Post on 14-Jul-2015
AZPROCEDE, SIMULATION DYNAMIQUE DE PROCÉDÉS
Modèle: Ampoule à décanterExtraction à 2 étages (2 extractions successives)charge F=1 kg, solvant S1+S2=1+1=2 kg
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.
Résumé de l’exercice:
L’installation est vide. Le point F représente la charge à 11% de soluté, le point S représente le solvant à 2% de soluté.
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.
Les phases E et R tendent vers l’équilibre. Pour accélérer la mise en équilibre, il faut agiter l’ampoule à décanter.
Décantation terminée. On peut soutirer la phase lourde dans l’erlen(vanne manuelle ou vidange automatique jusqu’à l’interface ).
Bilan matière : extraction n°1 et n°2
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,
Charge Solvant n°1 Raffinat n°1 Extrait n°1 Pertes Pertes
relatives
masse globale (kg) 1.000 1.000 0.910 1.084 0.006 0.3%
titre en soluté (%) 11.0% 2.0% 5.4% 7.4% --- ---
titre en solvant (%) 0.0% 98.0% 6.7% 84.5% --- ---
titre en diluant (%) 89.0% 0.0% 87.9% 8.1% --- ---
masse de soluté (g) 110 20 49 80 1 0.5%
masse de solvant (g) 0 980 61 916 3 0.3%
masse de diluant (g) 890 0 800 88 2 0.3%
Bilan matière 1ère
extraction avec charge F=1kg et solvant S1=1kg
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.
Bilan matière : extraction n°1 et n°2
Extraction
n°1
Extraction
n°2
Extraction
n°1+2
Soluté cédé (g) 61 26 87
Soluté capté (g) 60 26 86
Rendement (%) 55% 54% 79%
Tableau de rendement
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,
Charge Solvant n°1 Raffinat n°1 Extrait n°1 Pertes Pertes
relatives
masse globale (kg) 1.000 1.000 0.910 1.084 0.006 0.3%
titre en soluté (%) 11.0% 2.0% 5.4% 7.4% --- ---
titre en solvant (%) 0.0% 98.0% 6.7% 84.5% --- ---
titre en diluant (%) 89.0% 0.0% 87.9% 8.1% --- ---
masse de soluté (g) 110 20 49 80 1 0.5%
masse de solvant (g) 0 980 61 916 3 0.3%
masse de diluant (g) 890 0 800 88 2 0.3%
Raffinat n°1 Solvant n°2 Raffinat n°2
(final)
Extrait n°2 Pertes Pertes
relatives
masse globale (kg) 0.910 1.000 0.781 1.125 0.004 0.2%
titre en soluté (%) 5.4% 2.0% 2.9% 4.1% --- ---
titre en solvant (%) 6.7% 98.0% 6.4% 87.8% --- ---
titre en diluant (%) 87.9% 0.0% 90.7% 8.1% --- ---
masse de soluté (g) 49 20 23 46 0 0.5%
masse de solvant (g) 61 980 50 988 3 0.3%
Bilan matière 1ère
extraction avec charge F=1kg et solvant S1=1kg
Bilan matière 2ème
extraction avec charge R1=0.910kg et solvant S2=1kg
Bilan matière : extraction n°1+n°2
Exemple : 1= 60/110=55%, 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
Charge Solvant
n°1+2
Raffinat n°2
(final)
Extrait n°1+2
(final)
Pertes Pertes
relatives
masse globale (kg) 1.000 2.000 0.781 2.207 0.012 0.4%
titre en soluté (%) 11.0% 2.0% 2.9% 5.7% --- ---
titre en solvant (%) 0.0% 98.0% 6.4% 86.2% --- ---
titre en diluant (%) 89.0% 0.0% 90.7% 8.1% --- ---
masse de soluté (g) 110 40 23 126 2 1.0%
masse de solvant (g) 0 1960 50 1902 8 0.4%
masse de diluant (g) 890 0 708 179 3 0.3%
Bilan matière 1ère
et 2ème
extraction avec charge F=1kg et solvant S1+S2=2kg
Extraction
n°1
Extraction
n°2
Extraction
n°1+2
Soluté cédé (g) 61 26 87
Soluté capté (g) 60 26 86
Rendement (%) 55% 54% 79%
Tableau de rendement
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…
Conclusion: