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Réglage de l’interface d’une colonne d’extraction liquide-liquide

Dans une colonne d’extraction liquide-liquide fonctionnant à contre-courant, et pour laquelle la phase légère est la phase dispersée, l’interface phase lourde – phase légère est réglée par une garde hydraulique sur la sortie phase lourde en fond de colonne.

1°) Après avoir réalisé un schéma de principe, déterminer la hauteur de cette garde hydraulique par rapport au fond de colonne (assimilé à l'entrée phase légère) permettant de maintenir le niveau d'interface à 30cm en dessous du débordement et dans les conditions suivantes :

  • masse volumique phase légère : ρl=945 g.L-1,
  • masse volumique phase lourde : ρL=1010 g.L-1,
  • masse volumique phase mixte : ρM=998 g.L-1,
  • hauteur du débordement de la phase légère (par rapport au fond de colonne) : hC=2.5m,
  • pertes de charges négligées.


2°) Avec les mêmes données, déterminer la hauteur de la garde hydraulique permettant de régler l'interface à 40cm en dessous du débordement. Commenter les résultats.

3°) La densité de la phase mixte est influencée par la proportion de phase légère dispersée dans la colonne, par exemple dans le cas d'une augmentation de l'agitation (colonne kühni). En considérant une baisse de la masse volumique moyenne de la phase mixte à 990 g.L-1, déterminer la hauteur de l'interface (par rapport au débordement) si la garde hydraulique est réglée telle qu'à la question 1°)

4°) En général, la perte de charge de la colonne est négligeable, mais ce n'est pas toujours le cas de la perte de charge de la garde hydraulique. Déterminer la hauteur de l'interface (par rapport au débordement) si la perte de charge de la garde hydraulique est de 10 cm de colonne d’eau et si elle est réglée telle qu'à la question 1°).

Remarque: le niveau d'interface peut également être situé en fond de colonne, et/ou être réglé par un régulateur de niveau (LIC). Voir les modèles AZprocede de simulation dynamique des colonnes d'extaction pilote et industrielle pour plus d'information.

Réponse

Réponse

1°) hL1=2.455m, 2°) hL2=2.449m, 3°) hL3=2.437m, 4°), hL4=2.356m,

Correction

Correction


Schéma de principe

1°) L'équation de l'équilibre hydrostatique s'écrit:
ρl×g×hlM×g×hML×g×hL1.
On en tire:
hL1=(ρl×hlM×hM)/ρL=(945×0.3+998×2.2)/1010=2.455 m

2°) On écrit de même:
ρl×hlM×hML×hL2.
d'ou on tire:
hL2=(ρl×hlM×hM)/ρL=(945×0.4+998×2.1)/1010=2.449 m

3°) On écrit de même:
ρl×hlM3×hML×hL3.
d'ou on tire:
hL3=(ρl×hlM3×hM)/ρL=(945×0.3+990×2.2)/1010=2.437 m

4°) L'équation de l'équilibre hydrodynamique s'écrit:
ρl×g×hlM×g×hML×g×hL4eau×g×heau.
On en tire:
hL4=(ρl×hlM×hMeau×heau)/ρL=(945×0.3+998×2.2-1000×0.1)/1010=2.356 m