MODULE DISTILLATION Paramètres de réglage Bilan de matière

Module Distillation
Conduite d’une colonne à distiller
Paramètres de réglage
Bilan de matière
Travaux pratiques
« bilan de matière global »
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Paramètres de réglage
Bilan de matière
Guide TP « bilan de matière global »
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Guide TP « bilan de matière global »
SOMMAIRE
page
Objectifs de la séance et travail à effectuer
3
Utilisation du simulateur
3
Fiche 1
Observation et collecte des données
7
Fiche 2
Analyse des observations
14
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Objectif de la séance et travail à effectuer
Une colonne traite un mélange d’isopropanol et de méthanol (le méthanol est le constituant
volatil). Il s’agit d’étudier l’effet des variations d’ouverture des vannes de réglage sur le bilan
de la colonne (vanne de chauffe et vanne de reflux).
Cette étude est effectuée grâce à un simulateur dont le fonctionnement est décrit ci-dessous
Le travail d’observation et de collecte des données est décrit dans la fiche 1.
La fiche 2 décrit le travail d’analyse des résultats.
Utilisation du simulateur
L’alimentation (1000 kg/h de mélange à 49,8% de méthanol) est traitée dans une colonne
dont on peut régler la chauffe et le reflux par des curseurs.
!
Attention !
? Il faut éviter les manipulations brusques et de très grandes
amplitudes pour les curseurs
? Il faut vous assurer de la stabilité des mesures avant de faire un
relevé !
Les mesures disponibles sont les suivantes :
- le débit de résidu (kg/h)
- le volume dans le bouilleur (litres)
- le débit de distillat (kg/h)
- le débit de reflux (kg/h)
- le volume dans le pot de reflux (litres)
- la perte de charge (mbar)
Ces mesures ainsi que les systèmes de réglage de la chauffe et du reflux, et la navigation
dans l’historique de la perte de charge sont présentés dans les pages qui suivent.
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Les mesures disponibles
débit de distillat
débit de reflux
perte de charge
Volume
au pot de reflux
historique de la
perte de charge
débit d ’alimentation
débit de résidu
volume au bouilleur
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Les commandes de la chauffe au bouilleur et du reflux
réglage du reflux
réglage de la chauffe
au bouilleur
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Réglage de la chauffe au bouilleur
réglage à 1%
réglage fin
à 0,1%
Remarques :
Pour chaque variation du curseur à 1%, le curseur fin, qui varie entre –2% et +2% par rapport
au curseur à 1%, se repositionne en milieu d’échelle.
Le réglage du reflux se fait de la même manière que le réglage de la chauffe au bouilleur.
Historique de la perte de charge
reculer en début
d’historique
avancer en fin
d’historique
reculer d’une
largeur de graphe
avancer d’une
largeur de graphe
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Fiche 1
Observation et collecte des données
1) L’état de référence
L’état de référence, qui correspond au fonctionnement normal de la colonne, est caractérisé par les réglages suivants :
- vanne de chauffe : 33%
- vanne de reflux :
53,9%
vous étudierez plusieurs modification de réglage des vannes de chauffe et de reflux.
Pour chaque modification vous remplirez les tableaux du type de celui présenté ci-dessous :
Etat de référence
Ouverture vanne de chauffe :
Débit
Débit de distillat Débit de reflux Débit de résidu
d’alimentation
(F kg/h)
(D kg/h)
(L kg/h)
(W kg/h)
Modification de réglage
Ouverture vanne de chauffe :
33%
Perte de
charge
(mbar)
Ouverture vanne de reflux :
D+W
D+L
Ouverture vanne de reflux :
Les trois dernières colonnes de chaque tableau sont à compléter à partir des valeurs relevées.
Entre chaque situation, il est conseillé de revenir à l’état de référence.
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53,9%
Taux de reflux
R= L/D
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2) Observation et collecte des données
1ère Partie
- à partir de l’état de référence, augmentez l’ouverture de vanne de reflux de 10%, observez et remplissez le tableau ci-dessous :
Etat de référence
Ouverture vanne de chauffe :
Débit
Débit de distillat Débit de reflux Débit de résidu
d’alimentation
(F kg/h)
(D kg/h)
(L kg/h)
(W kg/h)
Modification de réglage
-
Ouverture vanne de chauffe :
33%
Perte de
charge
(mbar)
Ouverture vanne de reflux :
33 %
Ouverture vanne de reflux :
D+W
D+L
53,9%
Taux de reflux
R= L/D
63,9 %
à partir de l’état de référence, diminuez l’ouverture de vanne de reflux de 10%, observez et remplissez le tableau ci-dessous :
Etat de référence
Ouverture vanne de chauffe :
Débit
Débit de distillat Débit de reflux Débit de résidu
d’alimentation
(F kg/h)
(D kg/h)
(L kg/h)
(W kg/h)
Modification de réglage
Ouverture vanne de chauffe :
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33%
Perte de
charge
(mbar)
Ouverture vanne de reflux :
33 %
Ouverture vanne de reflux :
D+W
D+L
53,9%
Taux de reflux
R= L/D
43,9 %
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-
à partir de l’état de référence, augmentez l’ouverture de vanne de chauffe de 10%, observez et remplissez le tableau ci-dessous :
Etat de référence
Ouverture vanne de chauffe :
Débit
Débit de distillat Débit de reflux Débit de résidu
d’alimentation
(F kg/h)
(D kg/h)
(L kg/h)
(W kg/h)
Modification de réglage
-
Ouverture vanne de chauffe :
33%
Perte de
charge
(mbar)
Ouverture vanne de reflux :
43 %
Ouverture vanne de reflux :
D+W
D+L
53,9%
Taux de reflux
R= L/D
53,9 %
à partir de l’état de référence, diminuez l’ouverture de vanne de chauffe de 10%, observez et remplissez le tableau ci-dessous :
Etat de référence
Ouverture vanne de chauffe :
Débit
Débit de distillat Débit de reflux Débit de résidu
d’alimentation
(F kg/h)
(D kg/h)
(L kg/h)
(W kg/h)
Modification de réglage
Ouverture vanne de chauffe :
9 / 14
33%
Perte de
charge
(mbar)
Ouverture vanne de reflux :
23 %
Ouverture vanne de reflux :
D+W
D+L
53,9%
Taux de reflux
R= L/D
53,9 %
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2ème Partie
Il s’agit ici de faire varier le taux de reflux de la séparation.
Revenez à l’état de référence.
En gardant les mêmes débits de distillat et de résidu, vous réglerez la colonne de manière à obtenir :
-
un taux de reflux de 3
Etat de référence
Ouverture vanne de chauffe :
Débit
Débit de distillat Débit de reflux Débit de résidu
d’alimentation
(F kg/h)
(D kg/h)
(L kg/h)
(W kg/h)
Modification de réglage
Ouverture vanne de chauffe :
33%
Perte de
charge
(mbar)
Ouverture vanne de reflux :
D+W
D+L
53,9%
Taux de reflux
R= L/D
Ouverture vanne de reflux :
R =3
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-
un taux de reflux de 2
Etat de référence
Ouverture vanne de chauffe :
Débit
Débit de distillat Débit de reflux Débit de résidu
d’alimentation
(F kg/h)
(D kg/h)
(L kg/h)
(W kg/h)
Modification de réglage
Ouverture vanne de chauffe :
33%
Perte de
charge
(mbar)
Ouverture vanne de reflux :
D+W
D+L
53,9%
Taux de reflux
R= L/D
Ouverture vanne de reflux :
R =2
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3ème Partie
Limites de fonctionnement
Revenez à l’état de référence.
Après stabilisation, baissez la chauffe au minimum en agissant sur les deux curseurs (vous devez atteindre 1% d’ouverture de vanne),
observez et notez vos observations.
Vous pouvez renouveler l’expérience en revenant à chaque fois à l’état de référence.
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Revenez à l’état de référence.
Après stabilisation, montez la chauffe à 90%, observez et notez vos observations.
Vous pouvez renouveler l’expérience en revenant à chaque fois à l’état de référence.
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Fiche 2
Analyse des observations
1ère Partie
Quelles constatations faites-vous en observant les colonnes « D+W » et « D+L » ?
2ème Partie
Synthétisez vos observations
Comment évolue la quantité d’énergie dépensée pour un kg de distillat en fonction du taux de
reflux ?
3ème Partie
Synthétisez vos observations
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