Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le procédé extraction liquide-liquide est une opération industrielle très mature, pour autant le choix parmi la diversité des appareils existants reste encore délicat. Une des raisons en est l’absence de critères de choix rigoureux pour la prévision des performances des différents types d’extracteurs, d’où la nécessité d’essais prototypes. Cet article pose clairement les problématiques liées au calcul d’un équipement d’extraction liquide-liquide (type, conception, dimensions), il présente également la réalisation des essais pilote et leur extrapolation.
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Jean LEYBROS : Ingénieur de l’École Supérieure de Chimie Organique et Minérale (ESCOM) - Ingénieur-chercheur au Commissariat à l’Énergie Atomique
INTRODUCTION
Les deux articles précédents (Extraction liquide-liquide- Description des appareils et Extraction liquide-liquide- Modélisation des colonnes) ont été consacrés à la description des appareillages et à leur modélisation. Le présent fascicule, indissociable des deux précédents, a pour objet les problématiques liées au choix d’un équipement, à son dimensionnement et à sa mise en œuvre industrielle.
Outre son efficacité à réaliser un transfert de matière, l’intérêt économique d’un appareil industriel sera proportionnel à son débit spécifique (volume traité par unité de surface de la section droite de l’extracteur). Cependant, bien qu’il paraisse logique de maximaliser les trois paramètres qui l’influencent (coefficient de transfert, aire interfaciale et potentiel de transfert), il n’existe aucun appareil qui puisse modifier séparément l’un quelconque de ces paramètres.
Pour satisfaire ces objectifs, on a assisté à l’apparition d’une grande diversité d’appareils. On estime qu’il existe au moins une vingtaine de types différents d’appareils en activité industrielle. Cette diversité conduit l’ingénieur, lors de la conception d’un atelier d’extraction par solvant, à des décisions qui peuvent être délicates et au mieux subjectives en l’absence d’expérimentation à l’échelle pilote sur le système considéré.
Le problème fondamental d’un calcul économique et optimisé des extracteurs liquide-liquide à partir de données purement théoriques n’a toujours pas reçu de solutions totalement satisfaisantes. Aussi, sauf dans quelques cas où l’on dispose de corrélations empiriques, le recours à des essais prototypes s’impose dans le cas quasi général et les progrès les plus récents ont abouti essentiellement à définir des règles plus fiables d’extrapolation de ces essais au dimensionnement des appareils industriels.
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Choix d’un appareil d’extraction liquide-liquide
En anglais
1. Généralités
Le matériel pour mettre en œuvre un procédé d’extraction a essentiellement pour objet d’assurer le transfert efficace du soluté à travers l’interface de deux liquides non miscibles, en contact intime. Lors de la conception d’un extracteur de type colonne plus particulièrement, on recherche souvent un compromis (figure 1) entre l’efficacité et la capacité de celui-ci, sans pour autant pouvoir garantir ultérieurement la stabilité et la reproductibilité des performances du contacteur employé.
Le débit massique Q de soluté, transféré à travers une surface d’aire interfaciale, est donné par la relation générale :
avec :
- k :
- le coefficient de transfert global (m · s–1)
-
![]()
: - l’aire interfaciale par unité de volume (m2 · m–3)
- V :
- le volume de l’appareil de contact (m3)
- (c – c *) :
- le potentiel de transfert entre la concentration du soluté à l’instant t considéré et sa concentration à l’équilibre (kg · m–3).
Le coefficient de transfert de masse traduit les résistances diffusionnelles au transfert de soluté, qu’elles soient de nature chimique ou purement physique.
Ainsi, l’énergie qu’il est nécessaire d’apporter au système pour obtenir la dispersion des phases accroît l’aire interfaciale par réduction de la taille des gouttes et améliore le transfert par agitation turbulente dont l’efficacité est supérieure au transfert diffusionnel. Cependant, des gouttes trop fines se comportent en sphères rigides, ce qui tend à freiner le transfert de matière, et elles circulent moins rapidement, ce qui réduit le débit admissible dans l’appareil (engorgement). Par ailleurs,...
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Généralités
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CALDERBRANK (P.), MOO-YOUNG (M.) - * - Chem. Eng., 16, p. 39 (1961).
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(2) - VERMEULEN (T.) - * - Chem. Eng. Prog., 51, p. 85 (1955).
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(5) - STÖLTING (M.) - Bildung der Bewegung von Einzeltropfen in einer rotierender Flüssigkeit. - Thèse Technische Universität München (1969).
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(6) - SCHLIP (R.), BLASS (E.) - Fluiddynamik in Zentrifugalextraktoren. - Chem. Ing. Tech., 54, no 4, p. 396-7 (1982).
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