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Cours de rectification: colonnes à plateaux

Les plateaux d'une colonne ont pour objectif de mettre en contact le liquide, qui redescend par gravité, avec la vapeur qui monte. Ils comportent:

 

  • une aire active percée de trous, eventuellement équipés de clapets ou de cloches
  • d'un barrage permettant de retenir sur le plateau une certaine épaisseur de liquide
  • d'un déversoir permettant d'amener le liquide du plateau considéré vers le plateau inférieur
  • ces deux derniers étant remplacés par des tubes déversoirs pour des petites colonnes

 

Les plateaux génèrent différentes pertes de charge, côté vapeur et côté liquide:

 

  • perte de charge due à la traversée des plateaux par la vapeur. Elle est fonction du débit ou des vitesses vapeur, et de la hauteur de liquide retenue sur les plateaux. Cette perte de charge est souvent mesurée sur l'ensemble de la colonne, et utilisée comme paramètre pour régler la chauffe.
  • perte de charge du liquide circulant dans et sous le déversoir.

 

Engorgement: la remmontée de liquide dans les déversoirs est due à la somme de deux deltaP précédentes, traduites en hauteur de liquide. Au delà d'une certaine deltaP, le niveau dans le déversoir atteint le plateau supérieur, qui ne peut plus se vider. Son épaisseur de liquide augmente, ce qui accroît encore la deltaP. On parle alors d'engorgement de la colonne.

 

 

Plateau de colonne avec différents équipements:

clapets, trous de différents diamètres, cloches,

cheminées de retenue de liquide

 

photo d'un plateau avant montage de ses clapets

 

Le liquide descend d'un plateau à l'autre par les tubes déversoirs. La vapeur traverse verticalement les trous du plateau supportant une certaine épaisseur de liquide, assurant ainsi un contact entre les deux phases.

Noter le siphon sur le dernier plateau permettant d'éviter les remontées de vapeur par le tube déversoir

Les cloches forcent la vapeur à pénétrer +/- horizontalement sur le plateau, assurant ainsi un meilleur contact entre les phases.

Les clapets ont pour objectif de fermer les trous des plateaux lors de faibles vitesses vapeurs, et ainsi d'éviter le pleurage (liquide retombant par les trous sur le plateau inférieur). Ils permettent également à la vapeur d'entrer sur le plateau supérieur avec une vitesse horizontale et non verticale, assurant ainsi un meilleur contact des deux phases.

 

 

clapet

 

 

 

(Doc. Sultzer)

Fond d'une colonne à plateau

 

Sur les plateaux, on distingue les clapets, le barrage de liquide et les plaques de déversoir.

 

En fond, on distingue la ligne de départ vers le rebouilleur (soutirage de liquide) et la ligne de retour (mélange liquide-vapeur en général) 

 

 

 

 

 Représentation des différents équipements d'une colonne de rectification continue à plateaux:

 

  • Ligne de tête
  • Zone de rectification
  • Condenseur
  • Ballon de reflux
  • Pompe de reflux et distillat
  • Charge ou alimentation
  • Zone d'épuisement
  • Rebouilleur
  • Ligne de soutirage de résidu

 

Colonne de petit diamètre transparente de marque SCHOTT

 

  • tubes déversoirs entre les plateaux
  • plateaux équipés de cloches à fentes

Autres références: