Un soluté est extrait en deux fois par du solvant dans un modèle dynamique d'ampoule à décanter. L

1. Modèle: Ampoule à décanter
Extraction à 2 étages (2 extractions successives)
charge F=1 kg, solvant S1+S2=1+1=2 kg
AZPROCEDE, SIMULATION
DYNAMIQUE DE PROCÉDÉS

2. Résumé de l’exercice:
Extraction à 2 étages avec charge F=1 kg et solvant S1=S2=1 kg
 Remplir l’ampoule à décanter avec la charge F=1 kg,
 Rajouter le solvant S1=1 kg,
 Agiter pour mettre les phases en équilibre,
 Séparer les phases par décantation puis vidanger dans les erlens,
 Faire les relevés nécessaires aux bilans (E1 et R1),
 Remplir l’ampoule à décanter avec le raffinat obtenu R1,
 Rajouter le solvant S2=1 kg,
 Agiter pour mettre les phases en équilibre,
 Séparer les phases par décantation puis vidanger dans les erlens,
 Faire les relevés nécessaires aux bilans (E2, R2, et E1+E2),
 Effectuer le bilan matière complet de l’opération (global et sur
chaque constituant),
 Calculer le rendement de chaque extraction, ainsi que le
rendement global.

3. L’installation est vide. Le point F représente la charge à 11% de
soluté, le point S représente le solvant à 2% de soluté.

4. On remplit l’ampoule avec F=1 kg de charge (phase lourde).
(appuyer g+d ou entrée sur cette case)

5. Remplissage en cours…

6. Remplissage terminé…

7. On rajoute dans l’ampoule S1=1 kg de solvant (phase légère).
(appuyer g+d ou entrée sur cette case)

8. Remplissage en cours…

9. Remplissage en cours…

10. Remplissage terminé…

11. Le point M représente le mélange des deux phases F+S1. Sous la courbe
d’équilibre, il est constitué de deux phases non miscibles E et R.

12. Les phases E et R tendent vers l’équilibre. Pour accélérer la mise en
équilibre, il faut agiter l’ampoule à décanter.

13. Agitation en cours, déplacement de R et E vers la courbe d’équilibre.
bouchon

14. Agitation en cours, déplacement de R et E vers la courbe d’équilibre.

15. Agitation en cours, déplacement de R et E vers la courbe d’équilibre.

16. L’équilibre est atteint, R et E sont sur une connodale (verte).

17. Décantation des phases.

18. Décantation en cours…

19. Décantation terminée. On peut soutirer la phase lourde dans l’erlen
(vanne manuelle ou vidange automatique jusqu’à l’interface ).

20. Soutirage phase lourde en cours…

21. Soutirage phase lourde en cours…

22. A l’interface, refermer la vanne.

23. Soutirage phase légère en cours…

24. Soutirage phase légère en cours…

25. L’ampoule à décanter est vide.

26. On relève les informations sur l’extrait E1 et le raffinat R1 de la
première extraction.

27. Bilan matière : extraction n°1 et n°2
ère
Bilan matière 1 extraction avec charge F=1kg et solvant S1=1kg
Charge
Solvant n°1 Raffinat n°1 Extrait n°1
Pertes
masse globale (kg)
titre en soluté (%)
titre en solvant (%)
titre en diluant (%)
masse de soluté (g)
masse de solvant (g)
masse de diluant (g)
1.000
11.0%
0.0%
89.0%
110
0
890
1.000
2.0%
98.0%
0.0%
20
980
0
0.910
5.4%
6.7%
87.9%
49
61
800
1.084
7.4%
84.5%
8.1%
80
916
88
0.006
------1
3
2
Pertes
relatives
0.3%
------0.5%
0.3%
0.3%
 Exemples de calculs:
 Pertes=1.0+1.0-0.910+1.084=0.006 kg, soit 0.006/2.0=0.3%,
 Masse de soluté dans R1: 1000 × 0.910 × 0.054=49g,
 Masse de soluté dans E1: 1000 × 1.084 × 0.074=80g,
 Pertes soluté=110+20-49-80=1g, soit 1/(110+20)=0.5%
 Soluté extrait: 110-49=61g, soluté capté 80-20=60g,
écart=pertes=1g,

28. On recharge ensuite le raffinat R1 dans l’ampoule à décanter.

29. Quand le raffinat est chargé…

30. Quand le raffinat est chargé, on rajoute S2=1 kg de solvant pour
réaliser une deuxième extraction.

31. Remplissage en cours…

32. Remplissage en cours…

33. Remplissage terminé…

34. Agiter pour mettre les phases en équilibre.

35. Agitation en cours…

36. Agitation en cours…

37. L’équilibre est atteint, R et E sont sur une connodale (verte).
Décantation en cours…

38. Décantation en cours…

39. Décantation terminée…

40. Soutirage phase lourde…

41. Soutirage phase lourde…

42. Soutirage phase lourde terminé.
Relevé des données de l’extrait n°2.

43. Soutirage phase légère dans l’erlen contenant déjà le premier extrait.

44. Soutirage phase légère en cours…
Soutirage phase légère…

45. Soutirage phase légère terminé.
Dans l’erlen gauche, on a le raffinat de la deuxième extraction.
Dans l’erlen droit, on a le cumul des extraits des deux extractions.

46. Relevé des données pour le raffinat R2 et les extraits E1+E2.

47. Bilan matière : extraction n°1 et n°2
Bilan matière 1ère extraction avec charge F=1kg et solvant S1=1kg
Charge
Solvant n°1 Raffinat n°1 Extrait n°1
Pertes
masse globale (kg)
titre en soluté (%)
titre en solvant (%)
titre en diluant (%)
masse de soluté (g)
masse de solvant (g)
masse de diluant (g)
1.000
11.0%
0.0%
89.0%
110
0
890
1.000
2.0%
98.0%
0.0%
20
980
0
0.910
5.4%
6.7%
87.9%
49
61
800
1.084
7.4%
84.5%
8.1%
80
916
88
0.006
------1
3
2
Pertes
relatives
0.3%
------0.5%
0.3%
0.3%
Bilan matière 2èm e extraction avec charge R 1=0.910kg et solvant S2=1kg
Raffinat n°1 Solvant n°2 Raffinat n°2 Extrait n°2
Pertes
Pertes
(final)
relatives
Tableau de rendement
masse globale (kg)
0.910
1.000
0.781
1.125
0.004
0.2%
Extraction
Extraction
Extraction
titre en soluté (%)
5.4%
2.0%
2.9%
4.1%
----n°1
n°2
n°1+2
titre en solvant (%)
6.7%
98.0%
6.4%
87.8%
----Soluté cédé (g)
61
26
87
titre en diluant (%)
87.9%
0.0%
90.7%
8.1%
----Soluté capté (g)
60
26
86
masse de soluté (g)
49
20
23
46
0
0.5%
Rendement (%)
55%
54%
79%
masse de solvant (g)
61
980
50
988
3
0.3%
 Exemples de calculs:
 Pertes=0.910+1.0-0.784-1.125=0.004 kg, soit 0.004/1.910=0.2%,
 Masse de soluté dans R1: 1000 × 0.910 × 0.054=49g,

48. Bilan matière : extraction n°1+n°2
Bilan matière 1
masse globale (kg)
titre en soluté (%)
titre en solvant (%)
titre en diluant (%)
masse de soluté (g)
masse de solvant (g)
masse de diluant (g)
ère
Soluté cédé (g)
Soluté capté (g)
Rendement (%)
 Exemple :
èm e
et 2
extraction avec charge F=1kg et solvant S1+S2=2kg
Charge
Solvant
Raffinat n°2 Extrait n°1+2 Pertes
Pertes
n°1+2
(final)
(final)
relatives
1.000
2.000
0.781
2.207
0.012
0.4%
11.0%
2.0%
2.9%
5.7%
----0.0%
98.0%
6.4%
86.2%
----89.0%
0.0%
90.7%
8.1%
----110
40
23
126
2
1.0%
0
1960
50
1902
8
0.4%
890
0
708
179
3
0.3%
Tableau de rendement
Extraction
Extraction
n°1
n°2
61
26
60
26
55%
54%
1= 60/110=55%,
Extraction
n°1+2
87
86
79%
2= 26/49=54%,
1+2= 86/110=79%
 Pertes=1.0+2.0-0.781+2.207=0.012 kg, soit 0.012/3.0=0.4%
 Masse de soluté R2=1000 × 0.781 ×0.029=22.6, soit 23g

49. Conclusion:
 On a réalisé une extraction liquide-liquide dans une ampoule à
décanter sur une charge F=1kg en deux fois, avec pour chaque
extraction une quantité de solvant S1=S2=1kg, soit 2 kg au total.
 Le rendement de la 1ère extraction est 55%,
 le rendement de la 2ème extraction est 54%
 Le rendement global est 79% (soit +24%/1ère extraction)
 Ce n’est évidement pas la somme des deux rendements
précédents
 On peut supposer qu’une 3ème extraction apporterait un gain de
rendement de 10 à 15%, soit un rendement global ~>90%
 L’extraction faite en plusieurs fois a un meilleur rendement que
l’extraction faite en une fois avec la même quantité de solvant.
 Ce résultat est vérifiable et quantifiable par le modèle…