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distillation
Détail d'une installation de distillation à double effet pour la récupération du solvant, qui est utilisé pour le traitement de brut.

la distillation est une technique utilisée pour séparer deux ou plusieurs substances présent dans un mélange, qui exploite la différence de Les points d'ébullition de ces substances (ou en d'autres termes, leur différence volatilité[1]).

Il est utilisé aussi bien pour la séparation de mélanges complexes (mélanges obtenir plus de sortie, chacun ayant une composition différente) est de purifier les substances individuelles (obtention de l'une de sortie courant contenant la substance désirée avec une pureté élevée et un flux de déchets contenant les impuretés présentes dans la charge).

Il est une technique connue depuis Moyen âge, d'abord appliquée à la production de boissons alcoolisées. Par la suite il a été appliqué dans de nombreux procédés chimiques, y compris la séparation de la huile brut dans ses différents composants (appelés "garniture« ).

L 'équipement utilisé pour effectuer cette opération est appelée colonne de distillation (ou colonne de rectification[2])

Étymologie et sens du terme

Du point de vue étymologique du terme « distillation » signifie « goutte à la séparation de gouttes. »[3] Autrefois ce terme a été utilisé pour indiquer sans distinction toutes les techniques connues de séparation, y compris la filtration, la cristallisation et l 'extraction de l'huile.[3] Il a ensuite été utilisé pour indiquer les techniques de séparation obtenues par l'évaporation et la condensation d'une vapeur.[3]

La signification plus générale du terme « distillation » continue d'être utilisé dans le cas de "l'eau distillée« (Un procédé qui permette potable l'eau de mer grâce à la réduction de la concentration des sels dissous.[4]) Et la « distillation à sec » (dans lequel le bloc d'alimentation est constitué par des matières solides[5]).

Dans le domaine de la plante, il tend, cependant, de faire la distinction entre la distillation proprement dite (qui se rapporte à la séparation de deux ou plusieurs fluides des composants en raison de leur différence de volatilité) et dessalement (Ce qui est plutôt attribuable à 'fonctionnement de l'unité de évaporation[4]).

histoire

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Représentation de l'ancien équipement utilisé pour obtenir des essences par distillation.

Selon l'écrivain Synésius dès 4000 avant JC la Egyptiens distillation du vin et cidre pour produire d'autres boissons alcoolisées[6] (esprit et spiritueux).

en Chine, environ 2000 av, par la distillation de plantes médicinales essences ont été obtenus qui ont été utilisées surtout par les classes les plus riches.[7]

Les fouilles archéologiques Pakistan Ils ont apporté à la lumière que la technique de la distillation d'alcool était déjà connue des populations mésopotamienne en 500 avant JC, mais son utilisation est devenu commun entre 150 BC et 350 A.D.[8], même parmi alchimistes grecque[9][10][11].

Selon K. B. Hoffmann vous commencez à parler destillatio pour descensum en 400 à propos par le travail physique du grec Aetius d'Amida. Hypatie au contraire, il a inventé l'un des premiers équipements pour la distillation[12].

Nell 'huitième siècle Après Jésus-Christ Arabes et Perses chimiques (y compris Jabir Ibn Hayyan) Ont été isolés et purifiés par des produits chimiques de distillation à des fins industrielles, par exemple pour isoler les esters naturels (utilisés en parfumerie) et à produire de l'alcool pur.[13] En particulier, la production d'alcool par distillation est due à l'arabe chimique Al-Kindi.[14]

en neuvième siècle Après Jésus-Christ chimique persan Rhazès Il distille pour la première fois huile, obtention kérosène.[15] Nell 'XIe siècle Avicenne il a obtenu huile essentielle le procédé de distillation à la vapeur.[16]

La distillation a été introduit dans 'Europe médiévale au XIIe siècle par la traduction des traités de la chimie arabe. en 1500 l 'alchimiste Allemand Hieronymus Braunschweig publique Liber de arte destillandi,[17] qui a été suivie dans 1651 l'écriture John French intitulé L'art de la distillation.[18]

distillation
représentation héliogravure d'images fixes publié en 1740 le nombre de Acta Eruditorum relative à une partie de l'article Commentarii Academiae scientiarum imperialis Petropolitanae

en XVIIe siècle Robert Boyle effectué des expériences sur la distillation sous vide et à l'intérieur d'un équipement de pression pneumatique,[19] l'isolement pour la première fois (en 1661) le methanol par distillation du bois.

distillation
Appareil Coffey schéma utilisé pour la distillation de benzène (1830).

en XIXe siècle techniques de préchauffage et de recyclage ont été introduits.[20] En même temps, il doit être à Jean-Baptiste Blumenthal le brevet Cellier de l'un des premiers équipements de distillation continue (1813).[19] Dans ce brevet, suivi de la construction d'un appareil de distillation sous vide au travail de Henry Tritton (1828)[19] et par la suite (en 1830) Il a été breveté par Aeneas Coffey une colonne de distillation avec des plaques perforées pour la production de whisky.[19][21]

en 1845 le chimiste anglais Charles Mansfield séparer par distillation le benzène de goudron.

La colonne de l'invention avec des plateaux de capuchon à usage industriel remonte à Champonnois (1854).[22]

en 1873 Robert Ilges introduit l'utilisation d'une colonne à garnissage pour la réalisation de l'opération de distillation.[22]

au 1877 datant d'un brevet américain Ernest Solvay une colonne à plateaux de distillation de l'ammoniac.[23]

A l'instar de Ilges, en 1881 Hempel introduit dans l'utilisation en laboratoire de la colonne de distillation garnie de perles de verre.[22]

en 1925 Il a été présenté une méthode graphique pour dimensionnement des colonnes de distillation, appelée Procédé de McCabe-Thiele.[24] en 1932 Il a ensuite été développé le 'équation Fenske[25], ce qui permet d'estimer analytiquement le nombre de plateaux d'une colonne de distillation et le taux de reflux.

La distillation en laboratoire

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: colonne Vigreux et alambic.

Le dispositif le plus ancien utilisé pour effectuer la distillation en laboratoire Il est appelé alembic et son invention est attribuée au chimiste islamique Jabir Ibn Hayyan (Entre 'huitième siècle et neuvième siècle).

La colonne de distillation de verre utilisé dans les applications de laboratoire est appelé colonne Vigreux.

Un équipement de laboratoire typique de la distillation se compose des éléments suivants:

  • un bunsen ou pistolet à air chaud (Ou strip-teaseuse) ou, afin d'éviter des flammes nues, une agitateur magnétique avec un bain d'huile à chauffage électrique, moyennant quoi le mélange est chauffé à distinct;
  • un balle (Ou de la chaudière) pour contenir le liquide à distiller;
  • un 'une barre d'agitation magnétique, agitateur couplé, placé dans la chaudière à favoriser le chauffage homogène de la masse, ou des billes de verre ou des morceaux de pierre ponce pour éviter une 'ébullition soudaine et violente;
  • une colonne de distillation, souvent colonne Vigreux;
  • un Tube Claisen qui transporte les vapeurs à condenseur ils sont refroidis;
  • un thermomètre, monté sur le dessus du Claisen pour mesurer la température des vapeurs qui entrent dans le condenseur;
  • un ou plusieurs ballons ou flacons pour la collecte de différentes fractions de distillat.

En général, il chauffe le liquide dans la chaudière jusqu'à ébullition. Les composés les plus volatils atteint avant le condenseur et le liquide résultant sera le soi-disant « tête de distillation ». Lorsque le thermomètre, dont le bulbe est placé à l'entrée du condensateur, la mesure de la la température d'ébullition du composé désiré, est modifié ou flacon Erlenmeyer dans laquelle il recueille la fraction entière qui se condense à cette température. Une fois que la température de la vapeur dépasse le point d'ébullition du composé à distiller, le chauffage est interrompu: les liquides à point d'ébullition supérieur restent dans la chaudière et former la « queue de distillation ».

L'industrie de la distillation

matériel d'occasion

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: plats Colonne et colonne à garnissage.

Quel que soit le type particulier de construction, une colonne de distillation pour un usage industriel se compose essentiellement de trois parties:

  • la placage (Ou « colonne » au sens strict), ce qui est presque toujours de forme cylindrique; la plus grande partie du revêtement est appelée une section « tête » ou « rectification », tandis que la partie inférieure est appelé « queue » ou « section d'épuisement »;
  • la bouilleur: Fournit de la chaleur au mélange de la partie inférieure; Il peut être intégré directement dans la colonne;
  • la condenseur: Refroidit et se condense (parfois seulement partiellement) les vapeurs de tête.[5]

Il existe principalement deux types de placage de construction (ou colonnes de distillation) à usage industriel:[5][26]

  • colonne à plateaux: Dans lequel le contact entre le courant liquide et le courant de gaz a lieu en correspondance avec les surfaces horizontales équidistantes (appelées « plaques » de la colonne) munis de déversoirs pour le passage du courant de liquide[26] et des trous, des valves (fixe ou mobile) ou de cloches pour le passage du flux de gaz;[26]
  • corps de remplissage de la colonne: Dans lequel le contact entre le courant liquide et le courant gazeux est réalisée en correspondance avec la surface des blocs (appelée « corps de remplissage ») contenues dans la colonne; ces corps de remplissage sont réalisés en un matériau inerte aux substances traitées (habituellement matériau métallique, plastique ou céramique[27]); souvent au lieu d'utiliser des corps de remplissage individuels sont utilisés de remplissage structuré (constitué par exemple par stratification) ou des grilles ou des maillages.[27]

Le but des plaques et des corps de remplissage est d'augmenter l'interface d'échange entre les phases, et donc la vitesse de séparation des composants du mélange.

Principe de fonctionnement

distillation
Schéma de principe du fonctionnement d'une colonne de distillation pour un usage industriel (notamment colonne à plateaux).

A l'intérieur de la colonne de distillation, il y a la présence d'une phase liquide et une phase gazeuse; Habituellement, ces phases sont en contact à contre-courant (Bien que parfois ils opèrent en co-courant), en fait la phase liquide passe à travers la colonne de haut en bas, tandis que la phase gazeuse à travers la colonne de bas en haut. En correspondance avec une partie de la partie inférieure courant liquide de la colonne (appelée « queue ») est retirée alors que l'autre partie est évaporé au moyen de bouilleur. De même, en correspondance est retiré une partie du gaz écouter la partie haute de la colonne (appel « tête ») tandis que l'autre partie est réalisée pour condenser au moyen de condenseur.

en colonne à plateaux ils créent beaucoup de « étapes » comme il y a des plaques, plus une étape supplémentaire dans le cas où vous utilisez un bouilleur partiel. Dans chacune des étapes de la colonne est établie l'équilibre vapeur-liquide entre le courant de liquide descendant et ascendant courant gazeux. Comme il existe de nombreux équilibres car il y a des étapes, et étant donné que dans chaque étape, les « composants lourds » ont tendance à aller dans la phase liquide, les composants plus légers (appelés « bas point d'ébullition ») accumulent dans la tête de la colonne, tandis que les composants plus lourds (appelé « point d'ébullition élevé ») accumulent dans la file d'attente de la colonne.

en colonne à garnissage il y a en fait les étapes réelles, mais aux fins de modélisation est possible d'estimer la hauteur dite de la plaque théorique équivalent (HETP)[28] (Valeur A qui est typiquement compris entre de 0,3 à 0,9 m pour remplissages au hasard[29] et 0,2-0,7 m pour les obturations structurés[29]), Pour apporter une véritable colonne de remplissage à une colonne de plaque fictive, ayant les mêmes performances de la colonne de remplissage réelle.

Depuis la différence volatilité est le force de poussée pour un tel procédé, plus la différence de volatilité augmente la facilité avec laquelle la séparation a lieu,[1] autrement dit, les autres conditions étant égales par ailleurs, il est suffisant d'utiliser une colonne de distillation inférieure et donc moins coûteux.

En outre, bien qu'il ne soit pas strictement nécessaire, il y a généralement des différences de température et de pression entre la tête et la queue (tous deux amenuisement), ce qui peut faciliter la séparation. Avec l'augmentation de la hauteur de la colonne et du gradient de température qui est établi le long de sa hauteur, la séparation des substances est plus poussée, pour lequel il y aura la sortie des produits plus purs.

Pour augmenter les performances de la colonne de distillation, en général, il a lieu reflux (Appelé également « recyclage ») d'une partie des vapeurs condensées dans la tête et le mélange est chauffé dans la file d'attente.

Donc, beaucoup plus est poussé recyclage, le plus efficace est la séparation; il y a quand même une limite dans la pratique, qui consiste à recycler tout: dans ce cas, le débit du distillat serait en fait rien; En outre, le recyclage augmente le coût, comme en présence de recyclage augmentation des débits des fluides à traiter au condenseur et le rebouilleur: ces dispositifs doivent donc avoir une plus grande surface des surfaces d'échange de chaleur.

Modélisation et dimensionnement des équipements

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: Procédé de McCabe-Thiele.

Dans le cas où dans la colonne ne sont présents que deux substances à séparer (ou composantes), pour le calibrage d'une colonne de distillation on peut exploiter une méthode graphique appelée Procédé de McCabe-Thiele,[30] à travers lequel il est possible de déterminer le nombre de plaques nécessaires pour l'exécution d'un processus de distillation particulière et donc la hauteur de la colonne. La largeur de la section de la colonne est plutôt déterminée par des considérations de dynamique des fluides qui affectent le bon fonctionnement de la colonne.

Comme alternative à la méthode McCabe-Thiele, vous pouvez utiliser soi-disant "méthodes de raccourci» Cela étant des méthodes d'analyse ont l'avantage de pouvoir être mis en œuvre sur un ordinateur. Un exemple d'une méthode de raccourci est la méthode de raccourci de Fenske-Underwood-Gilliland (ou GUF), qui tire son nom des trois équations principales utilisées dans le cadre de cette méthode:[31]

  • équation Fenske: Pour estimer le nombre d'étages théoriques;
  • Underwood équation: pour estimer le taux de reflux minimal;
  • Gilliland équation: estimer le nombre de plateaux réels.

Dans le cas, au lieu de la distillation à plusieurs composants (par exemple, lorsque dans la colonne sont présents plus de deux substances à séparer), il est nécessaire d'utiliser d'autres méthodes pour effectuer nécessiter l'utilisation d'un ordinateur, par exemple le procédé de Lewis-Matheson ou procédé selon la Thiele-Geddes.[32]

Process Control

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Un exemple d'un système de commande de colonne de distillation. Dans ce cas, il existe des dispositifs pour le contrôle des variables suivantes: température (TC), le débit (F, FC), le niveau de liquide (LC) et la pression (PC). Les lignes en pointillés indiquent l'envoi de signaux (à partir du contrôleur à l'actionneur ou entre deux contrôleurs différents).

Les installations industrielles de distillation continue peuvent rester en service pendant des dizaines d'années. Pendant tout ce temps, vous avez la nécessité de vérifier le processus afin de répondre aux exigences du marché en ce qui concerne la qualité et la quantité du produit. Par exemple, dans le cas d'un processus de raffinage du pétrole brut commander le processus, il est possible de maintenir un octane de essence produit assez élevé quelle que soit la qualité du pétrole brut traité (qui peut varier au cours de la vie de la plante).

La commande d'une installation de distillation est effectuée en mesurant à l'aide d'outils appropriés de certaines grandeurs représentatives du processus, par exemple:

  • température et flux de courant puissance;
  • température et le débit des courants dans la sortie de la colonne;
  • niveau de liquide présent sur le fond de la colonne.

Une fois que vous avez obtenu ces mesures, grâce à un système de contrôle plus ou moins complexes (par exemple un une commande de rétroaction) La modification de certains paramètres d'entrée, typiquement en envoyant un signal au actionneurs agissant par l'intermédiaire vannes qui régulent l'alimentation en courant, les produits et le courant de reflux.

distillation Techniques

Indépendamment de ce que la distillation est effectuée en laboratoire ou à l'échelle industrielle, il peut se produire dans les différents modes de fonctionnement et l'utilisation de schémas de procédés plus ou moins complexes.

flash distillation

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: flash évaporation.

Le mode de fonctionnement le plus simple pour éliminer par distillation un mélange est la distillation flash (Également appelé « évaporation flash » ou « évaporation partielle »).

Cette méthode consiste en la vaporisation partielle du mélange à traiter, en une seule étape et sans reflux.[5][33]

Distillation en continu et par lots

distillation
Schéma d'un procédé de distillation en discontinu

Le procédé de distillation peut être continue ou lot:[33] dans le premier cas, le mélange à traiter est introduit en continu au cours du processus, tandis que dans le second cas, le mélange à traiter est chargé dans l'appareil avant de commencer le processus.

Dans la distillation continue dans les compositions des courants de sortie de la colonne reste constante tout au long du processus, tandis que dans la distillation discontinue de telles compositions varient dans le temps;[34] en particulier, dans les premiers stades de la distillation discontinue du produit est plus riche en composants plus volatils, tandis que dans la phase finale est plus riche en les constituants moins volatils.[5]

En général, la distillation par lots (également appelé distillation discontinue ou distillation différentielle[5]) Est réalisée en laboratoire ou dans de petites installations,[35] tandis que sur une grande échelle, il est préférable d'effectuer la distillation en continu. En particulier, la distillation discontinue est plus pratique s'il est nécessaire de distiller de petites quantités, lorsque le débit et la composition d'alimentation est très variable, ou quand il est nécessaire d'utiliser le même appareil pour effectuer divers procédés de distillation.[36]

Distillation avec le reflux

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Le diagramme de la partie supérieure d'une colonne de distillation à reflux.

Dans le cas où l'on souhaite obtenir une plus grande pureté des mélanges de produits au cours de la distillation, courant La sortie de la tête de la colonne est "chauffé au reflux», À savoir une partie de ce courant est renvoyée dans la colonne de distillation.

Le taux de reflux R Il est défini comme le rapport entre la débit molaire liquide L qui circule à travers la partie supérieure de la colonne (appelée « zone d'enrichissement ») et le débit molaire de liquide obtenu dans la tête (connu sous le nom « distillât »):[35]

R = L / D

Avec l'augmentation de la performance du taux de reflux de la colonne d'améliorer, pour lequel, dans le cas d'utilisation d'un colonne à plateaux, le nombre de plats à utiliser diminue. Il existe deux limites conditions de rapport de reflux:

  • une limite maximale du taux de reflux, pouvant être obtenu par chauffage au reflux la totalité du flux gazeux; cette condition est appelée le « reflux total » et correspond à la condition que le nombre de plateaux nécessaires à la réalisation de la distillation est minime;[37]
  • une limite minimale du taux de reflux, au cours de laquelle le nombre de plaques devient infini (par exemple, la séparation est pratiquement pas possible): cette limite est appelée le « rapport de reflux minimum »,[37][38] et il est déterminé graphiquement à travers le Procédé de McCabe-Thiele.

En pratique, on opère à un rapport de reflux approprié entre la valeur maximale et la valeur minimale. Cette valeur est choisie par des considérations économiques, et est habituellement égale à 120-150% du taux de reflux minimal.[39]

distillation fractionnée

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: distillation fractionnée.
distillation
Représentation graphique d'une distillation flash multi-étages.

La distillation fractionnée est une technique de distillation particulière dans laquelle à partir d'un mélange contenant trois composants ou plus, on obtient trois fractions ou plus. Par conséquent, en plus des courants de sortie de la tête et la queue de la colonne, ils sont présents dans les courants de sortie provenant de la partie intermédiaire de la colonne, de telles « déversement ». Vous pouvez utiliser plusieurs colonnes disposées en série.[5]

Comme dans le cas de la distillation binaire, les composants du mélange de départ sont séparés en fonction de leur volatilité différente (ou la température d'ébullition) et le profil de température dans la colonne est caractérisée par des valeurs plus élevées de température proche du rebouilleur (où les bulles du mélange ) et la plus faible à proximité du condenseur, de sorte que les courants qui sont agrafées à proximité de la partie inférieure de la colonne (queue) sont plus riches en le moins volatil, alors que les composantes de courant qui sont agrafées à proximité de la partie la plus haute de la colonne (tête) sont les plus riches des composantes les plus volatiles.

La colonne de distillation utilisée pour ce type de distillation est appelée « colonne de fractionnement ».

distillation azéotropique

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: distillation azéotropique.

Avec la distillation commune n'est pas possible de séparer tous les mélanges: en particulier, certains mélanges sous certaines conditions de pression peuvent former un azéotropique. Un exemple d'azéotrope est le mélange eauéthanol à la pression atmosphérique avec 96% d'éthanol; cela signifie qu'il est impossible d'obtenir de l'éthanol avec une pureté supérieure à 96% par simple distillation. Dans ce cas, l'utilisation d'autres méthodes de séparation plus complexes, y compris: distillation azéotropique, distillation extractive et extraction par solvant.[5]

Distillation sous distillation sous vide et de la vapeur

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: distillation sous vide et distillation à la vapeur.
distillation
L'appareil utilisé pour effectuer la distillation sous vide.

Les substances ayant une température d'ébullition trop élevée à la pression atmosphérique, ou qui se décomposent à cette température, peut être soumis à distillation sous vide, en utilisant une température sensiblement inférieure.[5] De même substances instables pour le chauffage direct, ou qui peuvent modifier leurs caractéristiques particulières, sont commodément soumis à distillation à la vapeur:[40] le chauffage est effectué de manière indirecte, en exploitant la 'enthalpie de la vapeur d'eau; De cette façon vous obtenu des mélanges contenant deux phases différent, normalement une organique et l'autre aqueuse, facilement séparables. Ces deux variantes de distillation classique trouvent utilisation intensive dans chimie organique et biochimie, par exemple lors de la distillation de huiles essentielles.[40]

distillation moléculaire

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: distillation moléculaire.

extraction distillation

la distillation extractive Il est une technique utilisée que dans quelques cas et évalués. Dans le cas dans lequel les composants du mélange à distiller, ont des points d'ébullition similaires, il serait nécessaire d'opérer une distillation en continu en utilisant une colonne avec des plaques d'immatriculation élevées. Cela en plus d'être plus cher, implique toute une série de problèmes statiques et est donc mis en œuvre à peine. Dans le cas, le mélange est binaire et sa volatilité est faible, il est possible d'introduire dans le mélange un troisième composant. Ceci, en formant un produit d'addition avec l'un des deux composants d'origine, permettra d'effectuer une séparation en utilisant un plus petit nombre de plats.

Un exemple de distillation extractive est la séparation du mélange de 2,2,4-triméthyl-pentane (ou isooctane) et toluène. Au mélange entrant dans la colonne est introduite phénol, qui forme un produit d'addition avec le toluène moins volatils, ce qui rend plus facile à séparer dall'isoottano. Ce dernier est recueilli en tête de colonne, comme l'extrait de phénol avait le toluène à partir du mélange, d'où le nom du processus.

Le mélange phénol-toluène sortant de la queue de la colonne peut être ensuite éliminé par distillation d'une manière continue.

distillation réactive

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: distillation catalytique.
distillation
Exemple d'un procédé de distillation réactive. Les courants d'alimentation contiennent réactifs, tandis que, de la tête et la queue de la colonne sont prises le produire de la réaction.

On parle de distillation réactive dans le cas où dans le même équipement produire simultanément deux processus: un processus réactif (à savoir l'exécution d'une réaction chimique) Et un processus de distillation. Dans ce cas, donc, l'appareil sert à la fois réacteur chimique à la fois de la colonne de distillation.[41]

Quelques exemples d'application de la distillation réactive sont distillation méthylet-butyl éther (MTBE) et l'acétate de méthyle.[41]

Dans le cas particulier où le processus réactif se produit par catalyse hétérogène, nous parlons plus précisément distillation catalytique.

thermodynamique traitant de distillation

Supposons de la distillation d'une solution constituée des éléments A et B. La solution est idéale, obéir à la La loi de Raoult:

p = ΧcommepA* + ΧhôtespB* = ΧAvp + Χbvp = pA + pB

Nous établissons dans la composante la plus volatile. La vapeur d'eau sera alors constituée presque exclusivement par A. On peut alors exprimer l'équation Raoult dans la fonction Χcomme (Ie en fonction de fraction molaire de A en solution), ou en fonction ΧAv (Ie en fonction de la fraction molaire de A dans la phase vapeur). Mais, d'abord, notez que:

Χcomme = ΧAvp / pA* Et ΧAv = ΧcommepA* / P

A ce stade, compte tenu du fait que, dans une solution ou dans tous les cas dans un système formé par les composants i-ième ΣιΧι = 1, on peut écrire que p (Χcomme) sera

p = ΧcommepA* + (1- Χcomme ) pB*

et p (ΧAv) Est donnée par

p = ΧcommepA* / ΧAv.

Exemples d'applications

Le raffinage du pétrole

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: raffinerie de pétrole.
distillation
schéma simplifié du procédé de distillation fractionnée la brut.

La distillation est la première phase de raffinage du pétrole brut. L'huile commence à se vaporiser à une température légèrement inférieure à 100 ° C: Avant de séparer la des hydrocarbures inférieur poids moléculaire, à distiller, tandis que ceux ayant des molécules de poids moléculaire élevé des températures plus élevées sont nécessaires. Le premier matériau qui est extrait à partir de pétrole brut sont les gaz non condensables, tels que le 'hydrogène, la méthane et l 'éthane; extrait ensuite la partie du gaz de pétrole liquéfié (GPL), La fraction liée à devenir essence, suivie kérosène et gas-oil. Dans les raffineries plus anciennes, le reste a été traité avec l'hydroxyde de sodium ou la potasse caustique et acide sulfurique, et alors distillée dans un courant de vapeur, l'obtention d'huiles combustibles et des huiles lubrifiantes à partir de la partie supérieure de la colonne de distillation, et de la paraffine solide et asphalte à partir du bas.

La distillation du pétrole est un exemple de distillation fractionnée, -à-dire une distillation dans laquelle doit séparer plus de deux substances. En fait, l'huile est mélange dans lequel il existe un grand nombre de substances (la plupart du temps des hydrocarbures) Et à travers le processus de distillation fractionnée, on obtient différents mélanges (appelés « coupes »); chaque coupe est prise à partir d'une certaine hauteur de la colonne et possède des caractéristiques physico-chimiques différentes de celles des autres coupes. De cette manière, à partir du même mélange d'huile est possible d'obtenir un grand nombre de mélanges, chacun correspondant à une utilisation spécifique ou secteur commercial.

Distillation de boissons alcoolisées

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: distillat.
distillation
Lot usine pour la production de scotch whisky à Glenmorangie (Ecosse).

Une autre application industrielle est la production de spiritueux (Ou spiritueux) d'une grande variété de matières premières, y compris: vins, céréales (maïs, blé, orge) et fruit. Dans ce cas, elle utilise des processus essentiellement discontinues (par lots).

Les risques associés à la distillation

la principale risques associé à provenir de la distillation à partir du type de mélanges traitée et produite au cours du processus et les conditions de fonctionnement (température et pression D'exploitation).

En ce qui concerne les mélanges impliqués dans le processus, le danger vient de leur possible flash ou toxicité; le risque d'inflammabilité des mélanges est supérieure quand ils sont soumis à une distillation, étant donné que l'intérieur de la colonne de distillation sont créés des mélanges ayant des valeurs de concentration différent du mélange de départ; chaque mélange a une gamme d'explosibilité caractérisé par certaines valeurs de concentration, ledit "Limites d'explosion», Selon lequel un mélange dans des conditions normales ne serait pas exploser (parce que les concentrations de ses composants ne tombent pas dans des limites explosives) peut au lieu exploser lors de la distillation ou la purification, en raison de l'provoquée par la séparation de la modification de la concentration du mélange des composants .[42]

Il est important que la colonne de distillation est bien conçu, inspecté et équipé de dispositifs de sécurité appropriés pour minimiser le risque de explosions et la libération de substances dans le milieu environnant. En particulier, la matériels avec lequel la colonne est construite doit avoir de bonnes propriétés anti-corrosives à l'égard des substances traitées et nécessite une surveillance continue des variables de processus, de manière à identifier les écarts par rapport aux conditions du projet (par exemple surpression ou surchauffe anormale).[43]

désastreux événements

Voici une liste de quelques incidents impliquant des colonnes de distillation qui ont conduit à des conséquences plus ou moins désastreuses:

  • 2 mars 1951, Japon: Explosion d'une colonne de distillation contenant nitrobenzène; 2 morts, 3 blessés;[44]
  • 7 novembre 1990, le Japon: Explosion d'une colonne de distillation sous vide contenant épichlorohydrine (ECH) et diméthylsulfoxyde (DMSO);[45]
  • 26 Juin 1991 Japon: explosion d'une colonne de distillation pour le méthanol au cours des opérations d'arrêt du système; 2 morts et 13 blessés;[46]
  • 19 février 2000, Italie: Explosion dans une colonne de distillation d' acide nitrique;[47]
  • 23 juillet 2001, Californie: Explosion des appareils de laboratoire pour la distillation du benzène;[48]
  • 21 septembre 2003, Ohio: Libération de le monoxyde d'azote et l'explosion d'une colonne de distillation dans une propriété de la plante Sigma-Aldrich;[49]
  • 23 mars 2005, Texas: Dégagement de gaz et de liquides inflammables d'une colonne de distillation d'une raffinerie de pétrole;[50]
  • 7 août 2005, France: Sortie d'un mélange d'hydrocarbures à partir d'une colonne de distillation d'une raffinerie de pétrole;[51]
  • 14 juillet 2011, Angleterre: Explosion au cours des opérations illégales de distillation de vodka; 5 morts;[52][53]
  • 23 mai 2012, Wisconsin: Explosion d'un appareil de laboratoire au cours de la distillation d'un phosphine primaire.[54]

notes

  1. ^ à b Sinnott, p. 494
  2. ^ le terme « rectification » est indique parfois toute l'opération de distillation, mais strictement parlant cela fait partie du processus; plus précisément, le réglage correspond à l'enrichissement du mélange dans le composant le plus volatil, qui a lieu à partir de la plaque d'alimentation à la tête de la colonne. Cette section de la colonne est en fait appelé une section « rectification ».
  3. ^ à b c Krell, p. 21
  4. ^ à b Encyclopédie Treccani, « Dessalement »
  5. ^ à b c et fa g h la Encyclopédie Treccani, "distillation"
  6. ^ Faire du vin et des spiritueux, p. 145.
  7. ^ Faire du vin et des spiritueux, p. 147.
  8. ^ Allchin 1979[quel livre?]
  9. ^ Russell, p. 69.
  10. ^ Underwood, p. 251.
  11. ^ Simmonds, p. 6.
  12. ^ Salomon, p. 41.
  13. ^ Briffault, p. 195.
  14. ^ Hassan
  15. ^ Ajram, Annexe B.
  16. ^ loup
  17. ^ Magnum Opus Hermetic Sourceworks Series
  18. ^ John French - L'art de la distillation, levity.com. Récupéré le 27-12-2008.
  19. ^ à b c Krell, p. 29
  20. ^ Furter
  21. ^ A. Coffey brevet britannique 5974, le 5 Août, 1830
  22. ^ à b c Krell, p. 30
  23. ^ États-Unis Le brevet 198,699 Amélioration de la fabrication ammoniac-Soda
  24. ^ Petlyuk, p. 23
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bibliographie

Articles connexes

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