De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Système ternaire acétone (1) - chloroforme (2) - méthanol (3)

Le système ternaire acétone – chloroforme – méthanol présente une autre forme d'azéotrope ternaire. Chacun des binaires présente un azéotrope, mais l'un d'entre eux, l'azéotrope acétone (1) – chloroforme (2) est négatif, les deux autres étant positifs. Nous décrirons le comportement de ce système à la température de 350K.

Observez le diagramme de phase en faisant varier la pression entre 1,9 et 2,1 bar. (choisissez un pas de 0,03)

  • À , on voit deux zones diphasiques disjointes, s'appuyant l'une sur les faces 1-2 et 2-3, l'autre sur les faces 2-3 et 3-1. Ces deux zones sont séparées par un large domaine central, entre les côtés 2-3 et 1-3, qui correspond à un état vapeur.

  • À , on observe deux domaines diphasiques, s'appuyant l'un sur le côté 2-3 et l'autre sur le côté 1-3 du triangle (proximité des azéotropes binaires des mélanges 2-3 et 1-3). La zone centrale, qui relie le sommet 3 au côté 1-2 est maintenant entièrement liquide.

  • La transition entre ces deux comportements a lieu précisément à la pression . Faites le tracé avec un pas faible (0,01) de façon à avoir la meilleure résolution. On voit que les deux domaines se joignent en un point, commun à la surface de bulle[1] et de rosée[2], de coordonnées , , . Ce point est un azéotrope (point commun des surfaces de bulle[1] et de rosée[2]), mais il n'est ni un maximum ni un minimum de pression : en effet, il existe des équilibres liquide-vapeur à des pression inférieures et supérieures à cet azéotrope.

Simulation

Méthode

Observez le diagramme de phase en faisant varier la pression entre 1,9 et 2,1 bar.

  • À , on voit deux zones diphasiques disjointes, s'appuyant l'une sur les faces 1-2 et 2-3, l'autre sur les faces 2-3 et 3-1. Ces deux zones sont séparées par un large domaine central, entre les côtés 2-3 et 1-3, qui correspond à un état vapeur.

  • À , on observe deux domaines diphasiques, s'appuyant l'un sur le côté 2-3 et l'autre sur le côté 1-3 du triangle (proximité des azéotropes binaires des mélanges 2-3 et 1-3). La zone centrale, qui relie le sommet 3 au côté 1-2 est maintenant entièrement liquide.

  • La transition entre ces deux comportements a lieu précisément à la pression . Faites le tracé avec un pas faible (0,01) de façon à avoir la meilleure résolution. On voit que les deux domaines se joignent en un point, commun à la surface de bulle[1] et de rosée[2], de coordonnées , , . Ce point est un azéotrope (point commun des surfaces de bulle[1] et de rosée[2]), mais il n'est ni un maximum ni un minimum de pression : en effet, il existe des équilibres liquide-vapeur à des pression inférieures et supérieures à cet azéotrope.

En fait, l'azéotrope est un point de selle des surfaces de bulle[1] et de rosée[2]. Pour nous en convaincre, considérons, à la pression azéotropique, une droite (ab) passant par l'azéotrope, et reliant les deux domaines liquides. Les points a et b correspondant à du liquide homogène, la pression azéotropique est donc supérieure à la pression de bulle[1] de ces deux points. Si l'on suit l'axe (ab), l'azéotrope est donc un maximum de pression.

Le long de la droite (cd), passant par l'azéotrope mais reliant les domaines vapeur, la pression de bulle[1] est supérieure à la pression de l'azéotrope (puisqu'il va falloir augmenter la pression pour liquéfier ces mélanges) : l'azéotrope est donc un minimum de pression lorsque l'on suit l'axe (cd).

Cas où l'azéotrope est un point de selle des surfaces de bulle et de roséeInformationsInformations[3]
Cas où l'azéotrope est un point de selle des surfaces de bulle et de rosée[Zoom...]InformationsInformations[4]
  1. bulle (température ou pression de)

    condition dans laquelle la première bulle de vapeur apparaît dans un mélange liquide

  2. rosée (température ou pression de)

    condition dans laquelle la première goutte de liquide apparaît dans un mélange vapeur

  3. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

  4. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

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