Corso di Estrazione Liquido-Liquido

Lezione 1 • Base termodinamica dell'estrazione

Tratta l'energia libera di Gibbs, il potenziale chimico e i coefficienti di attività come motori del trasferimento del soluto tra le fasi. Collega la teoria termodinamica al comportamento pratico della distribuzione.

Lezione 2 • Principi di selezione del solvente

Presenta i criteri per la scelta di un solvente di estrazione, tra cui selettività, immiscibilità, recuperabilità e sicurezza. Guida gli studenti verso decisioni sistematiche di screening del solvente.

Lezione 3 • Introduzione ai processi di separazione

Colloca l'estrazione liquido-liquido (LLE) nel più ampio panorama delle tecnologie di separazione e ne definisce la rilevanza industriale. Stabilisce la terminologia utilizzata in tutto il corso.

Lezione 4 • Diagrammi di fase ternari

Insegna la costruzione e l'interpretazione dei diagrammi ternari, incluse le curve binodali, le linee coniugate e i punti critici di miscibilità. Fornisce lo strumento grafico utilizzato nei calcoli degli stadi di equilibrio.

Lezione 1 • Equazione di Kremser e metodi analitici

Presenta l'equazione di Kremser per sistemi con coefficienti di distribuzione costanti e la confronta con i risultati grafici. Consente calcoli manuali rapidi per la progettazione preliminare.

Lezione 2 • Efficienza di stadio e stadi reali

Distingue gli stadi teorici da quelli reali utilizzando le efficienze di stadio di Murphree e globali. Converte il numero di stadi teorici nei requisiti reali dell'apparecchiatura.

Lezione 3 • Estrazione multistadio a correnti incrociate

Analizza contatti ripetuti a singolo stadio con solvente fresco e calcola il recupero cumulativo. Dimostra i rendimenti decrescenti e le strategie ottimali di suddivisione del solvente.

Lezione 4 • Calcoli di estrazione a singolo stadio

Deriva i bilanci di massa per un singolo contatto di equilibrio e risolve per le composizioni dell'estratto e del raffinato. Stabilisce il quadro di calcolo esteso ai sistemi multistadio.

Lezione 1 • Diffusione e convezione nelle gocce

Tratta la diffusione molecolare, la circolazione interna e gli effetti di oscillazione sul trasferimento di massa intragoccia. Spiega perché l'idrodinamica delle gocce influenza fortemente le velocità di estrazione.

Lezione 2 • Approccio dell'altezza dell'unità di trasferimento

Introduce il metodo NTU-HTU come alternativa al conteggio degli stadi per i contattori differenziali. Collega i coefficienti di trasferimento di massa ai calcoli dell'altezza della colonna.

Lezione 3 • Formazione e rottura delle gocce

Analizza come le gocce della fase dispersa si formano, si rompono e coalescono e come questi fenomeni controllano l'area interfacciale. Collega la distribuzione dimensionale delle gocce alle prestazioni di trasferimento di massa.

Lezione 4 • Teoria del trasferimento di massa interfacciale

Spiega la teoria del doppio film e il concetto di coefficienti di trasferimento di massa globali per sistemi liquido-liquido. Fornisce la base teorica per il dimensionamento delle apparecchiature nei capitoli successivi.

Lezione 1 • Colonne a piatti pulsate e a piatti a movimento alternato

Analizza come la pulsazione meccanica migliora la dispersione delle gocce e il trasferimento di massa nelle colonne a piatti. Tratta la frequenza e l'ampiezza della pulsazione come variabili operative chiave.

Lezione 2 • Estrattori centrifughi

Spiega il potenziamento della separazione di fase mediante forza centrifuga negli estrattori Podbielniak e centrifughi anulari. Evidenzia le applicazioni che richiedono tempi di residenza brevi o un ingombro ridotto.

Lezione 3 • Colonne a spruzzo e a riempimento

Tratta le colonne a spruzzo e i riempimenti casuali o strutturati come semplici contattori differenziali. Spiega la miscelazione assiale come principale limitazione delle prestazioni.

Lezione 4 • Colonne a disco rotante e agitate

Presenta i contattori a disco rotante e altre colonne agitate meccanicamente che migliorano il trasferimento di massa attraverso una turbolenza controllata. Confronta l'intensità dell'agitazione con le prestazioni di separazione.

Lezione 1 • Verifica del progetto e analisi di sensibilità

Verifica il progetto rispetto a variazioni nella composizione dell'alimentazione, nella portata e nelle proprietà fisiche per confermarne la robustezza. Identifica i parametri di progettazione più critici per il controllo del processo.

Lezione 2 • Determinazione dell'altezza della colonna

Calcola l'altezza richiesta della colonna a partire dal numero di unità di trasferimento e dall'altezza dell'unità di trasferimento. Integra i dati di efficienza di stadio o HTU con i risultati del diametro della colonna.

Lezione 3 • Progettazione e specifica degli interni

Specifica il distributore, il supporto del riempimento e l'hardware di controllo dell'interfaccia per la colonna progettata. Garantisce una distribuzione uniforme delle fasi e una posizione stabile dell'interfaccia.

Lezione 4 • Base di progetto e specifiche di processo

Traduce un obiettivo di separazione in input di progettazione quantitativi, tra cui composizione dell'alimentazione, portate e obiettivi di recupero. Stabilisce il documento della base di progetto utilizzato durante l'intera procedura di dimensionamento.

Lezione 1 • Retrostrazione e strippaggio

Tratta la ri-estrazione del soluto dal solvente caricato utilizzando variazione di pH, variazione di temperatura o un solvente di strippaggio. Collega la progettazione della retrostrazione al numero di stadi dell'estrazione diretta.

Lezione 2 • Trattamento del raffinato e rimozione del solvente

Affronta il solvente residuo nella fase raffinato mediante strippaggio con vapore, strippaggio con aria o adsorbimento. Garantisce che le correnti di prodotto e di scarto soddisfino le specifiche di qualità.

Lezione 3 • Importanza del recupero del solvente

Quantifica l'impatto economico e ambientale delle perdite di solvente e stabilisce gli obiettivi di recupero. Motiva la progettazione di sistemi efficienti di retrostrazione e strippaggio.

Lezione 4 • Recupero del solvente basato su distillazione

Progetta colonne di distillazione per separare il solvente dalle correnti di estratto e raffinato. Affronta la formazione di azeotropi e il suo impatto sulla selezione dello schema di recupero.

Lezione 1 • Simulazione dinamica e studi di controllo

Estende i modelli a regime stazionario alla simulazione dinamica per valutare le risposte all'avviamento, all'arresto e ai disturbi. Supporta la progettazione del sistema di controllo trattata nel prossimo capitolo.

Lezione 2 • Studi di sensibilità e ottimizzazione

Esegue studi parametrici di sensibilità e routine di ottimizzazione per identificare le migliori condizioni operative. Collega gli output della simulazione alle funzioni obiettivo economiche.

Lezione 3 • Convalida del modello rispetto a dati sperimentali

Convalida le previsioni della simulazione rispetto a dati di laboratorio o di impianto pilota utilizzando metriche statistiche. Identifica le fonti di errore del modello e applica strategie di correzione.

Lezione 4 • Selezione del modello termodinamico per LLE

Confronta i modelli NRTL, UNIQUAC, UNIFAC e altri modelli di coefficiente di attività per la previsione dell'equilibrio liquido-liquido. Guida la selezione del modello in base ai dati disponibili e alla complessità del sistema.

Lezione 1 • Procedure di avviamento, arresto e regime stazionario

Fornisce procedure passo-passo per portare un'unità di estrazione a regime stazionario e arrestarla in sicurezza. Enfatizza le sequenze di formazione delle fasi e di stabilizzazione dell'interfaccia.

Lezione 2 • Strategie di controllo del livello dell'interfaccia

Progetta circuiti di controllo per mantenere stabile la posizione dell'interfaccia liquido-liquido nei sedimentatori e nelle colonne. Tratta approcci di controllo in cascata, a campo diviso e basati su modello.

Lezione 3 • Diagnosi di problemi operativi comuni

Diagnostica e risolve allagamento, emulsificazione, inversione di fase e scarsa separazione nelle unità operative. Costruisce una metodologia sistematica di ricerca dei guasti applicabile a qualsiasi sistema LLE.

Lezione 4 • Variabili chiave di processo e strumentazione

Identifica le variabili misurate critiche in un'unità LLE, tra cui il livello dell'interfaccia, le portate e le composizioni delle fasi. Specifica i tipi appropriati di sensori e analizzatori per ciascuna variabile.