Evaluación de eficiencia y transferencia de masa en un extractor pulsado con relleno

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i2.2185

Palabras clave:

Extracción; Columna de extracción pulsada de relleno; Eficiencia; coeficiente de transferencia de massa; Extracción líquido-líquido.

Resumen

El presente trabajo tiene como objetivo investigar los parámetros operativos en el rendimiento de una columna de extracción pulsada de relleno, el relleno utilizado fue anillos de Raschig. Para lograr los objetivos propuestos, se usó el sistema de agua + ácido acético + 1-butanol a 25°C y 1 atm. Después de los experimentos, se evaluó el rendimiento de la columna a partir del cálculo de eficiencia y el coeficiente de transferencia de masa. Se utilizaron los modelos Murphree (1925) y Kawase (1990) para calcular la eficiencia. Los modelos elegidos presentaron valores coherentes. Para el cálculo del coeficiente de transferencia de masa, se utilizaron seis modelos diferentes: Plug Flow Model (PFM), Safari et al. (2012), Kister (1992), Torab-Mostaedi e Safdari (2009b), Modelo de difusión y Ghaffari Toooran et al. (2009). Torab-Mostaedi y Safdari (2009b) y GhaffariTooran et al. (2009) no presentaron valores coherentes. Con el análisis de los resultados, se observó que tanto para la eficiencia como para el coeficiente de transferencia de masa había una influencia positiva de los parámetros operativos analizados. La relación de flujo fue la que más influyó en la eficiencia de la columna, con un aumento porcentual del 33,57%. Finalmente, se desarrolló un modelo empírico para correlacionar la eficiencia de la columna con los parámetros operativos. La ecuación mostró un buen acuerdo con la ecuación de Murphree, presentando una desviación promedio de 7,35%. Por lo tanto, fue posible verificar la eficiencia de la inserción de relleno y la pulsación en la columna de extracción como una forma de mejorar la transferencia de masa.

Citas

Amani, P., Amani, M. e Hasanvandian, R. (2017). Investigation of hydrodynamics and mass transfer of mercaptan extraction in pulsed and non-pulsed packed columns. Korean Journal Chemical Engineering, 34, 1456-1465.

Asadollahzadeh, M., Haghighi-Asl, A., Safdari, J. e Torab-Mostaedi, M. (2011). Flooding characteristics in pulsed packed extraction columns. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 28, 639-648.

Costa, J. C. (2016). Estudo hidrodinâmico de uma coluna de extração pulsada com recheio. Dissertação (Mestrado). Salvador – Bahia. Universidade Federal da Bahia – BA.

Fox, R. W., Pritchard, P. J. e McDonald, A. T. (2011). Introduction to fluid mechanics, John Wiley & Sons, New York.

GhaffariTooran, S., Abolghasemi, H., Bahmanyar, H., Esmaeili, M. e Safari, A. (2009). A new correlation for overall Sherwood number in packed liquid-liquid extraction column. World Academy of Science Engineering Technology, 55.

Góis, L. M. N. (1995) Estudo e desenvolvimento de um extrator de pratos perfurados pulsantes. Tese (Doutorado). Campinas – São Paulo. Universidade Estadual de Campinas – SP.

González, B., Dominguez, A. e Tojo, J. (2004). Dynamic viscosities, densities, and speed of sound and derived properties of the binary systems acetic acid with water, methanol, ethanol, ethyl acetate and methyl acetate at T=(293.15, 298.15 and 303.15) K at atmospheric pressure. Journal of Chemical & Engineering Data, 49, 1590-1596.

Jaradat, M., Attarakih, M. e Bart, H. (2011). Advanced prediction of pulsed (packed and sieve plate) extraction columns performance using population balance modeling. Chemical Engineering Research Design, 89, 2752-2760.

Jie, Y. e Weiyang, F. (2000). Hydrodynamics and mass transfer in a pulsed packed column. Canadian Journal of Chemical Engineering, 78, 1040-1045.

Kawase, Y. (1990). Dispersed-phase holdup and mass transfer in a rotating disc contactor with perforated skirts. Journal of Chemical Technology BioTechnology, 48, 247-260.

Khooshechin, S., Safdari, J., Moosavian, M. A. e Mallah, M. H. (2013). Prediction of pressure drop in liquid-liquid pulsed packed extraction countercurrent columns. International Journal of Heat and Fluid Flow, 44, 684-691.

Kister, H.Z. (1992). Distillation Design. McGraw-Hill, New York.

Locket, M. J. (1986). Distillation tray fundamentals. Cambridge: Cambridge University Press.

Mirzaie, M., Sarrafi, A., Hashemipour, H., Baghaie, A. e Molaeinasab, M. (2017). CFD simulation and experimental investigation of the copper solvent extraction in a pilot plat pulsed packed column in Sarcheshmeh. Heat Mass Transfer, 53, 1995-2008.

Moghadam, E., Bahmanyar, H., H., Heshmatifar, F., Kasaie, M. e Ziaei-Azad, H. (2016). The investigation of mass transfer coefficients in a pulsed regular packed column applying SiO2 nanoparticles. Separation and Purification Tchnology, 176, 15-22.

Murphree, E.V. (1925). Rectifying column calculations – with particular reference to N component mixtures. Ind. Eng. Chem., 17, 747-750.

Potnis, G. V., Bijawat, H. C. e Doraiswamy, L. K. (1959). Pulse application – packed column. Journal of Industries and chemical engineering, 51, 645-650.

Safari, A., Safdari, J., Abolghasemi, H., Forughi, M. e Moghaddam, M. (2012). Axial mixing and mass transfer investigation in a pulsed packed liquid-liquid extraction column using plug flow and axial dispersion models. Chemical Engineering Research and Design, 90, 193-200.

Samani, M. G., Asl, A. H., Safdari, J. e Torab-Mostaedi, M. (2012). Drop size distribution and mean drop size in a pulsed packed extraction column. Chemical Engineering Research and Design, 90, 2148-2154.

Spasojevic, V.D., Djordjevié, B.D., Serbanovic, S.P. e Radovic, I.R. (2014) Densities, refractive indices, viscosities, and spectroscopic study of 1-amino-2-propanol + 1-butanol solutions at (288.15 to 333.15) K. Chemical Engineering Data, 59, 1817-1829.

Teflanab, R., Ghoreishi, S. M., Safdari, J. e Torab-Mostaedi, M. (2015). Axial dispersion model in predictive mass transfer correlation for random pulsed packed column. Chemical Industry & Chemical Engineering Quarterly, 21, 77-83.

Torab-Mostaedi, M. e Safdari, J. (2009). Mass transfer coefficients in a pulsed packed extraction column. Chemical Engineering Process., 48, 1321-1326.

Vallés, C., Pérez, E., Mainar, A.M., Santafé, J. e Dominguez, M. (2006). Excess enthalpy, density, speed of sound, and viscosity for 2-methyltetrahydrofuran + 1-butanol at (283.15, 298.15, and, 313.15) K. Chemical Engineering Data, 51, 1105-1109.

Publicado

01/01/2020

Cómo citar

BERNARDES, A. P. D.; GÓIS, L. M. N. Evaluación de eficiencia y transferencia de masa en un extractor pulsado con relleno. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 2, p. e132922185, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i2.2185. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/2185. Acesso em: 20 may. 2024.

Número

Sección

Ciencias Exactas y de la Tierra