Distillation Continue à Garnissage

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1 NOMS : Sous-groupe de TP: TP AIGEP 1A GPI Semestre 2 Distillation Continue à Garnissage Compte-rendu Introduction Décrire à quoi servent les procédés de distillation dans l industrie. Décrire les modes de fonctionnement possibles pour une colonne à distiller. Décrire succinctement les objectifs de cette étude et la démarche scientifique qui sera menée pour atteindre ces objectifs.

2 Description du pilote expérimental Quel est le mode de fonctionnement de l installation étudiée ici? Décrire succinctement le pilote (sans schéma), indiquer ses spécificités techniques et décrire les paramètres qui peuvent influencer sa performance. Préciser les paramètres qui seront fixés pour ce TP, et ceux que vous pourrez faire varier (en précisant la gamme de variation). Souligner les éléments ou hypothèses de travail qui diffèrent de ce que vous rencontrez habituellement en cours ou en TD.

3 Méthode expérimentale Décrire succinctement les expériences à effectuer (dans l ordre chronologique), leur fonction ou objectif spécifique, et les résultats ou vérifications qui en sont attendus.

4 Résultats et analyse Toutes les courbes demandées dans ce qui suit devront être fournies en annexe. 1. Etude à reflux total Question préalable : pourquoi est-il intéressant de démarrer la colonne à reflux total? Caractérisation de l alimentation : Composition massique : w eau = w éthanol = Composition molaire : x eau = x éthanol = Température d ébullition du mélange (d après la théorie) : T éb = C Température mesurée du courant d alimentation : T alim = C Comment interprétez-vous la différence entre ces 2 températures? Quelles sont les incertitudes sur leur détermination respective?

5 Suivi de la mise en régime Profil de température le long de la colonne : Temps (mn) 0 TI1 ( C) TI2 ( C) TI3 ( C) TI4 ( C) TI5 ( C) TI6 ( C) TI10 ( C) TI11 ( C) Tracez les profils de température dans la colonne à des instants différents (en mettant en abscisse les n des sondes de température). Commentez le déplacement des profils de températures. Qu en concluez-vous sur le déplacement des constituants dans la colonne : Tous les résultats sont-ils cohérents? Comment expliquez-vous les résultats non logiques?

6 Etude du régime permanent Profil de température Diagramme L-V TI1 = C x éthanol = TI2 = C x éthanol = TI3 = C x éthanol = TI4 = C x éthanol = TI5 = C x éthanol = Tracez ces profils (abscisses : n des sondes de température), qu observez-vous? Est-ce attendu? Pourquoi? Quelles conséquences cela peut-il avoir sur le fonctionnement futur de la colonne? Bilan thermique sur la colonne en régime permanent - Calcul de la puissance au bouilleur : Débit de condensat : kg/hr ΔH eau = kj/kg pour T = C Q bouilleur = kw - Calcul de la puissance au condenseur : Par le débit d eau de refroidissement : T entrée eau = C T sortie eau = C Q leau = L.hr -1 Q condenseur = kw Par le débit de reflux : ΔH mélange eau-éthanol = kj/kg

7 R mélange eau-éthanol = kg/m 3 Débit de reflux = Q condenseur = kg/hr kw Comparer les 2 valeurs obtenues pour Q condenseur : quelle est la plus fiable et pourquoi? Q bouilleur - Q condenseur := kw Ecart relatif : % Que représente cette différence?

8 2. Etude à reflux fixé Condition opératoire n 1 Débit d alimentation fixé : Position de l alimentation : L/hr (2, 3, 4 ou 5 : justifier le choix) Pureté visée en éthanol : Justifier la valeur choisie : (adim) Reflux minimum estimé : (adim) On fournira en annexe la construction graphique ayant permis cette évaluation. Préciser les hypothèses utilisées pour réaliser cette construction graphique : Reflux fixé choisi : (adim)

9 Suivi de la mise en régime On appellera t 0 l instant où on impose le reflux fixé et où on alimente la colonne. Profil de température le long de la colonne : Temps (mn) TI1 ( C) TI2 ( C) TI3 ( C) TI4 ( C) TI5 ( C) TI6 ( C) TI10 ( C) TI11 ( C) Tracer ces profils ; signaler et expliquer les éventuelles incohérences : Quelle est la durée (approximative) de la mise en régime à R fixé? Comparer avec la durée du régime transitoire à reflux infini et commenter. mn Etude en régime permanent Profil de température Diagramme L-V TI1 = C x éthanol = TI2 = C x éthanol = TI3 = C x éthanol = TI4 = C x éthanol = TI5 = C x éthanol = Tracer ces profils.

10 Quelles différences majeures constate-t-on entre ces profils à R fixé vis-à-vis de ceux tracés pour le régime permanent à reflux total? Est-ce logique? Quelles conséquences cela a sur le fonctionnement du procédé? - Mesure des débits : Alimentation Distillat Résidu masse mesurée (kg) Temps de mesure (mn) Débit (kg.h -1 ) - Composition en éthanol (% massique) Alimentation Distillat Résidu % massique éthanol % molaire éthanol - Bilan matière : Le bilan matière global s écrit : Débit massique à l alimentation = kg.h -1 Débit massique au distillat = kg.h -1 Débit massique de résidu = kg.h -1 Ecart relatif sur le bilan matière global = % Proposer des explications à cet écart relatif :

11 Est-il acceptable? Pourquoi? Le bilan matière partiel s écrit : Débit massique en éthanol à l alimentation = kg.h -1 Débit massique en éthanol au distillat = kg.h -1 Débit massique en éthanol au résidu = kg.h -1 Ecart relatif sur le bilan matière partiel = % Proposer des explications à cet écart relatif : Est-il acceptable? Pourquoi? - Bilan enthalpique Calcul de la puissance au bouilleur Débit de condensat : Q bouilleur = kg/hr kw Calcul de la puissance au condenseur : T entrée eau = C T sortie eau = C

12 Q eau = L.hr -1 Q condenseur = kw Peut-on calculer Q condenseur d une autre façon? Le bilan enthalpique entrée-sortie s écrit : Alimentation Distillat Résidu T ( C) Enthalpie de courant (kj/kg) Puissance (kw) Ecart relatif sur le bilan enthalpique global= % Proposer des explications à cet écart relatif : - Nombre d étages théoriques : NET = (adim) Fournir en annexe la courbe de construction graphique et préciser la méthode et les hypothèses utilisées pour obtenir ce résultat :

13 Condition opératoire n 2 Débit d alimentation fixé : L/hr Position de l alimentation : (2, 3, 4 ou 5) Reflux fixé : (adim) Mesure des débits Alimentation Distillat Résidu masse mesurée (kg) Temps de mesure (mn) Débit (kg.h -1 ) Composition en éthanol (% massique) Alimentation Distillat Résidu % massique éthanol % molaire éthanol - Bilan matière Bilan matière global : Débit massique à l alimentation = kg.h -1 Débit massique au distillat = kg.h -1 Débit massique de résidu = kg.h -1 Ecart bilan= % Bilan matière partiel : Débit massique éthanol à l alimentation = kg.h -1 Débit massique éthanol au distillat = kg.h -1 Débit massique éthanol au résidu = kg.h -1 Ecart bilan= %

14 Commentaires: Conclusion Condition 1 Position alimentation Reflux Pureté en éthanol (%mol) Taux de récupération en éthanol (%) Condition 2 Quelle est la meilleure condition opératoire, vis-à-vis de l objectif fixé? Si l objectif x D n est pas atteint avec la condition n 2, quelles en sont les raisons? Quelle(s) autre(s) condition(s) opératoire(s) suggérez-vous pour améliorer le résultat?

15 ANNEXES

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