MODULE DISTILLATION. Physique de la distillation. Séparation industrielle. Guide TP «séparation industrielle»

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1 MODULE DISTILLATION Séparation industrielle Guide TP 1 / 11

2 Guide TP SOMMAIRE Objectifs de la séance et travail à effectuer 3 page Utilisation du simulateur 3 Fiche 1 Collecte des données 5 Fiche 2 Exploitation des données, tracé des courbes 7 Fiche 3 Analyse des résultats 10 2 / 11

3 Objectif de la séance et travail à effectuer Il s agit de réaliser et d étudier la séparation d un mélange eau alcool à 12% d alcool sur une installation industrielle continue. Cette séparation est effectuée grâce à un simulateur dont le fonctionnement est décrit cidessous. Le travail de collecte des données est décrit dans la fiche 1. La fiche 2 décrit le travail d exploitation des données. La fiche 3 décrit le travail d analyse des résultats. Utilisation du simulateur L alimentation (100 kg/h de mélange à 12% d alcool) est introduite dans une cuve chauffée par une épingle de chauffage. Elle est séparée en un distillat (vapeurs condensées au condenseur) et un résidu (partie de l alimentation qui n est pas vaporisée). Le curseur permet de régler la chauffe, donc le débit de vapeur et ainsi, le débit de distillat.! Attention! Il faut vous assurer de la stabilité des mesures avant de faire un relevé! Les mesures disponibles sont les suivantes : - le débit de distillat (kg/h), - la composition massique en alcool du distillat (% alcool), - le débit de résidu (kg/h), - la composition massique en alcool du résidu (% alcool). 3 / 11

4 Composition massique en alcool dans le distillat Débit de distillat Composition massique en alcool dans le résidu Curseur (réglage de la chauffe) Débit de résidu 4 / 11

5 Fiche 1 Collecte des données Faites varier la chauffe et, pour chaque position du curseur, relevez : - le débit de distillat (kg/h), - la composition du distillat (% massique en alcool), - le débit de résidu (kg/h), - la composition résidu (% massique en alcool), Il faut faire au moins une dizaine d expériences pour une exploitation correcte de vos relevés. La séquence de relevés la plus simple correspond aux valeurs suivantes du débit de distillat (en kg/h) : 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 99. Vous pouvez également travailler avec une autre séquence de relevés comme par exemple : 1, 5, 10, 15, 20,, 90, 95, 99, ou encore : 1, 2, 4, 6, 8, 10,..92, 94, 96, 98, 99, ou toute autre séquence pourvu qu elle soit régulière et couvre la plage de débit 1 à 99 kg/h. Vous pouvez utiliser le tableau de relevés de la page suivante. Les deux dernières colonnes de cette fiche ne sont pas à compléter pour le moment, elles seront remplies ultérieurement. 5 / 11

6 tableau de relevés-1- Module Distillation TP Date :. N expérience débit de distillat (kg/h) % massique alcool distillat débit de résidu (kg/h) % massique alcool distillat alcool pur dans le distillat (kg/h) taux de récupération (%) 6 / 11

7 Fiche 2 Exploitation des données, tracé des courbes 1) Calcul du taux de récupération Le taux de récupération représente le pourcentage de l alcool pur alimenté qui passe dans le distillat. Par exemple un taux de récupération de 90% signifie que 90% de l alcool pur introduit avec l alimentation est passé dans le distillat. alcool pur dans le distillat Taux = x 100 alcool pur dans l alimentation Ici, le débit d alimentation et la composition en alcool de l alimentation ne changent pas, et la quantité d alcool pur dans l alimentation est : débit d alimentation x % alcool de l alimentation / 100 = 12 Pour chaque ligne du tableau de relevés, la case de l avant dernière colonne contient la quantité d alcool pur dans le distillat : débit de distillat x % alcool du distillat / 100 et la case de la dernière colonne contient le taux de récupération, c est à dire la valeur de la case de l avant dernière colonne divisée par 12 et multipliée par 100 alcool pur dans le distillat Taux = x ) tracé des courbes Sur le premier fond de courbe des pages suivantes, vous tracerez l évolution de la composition du distillat et de la composition du résidu en fonction du débit de distillat que vous aurez relevé. Sur le second fond de courbe des pages suivantes, vous tracerez l évolution de la composition du distillat et du taux de récupération en fonction du débit de distillat que vous aurez relevé. 7 / 11

8 60 50 % massique alcool Débit de distillat (kg/h) Evolution des compositions massiques en alcool dans le distillat et le résidu en fonction du débit de distillat 8 / 11

9 % massique alcool et taux de récupération débit de distillat (kg/h) Evolution de la composition massique en alcool dans le distillat et du taux de récupération en fonction du débit de distillat 9 / 11

10 Fiche 3 Analyse des résultats 1) Quelle est la composition la meilleure que vous ayez obtenu au distillat?. A quel taux de récupération correspond cette composition?. 2) Quel est le meilleur taux de récupération que vous ayez obtenu?. A quelle composition du distillat correspond ce taux de récupération?. 3) Existe-t-il une valeur du débit de distillat qui permette d obtenir à la fois une bonne qualité de distillat (composition proche de la meilleure composition obtenue) et un taux de récupération important (taux de récupération proche du meilleur taux de récupération obtenu)? 10 / 11

11 Vous arrivez sans doute à la conclusion que ce procédé de séparation ne vous permet pas d obtenir à la fois une bonne qualité et un taux de récupération correct. Il y a interaction entre qualité et taux de récupération! 11 / 11