De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Performance d'une extraction liquide-liquide

Nous gardons le même exemple, en supposant en plus que le débit de charge F est égal à 1 mol/s.

Question

Déterminez :

  • le taux de récupération de l'éthanol dans l'extrait[1] ;

  • le taux de récupération de l'eau dans le raffinat[2] ;

  • la sélectivité de la séparation.

Indice

Les compositions de l'extrait[1] et du raffinat[2] sont données dans les résultats du programme.

Pour la définition des concepts de sélectivité et de taux de récupération, vous pouvez vous reporter à l'exercice Étage d'extraction[4][3].

Solution

Pour pouvoir calculer des taux de récupération, il faut d'abord déterminer les débits d'extrait[1] et de raffinat[2] . Il faut pour cela résoudre deux équations de bilan matière, par exemple l'équation de bilan matière global et l'équation relative au constituant A :

On en tire le débit d'extrait[1] :

est le taux de solvant[5].

Les compositions de l'extrait[1] et du raffinat[2] sont récapitulées dans le tableau ci-dessous :

composition de l'extrait et du raffinat

éthanol (A)

eau (B)

2-éthylhexanol (S)

extrait

0,0984

0,1442

0,7574

raffinat

0,0017

0,9982

0,0001

On en tire et

Le taux de récupération de l'éthanol dans l'extrait[1] est :

Le taux de récupération de l'eau dans le raffinat[2] est :

Enfin, la sélectivité de la séparation est :

(on aurait trouvé la même valeur de la sélectivité en utilisant les compositions de l'extrait[1] et du raffinat[2] désolvantés)

On constate que l'éthanol est pratiquement entièrement entraîné par l'extrait[1], alors que le raffinat[2] contient près de 60% de l'eau de la charge. Il est constitué d'eau presque pure, avec quelques traces d'éthanol et de solvant. Ce procédé peut être envisagé pour pré-concentrer une solution d'éthanol diluée en vue d'une purification ultérieure. L'extraction[4] liquide-liquide ne consomme que très peu d'énergie (pour les pompes et l'agitation des mélangeurs), mais la récupération du solvant (par distillation) a un coût énergétique significatif.

  1. extrait (en extraction liquide-liquide)

    phase riche en solvant

  2. raffinat (en extraction liquide-liquide)

    phase pauvre en solvant

  3. En savoir plus...
  4. extraction

    procédé dans lequel les constituants d'un mélange sont séparés en mettant à profit leur différence de solubilité dans un tiers corps (solvant)

  5. taux de solvant (en extraction liquide-liquide)

    rapport du débit de solvant alimentant la cascade de mélangeurs-décanteurs au débit de mélange à séparer

Jacques Schwartzentruber (EMAC) Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'IdentiqueRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)