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Exploitation diagramme triangulaire du ternaire eau-acide acétique-éther isopropylique: extraction à contre-courant


On réalise dans une colonne d'extraction liquide - liquide fonctionnant en continu l'extraction d'acide acétique en phase aqueuse par de l'éther isopropylique.

  • Le débit de charge est 50 kg.h-1, son titre massique en acide est 20%, elle ne contient pas d'éther.
  • Le débit d'éther est 50 kg.h-1, et il est pur.

Après mise en régime stationnaire, on analyse l'extrait sortant. On trouve une composition massique de 12% en acide acétique, et de 4% en eau.


Diagramme triangulaire rectangle
ternaire eau - acide acétique - éther isopropylique

1°) Tracer , sur le diagramme triangulaire fournit, les points représentatifs du solvant, de la charge, du mélange (solvant+charge) et de l'extrait obtenu.

2°) Tracer le point représentatif du raffinat, en déduire sa composition massique en acide et en solvant.

3°) Déterminer les débits de raffinat et d'extrait (règle des moments ou bilan sur l'acide).

4°) Déterminer l'acide acétique extrait et le rendement de l'extraction.

 

Réponse

Réponse

  • 1°) M est au milieu du segment FS,
  • 2°) R est sur la courbe de miscibilité et aligné avec M et E, son titre en acide est 7%, son titre en solvant 2%,
  • 3°) R=40kg.h-1, E=60 kg.h-1,
  • 4°) acide extrait 7.2 kg.h-1, rendement 72%.
Correction

Correction


Diagramme triangulaire rectangle
ternaire eau - acide acétique - éther isopropylique

1°) Le point F est situé sur l'axe vertical car il ne contient pas d'éther (solvant), à une ordonnée de 20% qui est son titre massique en acide acétique (soluté). Le point S est sur l'axe horizontal à une abscisse de 100% (le solvant est pur).

Le point M est au milieu du segment FS (règle des moments, F=50 kg.h-1 et S=50 kg.h-1). On peut aussi le placer par un bilan sur l'acide (le titre en acide du mélange M est 10%) ou par un bilan sur le solvant (le titre en solvant du mélange est 50%).

L'extrait contient 12% d'acide et 4% d'eau, son titre en solvant est donc 100-12-4=84%.

2°) R est sur la courbe de miscibilité, et est aligné avec M et E. Par lecture, on trouve son titre en acide (7%) et son titre en solvant (2%).

3°) Par bilan sur l'acide et bilan global, on obtient deux équations à deux inconnues:

  • F+S=R+E
  • F×xF,acide=R×xR,acide+E×xE,acide
  • d'ou R=100-E et 50×0.2=0.07×(100-E)+0.12×E
  • et E=(10-7)/(0.12-0.07)=60 kg.h-1 et R=100-60=40 kg.h-1.

La résolution du système donne R=40 kg.h-1 et E=60 kg.h-1.

4°) L'acide extrait est E×xE,acide=60×0.12=7.2 kg.h-1.

Le rendement de l'extraction est η=(E×xE,acide)/(F×xF,acide)=7.2/10=72%.