 45
1.16. PONTO DE INUNDAÇÃO E DIÂMETRO DA COLUNA 49
1.17. MECANISMO DE ABSORÇÃO 52
1.18. ALTURA DO RECHEIO 56
1.19. MISTURAS DILUÍDAS 59
1.20. CORRELAÇÕES EMPIRICAS 61
1.21. HEURÍSTICAS 63

4. COLUNA DE PRATOS 64










1. EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO
1. INTRODUÇÂO
A Extracção é uma Operação Unitária integrada no conjunto dasOperações Baseadas na Transferência de Massa. Dentro deste conjunto de operações a Extracção é, à semelhança da Destilação, uma das operações que costuma ser projectada com base no conceito de Andar em Equilíbrio. De facto, o mecanismo subjacente à operação de Extracção baseia-se no Equilíbrio Líquido/Líquido. A remoção do componente da mistura que se pretende separar (soluto) é induzida pelaadição de um novo composto ao sistema (solvente), o qual tem mais afinidade para o soluto do que o diluente onde este estava inicialmente dissolvido (alimentação). Por outro lado, o solvente adicionado deve ser tão imiscível quanto possível com o diluente da alimentação. É esta diferença de solubilidade que permite a separação, ou seja, que o soluto seja retirado à alimentação. Quanto maior a diferençade solubilidades mais fácil é a separação. As correntes que deixam cada unidade do extractor supõem-se em equilíbrio.
A mistura a separar por extracção pode ser sólida ou líquida. No primeiro caso falamos de Lexiviação (comum nas indústrias extractivas ou na produção de óleos vegetais), no segundo caso falamos de Extracção Líquido/Líquido. Hoje em dia fala-se também muito de ExtracçãoSupercrítica, quando o processo de extracção é conduzido em condições extremas de pressão e temperatura (temperaturas extremamente negativas) o que permite usar como solventes substâncias que são gases à pressão e temperatura ambiente, como é o caso do CO2. Deste modo evita-se a utilização dos solventes orgânicos característicos dos processos extractivos, embora com custos económicos acrescidos, pelo queestes processos usam-se apenas na purificação de compostos de alto valor acrescentado. Nos processos de extracção mais comuns a operação decorre normalmente à pressão atmosférica e à temperatura ambiente.
A extracção não é, normalmente, uma operação de primeira linha, optando-se geralmente por esta operação apenas quando a destilação não é uma opção viável (caso das misturas com compostos comvolatilidades relativas próximas da unidade, com azeótropos ou com compostos sensíveis à temperatura). De facto, a extracção, só por si, não resolve totalmente o problema da separação, sendo necessário, posteriormente, separar o soluto do novo solvente, o que se faz, normalmente, por destilação (a nova mistura é muito mais fácil de separar por destilação do que a alimentação inicial). Contudo, há muitassituações para as quais a solução extracção mais destilação é mais económica do que apenas a destilação da mistura inicial.
Hoje em dia começam a impor-se também os processos híbridos como é o caso da Destilação Extractiva.
Alguns exemplos de aplicação da operação de extracção:
- Recuperação do ácido acético de efluentes aquosos;
- Remoção do fenol na produção de policarbonato;
-...
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