Dimensionnement colonne.

[invitee235dd42]

Bonjour à tous !

Alors voilà, je travaille sur un procédé sur une chaîne d'estérification, je dois dimensionner une colonne pour séparer l'eau et l'éthanol du reste de mon milieu.
La réaction est: acide sébacique + 2EtOH --> di-ester + 2 H2O. R=90%

Je travaille à partir d'un réservoir contenant Total mol (mol) 233390,813427807
Total masse (kg) 15196,6210908594
Total Volume (L) 16151,6371322624

Avec la composition molaire suivante:
Eau 0,1658470598
EtOH 0,663388239
Catalyseur (H2SO4) 0,0732076072
Acide 0,097557094
Ester 0,0829235299

Alors, voilà, je cherche à éliminer l'éthanol du milieu et l'eau du milieu pour ensuite séparer l'ester de l'acide et donc récupérer mon produit.
Pour ça, je cherche à dimensionner une (ou plusieurs ??) colonne de séparation.

Données: BP (acide) 300
BP(ester) 305
BP(eau) 100
BP (éthanol) 79
BP (azéotrope) 78.2

Alors voilà, j'ai plusieurs questions, tout d'abord est-ce que je peux éliminer tout l'éthanol et toute l'eau sur une même colonne ? Et comment, à partir de ces données, je peux dimensionner ma colonne (nombre de plateaux, taux de reflux...) ?

Aussi, j'ai 9h pour distiller cette masse réactionnelle, un débit d'entrée dans la colonne de 1700kg/h, cela vous parait-il raisonnable ?

Merci d'avance !
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[invite2313209787891133]

Bonjour

C'est un exercice ?

Pour commencer il faut que tu fasses le bilan massique de l'installation (ce qui doit sortir en bas, en haut) et les puretés attendues (1% d'éthanol en pied ? 0.1% ? 0.0001% ?).

Autre chose: Tu devrais mettre encore plus de chiffres significatifs à tes valeurs.

[invitee235dd42]

Oui désolé pour les chiffres, je travaille avec excel, du coup j'ai juste copié les résultats !

Mais justement, sur ta question des % d'éthanol en fond, je ne sais pas trop quoi prendre... J'avais commencé avec 1% d'éthanol restant mais c'est une approximation qui vient de moi, sans aucune base concrête, alors est-elle bonne ?

Mais du coup, j'ai fait ces bilans massiques mais est-ce que je dois considérer 99% d'éthanol en tête ? Et pareil avec l'eau ? Je considère que 99% par en tête quand on distille l'azéotrope ?

Et une fois mes bilans finis, comment déterminer le nombre de plateaux et le taux de reflux ? On utilise d'habitude un logiciel de simulation, mais la faut tout faire main, et je suis un peu perdu :S

Ha et c'est une partie d'un projet sur lequel on doit dimensionner une installation à partir d'un protocole de labo

[invite2313209787891133]

Pour la composition de tête tu peux prendre 95% maximum, ou une valeur plus faible, et pour la composition de pied c'est selon ce que tu juges acceptable comme pertes.
C'est seulement quand ces compositions seront fixées que tu pourra tracer le digramme pour déterminer le taux de reflux à appliquer.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee235dd42]

Alors je suis parti sur du 95% tu as raison 99% en tete c'etait un peu ambitieux !

Au niveaupertes, derrière je recycle mon ethanol dans le batch suivant, et ce aui sort en fond, je le separe avec un peu de mibk (ether) du coup les pertes sont purement economiaues et 95% d'ethoh en tete economiquement je m'y retrouve donc ca va !!

Et maintenant, comment dimensionner tout ca ?

Et merci pour ton suivi du sujet !

[invite2313209787891133]

95% c'est surtout que c'est le maximum que l'on peut atteindre car on est à l'azéotrope. Si le produit de tête est recyclé il faudrait voir à combien tu peux descendre en pureté sans impacter le batch suivant (est ce que 90% éthanol +10% d'eau poserai problème par exemple ?), car plus on cherche à concentrer et plus il faut d’énergie.

Une fois que les concentrations sont fixées, que le bilan massique est établi on trace le diagramme de Mac Cabe et Thiele: http://en.wikipedia.org/wiki/McCabe%...3Thiele_method

[invitee235dd42]

Ok merci ^^

Mais pour ne pas justement qu'il y ait un impact, derrière je pensais faire une filtration membranaire pour éliminer l'eau et pouvoir recycler mon éthanol quasi pur.

Parce que sinon, de l'eau dans mon réacteur, ça favorise la réaction inverse assez vite... Et je veux pas trop déplacer mon équilibre !

[invite2313209787891133]

Ah oui, alors dans ce cas il est surement préférable de monter à 94 ou 95% en tête.
L'idéal serait encore de calculer le cout énergétique à mettre en œuvre en fonction du titre, calculer le cout de la réaction en fonction du rendement (en fonction du titre en eau), calculer le cout de traitement sur membrane et rechercher le minima en faisant la somme des 3 courbes.

En ce qui concerne Mac Cabe et Thiele as tu regardé comment on doit s'y prendre ? Sinon as tu déjà utilisé un logiciel de simulation de distillation ?

[invitee235dd42]

On a appris à utiliser ASPEN en cours, ça rend vraiment service, mais on a pas toutes les licences, on peut pas utiliser grand chose...

[invite2313209787891133]

Dans ce cas je t'invite à utiliser ceci: http://www.chemsep.com/
Si tu as déjà utilisé Aspen tu devrais t'en sortir facilement, sinon au pire je peux t'aider à faire la simulation.