Présentation
Auteur(s)
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Jean‐Charles CICILE : Ingénieur IGC (Institut du Génie Chimique de Toulouse) - Ingénieur de Procédés à la Division Technip‐Speichim de la Société Technip
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’étude industrielle d’une distillation ou d’une absorption s’effectue normalement en suivant les étapes successives ci‐dessous :
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choix des paramètres (pression ou température en tête de colonne) ;
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établissement d’un modèle thermodynamique pour calculer les équilibres liquide‐vapeur et les chaleurs de mélange ;
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simulation du fonctionnement de la colonne par le calcul, qui permet de définir le nombre de plateaux théoriques et les conditions opératoires de la distillation (flux thermiques et massiques en particulier) en fonction du résultat désiré ;
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définition et dimensionnement du dispositif d’échange de matière, c’est‐à‐dire choix des plateaux ou des garnissages en fonction de paramètres de procédé comme, par exemple, la perte de charge ;
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calcul, ou estimation par référence à des colonnes existantes, de l’efficacité ; choix de la hauteur de garnissage ou du nombre de plateaux réels à mette en œuvre ;
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validation éventuelle du choix par un essai pilote.
Les logiciels disponibles sur le marché (comme PROSIM et ASPEN) permettent de simuler de manière rigoureuse le fonctionnement des colonnes. Les développements de la thermodynamique ont conduit à des modèles qui permettent de calculer les équilibres liquide‐vapeur de façon précise si les paramètres sont établis à partir de données expérimentales (ébulliométrie). Si le modèle thermodynamique a été obtenu par une méthode de contribution de groupes (c’est‐à‐dire seulement par le calcul), la précision du modèle risque d’être moindre.
Le calcul de l’efficacité est le point faible, surtout quand il s’agit de traiter des mélanges complexes et fortement non idéaux.
Un essai sur colonne pilote permet de valider globalement le modèle thermodynamique choisi et l’efficacité retenue pour la colonne. Il peut faire apparaître une grossière erreur dans le choix du modèle thermodynamique.
Un essai pilote de distillation est souhaitable dans les cas suivants :
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la volatilité relative (cf. article Transfert de matière- Distillation compartimentée idéale) des constituants clefs est inférieure à 3 et les coefficients d’activité ont été obtenus par une méthode de contribution de groupes, ou bien la volatilité relative a été définie par une distillation TBP (true boiling point, cf. Distillation. Absorption- Étude pratique) sur colonne de laboratoire ;
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la volatilité relative des constituants clefs est inférieure à 1,25 et les équilibres liquide‐vapeur de base expérimentale n’ont pas été vérifiés sur une installation existante ;
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on cherche à obtenir un produit de grande pureté (supérieure à 99,95 %).
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1981 par Jean-Chapes CICILE
DOI (Digital Object Identifier)
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4. Extrapolation
4.1 Plateaux
Eu égard aux petites dimensions des plateaux des colonnes pilotes, le liquide y est parfaitement mélangé. En conséquence, l’efficacité de Murphree d’un plateau pilote est égale à son efficacité ponctuelle. L’efficacité ponctuelle du plateau industriel pourra être différente de celle du plateau pilote.
les plateaux pilotes de Speichim ont été conçus pour pouvoir étudier le comportement dynamique des colonnes, c’est‐à‐dire que le rapport entre le volume de liquide sur le plateau et le débit de vapeur est sensiblement le même que dans une colonne industrielle. Il en résulte une hauteur de barrage de sortie de 10 mm au lieu de 25 à 70 mm dans les colonnes industrielles. En conséquence, l’efficacité ponctuelle des plateaux pilotes est inférieure à celle des plateaux industriels.
La définition du nombre de plateaux nécessaire pour la colonne industrielle, à partir du nombre de plateaux utilisés pour la colonne pilote, se fait empiriquement, comme cela est exposé dans l’article Distillation. Absorption- Colonnes à plateaux : dimensionnement.
HAUT DE PAGE4.2 Garnissages en vrac
Si les recommandations du paragraphe 3.1.3 ont été suivies, il suffit de multiplier la hauteur de garnissage de la colonne pilote par le rapport des dimensions des garnissages...
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Extrapolation
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FAIR (J.R.), NULL (H.R.), BOLLES (W.L.) - Scale- up of plate efficiency from laboratory Oldershaw data - (Extrapolation de l’efficacité des plateaux à partir des résultats obtenus sur une colonne Oldershaw de laboratoire). Ind. Eng. Chem. Process Des-dev, 22, no 1, p. 53-8 (1983).
-
(2) - KALBASSI (M.A.), BIDDULPH (M.W.) - A modified Oldershaw column for distillation efficiency measurements - (Une colonne Oldershaw modifiée pour mesurer l’efficacité en distillation). Ind. Eng. Chem. Res. 26, p. 1 127-32 (1987).
-
(3) - ZUIDERWEG (F.J.), HOEK (P.J.), LAHM (L.Jr.) - The effect of liquid distribution and redistribution on the separation efficiency of packed columns - (L’effet de la distribution du liquide et de sa redistribution sur l’efficacité des colones à garnissage). Distillation and Absorption, EFCE Publication Series no 62, p. A 217, The I.Ch.E (1987).
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(4) - PORTER (K.E.), JONES (M.C.) - Liquid and gas distribution in the scale-up of packed columns - (L’influence de la distribution du gaz et du liquide dans l’extrapolation des colonnes garnies). Distillation and Absorption EFCE Publication Séries no 62, p. A 245, The I.Ch.E. (1987).
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