Operaciones de separación y transferencia de masa

En la industria es necesario separar los componentes de una mezcla en fracciones individuales. Las fracciones pueden diferenciarse entre sí por el tamaño de las partículas, por su estado, o por su composición química.

Las operaciones de separación de los componentes de mezclas por difusión, que se basan en la transferencia de material desde una fase homogénea a otra, utilizan diferencias de presión de vapor o de solubilidad. La fuerza impulsora de la transferencia es una diferencia o gradiente de concentración.

Métodos de separación por difusión

Destilación: El objetivo de la destilación es separar, mediante vaporización, una mezcla líquida de sustancias miscibles y volátiles en sus componentes individuales, o en algunos casos en grupo de componentes.

Absorción de Gases: Un vapor soluble contenido en una mezcla con un gas inerte, es absorbido mediante un líquido en el que el soluto gaseoso es más o menos soluble.

Deshumidificación: La fase líquida es una sustancia pura que está constituida por el componente que se separa de la corriente gaseosa, o sea, que el disolvente y el soluto son la misma sustancia. Con frecuencia el gas inerte o vapor es prácticamente insoluble en el líquido.

Extracción líquido-líquido: Llamada también extracción con disolvente, en la que se trata una mezcla líquida con un disolvente que disuelve preferentemente a uno o más componentes de la mezcla. La mezcla tratada en esta forma se llama refinado y la fase rica en disolvente recibe el nombre de extracto.

Operaciones de transferencia de gas-líquido

Respecto de las operaciones gas-líquido, el propósito del equipo es permitir el contacto directo de dos fluidos, con el fin de que se lleve a cabo la difusión interfacial de los componentes. La rapidez de la transferencia de masa depende directamente de la superficie interfacial expuesta entre las fases.

Por lo tanto, la naturaleza y grado de dispersión de un fluido en el otro son de la mayor importancia. De modo general, el equipo puede clasificarse según que su acción principal sea dispersar el gas o el líquido, aun cuando en muchos aparatos las dos fases se dispersan.

Dispersión del gas:

• Tanques de burbujeo
• Tanques agitados mecánicamente
• Agitación mecánica de líquidos
• Agitación mecánica, contacto gas-líquido

Dispersión del líquido:

• Lavados Venturi
• Torres de paredes mojadas
• Torres y cámaras de aspersión
• Torres empacadas

Tanques de burbujeo

Un burbujeador es un aparato con el cual una corriente de gas, en forma de pequeñas burbujas, es introducida en un líquido. Si el diámetro del tanque es pequeño, el burbujeador, localizado en el fondo del tanque, puede ser un simple tubo abierto a través del cual el gas llegue hasta el líquido. El propósito del burbujeador puede ser poner en contacto el gas burbujeado con el líquido, por otra parte el burbujeador puede ser simplemente un aparato para agitar proporcionando la agitación más suave. El tamaño de las burbujas depende de la rapidez de flujo a través de los orificios, el diámetro del orificio, de las propiedades del fluido y de la extensión de la turbulencia que prevalece en el líquido.

La retención del gas