IBTSS77MM
Distillation simple
La distillation simple permet de séparer les liquides dont les températures d’ébullitions sont très différentes. Elle est utilisée principalement pour purifier un liquide ou le séparer des impuretés non-volatiles .
La distillation simple consiste dans un premier temps à chauffer le mélange pour générer des vapeurs. On peut aussi nommer cette opération« évaporation ». Dans un deuxième temps, les vapeurs seront condensées dans un réfrigérant pour obtenir des produits liquides.
La distillation peut être utilisée pour séparer des composants ayant une très grande différence de volatilité, tels que : Un solvant et un résidu (recyclage de solvants) , De l’eau et un sel (concentration de l’eau saline).
Distillation fractionnée
Pour des produits possédant des volatilités proches, il faudrait utiliser une colonne de rectification pour fractionner les produits. Il s’agit d’une colonne munie d’éléments séparateurs dont le but est d’assurer un contact intime entre les vapeurs venant du rebouilleur et le liquide redescendant du condenseur (reflux).
Le contact intime entre vapeur et liquide le long de la colonne se comporte comme une cascade de distillation simple permettant d’enrichir progressivement vers le haut, les vapeurs en composants le plus volatil, et finalement, les composants lourds s’accumulent dans le bouilleur. Selon l’efficacité de la colonne et selon la volatilité des produits dans le mélange, on recueille successivement dans le réfrigérant des produits différents. Les produits possédant de température d’ébullition faible passent en premier. Tandis que les produits lourds en température d’ébullition élevée sortent en dernier.
Types de distillation
Distillation discontinue : La distillation peut être menée en chargeant le mélange à séparer dans un réacteur servant de bouilleur. Celle-ci est chauffée pour générer des vapeurs qui sont ensuite condensés pour constituer le distillat. Le mélange chargé initialement s’appauvrit progressivement en composants les plus volatils, tandis que le distillat, au début pauvre en composants les moins volatils, s’enrichit progressivement. Lorsque les quantités et qualités souhaités pour le distillat et/ou le résidu sont atteintes, on arrête l’opération et on décharge le résidu du bouilleur avant de préparer pour une nouvelle opération.
Distillation continue : Une distillation continue est une distillation où l’installation de distillation est continuellement alimentée avec le mélange à séparer. Ce type d’installation permet de travailler sans modification les profils de composition et de température.
Distillation sous vide : La distillation sous vide est en fait une distillation opérée sous une pression totale inférieure à la pression atmosphérique. La température d’ébullition du mélange comme celle des composants est abaissée quand la pression est réduite. Dans le cas général, la volatilité relative des composants est augmentée .
Colonne de distillation
Une colonne est une unité de séparation physico-chimique. Il s’agit en général d’un tube contenant des éléments séparateurs, au sein duquel des échanges de matières (base de séparation) et d’énergie (chaleur) s’effectuent entre une phase liquide descendante et une phase gazeuse montante. Les différents types de colonnes On distingue deux types de colonne :
Colonne à plateaux : Une colonne à plateaux est une colonne utilisée pour des mélanges visqueux dans laquelle il est nécessaire de mettre en contact une phase liquide et une phase gazeuse.
La phase liquide s’écoule vers le bas à travers la colonne par gravité tandis que la phase gazeuse monte vers le haut par évaporation. Ces deux phases entre en contact au niveau de perforation, de soupapes ou de calottes présents sur le plateau. Le gaz se déplace vers le plateau supérieur tandis que le liquide se déplace vers le plateau inférieur.
Les plateaux sont les principaux éléments d’une colonne de distillation. Ils permettent le transfert de matière entre deux phases, la vapeur montante et le liquide descendant.
Les plateaux sont constitués de plusieurs éléments : la zone d’échange, le barrage et le déversoir. Le barrage fixe la hauteur de liquide et la perte de charge. Le déversoir permet le transit du liquide vers le plateau et force la vapeur à passer par la zone d’échange. On a trois sortes de plateaux : Plateaux perforés, Plateaux à calottes, Plateaux à soupapes.
Les colonnes à plateaux sont plus intéressantes en continue, sous la pression atmosphérique ou sous une pression élevée et en cas de besoin de nombre d’étages importants.
Colonne à garniture : Le garnissage est une partie des colonnes qui permet d’augmenter la surface de contact entre la phase liquide et la phase gazeuse. Il permet d’améliorer les échanges entre les phases pour un volume de colonne donnée.
On distingue deux types de garnissage :
Garnissage en vrac : Il est composé d’éléments aux formes complexes disposés de manière aléatoire dans la colonne. Le transfert de matière entre le liquide et la vapeur se fait à la surface de chaque élément. Il existe de nombreuses formes et matériaux disponibles pour le garnissage en vrac.
Garnissage structuré : Le garnissage structuré est un garnissage relativement nouveau. Ilest très apprécié pour son efficacité et ses faibles pertes de charge. Ces deux qualités permettent un gain appréciable dans la taille et hauteur de colonne et un meilleur échange thermique avec faible transfert de matière.
Ce garnissage est constitué d’un assemblage de plaques ondulés montés verticalement dos à dos. L’inclinaison des ondulations avec la verticale peut être de 30° ou de 45°. L’assemblage de plaques ondulées en forme de nids d’abeille assure une répartition uniforme des phases ascendantes vapeur et descendantes liquide, et un contact optimal pour le transfert de matière .
Table des matières
INTRODUCTION
PREMIÈRE PARTIE :ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1 HISTORIQUE
I.2 DEFINITION
I.2.1 Distillation simple
I.2.2 Distillation fractionnée
I.2.3 Colonne de distillation
I.2.3.1 Les différents types de colonnes
I.2.3.1.1 Colonne à plateaux
I.2.3.1.2 Colonne à garniture
I.2.3.2 Choix entre plateaux et garnissage
I.2.4 Plateaux théoriques
I.2.5 Nombre de plateaux nécessaires pour la distillation discontinue
I.2.6 Mélange azéotropique
I.2.7 Pression partielle
I.2.8 Tension de vapeur ou pression de vapeur saturante
I.2.9 Solution liquide idéale
I.2.10 Solution liquide réelle
I.2.11 Volatilité relative (A vis-à-vis de B)
I.3 TYPES DE DISTILLATION
I.3.1 Distillation discontinue
I.3.2 Distillation continue
I.3.3 Distillation sous vide
I.4 THERMODYNAMIQUE DE LA DISTILLATION
I.4.1 Principe de construction expérimentale d’un diagramme isobare « liquide-vapeur »
I.4.1.1 Courbe d’analyse thermique de chauffage
I.4.1.2 construction d’un diagramme isobare
I.4.2 Mode de lecture du diagramme isobare
I.4.3 Principe de construction de courbe d’équilibre « liquide-vapeur »
I.4.3.1 Construction de courbe d’équilibre à partir de l’isobare d’ébullition et de rosée
I.4.3.2 Équation de la courbe d’équilibre pour le système idéal
I.4.4 Détermination graphique du nombre d’étages théorique minimum ( ) à reflux total et à reflux minimum
I.4.5 Détermination théorique de nombre d’étages théorique en rectification
DEUXIÈME PARTIE : MATÉRIELS ET METHODES
II.1 APPAREILLAGE
II.2 DESCRIPTION DE CHAQUE COMPOSANT
II.2.1 Colonne de distillation
II.2.2 Condenseur ou réfrigérant à eau
II.2.3 Thermomètre à mercure
II.2.4 Ballon de distillation
II.2.5 Chauffe-ballon
II.2.6 Erlenmeyer
II.3 AUTRES MATERIELS UTILISÉS
II.3.1 Alcoomètre étalonné à 20°C
II.3.2 Thermostat
II.4 MATERIEL DE BEFORONA
TROISIÈME PARTIE : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
III.1 DESCRIPTION DU SITE PROPREMENT DIT BEFORONA
III.2 DIAGRAMME BINAIRE ISOBARE
III.2.1 Courbe d’analyse thermique
III.2.1.1 Distillation d’un mélange toaka-gasy de 45%vol
III.2.1.2Mélange binaire éthanol-eau de 10% en volume d’éthanol
III.2.1.3 Mélange binaire éthanol-eau de 20% en volume d’éthanol
III.2.1.4 Mélange binaire éthanol-eau de 30% en volume d’éthanol
III.2.1.5 Mélange binaire éthanol-eau de 40% en volume d’éthanol
III.2.1.6 Mélange binaire éthanol-eau de 50% en volume d’éthanol
III.2.1.7 Mélange binaire éthanol-eau de 60% en volume d’éthanol
III.2.1.8Mélange binaire éthanol-eau de 70% en volume d’éthanol
III.2.1.9 Mélange binaire éthanol-eau de 80% en volume d’éthanol
III.2.1.10Mélange binaire éthanol-eau de 90% en volume d’éthanol
III.2.1.11 Mélange binaire éthanol-eau de 92% en volume d’éthanol
III.3 Interprétation des courbes d’analyses thermique
III.4 Diagramme isobare du binaire éthanol-eau
III.4.1 Interprétation Du diagramme isobare du binaire éthanol-eau
III.4.2 Déroulement de la distillation
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES
