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République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليــم العالــي والبحـ

République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليــم العالــي والبحــث العلمــي Ministère de l’Enseignement Supérieur Et de La Recherche Scientifique كلية العلوم والتكنولوجيا قسم العلوم والتكنولوجيا Faculté des Sciences et Technologies Département Génies des procèdes Préparé par Mansouri Khaled Année universitaire : 2019 _ 2020 Bibliographie H.F "Principaux fondamentaux du génie des procèdes et de la technologie chimique" Lavoisier, Paris, 2012. L.Z., I. Rodriguez-Donis, A. Lovász, K. Papp, V. Gerbaud et Rév, E., 2003, Feasibility studies of heterogeneous extractive distillation process, Proc. of days of Chem. Eng. ‘03, Veszprém, Hongrie, ISBN 9637172998, 208, (2003b). L.E. L., Ravagnani, T. M. K., Dehydration of ethanol with salt extractive distillation -a comparative analysis between processes with salt recovery, Chem. Eng. Proc., 42, 7, 543 (2003). M. H., Nishimura, H., Topological and thermodynamic classification of ternary vaporliquide equilibria, J. Chem. Eng. Japan, 10, 3, 181 (1977). M. H, Restrictions on patterns of residue curves around heterogeneous azeotropes, J. Chem. Engng. Japan, 11, 427 (1978). J.D. Seader "Separation process principles", Ed. Wiley, New-York, 1998. J.Lietol "Le génie chimique à l’usage d1es chimistes ", Lavoisier,Paris, 2004. J. L. Humphrey, G. E. Keller II "Procédés de séparation - Techniques, sélection, dimensionnement", Ed. Dunod, Paris, 2001 D.Donovan "les opérations unitaires" Ellipses2009 B.Grandjean "Notes de cours" 2013. R.E. Treybal "Mass transfer operations" 3rd edition, Ed. McGraw-Hill, New-York, 1980. Sommaire Introduction CHAPITRE I : Rappel Sur Les Equilibres Liquide-Vapeur I. 1. Généralités I. 2. Définition I. 2.1. La température I. 2.2. La pression I.2.3. Une phase I.2.4. Un composant I. 3. La miscibilité I. 3.1. Définition I. 4. La Volatilité I. 5. Equilibre liquide-vapeur d’un mélange binaire (ELV) I. 5.1. Étage théorique : I. 5.2.Équations pour les équilibres Liquide-Vapeur (ELV) I. 6.la construction graphique des équilibres liquide-vapeur pour un système binaire I. 6.1.Règle des bras de leviers inverses I. 6.2.Construction d'un diagramme x vs y à l'aide de la volatilité I. 6.3.Construction d'un diagramme T vs x-y à l'aide des pressions de saturation I.7. Les azéotropes CHAPITRE II: Distillation Flash II. 1 Généralités II. 2 Distillation simple (Distillation flash) II. 3 Principes et montage de la distillation flash II. 4 les modes de la distillation flash II. 4.2. Flash adiabatique II. 4.3. Condensation partielle II. 5. Points de bulle et de rosée II. 5.1 Point de bulle II. 5.1 Point de rosée CHAPITRE III : Distillation Des Mélanges Binaires Méthode De Mac Cabe Et Thiele III. 1.La Colonne à distiller III. 2.Bilan matière III. 2.1.Bilan sur l’unité III. 2.2.Bilan dans la zone de rectification III. 2.3.Bilan dans la zone d'épuisement: III. 3.Principe de la méthode de Mc Cabe et Thiele III. 4.Hypothèses simplificatrices de Lewis pour la méthode de Mc Cabe et Thiele III. 4.1.Zone de rectification : III. 4.2.Zone d’épuisement : III. 4.3. Zone d’alimentation III. 5.la construction graphique de la méthode Mc Cabe et Thiele III. 6. Nombre minimum de plateaux III. 7. Reflux minimum III. 8. Efficacité l'efficacité de Murphree CHAPITRE IV : Distillation Des Mélanges Multi Composants III. 1. Séparation des mélanges complexes IV. 2. Nombre d’étage minimal par l’équation de Frenske IV. 3. Choix de la pression d'opération d'une colonne IV. 4. Les avantages et les inconvénients de l’augmentation de la pression IV. 4.1. Avantages d’augmentation de la pression IV. 4.2. Inconvénients d’augmentation de la pression IV. 5. Reflux minimum IV. 5. Nombre de plateaux théorique par la corrélation de Gilliland CHAPITRE V : Distillation Discontinue V .1. Définition de la Distillation en mode continue et discontinue V .1.1. Distillation en mode continue V .1.2. Distillation en mode discontinue V .2. Séparation des mélanges problématiques V .2.1. Mélanges à faible volatilité relative V .2.2. Mélanges non idéaux - azéotrope V .3. Distillation différentielle et d'équation de Raleigh V .4. Procédés de distillation discontinue pour les mélanges complexes V .4.1. Distillation réactive V .4.2. Distillation en utilisant les sels ioniques V .4.3. Méthodes diverses hybrides V .4.4. Distillation azéotropique V .4.5. Distillation extractive Conclusion Liste des figures Figure Titre N0 Page CHAPITRE I FigureI.1 Diagramme du point d’ébullition 8 FigureI.2 Diagramme ELV type T vs x(y) 9 FigureI.3 Diagramme ELV type T vs x(y) 10 10 FigureI.4 Diagramme ELV type T vs x(y) (Règle des bras de leviers inverses) 11 FigureI.5 courbe T vs x(y) et y vs x pour les azéotropes. à point d'ébullition minimum et à point d'ébullition maximum. 14 FigureI.6 Système hétérogène non azéotropique 15 Figure I.7 : hétérogène azéotropique 15 CHAPITRE II FigureI1.1 Liber de Arte Distallandi” le premier livre sur la distillation 1512). 18 FigureII.2 Montage pour distillation simple 20 CHAPITRE III FigureIII.1 colonne de distillation 24 FigureIII.2 diagramme T vs x représentée différents zone d’une colonne de distillation 25 FigureIII.3 les différentes pentes possibles de la droite d'alimentation. 30 FigureIII.4 la construction graphique de la méthode Mc Cabe et Thiele 31 CHAPITRE IV FigureIV.1 Evolution des paramètres selon Gilliland 38 Figure Titre N0 Page CHAPITRE V FigureV.1 Rectification discontinue 60 FigureV.2 Diagramme température-composition d’un mélange idéal 61 FigureV.3 Tvs (y, x) d’un mélange de volatilité relative faible 61 FigureV.4 Diagramme T vs (y, x) d’un mélange à point d’ébullition proche avec un pincement. 62 Liste des Tableaux Tableaux Titre N0 Page CHAPITRE IV TableauxV.1 la fonction de condenseur avec la pression. 36 INTRODUCTION GENERALE INTRODUCTION GENERALE 1 Introduction Dans l’industrie ou dans son laboratoire, lors d’une synthèse, le chimiste est souvent appelé à séparer les constituants d’un mélange, à extraire une substance naturelle d’une décoction ou à purifier un produit qu’il vient de synthétiser; il peut alors réaliser une distillation, un entraînement à la vapeur, une distillation multicomposants une hydro distillation. Toutes ces techniques mettent en œuvre des déplacements d’équilibres liquide-vapeur. La distillation est le procédé le plus performant en termes de qualité des produits, malgré une consommation énergétique importante (CEM très levée). Aux USA, en 1989, 40 % de la consommation énergétique de l'ensemble des industries chimiques et pétrochimiques est consacré à la distillation. Toutes améliorations technologiques, visant à réduire la consommation énergétique des opérations de distillation, sont donc fortement recommandées. la distillation est la principale opération unitaire utilisée industriellement pour la séparation et la purification des mélanges de constituants chimiques. les azéotropes et les mélanges à faible volatilité relative qui se rencontrent très souvent dans les déchets effluents industriels ne peuvent pas être séparés par distillation conventionnelle. Depuis plusieurs dizaines d’années de nombreuses études ont contribué à la mise au point de procédés de distillation plus performants et capables de séparer les mélanges complexes évoqués. J’étudie aussi la séparation des azéotropes à température de bulle minimale avec un tiers corps qui forme un azéotrope binaire hétérogène qui n’est pas le plus volatil du système. Ce polycopié représente un cours destiné aux étudiants préparant un master en génie des procèdes. La présentation de ce travail s’articule autour de cinq chapitres : J’ai tenu à rédiger un chapitre sur les équilibres liquide −vapeur pour que l’étudiant puisse cerner par la suite les connaissances de base et pratiques que doit avoir un chimiste pour mieux comprendre la théorie de la distillation. Les contacteurs gaz liquide a été rédigé, les notions fondamentales tel que solubilité, volatilité, bilans de matière et un grand nombre de graphes et de diagrammes vont aider l’étudiant à mieux représenter les équations démontrées. Le chapitre II est consacré aux notions théoriques et à l’analyse bibliographique des travaux sur la distillation flash. Dans ce chapitre je présente les principes de la distillation flash, les différents modes de la distillation flashe, Point de bulle, Point de rosée. INTRODUCTION GENERALE 2 Le chapitre III on présenté l’étude de la distillation des mélangés binaires par la Méthode de McCabe and Thiele, Hypothèses de Lewis. Droites opératoires des sections rectification et épuisement, droites thermiques de l’alimentation, Détermination du nombre d’étages théoriques localisation optimale de l’alimentation, condenseur partiel- rebouilleur partiel, Cas limites (reflux total, reflux minimum). Efficacité de Murphree. Le dernier chapitre consacré sur la distillation discontinue, Définition de la Distillation en mode continue et discontinue, la séparation des mélanges problématiques, distillation différentielle et d'équation de Raleigh, procédés de distillation discontinue pour les mélanges complexes. A la fin de ce cours, l’étudiant devrait être capable de choisir le bon procédé à employer dans le cas d’une séparation des mélangés binaires el les mélangés multicomposants par la distillation. CHAPITRE I Rappel Sur Les Equilibres Liquide-Vapeur CHAPITRE I Rappel Sur Les Equilibres Liquide-Vapeur 4 Les objectifs de ce chapitre sont de comprendre la construction des diagrammes de phase binaires et de retenir les différents types de diagrammes de phases possibles. A partir de ces connaissances, il devient possible d'expliquer l'intérêt des alliages et les variations de leurs propriétés mécaniques en fonction des variations de composition. I. 1. Introduction: Tout corps pur se vaporise à température constant sous une pression donnée, un mélange passe progressivement de l’état liquide à l’état vapeur par augmentation de température à pression constante et la composition des deux phases supposée en équilibre évolue constamment au cours de la transformation. A toute température T comprise entre température de bulle et température de rosée sous la pression P, correspond un équilibre liquide-vapeur, caractérisé par les uploads/Science et Technologie/ k-mansouri-2020.pdf