Extracción líquido-líquido. Modelado y simulación del proceso a nivel de gota

PAUL GRASSIA; SEBASTIÁN UBAL

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; XV Reunión sobre Recientes Avances en Física de Fluidos y sus Aplicaciones (FLUIDOS 2018); 2018

Facultad de Ingeniería, UBA

La extracción líquido-líquido es un proceso de separación ampliamente utilizado en la industria química. El soluto de interés, disuelto en un solvente que conforma la fase continua, se transfiere difusivamente a otro solvente insoluble en el primero, presente como fase dispersa en contacto con la fase continua. El soluto se podría transferir en el sentido opuesto si el gradiente de potencial químico tuviera la dirección contraria. La fase dispersa suele estar constituida por gotas con un movimiento relativo respecto de la fase continua, lo que genera un patrón de recirculación interno en las gotas. El transporte convectivo de soluto, debido a este flujo, favorece la transferencia de materia en las etapas iniciales del proceso, hasta que el flujo de recirculación interno logra una distribución de soluto prácticamente homogénea a lo largo de cada una de las líneas de corriente, pero no perpendicularmente a las mismas. A partir de este punto, el proceso de transferencia opera de forma difusiva, de una línea de corriente a la contigua, hasta lograr una concentración interna homogénea. En este trabajo se presenta un modelo simplificado de este proceso, que en sus etapas iniciales evoluciona siguiendo un régimen de capa límite (CL), y que en una etapa posterior produce una transición --en un instante a determinar-- a un régimen promediado en la línea de corriente (PLC). Este modelo se compara con predicciones obtenidas mediante la resolución numérica de las ecuaciones completas de convección-difusión, usando el método de elementos finitos. Los resultados del modelo simplificado concuerdan de forma excelente con las predicciones numéricas para diferentes valores del número de Péclet, cuando se compara la cantidad total de soluto transferido en función del tiempo, el instante de tiempo en que se produce la transición entre el régimen de CL el régimen de PLC, o la distribución espacial de soluto, una vez que se alcanzó éste último régimen.