Dimensionnement d'une colonne d'absorption

Résumé du document

Nous disposons d'un mélange binaire gazeux air (80% azote N2 et 20% oxygène O2) et dioxyde de soufre (SO2 aménagement de la molécule en annexe 1). Ce dernier est obtenu lors de la réaction de combustion du souffre par l'air suivante : S8 + 8 O2 -> 8 SO2

On cherche à séparer l'air du dioxyde de souffre et cela par absorption du SO2 par de l'eau (H2O). En effet le SO2 est un gaz dense, incolore et toxique, son inhalation est fortement toxique, il ne faut donc pas le relâcher à l'atmosphère. Cependant il est intéressant de le récupérer car celui-ci à de nombreuses utilisations, il est notamment utilisé comme désinfectant, antiseptique, gaz réfrigérant ou encore agent de blanchiment. Mais industriellement il est principalement utilisé pour la fabrication d'acide sulfurique (H2SO4).

Notre projet est de dimensionner cette colonne tout en sachant que le cahier des charges nous impose certaines conditions. En effet le débit du gaz en entrée est fixé ainsi que sa composition, la température et la composition du gaz en sortie pour que le gaz puisse être relâché dans la nature dans le respect dans l'environnement. Il nous reste à déterminer la technologie de colonne utilisée ainsi que ces dimensions, mais aussi les débits de la phase d'absorption.

Nous allons voir dans un premier temps comment fonctionne une colonne d'absorption afin de savoir les paramètres importants à définir pour que le transfert de matière se fasse de façon optimale. Puis nous allons réaliser la démarche complète d'un dimensionnement étape par étape. Enfin nous conclurons sur nos résultats obtenus.

1. Principe de fonctionnement d'une colonne d'absorption

L'absorption est une opération unitaire appartenant au domaine du génie des procédés. Le but est d'effectuer un transfert de matière d'une phase à une autre. En absorption le transfert se fait du gaz vers le liquide, alors qu'en désorption cela se fait du liquide vers le gaz. Le constituant que l'on cherche à faire changer de phase est appelé le soluté (...)

Extraits

[...] Enfin nous conclurons sur nos résultats obtenus Principe de fonctionnement d'une colonne d'absorption L'absorption est une opération unitaire appartenant au domaine du génie des procédés. Le but est d'effectuer un transfert de matière d'une phase à une autre. En absorption le transfert se fait du gaz vers le liquide, alors qu'en désorption cela se fait du liquide vers le gaz. Le constituant que l'on cherche à faire changer de phase est appelé le soluté. Plusieurs phénomènes physiques sont misent en jeu au cours du transfert. [...]

[...] Nous utiliserons donc le plus proche c'est à dire 38mm. De plus cette courbe s'arrête à 50% de l'engorgement alors que nous sommes à cependant la courbe tant vers une asymptote. Ainsi nous prenons la valeur maximale, d'où : On peut écrire : On se retrouve avec une équation et deux inconnues on ne peut donc pas résoudre. Mais si on multiplie des deux cotés par NUTy : Il ne nous reste plus qu'une inconnue, il existe une valeur pour laquelle l'égalité est vraie. [...]

[...] Équation de Cornell : Le liquide étant de l'eau avec une très faible concentration en dioxyde de soufre : est un facteur donné par un abaque fournie avec l'annexe 11 (figure 11.42 On peut voir que le pourcentage d'engorgement est en abscisse, c'est à dire que si notre point est à 100% le système a atteint l'engorgement. Nous allons donc utiliser le diagramme d'Eckert pour avoir le débit d'engorgement. Après avoir tracé la droite de pente de passant par notre point de fonctionnement on trouve : Sur notre graphique trois courbes sont tracées. [...]

[...] Celle-ci est propre à chaque fluide est va définir la capacité des molécules à se déplacer à l'intérieur du fluide. Pour finir les lois de transfert au voisinage des interfaces liquide-gaz. En effet c'est à cette interface que va se faire le transfert de matière, selon le coefficient de transfert et l'aire interfaciale qui doivent être le plus grand possible afin de favoriser le transfert. Afin de mettre en contact les deux phases de façon optimale il existe différentes technologies d'absorbeurs de formes très diverses. [...]

[...] Pour finir il faudra aussi choisir une technologie de distributeur pour le liquide en haut de colonne, cela a pour but d'homogénéiser l'arrivé d'eau. [...]