Apparecchiature per estrazione con solvente - Forli

ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE «G. MARCONI» FORLI’
Tecnologie chimiche industriali CLASSE V
ATTREZZATURE PER ESTRAZIONE
CON SOLVENTE LIQUIDO/LIQUIDO,
Prof. Roberto Riguzzi

ESTRAZIONE LIQUIDO/LIQUIDO
L’estrattore più semplice è un tino agitato a fondo conico che
possiede un agitatore, in cui avvengono sia il contatto fra le fasi e
la separazione. L’uscita delle due fasi è dalla stessa parte. Lo
strumento è discontinuo o al massimo a correnti incrociate
(controcorrente)

COLONNE AGITATE

COLONNE AGITATE

COLONNE AGITATE

ESTRAZIONE LIQUIDO/LIQUIDO
COLONNE NON AGITATE
Sono gli estrattori più diffusi. Hanno
struttura verticale e alle due
estremità raccolgono fasi già
decantate. In questo caso possono
lavorare in continuo e sono in
controcorrente. Dalla parte alta esce
il liquido con minore densità, dal
basso esce il liquido con densità
maggiore. Il tipo di interfaccia (in
testa o in coda) dipende se la fase
continua (quella dove è disperso
l’altro liquido) è la più densa o la
meno densa. La superficie di
contatto fra le fasi si incrementa
disperdendo una fase nell’altra. In
questa figura sono illustrate delle
colonne spray.

ESTRAZIONE LIQUIDO/LIQUIDO
COLONNE NON AGITATE
Le colonne spray se abbinate a
diaframmi consentono il
raggiungimento di un maggior numero
di stadi in quanto rendono più
turbolento il movimento dei fluidi.

COLONNE A RIEMPIMENTO
• Le Colonne a riempimento sono della stessa
tipologia di quelle utilizzate per la
distillazione, lo stripping, l’assorbimento e
l’estrazione con solvente. Gli oggetti inseriti
(anelli) all’interno della struttura servono per
rendere il moto turbolento e aumentare la
superficie di contatto fra le fasi. Sono
illustrate le diverse tipologie di anelli.
L’anello Rasching è tra i più diffusi. Gli
anelli possono essere realizzati in
diversi materiali (vedi slide
successiva)

COLONNE A RIEMPIMENTO
Tipologie di anelli

COLONNE A PIATTI
• Anche le colonne a piatti sono usate, oltre che per
l’estrazione liquido/liquido, anche per l’assorbimento,
lo stripping e la distillazione.
• Vantaggi: maggiore efficienza rispetto alle colonne
spray o a riempimento. Possono realizzare in un unico
strumento molti stadi (fino a 10).
• Possono lavorare con elevate portate.
• Svantaggi: l’intasamento dei fori.
• Le fasi liquidi devono avere una importante differenza
di densità per consentire di vincere la resistenza per il
passaggio fra i piatti forati.
• Portata dei flussi vincolate.

COLONNE A PIATTI

SCHEMA DI CONTROLLO COLONNA
PER L’ESTRAZIONE LIQUIDO/LIQUIDO

DESCRIZIONE IMPIANTO PER
L’ESTRAZIONE LIQUIDO/LIQUIDO
(Esame di stato 2009)
In una soluzione acquosa è disciolto un composto organico a bassa
concentrazione. Tale composto può essere estratto dalla soluzione con
un solvente organico non miscibile con l’acqua. L’operazione viene
realizzata a temperatura ambiente in una colonna a riempimento nella
quale la soluzione acquosa immessa dalla sommità della colonna
incontra il solvente organico che, immesso dal fondo della colonna,
risale verso la sommità grazie alla differenza di densità.
Il riempimento della colonna favorisce il frazionamento del solvente in
gocce che realizzano lo scambio di materia con la soluzione acquosa.
La soluzione acquosa, impoverita del soluto, viene estratta dal fondo
della colonna ed inviata ad altre lavorazioni. Il solvente organico
uscente dalla sommità della colonna con il soluto estratto viene inviato
ad un’operazione di evaporazione – cristallizzazione dalla quale i vapori
recuperati e condensati rientrano nel ciclo di lavorazione, recuperando
la quasi totalità del solvente.

SCHEMA PER L’ESTRAZIONE
LIQUIDO/LIQUIDO (Esame di stato 2009)

RIASSUNTO ESTRAZIONE LIQ/LIQ

SCELTA DEL SOLVENTE
1. Immiscibilità con il diluente.
2. Coefficiente di ripartizione: rapporto tra le concentrazioni all’equilibrio del soluto
nell’estratto e nel raffinato.
3. Selettività: la quantità di soluto che si scioglie nell’estratto rispetto agli altri
componenti dell’alimentazione (diluente e altri soluti.
4. Capacità del solvente: massima concentrazione di soluto nel solvente in presenza
di un determinato diluente (maggiore è la capacità, minore è la quantità di
solvente che serve).
5. Tossicità, pericolosità (infiammabilità ed esplosività) e impatto ambientale.
6. Tensione di vapore.
7. Stabilità termica.
8. Densità: maggiore è la differenza di densità fra estratto e raffinato, migliore e più
veloce è la separazione delle fasi.
9. Tensione superficiale: una bassa tensione superficiale tra le due fasi richiede
meno energia per disperdere le due fasi; un valore troppo basso ostacola però la
separazione delle due fasi.
10. Viscosità: più bassa è meglio è (favorisce il trasporto delle due fasi).
11. Costo

Esercizi estrazione con solvente

Esercizi estrazione con solvente
Una corrente di 1000 kg/h di una soluzione binaria (A+B)
avente una percentuale in massa del componente A pari al
26% è inviata in una colonna di estrazione con solvente. La
portata del solvente in ingresso al primo stadio è 500kg/h.
La fase residua (raffinato) che si ottiene dal fondo della
colonna ha una percentuale in massa del componente A pari
al 12%. Per il processo si utilizza un solvente (C) parzialmente
miscibile nel composto B.
Note le composizione delle fasi coniugate, si determino:
1. Le portate delle fasi estratto e raffinato ottenute;
2. La composizione della fase estratta;
3. Il numero degli stadi teorici necessari per l’operazione

Esercizi estrazione con solvente
Parametri della curva di equilibrio fra le due fasi liquide
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