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Silvana Cavella » 37.Estrazione solido-liquido: Dimensionamento di un estrattore a stadi multipli


Estrazione a stadi multipli in controcorrente

Descrizione dell’operazione

  • Questo modo di condurre l’estrazione ricorre all’utilizzo di una batteria di estrattori, il solvente puro è alimentato all’estremità opposta a quella di alimentazione della matrice, si trova quindi a contatto con la matrice alla più bassa concentrazione di soluto.
  • Lo stesso solvente è usato per ogni stadio, la cui concentrazione in soluto aumenta da uno stadio all’altro mentre la matrice solida si impoverisce di soluto spostandosi in direzione opposta.

Schema del sistema e nomenclatura

  • Un estrattore a stadi multipli in controcorrente è rappresentato da n unità in serie tra loro.
  • Considerando l’intero sistema, le correnti in ingresso sono la matrice fresca e il solvente puro mentre le correnti in uscita sono l’estratto e la matrice esausta.
  • Per distinguere le portate in ingresso e in uscita a un generico stadio, h, si utilizzano dei pedici.
  • Per la corrente di underflow le portate in ingresso e uscita hanno un pedice uguale ad h e a (h+1), rispettivamente.
  • Per la corrente di overflow le portate in ingresso e uscita hanno un pedice uguale (h+1) e h, rispettivamente.
  • La corrente di underflow riporta anche un apice.

Modellazione matematica di un estrattore a stadi multipli in controcorrente

Bilanci di materia e condizione di equilibrio

  • Come per l’estrattore a singolo stadio, per poter calcolare la portata e la composizione delle due correnti in ingresso e delle due correnti in uscita per ciascuno stadio della batteria bisogna scrivere dei bilanci di materia totale sul soluto e soluto+solvente, rispetto all’intero sistema e a volumi di controllo che vanno dal primo all’hesimo stadio.
  • Inoltre, bisogna per ciascuno stadio tener conto della condizione di equilibrio.

Calcolo del numero di stadi

  • Il numero di stadi è determinato scrivendo i bilanci di materia stadio per stadio.
  • Poiché le uniche condizioni note sono quelle in ingresso e uscita dall’intero sistema, la procedura di calcolo prevede di assumere un certo numero di stadi n, di risolvere le equazioni di bilancio e di verificare se il soluto presente nei solidi esausti uscenti dall’ennesimo stadio è uguale a quello desiderato.
  • Nel caso la quantità di soluto è ancora troppo alta si procede con l’aggiunta di ulteriori stadi.

Problemi di verifica e di progetto

Per l’operazione di estrazione a stadi multipli in controcorrente i problemi più ricorrenti sono o la determinazione della composizione della matrice esausta, nota la portata e la composizione dell’alimentazione, la portata del solvente e il numero di stadi (problemi di verifica), o la determinazione del numero di stadi richiesti per estrarre una data quantità di soluto, note la portata e composizione dell’alimentazione e la portata del solvente (problemi di progetto).

Prossima lezione

Presentazione e risoluzione di problemi relativi all’estrazione solido-liquido

Problemi di applicazione di analisi di un estrattore a stadi multipli per calcolare:

  • la percentuale di soluto estratta;
  • il numero di stadi teorici.

Le lezioni del Corso

I materiali di supporto della lezione

Estrazione liquido solido

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