Imprimer cette page

Evaluation extraction janvier 2013

Exercice n°1 Extraction de la nicotine et NET

20 kg.h-1 d'une solution aqueuse de nicotine de titre massique 2% sont traités, dans une colonne contenant 4 m de garnissage et fonctionnant à contre-courant, par du kérosène pur à 20°C pour en extraire la nicotine. On suppose que le kérosène est totalement immiscible avec l'eau à cette température. Le raffinat obtenu a un titre massique de 0.15%.

1.1 Tracer la droite de partage de la nicotine en rapport massique, avec des échelles identiques sur les deux axes oX et oY.
1.2 Tracer la droite opératoire permettant de déterminer le débit de solvant minimum Smini requis pour cette extraction, et calculer ce débit minimum à partir de sa pente d'expression (diluant pur/solvant pur).
1.3 L'extraction étant réalisée avec 50 kg.h-1 de solvant, déterminer tous les débits globaux, titres et rapports massiques en nicotine, et présenter ces résultats sur un schéma de principe.
1.4 Réaliser la construction de MacCabe et Thiele et en déduire le NET (Nombre d'étages théoriques) et la HEPT (Hauteur Equivalente à un Plateau Théorique) dans ces conditions.
Données: le coefficient de partage à 20°C de la nicotine entre la phase kérosène et la phase aqueuse, exprimé en rapport massique, est égal à 0.9143.

Exercice n°2 Bilan matière

On considère une extraction fonctionnant dans les conditions suivantes: solvant et diluant totalement non miscibles, charge 100 kg.h-1 à 15% massique en soluté, solvant 200 kg.h-1, extrait à 6.5% massique en soluté.

2.1 Calculer le débit d'extrait par bilan sur le solvant pur
2.2 Calculer le débit de raffinat par bilan global
2.3 Calculer le titre en soluté du raffinat par bilan sur le diluant pur
2.4 Vérifier le bilan sur le soluté
2.5 Calculer le rendement de l'extraction réalisée

Exercice n°3 Décanteur florentin

Un décanteur florentin permet la séparation, en tête d'une colonne de rectification acide acétique - eau - éther isopropylique, d'une phase organique légère constituée à 99% d'éther isopropylique et d'une phase aqueuse lourde constituée à 98.5% d'eau. La phase légère est pour partie renvoyée en reflux dans la colonne, le reste étant recyclé, la phase lourde est traitée dans une autre colonne de retification pour récupération de l'éther.
Les masses volumiques de la phase lourde (notée F8 dans le sujet) et de la phase légère (notée F6) sortant du décanteur florentin sont respectivement égales à 1000 kg.m-3 et 720 kg.m-3. La hauteur totale de liquide dans le décanteur florentin est égale à 80 cm.

Déterminer à quelle hauteur (mesurée à partir du fond du décanteur) on devra faire remonter le col de cygne (déversoir de phase lourde) pour que l'interface entre les deux phases se stabilise à 40 cm du fond du bac (la vitesse du liquide dans le col de cygne étant faible, on pourra négliger les pertes decharge).

Exercice n°4 Exploitation diagramme triangulaire

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.

4.1 Tracer , sur le diagramme triangulaire fournit, les points représentatifs du solvant, de la charge, du mélange (solvant+charge) et de l'extrait obtenu.
4.2 Tracer le point représentatif du raffinat, en déduire sa composition massique en acide et en solvant.
4.3 Déterminer les débits de raffinat et d'extrait (règle des moments ou bilan sur l'acide).
4.4 Déterminer l'acide acétique extrait et le rendement de l'extraction.
4.5 Tracer les points représentatifs du raffinat et de l'extrait que l'on obtiendrait dans un mélangeur décanteur unique.

Exercice n°5 Schéma

Représenter le schéma détaillé d'une colonne d'extraction liquide-liquide à garnissage connaissant les éléments suivants:

  • le solvant est la phase légère et continue,
  • la charge (phase diluant) est la phase lourde et dispersée, elle est en régulation de débit,
  • le solvant est asservi à la composition du raffinat,
  • le raffinat est soutiré par pompe centrifuge vers un réservoir à pression atmosphérique,
  • l'extrait est soutiré par débordement vers une unité de traitement,
  • le diluant est inflammable,
  • l'installation est à pression atmosphérique,
  • les débits sont tous mesurés.
Diagramme triangulaire