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Cours d'extraction liquide-liquide: colonne d'extraction

Il existe différents types de colonnes d'extraction, notamment au niveau du système de mis en contact des phases lourde et légère:

  • colonne à garnissage (sans agitation mécanique autre que l'écoulement)
  • colonne à plateaux, fixes ou mobiles (mouvements opposés 2 à 2),...
  • colonne à disques rotatifs
  • colonnes à compartiments agités (ex: khuni)
  • colonnes pulsée (liquide mis en mouvement alternatif, internes fixes)
  • etc...

Quelques exemples sont représentés ci-dessous.

 

Colonne à plateaux fixes sans agitation

 

Colonne pulsée à plateaux perforés

mise en mouvement alternatif du liquide via un piston plongeur

 

Colonnes: phase lourde / phase légère / phase continue / phase dispersée.

 

Selon que le solvant est la phase lourde ou légère, et selon qu'il constitue la phase continue ou la phase dispersée, les positions respectives des flux de matière et de l'interface de séparation diffèrent et sont représentées sur les schémas suivants.

Rq: la phase dispersée est en général la phase dont le débit est le plus faible. Il peut arriver que l'on ne distingue pas de phase continue dans la colonne, il y aura dans ce cas deux interfaces de démixion.

Solvant = phase lourde (alimentation en haut)

Solvant = phase continue (interface en haut)

Solvant = phase lourde (alimentation en haut)

Solvant = phase dispersée (interface en bas) 

Solvant = phase légère (alimentation en bas)

Solvant = phase dispersée (interface en haut)

Solvant = phase légère (alimentation en bas)

Solvant = phase continue (interface en bas)

 

 

 

Niveau d'interface d'une colonne

 

Dans une colonne d'extraction, le niveau d'interface peut être réglée via la hauteur h3 de soutirage de la phase lourde (ici le raffinat).

En effet, h1+h2 est la hauteur de soutirage phase légère, et fixée par construction. En écrivant l'équation de l'hydrostatique sur les colonnes de liquide h1+h2 et h3, on relie aisément la hauteur d'interface h1 à la hauteur de soutirage phase lourde h3.

 

ρlégère g h1 + ρmixte g h2 = ρlourde g h3

d'ou:

h3 = (ρlégère h1 + ρmixte h2 )/ ρlourde

 

Souvent, ρmixte est assimilé à la masse volumique de la phase continue, ici ρlourde.

 

Rq: pour plus de précision, on peut tenir compte des pertes de charge de la ligne de soutirage phase lourde en écrivant l'équation de Bernouilli.