Extraction 2 étages - modèle "Ampoule à décanter"

AZPROCEDE, SIMULATION DYNAMIQUE DE PROCÉDÉS

Modèle: Ampoule à décanterExtraction à 2 étages (2 extractions successives)charge F=1 kg, solvant S1+S2=1+1=2 kg

Extraction à 2 étages avec charge F=1 kg et solvant S1=S2=1 kg

Remplir l’ampoule à décanter avec la charge F=1 kg,

Rajouter le solvant S1=1 kg,

Agiter pour mettre les phases en équilibre,

Séparer les phases par décantation puis vidanger dans les erlens,

Faire les relevés nécessaires aux bilans (E1 et R1),

Remplir l’ampoule à décanter avec le raffinat obtenu R1,

Rajouter le solvant S2=1 kg,

Agiter pour mettre les phases en équilibre,

Séparer les phases par décantation puis vidanger dans les erlens,

Faire les relevés nécessaires aux bilans (E2, R2, et E1+E2),

Effectuer le bilan matière complet de l’opération (global et sur chaque constituant),

Calculer le rendement de chaque extraction, ainsi que le rendement global.

Résumé de l’exercice:

L’installation est vide. Le point F représente la charge à 11% de soluté, le point S représente le solvant à 2% de soluté.

On remplit l’ampoule avec F=1 kg de charge (phase lourde).(appuyer g+d ou entrée sur cette case)

Remplissage en cours…

Remplissage terminé…

On rajoute dans l’ampoule S1=1 kg de solvant (phase légère).(appuyer g+d ou entrée sur cette case)




Le point M représente le mélange des deux phases F+S1. Sous la courbe d’équilibre, il est constitué de deux phases non miscibles E et R.

Les phases E et R tendent vers l’équilibre. Pour accélérer la mise en équilibre, il faut agiter l’ampoule à décanter.

Agitation en cours, déplacement de R et E vers la courbe d’équilibre.bouchon

Agitation en cours, déplacement de R et E vers la courbe d’équilibre.

Agitation en cours, déplacement de R et E vers la courbe d’équilibre.

L’équilibre est atteint, R et E sont sur une connodale (verte).

Décantation des phases.

Décantation en cours…

Décantation terminée. On peut soutirer la phase lourde dans l’erlen(vanne manuelle ou vidange automatique jusqu’à l’interface ).

Soutirage phase lourde en cours…

Soutirage phase lourde en cours…

A l’interface, refermer la vanne.

Soutirage phase légère en cours…


L’ampoule à décanter est vide.

On relève les informations sur l’extrait E1 et le raffinat R1 de la première extraction.

Bilan matière : extraction n°1 et n°2

Exemples de calculs:

Pertes=1.0+1.0-0.910+1.084=0.006 kg, soit 0.006/2.0=0.3%,

Masse de soluté dans R1: 1000 × 0.910 × 0.054=49g,

Masse de soluté dans E1: 1000 × 1.084 × 0.074=80g,

Pertes soluté=110+20-49-80=1g, soit 1/(110+20)=0.5%

Soluté extrait: 110-49=61g, soluté capté 80-20=60g, écart=pertes=1g,

Charge Solvant n°1 Raffinat n°1 Extrait n°1 Pertes Pertes

relatives

masse globale (kg) 1.000 1.000 0.910 1.084 0.006 0.3%

titre en soluté (%) 11.0% 2.0% 5.4% 7.4% --- ---

titre en solvant (%) 0.0% 98.0% 6.7% 84.5% --- ---

titre en diluant (%) 89.0% 0.0% 87.9% 8.1% --- ---

masse de soluté (g) 110 20 49 80 1 0.5%

masse de solvant (g) 0 980 61 916 3 0.3%

masse de diluant (g) 890 0 800 88 2 0.3%

Bilan matière 1ère

extraction avec charge F=1kg et solvant S1=1kg

http://www.azprocede.fr/index.php?page=serie7

On recharge ensuite le raffinat R1 dans l’ampoule à décanter.

Quand le raffinat est chargé…

Quand le raffinat est chargé, on rajoute S2=1 kg de solvant pour réaliser une deuxième extraction.




Agiter pour mettre les phases en équilibre.

Agitation en cours…

Agitation en cours…

L’équilibre est atteint, R et E sont sur une connodale (verte). Décantation en cours…

Décantation en cours…

Décantation terminée…

Soutirage phase lourde…

Soutirage phase lourde…

Soutirage phase lourde terminé.Relevé des données de l’extrait n°2.

Soutirage phase légère dans l’erlen contenant déjà le premier extrait.


Soutirage phase légère…

Soutirage phase légère terminé.Dans l’erlen gauche, on a le raffinat de la deuxième extraction.Dans l’erlen droit, on a le cumul des extraits des deux extractions.

Relevé des données pour le raffinat R2 et les extraits E1+E2.

Bilan matière : extraction n°1 et n°2

Extraction

n°1

Extraction

n°2

Extraction

n°1+2

Soluté cédé (g) 61 26 87

Soluté capté (g) 60 26 86

Rendement (%) 55% 54% 79%

Tableau de rendement

Exemples de calculs:

Pertes=0.910+1.0-0.784-1.125=0.004 kg, soit 0.004/1.910=0.2%,

Masse de soluté dans R1: 1000 × 0.910 × 0.054=49g,

Charge Solvant n°1 Raffinat n°1 Extrait n°1 Pertes Pertes

relatives

masse globale (kg) 1.000 1.000 0.910 1.084 0.006 0.3%

titre en soluté (%) 11.0% 2.0% 5.4% 7.4% --- ---

titre en solvant (%) 0.0% 98.0% 6.7% 84.5% --- ---

titre en diluant (%) 89.0% 0.0% 87.9% 8.1% --- ---

masse de soluté (g) 110 20 49 80 1 0.5%



Raffinat n°1 Solvant n°2 Raffinat n°2

(final)

Extrait n°2 Pertes Pertes

relatives

masse globale (kg) 0.910 1.000 0.781 1.125 0.004 0.2%

titre en soluté (%) 5.4% 2.0% 2.9% 4.1% --- ---

titre en solvant (%) 6.7% 98.0% 6.4% 87.8% --- ---

titre en diluant (%) 87.9% 0.0% 90.7% 8.1% --- ---

masse de soluté (g) 49 20 23 46 0 0.5%



extraction avec charge F=1kg et solvant S1=1kg

Bilan matière 2ème

extraction avec charge R1=0.910kg et solvant S2=1kg


Bilan matière : extraction n°1+n°2

Exemple : 1= 60/110=55%, 2= 26/49=54%, 1+2= 86/110=79%

Pertes=1.0+2.0-0.781+2.207=0.012 kg, soit 0.012/3.0=0.4%

Masse de soluté R2=1000 × 0.781 ×0.029=22.6, soit 23g

Charge Solvant

n°1+2

Raffinat n°2

(final)

Extrait n°1+2

(final)

Pertes Pertes

relatives

masse globale (kg) 1.000 2.000 0.781 2.207 0.012 0.4%

titre en soluté (%) 11.0% 2.0% 2.9% 5.7% --- ---

titre en solvant (%) 0.0% 98.0% 6.4% 86.2% --- ---

titre en diluant (%) 89.0% 0.0% 90.7% 8.1% --- ---

masse de soluté (g) 110 40 23 126 2 1.0%




et 2ème

extraction avec charge F=1kg et solvant S1+S2=2kg

Extraction

n°1

Extraction

n°2

Extraction

n°1+2

Soluté cédé (g) 61 26 87

Soluté capté (g) 60 26 86

Rendement (%) 55% 54% 79%

Tableau de rendement


On a réalisé une extraction liquide-liquide dans une ampoule à décanter sur une charge F=1kg en deux fois, avec pour chaque extraction une quantité de solvant S1=S2=1kg, soit 2 kg au total.

Le rendement de la 1ère extraction est 55%,

le rendement de la 2ème extraction est 54%

Le rendement global est 79% (soit +24%/1ère extraction)

Ce n’est évidement pas la somme des deux rendements précédents

On peut supposer qu’une 3ème extraction apporterait un gain de rendement de 10 à 15%, soit un rendement global ~>90%

L’extraction faite en plusieurs fois a un meilleur rendement que l’extraction faite en une fois avec la même quantité de solvant.

Ce résultat est vérifiable et quantifiable par le modèle…

Conclusion:

Extraction 2 étages - modèle "Ampoule à décanter"

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