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Unidad mezcladora-sedimentadora

1940
Unidad mezcladora-sedimentadora vintage para extracción líquido-líquido en ingeniería química.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

A mixer-settler is a standard industrial apparatus for liquid-liquid extraction. It comprises a mixing chamber, where an impeller disperses the two immiscible phases to facilitate mass transfer, followed by a settling chamber, where the phases separate via gravity. These units are often arranged in series to form a multi-stage counter-current cascade for high-efficiency separations.

The mixer-settler is a cornerstone of industrial liquid-liquid extraction due to its simple design, reliability, and scalability. Each unit functions as a discrete equilibrium stage. In the mixer, a motor-driven impeller provides the energy to break up the dispersed phase into fine droplets, creating a large interfacial area essential for rapid mass transfer of the solute. The design of the impeller and the mixing intensity are critical; insufficient mixing leads to slow extraction, while excessive mixing can create a stable emulsion that is difficult to separate in the settler.

Después de la mezcla, la dispersión fluye hacia el sedimentador mucho más grande y en reposo. Allí, bajo la influencia de la gravedad, las gotas de la fase dispersa se fusionan y se separan en una capa distinta de la fase continua. El rendimiento del sedimentador depende de la diferencia de densidad entre las fases, su tensión interfacial y la viscosidad de la fase continua. Los vertederos se utilizan normalmente a la salida del decantador para controlar el nivel de la interfaz y descargar por separado las fases ligera (extracto) y pesada (refinado). Para separaciones complejas que requieren muchas etapas teóricas, se conectan varias unidades de mezclador-decantador en una configuración a contracorriente. En esta configuración, la solución de alimentación y el disolvente de extracción fluyen en direcciones opuestas a través de la cascada, maximizando la fuerza impulsora de la concentración y la eficiencia general de la separación. A pesar de su gran tamaño y el importante volumen de líquido que requieren, los mezcladores-decantadores siguen siendo populares para procesos con cinética lenta y altos requisitos de rendimiento.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingeniería química

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • embudo de separación de laboratorio básico
  • Tanques de mezcla industriales y estanques de sedimentación
  • Comprensión de la dinámica de fluidos y la coalescencia de gotas.
  • Desarrollo de conceptos de procesamiento multietapa a partir de la destilación

Aplicaciones

  • Extracción de cobre a gran escala en la industria minera
  • reprocesamiento de combustible nuclear (por ejemplo, en el Proceso PUREX)
  • producción de ácido fosfórico
  • Industria petroquímica para la separación de hidrocarburos aromáticos y alifáticos
  • fabricación farmacéutica a gran escala

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Diseños compactos de mezcladores-sedimentadores que utilizan fuerzas centrífugas para reducir el espacio ocupado
  • Unidades mezcladoras-sedimentadoras integradas con reciclaje interno para una mayor eficiencia
  • Uso de mezcladores estáticos para reducir el consumo de energía y el cizallamiento, evitando la emulsificación.
  • 3d-printed mixer-settlers for creación rápida de prototipos and small-scale specialty chemical production
  • Mezcladores-sedimentadores inteligentes con sensores integrados para la monitorización en tiempo real de la separación de fases y el nivel de interfaz
  • sedimentadores asistidos por membrana para romper emulsiones difíciles
  • Modelado de dinámica de fluidos computacional (CFD) para optimizar el diseño del impulsor y los patrones de flujo
  • Mezcladores-sedimentadores diseñados para el manejo de sistemas trifásicos (por ejemplo, con sólidos)
  • Mezcladores-sedimentadores alimentados con energía solar para operaciones mineras fuera de la red
  • Unidades mezcladoras-sedimentadoras modulares montadas sobre patines para configuraciones de planta flexibles
Relacionado con: mezclador-decantador, extracción líquido-líquido, ingeniería química, cascada a contracorriente, transferencia de masa, separación de fases, hidrometalurgia, PUREX proceso, equipo industrial, impulsor.

Contexto histórico

Unidad mezcladora-sedimentadora

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1945-01-01
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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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