ATTREZZATURE PER ESTRAZIONE CON SOLVENTE LIQUIDO/LIQUIDO,

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

2 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)

3 COLONNE AGITATE

4 COLONNE AGITATE

5 COLONNE AGITATE

6 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.

7 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.

8 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)

9 COLONNE A RIEMPIMENTO Tipologie di anelli

10 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.

11 COLONNE A PIATTI

12 SCHEMA DI CONTROLLO COLONNA PER L ESTRAZIONE LIQUIDO/LIQUIDO

13 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.

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

15 RIASSUNTO ESTRAZIONE LIQ/LIQ

16 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

17 Esercizi estrazione con solvente

18 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

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

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