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Extração líquido-líquido Introdução Extração-líquido-líquido ( ou extração por solvente) refere-se a uma operação na qual dois componentes de uma mistura líquida são separados pelo contato com um solvente insolúvel o qual dissolverá preferencialmente um ou mais componentes. Nesta operação, a separação dos componentes depende da diferença da distribuição dos componentes entre os líquidos imiscíveis. A solução de alimentação representa uma fase e o solvente a ser usado para efetuar a operação representa a segunda fase. A transferência de massa do soluto líquido ocorre da solução de alimentação para a fase solvente. Tanto a destilação quanto a extração líquido-líquido são usadas para a separação de uma líquida. Para a separação por destilação também é necessário haver duas fases, ou seja, a fase líquida e a fase vapor. O solvente usado na extração líquido-líquido é análogo ao calor usado na destilação.

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Extração líquido-líquido

Introdução

Extração-líquido-líquido ( ou extração por solvente) refere-se a uma operação na

qual dois componentes de uma mistura líquida são separados pelo contato com um

solvente insolúvel o qual dissolverá preferencialmente um ou mais componentes. Nesta

operação, a separação dos componentes depende da diferença da distribuição dos

componentes entre os líquidos imiscíveis. A solução de alimentação representa uma fase

e o solvente a ser usado para efetuar a operação representa a segunda fase. A

transferência de massa do soluto líquido ocorre da solução de alimentação para a fase

solvente.

Tanto a destilação quanto a extração líquido-líquido são usadas para a separação

de uma líquida. Para a separação por destilação também é necessário haver duas fases,

ou seja, a fase líquida e a fase vapor. O solvente usado na extração líquido-líquido é

análogo ao calor usado na destilação.

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Tabela 1: Comparação entre destilação e extração

Extração líquido-líquido Destilação1. Extração líquido-líquido é uma operação na qual os constituintes de uma mistura líquida são separados pelo uso de um solvente líquido insolúvel.

1. Os constituintes de uma mistura líquida são separados pelo uso de energia térmica.

2. A extração utiliza as diferenças de solubilidade dos componentes para efetuar as separações

2. Utiliza as diferenças de pressão de vapor dos componentes para efetuar a separação

3. A seletividade é usada para medir o grau de separação

3. A volatilidade relativa é usada para medir o grau de separação

4. Uma nova fase insolúvel é criada pela adição de um solvente a mistura original

4.Uma nova fase é criada pela adição de calor

5. As fases são difíceis de serem misturadas e de serem separadas

5. A mistura e a separação das fases são fáceis e rápidas

6. A extração não produz produtos puros e necessita de processos suplementares.

6. Pode fornecer produtos praticamente puros

7. Oferece mais flexibilidade na escolhas das condições de operação

7. Menos flexibilidade na escolha dos prâmetros de operação

8. Requer energia mecânica para a mistura e a separação

8. Requer energia térmica

9. Não necessita de aquecimento ou resfriamento

9. Necessita de condições para o aquecimento e resfriamento

10. É sempre uma escolha secundária na separação de misturas líquidas

10. Normalmente é a primeira escolha para a separação dos componentes de uma mistura líquida

Quando a separação por destilação ou por extração forem possíveis a escolha

usualmente é a destilação, apesar da necessidade de aquecimento e resfriamento.

Quando a extração é usada o solvente deve ser recuperado para reuso e a extração é

seguida então por uma destilação para recuperar o solvente. As duas operações

combinadas são mais complexas e mais caras que uma destilação. A extração dos

componentes através da extração é uma alternativa atrativa quando a separação por

destilação é difícil.

As etapas básicas de uma operação de extração são:

1. Contato da alimentação com o solvente adicionado

2. Separação das fases resultantes

3. Remoção e recuperação do solvente de cada fase

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É necessário que as condições de contato sejam tais de forma a permitir um

contato íntimo entre as fases. Os constituintes das misturas líquidas são distribuídos entre

as duas fases resultando em um certo grau de separação ( o que pode ser melhorado

pelo contato em múltiplos estágios) e as fases são separadas uma da outra baseadas nas

diferenças de densidades entre elas.

Por exemplo: acetona pode ser extraída preferencialmente de uma solução em

água com a ajuda de clorofórmio. A solução de clorofórmio resultante contém uma grade

parte de acetona e pouca água.

A solução a ser extraída é chamada de alimentação, o líquido de extração é

chamado solvente, a solução líquida residual da qual o soluto é retirado é chamada de

rafinado e o solvente rico em produtos é chamado de extrato.

Então, se uma solução de ácido acético em água entra em contato com um

solvente, como acetato de etila, serão formadas duas fases. O extrato (fase

orgânica)conterá grande parte do ácido acético em acetato de etila com pequena

quantidade de água. O rafinado (fase aquosa) conterá um pouco de ácido acético com

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pequena quantidade de acetato de etila. A quantidade de extrato e rafinado dependerá da

solubilidade de um no outro.

O coeficiente de distribuição

Em soluções diluídas em equilíbrio, a concentração do soluto em duas fases é

chamado de coeficiente de distribuição ou constante de distribuição ‘K’.

K= CE/CR

onde CE e CR são as concentrações do soluto no extrato e no rafinado respectivamente.

O coeficiente de distribuição pode também ser dado como a fração em massa do

soluto em duas fases em contato em equilíbrio:

K’ = y*/x

onde y* é a fração em massa do soluto no extrato e x é a fração em massa do soluto no

rafinado.

Na extração líquido-líquido o equilíbrio líquido-líquido deve ser considerado. Este

equilíbrio pode ser representado pela equação do potencial químico nas duas fases

líquidas:

Esta expressão reduz-se a uma expressão a qual é dependente somente das

frações molares dos líquidos e seus respectivos coeficientes de atividade:

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Diferentes modelos de coeficientes de atividade, como UNIFAC, UNIQUAC

(universal quasichemical), e NRTL, podem ser usados para determinar as frações

molares. Estes três modelos são aplicáveis a equilíbrios líquido-líquido e a escolha de

qual modelo aplicar dependerá de quais propriedades estão disponíveis. Para um sistema

multi-componente a equação do modelo UNIQUAC para o coeficiente de atividade da fase

líquida é:

As atividades combinatória e residual são baseadas na teoria mecânica estatística

a qual descreve como a composição local resultam das diferenças de tamanho e de

energia entre as moléculas na mistura.

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Quando escolher a extração

• quando grandes volumes de água devem ser removidos para completar uma

separação. O alto valor do calor latente de vaporização da água pode fazer deste

processo um grande consumidor de energia

• quando dois ou mais líquidos formam um azeótropo e a concentração final não

possa ser obtida por destilação

• quando um ou mais componentes são considerados termicamente sensíveis ou

instáveis.

Nestes casos a extração é atrativa e sempre a preferencial. Por exemplo: a

separação de ácido acético de soluções aquosas diluídas é normalmente mais econômica

por extração do que por destilação. A destilação pode ser feita mas o uso da extração

como primeira etapa diminui de forma considerável a quantidade de água a ser

vaporizada.

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Modos de operação: corrente cruzada

O modo de operação em corrente cruzada é usado preferencialmente em operação

por batelada. Os extratores em batelada tem sido usados tradicionalmente para baixas

capacidades, plantas de muitos produtos, como em indústrias farmacêuticas e

agroquímicas. Para operações de lavagem e neutralização que requerem poucos

estágios, a operação em corrente cruzada é particularmente prática e econômica e

oferece uma grande flexibilidade. O equipamento de extração inclui usualmente um

tanque agitado que pode ser usado também como reator. Nestes tanques o solvente pode

ser adicionado a alimentação, os componentes são misturados, estabilizados e então

separados. A extração em estágio simples é usada quando a extração é bastante simples

e pode ser feita sem a utilização de grandes quantidades de solvente. Se mais de um

estágio é requerido, várias lavagens por solvente serão necessárias.

A operação em corrente cruzada deve ser examinada com cuidado principalmente

quando grandes quantidades de solvente forem necessárias e devido ao baixo

rendimento da extração. As ilustrações abaixo dão uma breve descrição de cálculos de

requerimento de solvente para extração em corrente cruzada.

Um extrator de estágio simples pode ser representado por:

F = massa ou vazão de alimentaçãoR = massa ou vazão de rafinadoS = massa ou vazão de solventeE = massa ou vazão de extrato

Xf , X r, Y s, e Ye são as frações em massa do soluto na alimentação, no rafinado, no

solvente e no extrato respectivamente. O coeficiente de partição ‘m’ é definido como a

razão entre Ye e Xr em condições de equilíbrio. As vazões e as concentrações são

representadas em base livre de soluto pois esta representação leva a simplificação dos

cálculos. Por exemplo: para uma alimentação de 100 kg/h de alimentação contendo 10%

de ácido acético, F = 100-10 = 90 kg/h, Xr = 0.1/(1-0.1) = 0.111

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O balanço de massa pode ser representado por :

F Xf + S Ys = R Xr + E Ye

assumindo-se (i) imiscibilidade da alimentação e do solvente (ii) e que o solvente inicial

não contém soluto, isto é, F = R, S = E e Ys = 0 e usando a relação de equilíbrio Ye = m

Xr, esta equação simplifica-se para:

S = F/m (Xf /Xr–1)

ou

razão de redução, Xf /Xr = 1+ m S/F

Assumindo que o coeficiente de partição (m) é constante para todo o intervalo de

concentrações e que a quantidade de solvente em cada um dos “n” estágios é a mesma,

i.e, S1 = S2 =…..=S n = S/n,

a quantidade de solvente requerida é:

S = n * F/m [(Xf /Xr)1/n – 1]

ou

razão de redução, Xf /Xr = (1+mS/nF)n

Pode ser mostrado matematicamente que a quantidade seria a mínima se o

solvente for distribuído igualmente entre as lavagens.

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Modos de operação: contra-corrente

Como descrito acima, a operação em corrente-cruzada é mais usada para baixas

capacidades, vários produtos e em processos em batelada. Para operação em volumes

maiores a operação em contra-corrente é sempre usada. As operações em contra-

corrente são capazes de promover um uso mais eficaz do solvente. Nestas operações

são usados colunas ou misturadores-sedimentadores. A operação em contra-corrente

conserva a força motriz da separação de fases e por isso permite a obtenção de melhores

rendimentos.

As equações para a extração em contra-corrente são mais complexas com o

aumento do número de estágios. Pode ser mostrado que para a operação de um estágio

“n”, a concentração do rafinado seria

Xr = Xf * (mS/F – 1)/ ( [mS/F] n+1 -1)

A quantidade de solvente requerida para qualquer concentração de rafinado Xr poderia ser determinada pela interação da equação acima. Para mS/F = 1, a equação torna-se

Xr = Xf / (n + 1)

O termo adimensional mS/F, incluído em todas as equações acima, é chamado de

fator de extração e é um parâmetro importante no projeto de processos de extração. Para

um dado número de estágios, quanto maior for o fator E, maior será a razão de redução e

portanto melhor será a extração. Sistemas com E menor que 1,3 não são

economicamente viáveis.

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Condições operacionais

Os parâmetros operacionais abaixo são normalmente requeridos para a operação de extração:

– temperatura de operação

– pressão de operação

– tempo de residência

– vazão da alimentação

– composição

– temperatura de entrada de vapor e temperatura de saída de vapor

Como em muitos processos de separação, a pressão e a temperatura tem um

papel importante no rendimento do processos de separação. Para se obter uma boa

separação da alimentação, a vaporização deve ser evitada pois o processo será afetado

se um ou mais componentes sofrer vaporização. Além disso, a temperatura deve ser alta

o suficiente para que sejam solúveis um no outro. Temperaturas moderadas podem

facilitar a seleção do solvente adequado. Com essas regras em mente, vários processos

de extração podem ser operados a temperatura e pressão ambientes, ou próximas

destas, o que é uma vantagem chave para a operação de extração.

A temperatura pode ser usada também como uma variável para alterar a

seletividade. Temperaturas elevadas são usadas as vezes para manter baixas

viscosidades minimizando os problemas de transporte de massa. Outros parâmetros a

serem considerados são a seletividade, a solubilidade mútua, a precipitação de sólidos e

a pressão de vapor.

Em muitas aplicações, um processo de separação suave é necessário pois altas

temperaturas podem degradar o produto (indústria farmacêutica). Para estas aplicações,

a extração é ideal pois a única temperatura necessária é a requerida para solubilizar os

produtos. O desafio nestes casos é encontrar um solvente adequado para a extração.

As pressões de operação tem um efeito desprezível no rendimento da extração e

assim muitas extrações ocorrem a pressão atmosférica a menos que as pressões de

vapor exijam condições diferentes.

O tempo de residência é um parâmetro importante em processos de extração

reativas ( separação de metais, extração de formaldeido de vapores aquosos) e em

processos envolvendo componentes sensíveis, como antibióticos e vitaminas.

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Seleção do solvente

Qualquer que seja o solvente escolhido ele não possuirá todas as propriedades

consideradas ideais para a extração e assim um compromisso é usualmente necessário

para escolher o melhor solvente. A escolha do solvente deve levar em conta a

seletividade, a recuperabilidade, os coeficientes de distribuição e a densidade.

– seletividade: a razão das concentração do soluto e solvente no extrato e no rafinado. É

uma medida da efetividade da extração para separar os constituintes da alimentação.

A seletividade deve ser maior que um pois se for igual a 1 a separação por extração

não é possível.

β = (Xa/Xb)E / (Xa/Xb)R

onde Xa e Xb são as frações em massa ou molares de A e B nas duas fases E e R.

– recuperabilidade: como o solvente deve ser recuperado para reuso, a formação de

azeótropo com o soluto extraído não é desejável. Para minimizar os custos de

recuperação, a volatilidade relativa deve ser alta. O calor latente de vaporização do

solvente deve ser o mais baixo possível.

– densidade: a diferença de densidade entre os líquidos deve ser a maior possível para

facilitar a separação física deles.

– tensão interfacial: deve ser alta para que a coalescência das gotas ocorra mais

facilmente

– o solvente deve ser preferencialmente barato, não-tóxico e não inflamável. O solvente

deve ter baixa viscosidade, temperatura de fusão e pressão de vapor, para facilitar o

manuseio e a estocagem. O solvente deve ser inerte estável frente aos demais

componentes.

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Equipamento de extração

Os equipamento industriais de extração podem ser classificados como extratores

do tipo estágio ou extratores de contato diferencial/contínuo.

Em extratores do tipo estágio, duas fases são colocadas juntas para serem

misturadas até atingirem um equilíbrio; em seguida eles são separadas paulatinamente. A

vantagem dos extratores deste tipo são a simplicidade do projeto e alta eficiência do

estágio. Estas unidades são grandes e volumosas devido a separação feita após cada

estágio. Ao contrário, os extratores diferenciais sã compactos e requerem uma menor

área para instalação.

Misturador-separador

Misturadores-separadores podem ser usados em batelada ou em modo contínuo.

Constitui-se de um tanque vertical incorporando uma turbina ou uma pá de agitação. As

entradas de alimentação e solvente são colocados no topo e as conexões de descarga no

fundo. A solução de alimentação a ser extraída é alimentada e a quantidade de solvente

necessária para a separação é adicionada. O tanque é agitado por um tempo pré-

determinado e ao final da mistura a agitação é interrompida e as fases são enviadas para

o separador. Finalmente o rafinado e o extrato são retirados em tanques separados.

A principal desvantagem dos misturadores-separadores é que eles exigem o

emprego de grandes tanques com uma demande de grandes quantidades de líquidos. As

vantagens incluem alta eficiência, flexibilidade, habilidade para trabalhar com líquidos

viscosos e alta capacidade.

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Colunas

Colunas de contato são práticas para muitos sistemas de extração líquido-líquido.

Os empacotamentos, as bandejas ou sprays, são geralmente usados para aumentar a

área de contato entre os líquidos. Isto permite também uma maior caminho de fluxo. A

escolha do material do empacotamento é necessário selecionar o material que ficará em

contato contínuo com a fese contínua. Em extratores de coluna a fase de menor

viscosidade é geralmente escolhida como fase contínua. A fase com maior vazão pode

ser dispersa para criar maior área superficial ou maior turbulência. Isto é feito

selecionadno-se um material apropriado com as características desejáveis de

molhabilidade. Em geral, fases aquosas molham superfícies metálicas e fases orgânicas

molham superfícies não-metálicas. Mudanças nos fluxos e propriedades físicas ao longo

do extrator devem ser consideradas.

Colunas de pratos

Colunas de pratos são extratores de múltiplos estágios e de contra-corrente onde a

mistura axial da fase contínua é confinada a região entre os pratos e a dispersão em cada

prato resultando em transferência de massa efetiva. Estas colunas são efetivas

especialmente para sistemas que apresentam baixa tensão superficial, com respeito a

sua capacidade de manusear líquidos e eficiência de extração. As perfurações nos pratos

são e aproximadamente 1,5 a 4,5 mm de diâmetro e o espaçamento entre os pratos são

de 150 a 600 mm. Geralmente o arranjo dos pratos e tubo para fluxo dos fluidos são os

mesmos que para separadores gás-líquido, exceto que “represas” não são necessárias. O

líquido leve é introduzido na parte inferior e passa através da perfuração nos pratos na

forma de gotas finas. As gotículas sobem através do líquido pesado que forma a fase

contínua e é alimentada no topo. A coalescência das gotas leva a formação de uma

camada abaixo do prato superior e são formadas novas gotas através do prato acima. A

fase pesada é alimentada no topo e passa através de cada prato e flui para baixo através

dos condutores.

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Colunas de “Spray”

As colunas de “spray” consistem em uma torre vazia com conexões de entrada e

saída no topo e na base par introduzir e remover as fases líquidas leve e pesada. Como a

coluna é basicamente vazia, haverá uma mistura axial tornando difícil a obtenção de mais

que um ou dois estágios teóricos. As torres de “spray” são operadas de duas formas

distintas, ou seja, com a fase leve ou com a fase pesada sendo dispersas. Quando a fase

leve é dispersa, ela é introduzida através do aspersor inferior e as gotículas sobem

através da fase pesada e finalmente coalescem para formar uma interface líquido-líquido

no topo. Quando a fase pesada é dispersa ela é introduzida no topo e a interface será

formada na base.

As vantagens das colunas de “spray” incluem a simplicidade de construção e um

alto rendimento por unidade de área. As desvantagens incluem a baixa eficiência devido a

mistura axial na fase contínua e a necessidade de uma torre alta para atingir o grau de

separação desejado. A performance das colunas de “spray” são geralmente consideradas

baixas devido a sua considerável recirculação da fase contínua com baixa turbulência.

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Torres empacotadas

As torres empacotadas são arranjadas de tal forma que a fase leve é dispersa. A

torre é uma carcaça cilíndrica preenchida com peças que são suportadas por bandejas. O

líquido pesado é alimentado no topo e o líquido leva na base. Uma grande parte do

espaço disponível é ocupado pela fase contínua que flui no sentido descendente. O

espaço restante é preenchido com gotas do líquido leve que sobe através da fase

contínua e finalmente coalesce para formar uma interface líquido-líquido no topo.

O empacotamento permite a obtenção de grandes áreas interfaciais para o contato

entre as fases o que permite que as gotas coalesçam e sejam reformadas. As velocidades

de transferência de massa em torres empacotadas são altas quando comparadas com as

torres de “spray” porque diminuem a recirculação da fase contínua. A desvantagem destas

colunas é que não podem ser usadas para líquidos contendo sólidos, suspensões ou

líquidos muito viscosos.

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Contator de disco rotatório

O contator de disco rotatório é um extrator de contra-corrente agitado

mecanicamente. A agitação é feita por um disco rotativo que gira a uma velocidade muito

maior que a usada em turbinas de impelidores. O contator de disco consiste de uma

coluna que é dividida em um certo número de compartimentos formados por uma série de

anéis. Cada compartimento contem um rotor horizontal centralizado que cria um alto grau

de turbulência dentro da coluna. O diâmetro do rotor é pouco menor que a abertura dos

anéis estacionários. Normalmente o diâmetro do disco é 33-66% do diâmetro da coluna.

O disco dispersa o líquido e força-o em direção as paredes externas onde os anéis criam

zonas “calmas” onde as duas fases podem se separar.

As vantagens deste tipo de extrator são uma capacidade razoável, baixo custo de

operação e alta eficiência. A principal desvantagem é que líquidos corrosivos podem

danificar as partes internas móveis.

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Coluna pulsada

Uma bomba alternativa é um dispositivo mecânico que fornece o seu conteúdo de

forma pulsada em intervalos freqüentes. O rápido movimento alternado de relativamente

baixas amplitudes, é sobreposto ao fluxo usual de fases líquidas. Assim, diafragmas feitos

de aço recoberto com Teflon ou outra bomba alternativa, podem ser usadas.

Uma coluna pulsada de placas tipo peneira é uma coluna vertical com um grande

número de placas perfuradas (1,5 – 3,0 mm de diâmetro). A pulsação faz com que o

líquido leve seja disperso na fase pesada em uma fase do ciclo e que o líquido pesado

seja borrifado no líquido leve na fase seguinte. A coluna não tem partes móveis, tem baixa

mistura axial e alta eficiência de extração.

Uma coluna pulsada requer normalmente 1/3 menos estágios teóricos do que uma

coluna não pulsada. Uma coluna pulsada pode conter ainda um sistema empacotado.

Estas colunas aumentam tanto a turbulência como as áreas interfaciais quando

comparadas com outros tipos de colunas. Este tipo de coluna é muito usado para o

processamento de líquidos radiativos.

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Contatores centrífugos

Contatores centrífugos são máquinas rotativas de alta velocidade com a vantagem

de apresentar um baixo tempo de residência. O número de estágios é normalmente 1,

mas um número m,maior de estágios pode ser obtido. Este tipo de equipamento é muito

usado em indústrias farmacêuticas. É ideal para sistemas em que a diferença de

densidade é menor que 4%. Adicionalmente pode ser usado se o processo exige vários

estágios de equilíbrio. Os contatores centrífugos usam dispositivos mecânicos para agitar

a mistura e aumentar a área da interface e diminuir a resistência a transferência de

massa.

Unidade operacional Vantagens Desvantagens

Misturador-separador - eficiente- baixas alturas- induz bom contato- pode oferecer qualquer número de estágios

- necessita de grandes áreas de instalção- alto custo inicial- altos custos operacionais

Colunas não-agitadas - baixos custo de investimento- baixo custo operacional

- necessidade de grandes alturas- difícil scale up- menos eficiente que o misturador-separador

Colunas agitadas - boa dispersão- baixo custo de investimentopode fornecer qualquer número de estágios

- dificuldade para separar pequenas diferenças de densidades- não tolera altas vazões

Extratores centrífugos - podem separar pequenas diferenças de densidades- baixo tempo de residência- baixa relação de líquidos

- alto custo- alto custo de manutenção e operação- não pode oferecer muitos estágios

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Exemplo

Calcular a quantidade de solvente requerido para reduzir a concentração do pesticida-A de 10% para 1% em 10000kg/h de um fluxo aquoso usando dicloro-etileno como solvente. O coeficiente de partição para o sistema é 1.

Concentração da alimentação (base livre de soluto):

Xf = 0.1/(1-0.1) = 0.111

Especificação do rafinado:

Xr = 0.01/(1-0.01)

Xf/Xr = 11

Requerimento de DCE

1 estágio: S = 10*1000/1 = 10000 kg/h

para operação em corrente-cruzada:

2 estágios: S = 2*1000/1 [(11)1/2 � 1 ] = 4632 kg/h

4 estágios: S = 4*1000/1 [(11)1/4 � 1 ] = 3284 kg/h

para operação em contra-corrente:

2 estágios: 2701 kg/h

4 estágios: 1402 kg/h

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Critérios para projeto

A função básica de um equipamento de extração é misturar duas fases, formar e

manter gotas de uma fase dispersa e subseqüentemente separar as fases. Os fatores

descritos a seguir devem ser considerados no projeto e na seleção de equipamentos de

extração.

Mistura

A operação de mistura requerida é determinada pelas propriedades físicas do fluido

tais como viscosidade, tensão interfacial e diferenças de densidade entre as duas fases. É

importante fornecer as condições exatas de mistura. Baixas misturas causam a formação

de gotas grandes e diminuem a área superficial; isso causa a transferência de massa e a

eficiência do estágio. Agitação excessiva minimiza a resistência de transferência de

massa durante as reações e a extração mas contribui para a formação de gotas muito

pequenas ou emulsões que são difíceis de separar.

Em extratores de batelada o projeto do agitador é quase sempre otimizado para a

reação e a transferência de calor e não para a extração pois normalmente são agitadores

de múltiplos usos. O agitador transfere grande energia nas pontas das pás onde a

velocidade é máxima e um mínimo de energia no centro. Isto cria um heterogeneidade no

tamanho das gotas, sendo as menores formadas nas pontas dos rotores. O equilíbrio da

extração é controlado pelas maiores tamanhos de gota e as gotas de tamanhos menores

controlam o tempo de separação. Portanto a agitação excessiva pode causar dificuldades

na etapa de separação. Uma reavaliação do equipamento ou da velocidade de agitação

podem ajudar na otimização nestes casos.

As colunas de extração não-agitadas dependem das partes internas ou do

empacotamento e também da velocidade dos fluxos para a criação da turbulência e das

gotas. Portanto há uma exigência mínima de fluxo de pelo menos uma fase. As colunas

agitadas têm mais flexibilidade uma vez que a energia imposta pode ser variada em

muitos sistemas.

O fluxo axial ( ao longo da altura da coluna) reduz a eficiência dos estágios.

Dispositivos semelhantes a chicanas podem ser adicionados para evitar estes

Page 27: Extração líquido-líquido...Extração líquido-líquido Introdução Extração-líquido-líquido ( ou extração por solvente) refere-se a uma operação na qual dois componentes

movimentos. É importante também evitar o gradiente de temperaturas que pode contribuir

para o fluxo axial.

Separação

As características do separador dependem das propriedades do fluidoe da

quantidade misturada. A interrupção da agitação causa a separação em tanques que

operam em batelada. Em colunas contínuas, uma seção de separação está presente

tanto como uma parte do extrator ou como uma parte separada.

A sobre-agitação pode levar a formação de emulsões nestes casos e a separação

pode exigir tempos maiores. As emulsões podem ser formadas também devido as

propriedades inerentes dos compostos químicas em questão ou ainda devido a

contaminações que causam uma diminuição da tensão interfacial. As vezes é necessário

a adição de coagulantes para prevenir ou evitar a formação de emulsões. Em extratores

contínuos a criação de emulsões é menos severa pois uma boa distribuição de tamanho

de gotas pode ser obtida a baixas velocidades de agitação.

Um fenômeno semelhante é a formação de uma camada de escória. Esta camada

contém substâncias sólidas que flutuam na interface. Estes sólidos podem ser

provenientes de impurezas que existem nos fluxos de alimentação ou que precipitam-se

durante o processo de extração. Na extração contínua a camada contendo a escória pode

ser retirada constantemente, filtrada e reaproveitada no extrator.