Description de l’installation COLONNES D'EXTRACTION ET RECTIFICATION COUPLEES

• une colonne d'extraction liquide-liquide avec régulations de niveau d'interface et débits d'entrée
• un bac d'extrait et un bac de raffinat (ceux-ci pouvant être la phase légère ou lourde).
• une ligne d'alimentation de la colonne de rectification à partir du bac de phase légère ou lourde, avec pompe, régulation de débit et préchauffeur d'alimentation.
• une colonne de rectification continue à pression constante avec condenseur total et rebouilleur thermosiphon, régulation de niveau et de température du bouilleur, régulation de température de tête en cascade sur le débit de reflux, et soutirage du distillat par débordement.
• recyclage du distillat ou du résidu (solvant) dans le bac de solvant (phase lourde ou légère) de l'extraction.
• spécificités numériques
• géométrie des colonnes d'extraction
• options extraction
• équilibres mélange ternaire
• constructions graphiques extraction
• détails échangeurs

Outils graphiques d’analyse du procédé

Pour l'extraction:

• affichage des niveaux de chaque phase avec couleurs, y compris mélange de phases dans la colonne d'extraction et les bacs,
• tracé de la courbe de partage en rapport massique Y=f(X), avec construction de MacCabe et Thiele, et points représentant les entrées et sorties en temps réel (solvant et diluant non miscibles),
• tracé des profils de rapports massiques, titres massiques, débits, vitesse,
• tableau regroupant pour chaque cellule du modèle les débits, inventaires, compositions, vitesses,
• historique des variables procédé.

Pour la rectification:

• tracé de la courbe d'équilibre et de la construction de McCabe et Thiele en temps réel,
• tracé des isobares d'ébullition et de rosée, et tracé des compositions et température de chaque plateau,
• représentation graphique à l'échelle des écoulements plateaux et déversoirs,
• tracé des profils de composition, températures, débits, pression différentielle...
• tableau regroupant pour chaque plateau les débits, compositions, températures, enthalpies, inventaires et hauteurs de liquide sur plateau et déversoir,
• visualisation en temps réel des profils de températures dans les échangeurs (si applicable),
• visualisation en temps réel des propriétés relatives à la circulation et à l’échange thermique, entre autres vitesses, temps de séjour, Reynolds, Nusselt, Prandlt, coefficients locaux et global d’échange, Dq_ml, flux, etc…
• historique des variables procédé.

Dimensionnement et réglages

La plupart des dimensions et paramètres de l’installation sont réglables, pour permettre la simulation d’une installation quelconque :

Pour la colonne d'extraction :

• diamètre et hauteur de la colonne,
• diamètre et hauteur du pied et de la tête de colonne,
• débits maxi des phases (fixant les capacités des bacs et recettes),
• mesure du niveau d'interface en pied ou en tête, cv de la vanne de fond (LIC),
• coefficient de perte de charge de la ligne constituant la garde hydraulique de soutirage phase lourde,

Pour le modèle extraction, les suivantes peuvent être activées:

• calcul du débit de phase lourde en fonction de la hauteur de la garde hydraulique,
• calcul du diamètre des gouttes de phase dispersée (pour calcul de la vitesse),
• calcul de la vitesse relative des phases (fonction du diamètre des gouttes et des masses volumiques),
• calcul de la masse volumique de chaque phase en fonction de son titre en soluté,
• nombre de cellules de résolution

Pour le mélange ternaire : solvant et diluant non miscibles, répartition du soluté dans chaque phase à l'équilibre par courbe d'équilibre en rapport massique d'équation Y = k X ( 1 + k2 X), avec Y rapport massique en phase légère et X rapport massique en phase lourde,

Pour les régulateurs: mode (manuel-automatique) et configuration (constantes proportionnelle, intégrale et dérivée, échelles, sens d’action…)

• pour la colonne de rectification : nombre de plateaux (et n° du plateau d’alimentation), diamètre de la colonne, hauteur de barrage, espacement entre plateaux, coefficients de perte de charge, sous-refroidissement des condensats,
• pour les accessoires : puissance maximale de l’épingle électrique de chauffage ou pression de la vapeur de chauffe (selon modèle), volume des bouilleurs, ballons de reflux, recettes, cv des vannes (alimentation, résidu, reflux, distillat, vapeur de chauffe, autres…),
• pour les échangeurs : nombre de tube, longueur des tubes, diamètres, etc…
• pour les pertes thermiques : coefficient d’échange avec le milieu extérieur, température, surfaces,
• pour le mélange binaire : choix parmi 9 constituants, possibilité d’inclure ses propres mélanges binaires,
• pour les régulateurs: mode (manuel-automatique) et configuration (constantes proportionnelle, intégrale et dérivée, échelles, sens d’action…)

Modèle numérique (extraction)

• Calcul des équilibres du mélange ternaire par corrélation à paramètres ajustables, solvant et diluant non miscibles.
• Résolution des équations de bilan matière, d’écoulement (écoulement de deux phases liquides avec gestion de l'engorgement) et d'équilibre permettant de gérer les séquences de mouillage (garnissage avec rétention de liquide), de remplissage de l’installation, de démarrage, de réglage, de suivi de la mise en régime stationnaire, et enfin de gérer l’arrêt et la vidange de l’installation.
• Calcul de la dynamique de mise en équilibre des phases par une cinétique du premier ordre réglable (colonne pilote), ou fonction de l'agitation (colonnes agitées, ampoule à décanter).
• Calcul de la vitesse relative des deux phases liquides par modèle avec corrélation de trainée pour les sphères. En pratique, la solution obtenue est proche de l'équation stokes en régime laminaire, v=(d².(r_S-r_L).g)/(18.m). La vitesse relative est donc fonction de l'agitation (taille des gouttes) et des masses volumiques de chaque phase.
• Calcul de la masse volumique des phases fonction du titre en soluté (mélange idéal).