Condenseur total ou partiel, consommation énergétique

Tout le développement que nous avons fait jusqu'à présent s'applique au cas où le distillat[1] est vapeur. On dit alors que le condenseur est partiel, puisqu'il ne condense que le reflux, et pas le distillat[1]. Un condenseur partiel est un étage d'équilibre qui effectue une séparation (le distillat[1] et le reflux[2] n'ont pas la même composition).

Très souvent, on préfère obtenir un distillat[1] liquide, ce qui facilite son transport et son stockage. On demande donc au condenseur de liquéfier distillat et reflux, on parle donc de condenseur total.

Un condenseur total n'est plus un étage de séparation. Par rapport à une colonne conçue sur la base d'un condenseur partiel, il faut donc rajouter un étage interne à la colonne si le condenseur est doit être total. En fait, la construction de McCabe et Thiele est exactement la même, que le condenseur soit total ou partiel, mais elle commence au deuxième plateau (au lieu du premier) dans le cas d'un condenseur total.

Début de la construction de Mc Cabe et Thiele pour un condenseur total ou partielInformations[3]

Que le condenseur soit total ou partiel, le rebouilleur doit toujours générer un débit \[r+d\] de vapeur. Le constituant le moins volatil (\[B\]) étant très largement majoritaire, une bonne estimation de la puissance consommée par le rebouilleur est :

\[\dot{{Q}_{b}}=\left(r+d\right)\Delta {h}_{B}^{\left(v-l\right)}\]

où \[\Delta {h}_{B}^{\left(v-l\right)}\] est l'enthalpie de vaporisation du constituant \[B\].

Pour le condenseur, dans lequel le constituant le plus volatil (\[A\]) est majoritaire, le puissance thermique à évacuer est :

  • dans le cas d'un condenseur partiel, qui ne condense donc que le reflux[2] \[r\]  : \[\dot{{Q}_{c}}=r\Delta {h}_{A}^{\left(v-l\right)}\]

  • dans le cas d'un condenseur total, qui ne condense le débit \[r+d\]  : \[\dot{{Q}_{c}}=\left(r+d\right)\Delta {h}_{A}^{\left(v-l\right)}\]

D'après l'hypothèse de Lewis, les enthalpies de vaporisation des deux constituants \[A\] et \[B\] sont très proches. Cela signifie qu'une colonne à condenseur total consomme une certaine puissance thermique au rebouilleur (à haut niveau de température) et rend à peu près la même puissance thermique au condenseur (mais à température plus basse) : une telle colonne dégrade en fait la puissance thermique qui la traverse.