De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Le problème

Nous nous intéressons à une colonne simple, c'est-à-dire qui possède une seule alimentation (que nous supposerons pour le moment à l'état de liquide saturé), et uniquement deux sorties :

Nous cherchons à dimensionner une telle colonne, sachant :

  • qu'elle doit traiter une charge binaire, composée d'un mélange deux espèces et , de composition connue  ;

  • la composition des produits (distillat[1] et résidu[2] ) sont imposées dans le cahier des charges.

Dans un premier temps, nous choisirons arbitrairement un taux de reflux[3] (nous verrons par la suite comment le choisir de façon raisonnée).

La colonne est supposée isobare : cela revient à négliger la perte de charge[4] entre plateaux.

Tous les plateaux interne de la colonne sont supposé adiabatiques.

L'objectif est de déterminer :

  • le nombre de plateaux nécessaire à cette séparation

  • la consommation énergétique de cette colonne

  • une estimation (grossière) de l'investissement et du coût global de la séparation

Pour nous fixer les idées, nous travaillerons sur l'exemple suivant :

Nous cherchons à distiller un mélange de méthanol (40% en fraction molaire[5]) et d'eau (60%), de façon à obtenir au distillat[1] du méthanol pur à 98%. On souhaite que le résidu[2] ne contienne pas plus de 3% d'eau (en fraction molaire[5]). Nous prendrons pour commencer un taux de reflux[3] de 1,5.

La colonne fonctionne à pression atmosphérique.

  1. distillat (en distillation)

    débit de matière soutiré au condenseur

  2. résidu (en distillation)

    débit de matière soutiré au rebouilleur

  3. taux de reflux (en distillation)

    le rapport du débit de reflux au débit de distillat

  4. perte de charge

    La perte de charge d'une colonne de distillation est la différence de pression entre le rebouilleur et le condenseur de la colonne

  5. fraction molaire

    La fraction molaire d'un constituant est le rapport du nombre de moles de ce constituant au nombre de moles total dans le mélange. Elle est notée dans une phase liquide et dans une phase vapeur

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