La distillation discontinue : cours et problèmes

Résumé du document

La distillation discontinue est une méthode de séparation des constituants basée sur la différence des volatilités des corps présents dans un mélange exécuté en lot.

La détermination du nombre d'étages théorique d'une colonne de distillation fonctionnant en discontinu présente une difficulté supplémentaire au regard de la discontinuité des paramètres opératoires.

Ainsi et après avoir pris connaissance des modèles qui régissent le fonctionnement de la distillation discontinue, dans ce document nous aurons à déterminer, selon le mode opératoire utilisé, le nombre de plateaux théoriques, le taux de reflux, la composition ainsi que la quantité du distillat recueilli sans oublier pour autant un paramètre important qu'est la quantité de chaleur à fournir au bouilleur.

Avec une série de problèmes dont trois avec des solutions détaillés, tous les cas et variantes seront étudiés et nous aurons la possibilité de voir l'influence et l'interdépendance des paramètres opératoires et d'en choisir la marche optimale pour ce genre de rectification (...)

Extraits

[...] Il s'agit alors d'établir des équations différentielles pour décrire cette opération. Sur le plan de la conduite de l'installation, alors qu'une distillation continue fonctionne en régime permanent sur des durées comprises entre 5 jours et 11 mois, la distillation discontinue est une suite d'opérations séquentielles dont l'ensemble dure entre 8 et 24 heures. La distillation discontinue s'impose dans les cas de fonctionnement suivants : La quantité de produit brut à distiller est inférieure à 2 tonnes par jour ; On veut traiter plusieurs mélanges très différents dans une même installation ; Le produit à traiter est très complexe et l'on désire obtenir de nombreuses fractions. [...]

[...] = 180,52 x 40,7 = 7,3 MJ 3. [...]

[...] On dispose enfin d'une fonction R=f(D/Bi) reliant le taux d'avancement de l'opération avec le taux de reflux Détermination de la quantité de chaleur à fournir au bouilleur. En dressant un bilan matière autour du condenseur, la quantité de vapeur dV produit pendant l'intervalle de temps dt est : dV = ( R + 1)dD dV dD = ( R + = ( R + 1)d D B Bi Bi En intégrant cette équation, entre l'état initial et l'état final correspondant respectivement au taux d'avancement égale à 0 et Df /Bi , on obtient : Df V = Bi Df 0 Bi 0 Bi Df + d D B , ou Df V = + Bi Bi 0 Bi R d D Bi R D : Représente l'aire située sous la courbe R=f D B et limitée par les B asymptotes passant par 0 et Df / Bi En négligeant le terme de surchauffe de la charge au cours de la distillation, d'autant plus qu'il est difficile de le quantifier, la quantité de chaleur à fournir au bouilleur sera donc : Q B = B i cp m ( Te T ) + V H V Avec : cpm : capacité calorifique du mélange ; Te : température d'ébullition de la charge ; T : température à laquelle la charge est disponible ; V : quantité de vapeur produit tout au long de la distillation ; : chaleur latente de vaporisation du mélange ; Bicpm(Te-T) représente la quantité de chaleur nécessaire pour amener la charge à son point de bulle. [...]

[...] En déduire les conditions aux limites. Finalement, on désire fractionner le distillat en deux coupes. La première coupe est obtenue en fixant le taux de reflux à 3 et en réalisant un épuisement de la charge initiale à 10%. La deuxième coupe est obtenue en continuant l'épuisement jusqu'à pour un taux de reflux égal à 4. Déterminer, dans ces conditions, la composition du distillat global de chaque coupe. Calculer la composition du distillat global et le taux d'avancement lorsqu'on mélange les deux coupes. [...]

[...] Wuithier (P.). Le pétrole : raffinage et génie chimique, T1, édition technip, (1987). CICILE Distillation. Absorption. Etude pratique. Technique de l'ingénieur 2 610]. [...]