Fonte: Kerry M. Dooley e Michael G. Benton, Dipartimento di Ingegneria Chimica, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

L'estrazione liquido-liquido (LLE) è una tecnica di separazione utilizzata al posto della distillazione quando: (a) le volatilità relative dei composti da separare sono molto simili; b) uno o più componenti della miscela sono sensibili alla temperatura anche in prossimità di condizioni ambientali; c) la distillazione richiederebbe una pressione molto bassa o un rapporto distillato/mangime molto elevato. ¹ La forza motrice per il trasferimento di massa è la differenza di solubilità di un materiale (il soluto)in altri due flussi immiscibili o parzialmente miscibili (l'alimentazione e il solvente). I flussi di mangime e solvente vengono miscelati e quindi separati, consentendo al soluto di trasferirsi dal mangime al solvente. Normalmente, questo processo viene ripetuto in fasi successive utilizzando il flusso di controcorrente. Il solvente ricco di soluto è chiamato estratto mentre lascia e il mangimeimpoverito di soluto è il raffinato . Quando vi è una ragionevole differenza di densità tra i flussi di alimentazione e di solvente, l'estrazione può essere effettuata utilizzando una colonna verticale, anche se in altri casi può essere utilizzata una serie di serbatoi di miscelazione e decantazione.

In questo esperimento, l'obiettivo operativo è quello di estrarre l'isopropanolo (IPA, ~ 10 - 15 wt. %, il soluto) da una miscela di idrocarburi da C₈a C₁₀ usando acqua pura come solvente. È disponibile una colonna di estrazione di tipo York-Scheibel (miscelatori verticali e coalescenti, uno ciascuno per stadio fisico). Come la maggior parte degli estrattori, l'efficienza complessiva (numero di stadi teorici / stadi fisici) di questa colonna è piuttosto bassa, soprattutto rispetto a molte colonne di distillazione. Le basse efficienze derivano sia dal lento trasferimento di massa (due resistenze liquide invece di una come nella distillazione) sia spesso anche dalla cattiva distribuzione delle fasi. Verrà valutato l'effetto della velocità dell'agitatore sia sul recupero del soluto nell'estratto che sull'efficienza complessiva della colonna.

In questo esperimento, le proprietà di n-nonano sono una buona approssimazione a quelle della miscela di idrocarburi ai fini dei dati di equilibrio. Il sistema ternario acqua/isopropanolo/n-nonano mostra un comportamento di equilibrio di tipo I (c'è un certo intervallo di composizione su cui la scissione di fase non avrà luogo) a temperatura ambiente. I dati di equilibrio per questo sistema sono riportati nell'Appendice.

1. Funzionamento della colonna York-Scheibel

1. Riempire l'estratt

Le figure 3 e 4 mostrano risultati quando sia l'agitazione che le portate di alimentazione sono state variate su un ampio intervallo. L'efficienza complessiva e il recupero aumentano prima di diventare asintotici, il che è abbastanza tipico degli estrattori liquido-liquido che non sono in prossimità o vicino all'allagamento. In condizioni di quasi alluvione, l'efficienza complessiva e il recupero dovrebbero diminuire drasticamente. Si noti che, a differenza della distillazione, l'allaga..

L'estrazione liquido-liquido (LLE) è un'alternativa alla distillazione che si basa sull'immiscibilità solvente-alimentazione (o leggera miscibilità) e sui coefficienti di ripartizione del soluto favorevoli per ottenere elevati recuperi di soluto in una fase solvente al più basso rapporto solvente/mangime possibile. Sebbene l'intervallo di flussi (il "turndown") su cui LLE sarà efficace sia spesso limitato, e mentre le efficienze di fase sono basse in modo tale che l'equilibrio di fase non viene raggiunto, alcune mis...

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