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Constituants et équilibres liquide-vapeur en RECTIFICATION

 

Constituants inclus dans le logiciel : benzène, isopropanol (ou propanol-2), propanol-1, toluène, méthanol, éthanol, butanol, acétone et eau (numérotés de 1 à 9).

Mélanges idéaux : (propanol-1 – propanol-2), (benzène – toluène), …

Mélanges non idéaux : (eau – acétone), (eau – méthanol), (acétone – méthanol), (benzène – méthanol), (benzène - éthanol),

Mélanges avec azéotrope : (eau – éthanol), (eau – butanol), (eau – propanol-1), (eau – propanol-2).

On peut choisir le mélange binaire à rectifier en sélectionnant deux constituants quelconques de la base de donnée, par clic gauche dans le bouton violet ‘binaire’. Deux constituants supplémentaires (n°10-eau et n°11-acide acétique) peuvent être sélectionnés par l’option binaire.txt du menu accessible par le bouton ‘binaire’.

Modification des propriétés des constituants sélectionnés (y compris son nom). Tous ces paramètres sont ré-initialisés au démarrage du modèle. Pour conserver des données modifiées, il est nécessaire de les sauvegarder dans un fichier (type binaire.txt).

Constituants utilisateurs chargés à partir d’un fichier texte : les deux constituants n°10 et n°11 peuvent également être chargés directement par l’utilisateur à partir d’un fichier texte, à l’aide du bouton approprié . N’importe quel binaire peut ainsi être rajouté par l’utilisateur, il lui suffit pour cela de constituer un fichier contenant toutes les données du mélange binaire (voir par exemple le fichier éthanol-eau.txt). Le bouton de sauvegarde permet également de sauver les propriétés du mélange binaire sélectionné selon le même format.

Paramètres et unités : tous les paramètres des constituants du mélange binaire sélectionné dans le modèle sont modifiables par les boutons violets. Ces paramètres peuvent également être sauvegardés dans un fichier *.txt, éditable et rechargeable. Cela permet à l’utilisateur d’inclure n’importe quel mélange binaire dans le modèle. Les paramètres sont : masse molaire (g.mol-1), masse volumique du liquide (kg.L-1), capacité thermique du liquide à la température moyenne (kJ.kg-1.K-1), chaleur latente de vaporisation (kJ.kg-1), conductivité thermique du liquide (W.m-1.K-1), viscosité du liquide (centipoise, 1cp=10-3Pa.s), coefficients A, B et C de l’équation d’Antoine avec la pression de vapeur saturante donnée en mmHg (A(en Pa)=A(en mmHg)+log(101325/760)).

Pour les mélanges non idéaux, volume molaire des liquides purs (cm3.gmol-1), et coefficients d’énergie d’interaction binaire L12-L11 et L21-L22 (J.mol-1) du modèle de Wilson.

Calcul des équilibres liquide – vapeur en mélange idéal : les pressions de vapeur saturante des constituants sont calculés par l’équation d’Antoine log(P°(T))=A-B/(C+T), avec P°(T) en mmHg et T en °C. La pression de vapeur émise par un mélange binaire de composition molaire x1 est P=x1 P1°(T) + (1-x1) P2°(T). On détermine Teb, la température d’ébullition du mélange, en résolvant l’équation Ptotale= x1 P1°(Teb) + (1-x1) P2°(Teb). La composition molaire en phase vapeur à l’équilibre avec le liquide de composition x1 est y1=x1 P1°(T)/Ptotale.

Calcul des équilibres liquide – vapeur en mélange non idéal, coefficients d’activités en phase liquide par le modèle de Wilson: les paramètres du modèle sont les volumes molaires des liquides pur VL1 et VL2 et les coefficients d’énergie d’interaction L12-L11 et L21-L22. On en déduit les paramètres A12=(VL1/VL2) exp(-(L12-L11)/RT) et A21=(VL2/VL1) exp(-(L21-L22)/RT). Les coefficients d’activités des constituants en phase liquide sont alors calculés par :

Ln(γ1)=-ln(x1+A12x2)+x2(A12/(x1+A12x2)-A21/(A21x1+x2))

Ln(γ 2) =-ln(x2+A21x1)-x1(A12/(x1+A12x2)-A21/(A21x1+x2))