Étude déversoir phase lourde décanteur florentin, extrait BTS 2002

(Sujet inspiré de l'épreuve écrite de Génie Chimique du BTS Chimie session 2002, §3)

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).

Correction

Schéma de principe

L'équation de l'équilibre hydrostatique s'écrit:
ρ_l×g×(h_T-h_i)+ρ_L×g×h_i=ρ_L×g×h_L.
On en tire:
h_L=(ρ_l×(h_T-hi)+ρ_L×h_i)/ρ_L,
AN:
h_L=(720×(0.80-0.40)+1000×0.40)/1000=0.688 m