Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Jean-Charles CICILE : Ingénieur IGC (Institut de Génie Chimique de Toulouse) - Ingénieur de Procédés à la Division Technip-Speichim de la société Technip
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les colonnes à plateaux sont utilisées pour réaliser un contact entre une phase gazeuse et une phase liquide de façon à amener celles-ci le plus près possible de l’état d’équilibre. Les transferts de matière et de chaleur entre les phases sont d’autant plus importants que la surface de contact et la turbulence des phases sont plus grandes.
Les colonnes à plateaux ont été mises au point pour la distillation, opération dans laquelle la résistance au transfert de matière est plus importante dans la phase vapeur que dans la phase liquide. Les plateaux sont donc conçus pour assurer une dispersion de la phase vapeur au sein du liquide. Les colonnes à plateaux sont utilisées avec un égal succès en distillation et en absorption.
Dans l’immense majorité des cas, on utilise directement l’énergie de pression de la vapeur pour disperser les phases l’une dans l’autre. Dans tous les cas, on profite de la gravité pour le mouvement de la phase liquide qui a toujours lieu de haut en bas.
À part quelques dispositifs particuliers, les plateaux peuvent se ranger en deux grandes catégories (figure 1) :
-
les plateaux à courants croisés avec trop-plein ;
-
les plateaux à contre-courant sans trop-plein.
Dans les plateaux à courants croisés, la phase gazeuse ascendante traverse le liquide qui se déplace horizontalement sur le plateau. Un barrage de sortie maintient une couche de liquide sur le plateau. Le liquide s’écoule par gravité d’un plateau à l’autre par une conduite (trop-plein). Les plateaux à contre-courant ne comportent ni barrage de sortie ni trop-plein, le liquide et la vapeur s’écoulent par les mêmes orifices.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1981 par Jean-Charles CICILE
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Viroles2. Plateaux
Le plateau est l’élément actif de la colonne : il a pour fonction la mise en contact de la phase liquide et de la phase gazeuse de façon à amener celles-ci le plus près possible de l’état d’équilibre.
2.1 Zones du plateau
Les différentes zones du plateau sont représentées sur la figure 4.
HAUT DE PAGE2.1.1 Plateaux à courants croisés
La surface active A est la zone implantée d’éléments de barbotage (trous ou fentes, calottes ou soupapes). La surface perdue à la périphérie du plateau (zone E) résulte de la présence des dispositifs de supportage (plats de 30 à 80 mm de largeur pour les plateaux en éléments) et de l’impossibilité d’adapter l’implantation des dispositifs de barbotage à la forme circulaire de la virole, particulièrement dans le cas des calottes.
Le dimensionnement des plateaux fait intervenir la vitesse de la vapeur dans la surface active (bubbling area en anglais). La définition de la surface active varie suivant les auteurs des formules de calcul, il y a donc lieu d’être vigilant.
Les plateaux à courants croisés avec trop-pleins comportent en outre :
-
la zone B occupée par les trop-pleins, qui représente généralement 5 à 30 % de la section de la colonne ;
-
les zones C et D de distribution et de dégazage du liquide, qui représentent généralement 5 à 20 % de la section de la colonne, mais peuvent être inexistantes dans certains cas.
On appelle circulation ou passe la région du plateau comprise entre le ou les points d’arrivée du liquide situés sur une même rangée et le ou les trop-pleins d’une même rangée rencontrés les premiers par ce liquide (figure 5). On construit des plateaux à 1, 2, 3 ou même 4 circulations (il est rare de dépasser ce nombre). Certains constructeurs ont mis au point des plateaux à circulation radiale (figure 5d et 5e ). Enfin, on construit des plateaux dont tous les trop-pleins sont situés du même...
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Plateaux
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - CODAP (Code français de construction des appareils à pression). 2000, révision de juillet 2001 (avec mises à jour périodiques) SNCT.
-
(2) - Boiler and pressure vessel code. Section VIII : Rules for construction of unfired pressure vessels, division 1 : Pressure vessels, divison 2 : Alternative rules - . (Code ASME pour les chaudières et les récipients sous pression. Section VIII : Récipients sous pression non soumis à l’action de la flamme, division 1 : Récipients sous pression, division 2 : Autres règles). (avec additifs périodiques) Amer. Soc. Mechan. Engrs. (1998).
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(3) - Règles définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions et annexes - . (Règles N.V. 65 et annexes). (édition 2001) DTU 06-002 avril 2000.
-
(4) - DELNICKI (M.V.), WAGNER (J.L.) - Performance of multiple downcomar trays. (Performance des plateaux à trop-pleins multiples) - . Chem. Engng Progress (USA) 66, no 3, 50-55 (1970).
-
(5) - NYE (J.O.), GANGRIWALA (H.A.) - Nye trays. Design...
(liste non exhaustive)
Carbone-Lorraine (plateaux en graphite et métaux nobles) http://www.carbonelorraine.com
Koch-Glitsch (plateaux Koch, Glitsch, Nye, etc.) http://www.koch-glitsch.com
Kühni http://www.kuhni.ch
Montz http://www.montz.de
Rauschert (plateaux métalliques et en matières plastiques) http://www.rauschert.de
Saint-Gobain NorPro (plateaux Norton) http://www.norpro.saint-gobain.com
SGL Technic (plateaux en graphite et métaux nobles) http://www.sgltechnic.fr
Sulzer Chemtech (plateaux Nutter, Metawa) http://www.sulzerchemtech.com
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American Institute of Chemical Engineers (AIChE) http://www.aiche.org
Fractionation Research Inc. (FRI) http://www.fri.org
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