Distillation des liquides

Distillation des liquides~ Liquids distillation ~
Types de distillation
La distillation est le plus répendu des procédés de séparation d'un mélange de liquides.La séparation ne peut avoir lieu que parce que la phase gazeuse générée chauffant un mélange liquide, est de composition différente de la phase liquide dont elle est issue.Par conséquent, les mélanges particuliers, nommés azéotropes, générants une vapeur de même composition que le liquide, ne pourront être séparés par simple distillation.La distillation peut être:- CONTINUELe mélange à séparer est alimenté en continu et les composants séparés sont également séparés en continu.- DISCONTINUELe mélange à séparer est chargé en début d'opération dans un bouilleur. le mélange est ensuite chauffé et le constituant volatil est soutiré en tête jusqu'à obtention du degré d'épuisement souhaité. Le résidu est évacué du bouilleur avant de recommancer l'opération.
Etage théorique (ou plateau théorique)
Se dit d'un dispositif de contact liquide vapeur, tel que la vapeur quittant le dispositif a une composition correspondant à la composition théorique d'équilibre avec le liquide qui quitte ce même dispositif.On exprime le système de distillation nécessaire pour effectuer une séparation donnée en NOMBRE D'ETAGES THEORIQUES.Diverses méthodes graphiques ont été développées pour le déterminer:- Mac Cabe et Thiele- Ponchon et Savarimaintenant dépassée par les méthodes numériques.On exprime l'efficacité d'un garnissage en HAUTEUR EQUIVALENTE A UN PLATEAU THEORIQUE (HEPT).


Internes de colonne
Dispositif destiné à assurer un contact intime entre le liquide et la vapeur de manière à approcher le mieux possible l'équilibre de composition.On rencontre principalement:- des PLATEAUX - du GARNISSAGE VRAC- du GARNISSAGE STRUCTURE
Reflux
Liquide provenant de la condensation des vapeurs de tête, qui arrose la tête de la colonne pour assurer le contact liquide vapeur le long de la colonne.Le TAUX DE REFLUX est le ratio du débit de reflux sur le débit de distillat.Plus le taux de reflux est élevé, meilleure est la séparation.Le TAUX DE REFLUX MINIMUM est le reflux théoriquement nécessaire pour effectuer une séparation donnée avec un nombre d'étages théoriques infini.
Rebouillage
Vapeur émise par chauffage du liquide au bas de la colonne.Le TAUX DE REBOUILLAGE est le ratio du débit massique de vapeur émise sur le débit de liquide soutiré en pied de colonne.
Zone de rectification
Tronçon de la colonne situé au dessus de l'alimentation.En distillation discontinue, la colonne fonctionne entièrement en rectification. La zone d'épuisement est absente.
Zone d'épuisement
Tronçon de la colonne situé sous l'alimentation.Les colonnes de stripping fonctionne entièrement en épuisement. La zone de fractionnement est absente.
Distillation azéotropique
La distillation simple ne peut être utilisée pour séparer des composés formant des azéotropes, ou peut être inefficace pour séparer des composés à volatilité très proche.Dans la distillation azéotropique, un troisième composé est introduit comme entraineur. Pour être efficace, il doit former un azéotrope à minimum avec au moins un des composés à séparer.Ne pouvant être lui-même séparé du composé entrainé par distillation, il doit si possible former deux phases liquides après condensation pour être recyclé vers le fractionnement. A défaut il devra être séparé par extraction liquide-liquide.L'entraineur doit aussi être suffisament volatil pour être strippé du produit de pied de la distillation.Cette méthode est employée pour séparer l'eau et l'éthanol. Du benzène est utilisé comme entraineur qui forme un azéotrope ternaire (ébullition à 64,6°C à P atmosphérique) contenant 74,1% de Benzène, 18,5% d'Ethanol et 7,4% d'eau).Après condensation, il se forme deux phases liquides:- la phase supérieure riche en Benzène (86%) contient également 13% d'Ethanol et 1% d'eau- la phase inférieure riche en Ethanol (52%) et en eau (43%) contient également 5% de Benzène.La phase riche en Benzène est recyclée dans la colonne comme reflux.La phase riche en eau est extraite et peut être traité à nouveau par distillation pour extraire l'Ethanol et le Benzène.L'Ethanol sec est donc récupéré en pied de distillation.
Distillation extractive
Pour séparer deux composés ayant des volatilités très proches mais une différence de structure chimique, on peut utiliser un tiers composant (solvant) qui utilisera cette différence pour amplifier la différence de volatilité. Il peut même inverser les volatilités faisant que le composé normalement le plus volatil peut suivre le chemin des composés les plus lourds.Le solvant est généralement choisi pour avoir un point d'ébullition largement supérieur à celui des composés à séparer. Ainsi dans une première colonne il entraine avec lui en phase liquide le composé ayant le plus d'affinité avec lui. L'autre composé est extrait en tête. Dans une seconde colonne ou le solvant enrichi est transféré, le composé entrainé est aisément strippé.Ce type de procédé est plus facilement opéré en continu.