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1. Bulmaro, N. (23 de Abril de 2021). Ingenieria Quimica . Obtenido de Ingenieria Quimica : https://www.ingenieriaquimicareviews.com/2021/04/extraccion-liquido-liquido-fundamentos.html#Requisitos-disolvente-extraccion-liquido-liquido.

2. Geankoplis, C. J. (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias . Mexico : Editorial Continental.

3. McCabe, W. L., Smith, J. C., & Harriot, P. (2007). Operaciones Unitarias en Ingenieria Quimica . Mexico: McGraw-Hill.

4. Ocon Garcia, J., & Tojo Barreiro, G. (1980). Problemas de Ingenieria Quimica . Santiago : Aguilar .

5. Santos Galán, C. (2014). Apuntes de Operaciones de separación por transferencia de materia I. Madrid : Diquima.

6. Treybal, R. E. (2002). Operaciones de transferencia de masa . Mexico : McGRAW-HILL.

7. Wankat, P. C. (2008). Ingenieria de procesos de separación. Mexico: Pearson Educación.

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Estas representaciones se expresan sobre una base libre de disolvente. Podemos observarlas en la siguiente figura comparativa con el diagrama triangular:
(Ocon Garcia & Tojo Barreiro, 1980)

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En estos diagramas se representa en el eje de las abscisas la composición del soluto en el refinado libre de disolvente, XR = C/(A+C) y en el eje de las ordenadas, se representa la composición del soluto en el extracto en equilibrio.
(Ocon Garcia & Tojo Barreiro, 1980)

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Se trata de un diagrama del tipo rectangular, en el cual el eje de las abscisas representa la composición porcentual del soluto en el refinado, mientras que el eje de las ordenadas representa la composición porcentual del soluto en el extracto, tomando ambas composiciones de los extremos de las rectas de reparto. Su construcción se basa en los datos del diagrama triangular, como podemos ver en la siguiente figura:(Ocon Garcia & Tojo Barreiro, 1980)

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El diagrama de triángulo rectángulo cuenta con la ventaja (sobre los diagramas de triángulo equilátero) de que permite cambiar las escalas de los ejes coordenados. La analogía, con respecto al gráfico anterior, la podemos ver en la siguiente figura:
(Ocon Garcia & Tojo Barreiro, 1980)

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Cuando se trabaja en este tipo de diagrama, cada uno de los vértices del triángulo representa a los componentes puros. Sobre cada lado se representan las mezclas binarias de los componentes que se encuentran en los vértices correspondientes a ese lado, y cualquier punto exterior representa una mezcla ternaria, de modo, que la cantidad relativa de cada componente en la mezcla es proporcional a la distancia al lado opuesto (a, b, c en la siguiente figura).
(Ocon Garcia & Tojo Barreiro, 1980)

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Representaciones gráficas del sistema ternario

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Representaciones gráficas del sistema ternario

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Triángulo equilátero
Triángulo rectángulo
Diagrama de distribución de equilibrio
Diagrama de selectividad
Diagrama de concentración-contenido en disolvente
(Ocon Garcia & Tojo Barreiro, 1980)

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Los extractores centrífugos sustituyen la gravedad por la fuerza creada por el giro, que puede superarla en miles de veces, haciendo posibles equipos más pequeños para la misma capacidad.
(Santos Galán, 2014)

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La forma más usada en la industria de aportar la energía necesaria para la dispersión es la de los agitadores rotativos axiales dentro de la columna.
(Santos Galán, 2014)

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La pulsación es un movimiento alternativo rápido y de una amplitud pequeña provocado en los líquidos. Hay varias formas de conseguirlo.
(Santos Galán, 2014)

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Columnas de pulverización: Consisten en columnas con una fase continua donde la otra se dispersa en gotas. Tanto la fase pesada como la ligera pueden ser la fase dispersa. Son sencillas y baratas, pero proporcionan poca separación, por lo que no son muy usadas.
Columnas rellenas: El uso de relleno reduce la dispersión axial y ayuda a la mejora de la transferencia de materia, por ejemplo con la formación de gotas más pequeñas en la fase dispersa. No proporcionan muchas etapas de equilibrio de separación.
Columnas de platos perforados: Las columnas de platos perforados son similares a las de destilación pero no tienen vertedero y en función de si la fase dispersa es la pesada o la ligera, tienen un aspecto igual o invertido respecto a las bajantes y el flujo de gotas. La separación entre platos es menor, entre 10 y 15 cm.
(Santos Galán, 2014)

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Como su nombre indica, estos equipos constan una o varias etapas normalmente dispuestas para flujo en contracorriente en cada una de las cuales tras la mezcla de las dos fases líquidas por medios mecánicos se procede a la separación por decantación.
(Santos Galán, 2014)

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Existen dos tipos principales de equipo para extracción con disolvente: recipientes equipados con agitación mecánica para el mezclado, y recipientes en los que el mezclado se obtiene por el propio flujo de los fluidos. El equipo de extracción se puede operar por lotes o en régimen continuo como en los casos de absorción y destilación. (Geankoplis, 1998)

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Extracción a contracorriente continua con reflujo

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Extracción a contracorriente continua con reflujo

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Mientras que en la operación ordinaria a contracorriente el producto extraído más rico posible que sale de la planta está, cuando mucho, en equilibrio con la solución de alimentación, el uso de reflujo al final de la extracción en la planta puede proporcionar un producto aún más rico, como en el caso de la sección de rectificación de una columna de destilación. El reflujo no se necesita en el final del refinado de la cascada, puesto que, a diferencia de la destilación, en donde el calor se debe llevar desde el rehervidor mediante un reflujo evaporado, en la extracción el disolvente (el análogo del calor) puede entrar sin necesidad de una corriente acarreadora.
(Treybal, 2002)

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Extracción en varias etapas a contracorriente continua

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Extracción en varias etapas a contracorriente continua

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Las corrientes de extracto y refinado fluyen de etapa en etapa a contracorriente y proporcionan dos productos fínales, el refinado y el extracto. Para cierto grado de separación, este tipo de operación requiere menos etapas para una cantidad dada de disolvente, o menos disolvente para un número fijo de etapas que los métodos a corriente cruzada. (Treybal, 2002)

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Extracción en varias etapas a corriente cruzada 

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Extracción en varias etapas a corriente cruzada 

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Esta es una ampliación de la extracción en una sola etapa, en la cual el refinado se pone sucesivamente en contacto con disolvente fresco; puede hacerse continuamente o en lotes.

Los cálculos se muestran en coordenadas triangulares y libres de disolvente. Todos los balances de materia para una sola etapa se aplican obviamente ahora a la primera etapa. Las etapas subsecuentes se trabajan en la misma forma, excepto, por supuesto, que la “alimentación” en cualquier etapa es el refinado de la etapa anterior. (Treybal, 2002)

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Puede ser una operación por lotes o continua, la cantidad de soluto que pasa al disolvente esta determinada por las relaciones de solubilidad, por la cantidad de disolvente utilizado y por la aproximación al equilibrio.
(Treybal, 2002)

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Entre los diferentes tipos de extracciones tenemos las siguientes:
Extracción en una sola etapa.
Extracción en varias etapas a corriente cruzada.
Extracción en varias etapas a contracorriente continua.
Extracción a contracorriente continua con reflujo.

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La elección del disolvente en la extracción liquido-liquido depende de los siguientes factores:
Selectividad: Para todas las operaciones de extracción útiles la selectividad debe ser mayor de uno, cuanto más mejor. Si la selectividad es uno, la separación no es posible.

Coeficiente de distribución: Mientras que no es necesario que el coeficiente de distribución sea mayor de 1, los valores más grandes resultan más adecuados, puesto que se requerirá menos disolvente para la extracción.

Insolubilidad del disolvente: Es claro que, en la decisión de escoger un disolvente, el más insoluble de los dos con respecto al diluyente, será el más útil.

Recuperabilidad: Siempre es necesario recuperar el disolvente para volverlo a utilizar; generalmente, la recuperación se hace mediante otra de las operaciones de transferencia de masa, con frecuencia por destilación.

Densidad: Es necesaria una diferencia en las densidades de las fases líquidas saturadas, tanto para la operación con equipo por etapas como de contacto continuo.

Tensión interfacial: Cuanto mayor sea la tensión interfacial, más rápidamente ocurrirá la coalescencia de las emulsiones, pero será mayor la dificultad para la dispersión de un líquido en el otro.

Reactividad química: El disolvente debe ser estable e inerte químicamente frente a los demás componentes del sistema y frente a los materiales comunes de construcción.

Viscosidad, presión de vapor y punto de congelamiento: Deben ser bajos, para facilitar el manejo y el almacenamiento.

(Treybal, 2002)

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Recomendaciones sobre la selección del equipo de extracción a escoger

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Recomendaciones sobre la selección del equipo de extracción a escoger

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Si se requieren una o dos etapas de equilibrio, se recomienda usar mezcladores-asentadores.

Si se requieren tres etapas de equilibrio, utilizar un mezclador-sedimentador, una columna de platos perforados, una columna empacada (aleatoria o estructurada) o un contactor de membrana.

Si se requieren cuatro o cinco etapas de equilibrio, usar una columna de platos perforados, una columna empacada (aleatoria o estructurada), o un contactor de membrana.

Si se requieren mas de cinco etapas de equilibrio, utilizar uno de los sistemas que aplican energía mecánica a una columna.

(Wankat, 2008)

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Tipo de sistemas de extracción liquido-liquido 

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Tipo de sistemas de extracción liquido-liquido 

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Tipo I: Son aquellos que presenta una miscibilidad parcial del disolvente con el diluyente, pero miscibilidad completa del disolvente y el componente que se desea extraer o soluto, por ejemplo,  el sistema acetona-agua-metilisobutilcetona.

Tipo II: Son aquellos donde el disolvente es parcialmente miscible con los otros dos componentes, el soluto y diluyente, un ejemplo de este sistema es el Anilina-n-heptano metilciclohexano.

(McCabe, Smith, & Harriot, 2007)

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Aplicaciones de la extracción liquido-liquido en la industria

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Aplicaciones de la extracción liquido-liquido en la industria

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Petróleo: Separación de compuestos por características químicas en vez de por diferencias en presión de vapor, como parafinas de aromáticos de peso molecular parecido en unidades de BTX.

Farmacia: Separación de antibióticos como la penicilina y la eritromicina, y productos naturales como la vitamina A del aceite de hígado con propano.

Metalurgia: Recuperación de metales.

Nuclear: Concentración y enriquecimiento de uranio (CHEMEX).

Inorgánica: Como la separación de ácido fosfórico, con alto punto de ebullición, de soluciones acuosas.

(Santos Galán, 2014)

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Definición de extracción liquido-liquido 

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Definición de extracción liquido-liquido 

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En la extracción líquido-líquido, también conocida como extracción con disolventes, se separan los componentes de una mezcla líquida por medio del contacto con otro líquido inmiscible o parcialmente miscible. Los componentes se distribuyen de forma selectiva entre las dos fases líquidas permitiendo su separación. (Santos Galán, 2014)

En todas las operaciones de este tipo, la solución que se va a extraer se llama alimentación, compuesta por el soluto que es el que nos interesa separar y el diluyente o portador («carrier»), el que acompaña al soluto en la mezcla inicial. Por otro lado, el líquido con el cual se pone en contacto la alimentación se denomina disolvente, estos tres componentes forman un sistema ternario. El producto de la operación rico en disolvente se llama extracto y el líquido residual de donde se separó el soluto se denomina refinado. (Treybal, 2002)
Podemos decir entonces que la extracción líquido-líquido, consta de tres pasos principales:

·         Contacto de la alimentación con el disolvente.

·         Separación de las fases líquidas formadas (extracto y refinado).

·         Recuperación de disolvente.

(Bulmaro, 2021)