TP de simulation de l'extraction liquide-liquide par le logiciel Aspen Plus

Thèmes abordés

Sciences - Ingénierie - Industrie, TP chimie, simulation extraction liquide-liquide, logiciel Aspen Plus, séparation des composantes chimiques, colonne de distillation, décanteur, acétone, introduction d'un solvant, différence de potentiel, recyclage de solvant, MIBK

Résumé du document

L'extraction liquide-liquide est une opération unitaire très utilisée en industrie comme en recherche scientifique. Elle permet de séparer des composantes chimiques, en créant une deuxième phase, immiscible totalement ou partiellement avec la première et qui possède une sélectivité plus grande. Elle se fait en deux étapes : agitation et décantation. ASPEN PLUS est un logiciel très puissant, il permet la simulation des procédés, tout en proposant une base de données des composantes chimiques qui dépasse tous les logiciels similaires, ainsi que des différents modèles thermodynamiques.

Extraits

[...] II. L'impact de débit de solvant sur le rendement de L'ELL au cas 3 On répète la dernière simulation plusieurs fois. Chaque fois on change le débit de solvant et on calcule le rendement. Ainsi on obtient les résultats suivants. Débit solvant en Rendement en % Kg\h 50 87.4 70 92.72 90 95.3 110 96.92 130 97.8 150 98.6 170 98.8 190 99 210 99.2 250 99.5 500 99.9 1000 99.99 En augmentant le débit de solvant, le rendement augmente. [...]

[...] TP de simulation de l'extraction liquide-liquide par le logiciel Aspen Plus Abréviation : NET : Nombre d'étages théorique. ELL : Extraction Liquide-Liquide. MIBK : Methyl isobutyl ketone Introduction L'extraction liquide-liquide est une opération unitaire très utilisée en industrie comme en recherche scientifique. Elle permet de séparer des composantes chimiques, en créant une deuxième phase, immiscible totalement ou partiellement avec la première et qui possède une sélectivité plus grande. Elle se fait en deux étapes : agitation et décantation. Extrait Raffinat La simulation permet, dans ce cadre, d'évaluer et de comparer entre plusieurs systèmes, pour en tirer le plus convenable en termes de rendement et de coût. [...]

[...] Conclusion et interprétations Le rendement de la séparation liquide-liquide selon les résultats de la simulation, est plus grand dans le cas N° 3. On peut donc déduire que le fait d'utiliser plusieurs étages au lieu qu'un seul permet d'augmenter le rendement de la séparation. En effet, en faisant passer le diluant d'un étage à un autre, on assure l'introduction de solvant pur (sans soluté) et par la suite on garantit une différence de potentiel chimique plus important entre les deux phases. [...]

[...] Autrement dit, il nous faut plusieurs étages afin d'extraire une petite quantité d'acétone ; les étages ajoutés sont couteux et non rentables. Possibilité de récupération et de recyclage de solvant On ajoute une colonne de distillation à notre modèle d'ELL utilisé dans le cas 3. Ceci pour séparer l'acétone (l'élément qu'on cherche à produire par ce procédé) de MIBK. On pense ensuite à utiliser le MIBK récupéré dans le résidu comme solvant d'ELL et d'ajouter un appoint quand ce dernier n'est pas suffisant pour alimenter le procédé. [...]

[...] Pour les spécifications de ce nouveau block on choisit : ← Feed stage ← Reflux Ratio : 0.99 ← Distillate to feed mole ratio : 0.356 La simulation de cette colonne sur Aspen plus, nous permet de prédire la concentration d'Acétone pour différents nombres d'étages théoriques. Le tableau suivant résume ces résultats : NET ACÉTONE MIBK EAU 0.0799509 1.350767 0.031647 0.0483899 1.380288 0.0336862 0.0339956 1.385741 0.0426262 0.0212747 1.389191 0.0518989 0.0104954 1.392076 0.0597912 On remarque que plus on ajoute des étages, moins le résidu contient d'acétone. Pour choisir le nombre d'étages théoriques, il faut mener une étude technico-économique qui prend en considération le coût du solvant ainsi que le coût d'investissement d'une colonne de distillation. [...]