De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Optimisation économique de la distillation

La relation entre taux de reflux[1] et nombre d'étages nécessaires est représentée graphiquement ci-dessous.

Relation entre taux de reflux et nombre d'étagesInformationsInformations[2]
Relation entre taux de reflux et nombre d'étagesInformationsInformations[3]

Tous les points de la courbe correspondent à des solutions vérifiant les spécifications de séparation données. Mais ces solutions diffèrent par leurs coûts.

Le choix d'un taux de reflux[1] augmente la consommation énergétique ; en effet, la puissance thermique nécessaire au rebouilleur, qui génère un débit de vapeur, est approximativement égale à :

est l'enthalpie de vaporisation du constituant majoritaire dans le rebouilleur. Par contre, on diminue le nombre d'étages (colonne moins haute), mais on a besoin de colonnes plus larges (pour permettre à un grand débit de vapeur de passer).

Il y a donc un compromis à trouver entre coûts d'investissements et coûts de production. Afin de pouvoir calculer un coût global, combinant investissement (en €) et fonctionnement (en €/an), on utilise des coûts annualisés (sans rentrer dans des détails comptables, il suffit de supposer que l'investissement est payé par un emprunt remboursé annuellement).

La structure des coûts de séparation a typiquement l'allure suivante :

Structure des coûts dans un procédé de distillationInformationsInformations[4]
Structure des coûts dans un procédé de distillation[Zoom...]InformationsInformations[5]

Assez habituellement, on trouve qu'il existe un optimum au voisinage d'un taux de reflux[1] égal à 1,2. La position de cet optimum dépend néanmoins fortement de la conjoncture économique, puisqu'il s'agit d'un compromis entre des coûts d'investissement (liés en particulier au prix des matériaux, à la main-d'œuvre) et des coûts énergétiques (cours du pétrole).

  1. taux de reflux (en distillation)

    le rapport du débit de reflux au débit de distillat

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

  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

  5. 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)