Colonne d'extraction pilote: démarrage avec phase lourde dispersée, Exercice AZprocede

1. Modèle: Colonne d’extraction pilote
Démarrage avec phase lourde dispersée
AZPROCEDE, SIMULATION
DYNAMIQUE DE PROCÉDÉS

2. Résumé de l’exercice:
 Démarrer la colonne d’extraction avec interface en bas,
(phase lourde dispersée).
 Consignes de marche: charge phase lourde 200 kg.h-1,
solvant phase légère 250 kg.h-1,
 Observer la construction de Mac Cabe et Thiele,
 Calculer la pente de la droite opératoire à partir des
conditions de fonctionnement,
 Comparer le rendement obtenu avec celui de l’exercice
« Prise en main », pour lequel le débit de solvant était 180
kg.h-1, et la phase lourde continue.

3. La colonne est vide. Pour fonctionner avec phase lourde dispersée et
l’interface en bas, il faut inventorier la colonne en phase légère.

4. On alimente donc 400 kg.h-1 de phase légère, qui est aussi le solvant.

5. Lorsque l’inventaire de la colonne est presque réalisé,

6. On règle la consigne d’alimentation phase lourde à 200 kg.h-1, et on
réduit l’alimentation phase légère à 250 kg.h-1.

7. La phase lourde commence à arriver en fond de colonne et à décanter!

8. On règle la hauteur de la garde hydraulique de façon à obtenir le
niveau d’interface voulu (équilibrer les débits de sortie/entrées).

9. Le niveau d’interface est +/- stable. On suit l’évolution dans le
temps des titres en sortie pour voir si on est en régime stationnaire.

10. Niveau et compositions évoluent au cours du temps, on est donc encore
en régime transitoire…

11. Après ~12mn, on est presque en régime stationnaire. On affiche la
droite d’équilibre avec la construction de MacCabe et Thiele.

12. Le point bleu représente la tête de colonne, en rapports massiques,
soit XF=0.11/(1-0.11)=0.123, YE=0.07/(1-0.07)=0.077,

13. Le point jaune représente le pied de colonne, en rapports massiques,
soit XR=0.04/(1-0.04)=0.043, YS=0.02/(1-0.02)=0.020,

14. Pente de la droite opératoire:
 La droite opératoire passe par les points suivants:
(XF;YE)=(0.123;0.077) et (XR; YS)=(0.043; 0.020).
 Pente: (YE-YS)/(XF- XR)=(0.077-0.02)/(0.123-0.043)=0.713.
 Pente théorique: c’est le rapport des débits de diluant pur
sur solvant pur, soit:
 F×(1-xF)/[S ×(1- yS)]=200 ×(1-0.11)/[250 ×(1-0.02)]=0.727.
 Rq: la faible différence entre les deux valeurs vient:
• des lectures graphiques,
• des arrondis,
• de la mise en régime stationnaire, pas tout à fait terminée.

15. On considère la colonne comme étant en régime stationnaire. On relève
les données du bilan matière, et on les reporte dans un tableur.

16. Bilan matière sur l’ensemble de l’opération:
Tableau de bilan matière en continu
Charge Solvant Raffinat Extrait
(kg.h-1)
(kg.h-1)
(kg.h-1)
(kg.h-1)
Pertes
(kg)
Pertes
(%)
Débit global
200
250
182.3
267.7
0.0
0.00%
Titre soluté
11.0%
2.0%
4.1%
7.1%
NA
NA
Débit soluté
22.0
5.0
7.5
19.0
0.52
1.92%
Débit diluant
178.0
3.17
1.78%
-3.69
-1.51%
Débit solvant
174.8
245.0
248.7
Soluté cédé:
14.5
h/charge
66.0%
Soluté capté:
14.0
h/solvant
63.7%

17. Conclusion:
 Il est délicat de comparer le rendement obtenu (65.1%) par
rapport à celui de l’exercice « prise en main » (58%).
 Le rendement est plus élevé de 7%, cela peut venir du débit
de solvant plus important (250 kg.h-1 contre 180 kg.h-1).
 Néanmoins, le solvant était la phase dispersée dans
l’exercice « prise en main », et il est ici la phase continue!
 Pour comparer de façon rigoureuse ces deux rendements, il
serait préférable de ne faire varier qu’un facteur.
 La position de l’interface dépend du fonctionnement:
• Phase lourde dispersée -> interface en pied de colonne.
• Phase légère dispersée -> interface en tête de colonne.