De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Plateaux adiabatiques : hypothèse de Lewis

Cette hypothèse permet une simplification considérable du calcul d'une colonne de distillation. Elle repose sur la constatation que les enthalpies de vaporisation molaires des différents constituants que l'on sépare dans une colonne sont souvent assez proches (ou du moins du même ordre de grandeur).

Considérons alors un plateau interne de la colonne (adiabatique), dans une séparation de deux constituants et ( étant le plus volatil).

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Sur le plateau , le liquide qui descend du plateau croise la vapeur montant du plateau . Un certain flux de constituant passe du liquide à la vapeur sur le plateau; de même, un certain flux de constituant passe de la vapeur au liquide sur ce même plateau.

Or, la vaporisation d'un flux de nécessite de l'énergie, alors que la condensation d'un flux de fournit de l'énergie. Les énergies mises en jeu par ces phénomènes de vaporisation/condensation sont de loin les termes dominants dans le bilan énergétique du plateau (les termes de chaleur sensible ou de chaleur de mélange sont négligeables devant les énergies mises en jeu dans un changement de phase).

Le fait que le plateau soit adiabatique impose donc que l'énergie nécessaire pour la vaporisation de est égale à l'énergie cédée par la condensation de sur le plateau.

Si nous admettons que les enthalpies de vaporisation molaires des deux constituants sont proches, on en déduit que le flux de évaporé est égal au flux de condensé sur le plateau.

Si l'on regarde le débit de liquide traversant le plateau, cela signifie que chaque molécule de qu'il va perdre sera compensée par une molécule de . Le débit molaire total de liquide n'est donc pas modifié à la traversée du plateau (mais sa composition change). Il en va de même pour le débit de vapeur.

Il en résulte donc :

Les débits molaires de liquide et de vapeur sont constants dans chaque section de la colonne (le raisonnement ci-dessus n'est pas valide pour le plateau d'alimentation).

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

  2. 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)