Desarrollo de un módulo de extracción líquido-líquido para un sistema de planta piloto

Abstract

El presente trabajo especial de grado tiene como objetivo el desarrollo de un módulo de extracción líquido-líquido para un sistema de planta piloto, con el propósito de ampliar la gama de procesos químicos a estudiar, así como también brindar un conocimiento en cuanto a los equipos y procesos de extracción líquido-líquido. El estudio involucra el diseño y operación del equipo de extracción líquido-líquido, mediante la recolección de datos experimentales tales como cantidad de refinado, extracto, densidades de las mezclas y determinación del punto de viraje mediante titulaciones. La operación del equipo se realizó en el Laboratorio de Química Analítica de la Universidad de Carabobo, ya que fue necesaria la presencia de una campana extractora debido a la toxicidad del sistema ternario utilizado. Las fases del estudio comprenden el diseño del equipo, mediante un inventario de los accesorios y/o piezas necesarias para su construcción, para estimar los costos de instalación, así como establecer las variables de operación al trabajar a flujo cruzado y en contracorriente. Posteriormente, se evaluó el comportamiento del equipo operando en flujo cruzado y contracorriente. Luego se comparó los resultados con los valores teóricos, para finalmente realizar una estandarización de los accesorios y establecer las condiciones de operación. Por otro lado se generaron alternativas de mejoras que permitan optimizar el comportamiento del equipo dentro de los parámetros recomendados de funcionamiento, así como darle otro uso al equipo en un campo diferente al de extracción líquida. Al operar en flujo cruzado se trabajó en 3 etapas y la tendencia de los valores del refinado obtenidos experimentalmente coinciden con los teóricos, pero al hablar del porcentaje de extracción, surgen discrepancias a medida que aumenta el número de etapas, ya que los valores obtenidos experimentalmente: (11,8 ± 0,2)%, (41,8 ± 0,2)% y (90,0 ±0,2)%, son mayores a los calculados teóricamente 10,62%, 10,61% y 14,14%, indicando así, que la operación del equipo se realiza en forma óptima, ya que en cada etapa se extrae más soluto, mientras que la desviación existente relacionada con los teóricos disminuyen, reportando (181,8 ± 0,2)%, (73,0 ± 0,2)% y (84,0 ± 0,2)%. Para el caso de flujo en contracorriente, sólo se realizaron 2 etapas debido a la complejidad del método operatorio, siendo los resultados en cuanto al porcentaje de extracción teóricos 76,70% y 74,08% en las etapas 1 y 2. Tanto en las 2 corridas, sólo se pudo determinar los porcentajes de extracción en la primera etapa, siendo (94,8 ± 0,4)% y (77,4 ± 0,4)%, ya que este método no es muy preciso, debido a que la transferencia es mayor y llega un momento en que el solvente se encuentra saturado y no puede extraer más, pero debido a la gran cantidad de agua existente, ésta comienza a extraer el soluto ya que es más afín que el solvente, por lo que la composición del soluto en el refinado 2 es mayor. Durante este método, las mediciones fueron realizadas repetidas por el mismo instrumento, incrementado así el error. También debe tomarse en cuenta que se trabajó con ácido acético y tolueno, siendo éste último muy volátil, por lo que se perdía masa constantemente ya que los tanques son abiertos. Cabe destacar, que durante las titulaciones se usó una concentración de 6M para el NaOH, implicando una baja exactitud al determinar la concentración del soluto en el refinado, acarreando así otro error.