Exercice : Azéotropie
Question
On dispose d'un mélange propanol - eau à 80% de propanol (en fraction molaire[1]). Sous 1 atm, ce mélange présente un azéotrope pour la composition \(x_{PrOH} = 0.422\).
Si on distille ce mélange, quelles compositions peut-on atteindre en pied et en tête de colonne ?
Donnez un exemple de spécification de séparation.
Indice
Faites des essais avec le simulateur, vous verrez sur le diagramme si les spécifications que vous demandez sont possibles ou non...
Solution
Distillation d'un mélange propanol-eau à 80% de propanol
On peut obtenir en tête un mélange proche de l'azéotrope (par valeurs supérieures) et en pied du propanol presque pur : de ce côté de l'azéotrope, l'eau est plus volatile que le propanol.
Exemple : Exemple de spécification de colonne
Composition du distillat[2] = 0,43 ; composition du résidu[3] = 0,99 : on peut estimer le taux de reflux[4] minimal à 1,48. Pour un taux de reflux[4] de 1,8, on trouve une colonne de 17 étages (18 avec un condenseur total) et un alimentation sur le 9ième étage (10ième si le condenseur est total). Notez que la construction se fait dans le sens des fractions molaires en propanol croissantes, de la gauche vers la droite.
Question
Même question pour un mélange contenant 10% de propanol.
Indice
Faites des essais avec le simulateur, vous verrez sur le diagramme si les spécifications que vous demandez sont possibles ou non...
Solution
Distillation d'un mélange propanol-eau à 10% de propanol
On peut obtenir en tête un mélange proche de l'azéotrope (par valeurs inférieures) et en pied de l'eau presque pure : de ce côté de l'azéotrope, le propanol est plus volatil que l'eau.
Exemple : Exemple de spécification de colonne
Composition du distillat[2] = 0,41 ; composition du résidu[3] = 0,01 : on peut estimer le taux de reflux[4] minimal à 0,177. Pour un taux de reflux[4] de 0,22, on trouve une colonne de 12 étages (13 avec un condenseur total) et un alimentation sur le 9ième étage (10ième si le condenseur est total). La construction se fait dans le sens des fractions molaires en propanol décroissantes, de la droite vers la gauche.