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Unidade de Mistura-Decantação

1940
Vintage mixer-settler unit for liquid-liquid extraction in chemical engineering.

(Imagem gerada apenas para fins 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.

Após a mistura, a dispersão flui para o decantador, muito maior e em repouso. Aqui, sob a influência da gravidade, as gotículas da fase dispersa coalescem e se separam, formando uma camada distinta da fase contínua. O desempenho do decantador depende da diferença de densidade entre as fases, da tensão interfacial entre elas e da viscosidade da fase contínua. Vertedouros são normalmente usados ​​na saída do decantador para controlar o nível da interface e descarregar separadamente as fases leve (extrato) e pesada (rafinado). Para separações complexas que exigem muitos estágios teóricos, múltiplas unidades de mistura-decantador são conectadas em um arranjo de contracorrente. Nessa configuração, a solução de alimentação e o solvente de extração fluem em direções opostas através da cascata, maximizando a força motriz da concentração e a eficiência geral da separação. Apesar de sua grande área ocupada e significativo volume de líquido, os misturadores-decantadores continuam populares para processos com cinética lenta e requisitos de alta vazão.

UNESCO Nomenclature: 3305
Engenharia química

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • funil de separação básico de laboratório
  • tanques de mistura industriais e lagoas de decantação
  • compreensão da dinâmica de fluidos e coalescência de gotículas
  • desenvolvimento de conceitos de processamento em múltiplos estágios a partir da destilação

Aplicações

  • extração de cobre em larga escala na indústria de mineração
  • reprocessamento de combustível nuclear (por exemplo, no Processo PUREX)
  • produção de ácido fosfórico
  • indústria petroquímica para separação de hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos
  • fabricação farmacêutica em larga escala

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • compact mixer-settler designs using centrifugal forces to reduce footprint
  • integrated mixer-settler units with internal recycling for improved efficiency
  • use of static mixers to reduce energy consumption and shear, preventing emulsification
  • 3d-printed mixer-settlers for prototipagem rápida and small-scale specialty chemical production
  • smart mixer-settlers with embedded sensors for real-time monitoring of phase separation and interface level
  • membrane-assisted settlers to break difficult emulsions
  • computational fluid dynamics (cfd) modeling to optimize impeller design and flow patterns
  • mixer-settlers designed for handling three-phase systems (e.g., with solids)
  • solar-powered mixer-settlers for off-grid mining operations
  • modular, skid-mounted mixer-settler units for flexible plant configurations
Relacionado a: misturador-decantador, extração líquido-líquido, engenharia química, cascata de contracorrente, transferência de massa, separação de fases, hidrometalurgia. PUREX processo, equipamento industrial, impulsor.

Contexto histórico

Unidade de Mistura-Decantação

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1945-01-01
1949
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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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