Exercice AZprocede colonne d'extraction pilote démarrage avec phase lourde dispersée

AZPROCEDE, SIMULATION DYNAMIQUE DE PROCÉDÉS

Modèle: Colonne d’extraction pilote

Démarrage avec phase lourde dispersée

Démarrer la colonne d’extraction avec interface en bas, (phase lourde dispersée).

Consignes de marche: charge phase lourde 200 kg.h-1, solvant phase légère 250 kg.h-1,

Observer la construction de Mac Cabe et Thiele,

Calculer la pente de la droite opératoire à partir des conditions de fonctionnement,

Comparer le rendement obtenu avec celui de l’exercice « Prise en main », pour lequel le débit de solvant était 180 kg.h-1, et la phase lourde continue.

Résumé de l’exercice:

La colonne est vide. Pour fonctionner avec phase lourde dispersée et l’interface en bas, il faut inventorier la colonne en phase légère.

On alimente donc 400 kg.h-1 de phase légère, qui est aussi le solvant.

Lorsque l’inventaire de la colonne est presque réalisé,

On règle la consigne d’alimentation phase lourde à 200 kg.h-1, et on réduit l’alimentation phase légère à 250 kg.h-1.

La phase lourde commence à arriver en fond de colonne et à décanter!

On règle la hauteur de la garde hydraulique de façon à obtenir le niveau d’interface voulu (équilibrer les débits de sortie/entrées).

Le niveau d’interface est +/- stable. On suit l’évolution dans le temps des titres en sortie pour voir si on est en régime stationnaire.

Niveau et compositions évoluent au cours du temps, on est donc encore en régime transitoire…

Après ~12mn, on est presque en régime stationnaire. On affiche la droite d’équilibre avec la construction de MacCabe et Thiele.

Le point bleu représente la tête de colonne, en rapports massiques, soit XF=0.11/(1-0.11)=0.123, YE=0.07/(1-0.07)=0.077,

Le point jaune représente le pied de colonne, en rapports massiques, soit XR=0.04/(1-0.04)=0.043, YS=0.02/(1-0.02)=0.020,

La droite opératoire passe par les points suivants: (XF;YE)=(0.123;0.077) et (XR; YS)=(0.043; 0.020).

Pente: (YE-YS)/(XF- XR)=(0.077-0.02)/(0.123-0.043)=0.713.

Pente théorique: c’est le rapport des débits de diluant pur sur solvant pur, soit:

F×(1-xF)/[S ×(1- yS)]=200 ×(1-0.11)/[250 ×(1-0.02)]=0.727. Rq: la faible différence entre les deux valeurs vient:

• des lectures graphiques,

• des arrondis,

• de la mise en régime stationnaire, pas tout à fait terminée.

Pente de la droite opératoire:

On considère la colonne comme étant en régime stationnaire. On relève les données du bilan matière, et on les reporte dans un tableur.

Tableau de bilan matière en continu

Charge (kg.h-1)

Solvant (kg.h-1)

Raffinat (kg.h-1)

Extrait (kg.h-1)

Pertes (kg)

Pertes(%)

Débit global 200 250 182.3 267.7 0.0 0.00%

Titre soluté 11.0% 2.0% 4.1% 7.1% NA NA

Débit soluté 22.0 5.0 7.5 19.0 0.52 1.92%

Débit diluant 178.0 174.8 3.17 1.78%

Débit solvant 245.0 248.7 -3.69 -1.51%

Soluté cédé: 14.5 h/charge 66.0%

Soluté capté: 14.0 h/solvant 63.7%

Bilan matière sur l’ensemble de l’opération:

Il est délicat de comparer le rendement obtenu (65.1%) par rapport à celui de l’exercice « prise en main » (58%).

Le rendement est plus élevé de 7%, cela peut venir du débit de solvant plus important (250 kg.h-1 contre 180 kg.h-1).

Néanmoins, le solvant était la phase dispersée dans l’exercice « prise en main », et il est ici la phase continue!

Pour comparer de façon rigoureuse ces deux rendements, il serait préférable de ne faire varier qu’un facteur.

La position de l’interface dépend du fonctionnement:

• Phase lourde dispersée -> interface en pied de colonne.

• Phase légère dispersée -> interface en tête de colonne.

Conclusion: