Evaluation extraction et rectification

A] Exploitation diagramme triangulaire: extraction à contre-courant

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.

1°) Tracer , sur le diagramme triangulaire fournit, les points représentatifs du solvant, de la charge, du mélange (solvant+charge) et de l'extrait obtenu.

2°) Tracer le point représentatif du raffinat, en déduire sa composition massique en acide et en solvant.

3°) Déterminer les débits de raffinat et d'extrait (règle des moments ou bilan sur l'acide).

4°) Déterminer l'acide acétique extrait et le rendement de l'extraction.

B] Rectification xylène toluène: NET, bilan matière et énergétique

Un mélange de toluène et de xylène de titre molaire 0.55 en toluène alimente une installation de rectification. On désire obtenir un titre molaire en toluène de 0.95 en tête de colonne, et de 0.05 dans le bouilleur.

1°) Faire le schéma de principe de la rectification continue en indiquant :

2°) NET: on dispose de la courbe donnant la composition de la phase vapeur y, en fonction de la composition de la phase liquide à l'équilibre. Déterminer le nombre de plateaux nécessaires dans les cas suivants :

Préciser clairement sur chaque graphique le bouilleur, et numéroter les plateaux de bas en haut.

3°) Bilan matière de la colonne
N.B. Cette question peut être traitée indépendamment de la question 2°)
Le débit d'alimentation est de 2000 moles.h-1.
Déterminer le débit molaire de distillat et le débit molaire de résidu.
Exprimer le débit molaire de vapeur V en fonction du taux de reflux et de D. Le calculer pour R = 2 et R = 8.

4°) Bilan énergétique
L'alimentation se fait à 130° C, à la température d'ébullition. En tête de colonne les vapeurs sont condensées à leur température d'ébullition (112° C). En bas de colonne, le résidu est évacué sans récupération de chaleur à 144° C.
Bilan énergétique en tête de colonne: calculer la quantité de chaleur ΦC à éliminer au condenseur et déterminer le débit massique d'eau nécessaire si elle entre à 15° C et sort à 30° C dans les deux cas suivants : R = 2 et R = 8.
Bilan énergétique global de la colonne: calculer la quantité de chaleur ΦB à apporter au bouilleur et déterminer le débit de vapeur 6 bars nécessaire dans les deux cas suivants : R = 2 et R = 8

5°) Conclusions
Décrire l'influence du taux de reflux sur la composition du produit de tête et sur la consommation énergétique d'une colonne de distillation en fonctionnement.

Données:
Toluène t° ébullition normale = 111 ° C, Xylène t° ébullition normale = 144 °C,
On considérera que les deux corps ont même chaleur massique et même chaleur latente de vaporisation, Cp = 0.184 kJ. mol-1.K-1, Lv = 35 kJ.mol-1,
Eau : Cpeau = 4.18 kJ.kg-1.K-1, Lveau (kJ.kg-1) = 2534 - 2.9×θ (θ en °C)
Relation entre la température d'ébullition de l'eau θ °C et la pression P en bar: P =(θ/100)4.

Réponse

Réponse

Extraction cc par éther isoprop., Rect° xylène toluène

Correction

Correction

Extraction cc par éther isoprop., Rect° xylène toluène


Diagramme triangulaire rectangle
ternaire eau - acide acétique - éther isopropylique

courbe d'équilibre liquide-vapeur Xylène - Toluène