Le programme de ce cours est réalisé selon le canevas national
de mise en conformité de la formation L.M.D. Ce cours est
destiné aux étudiants L3, M1 et M2 de toutes les spécialités
issues des filières : Génie des procédés et Génie de raffinage.
	
Cours :
Distillation
Université Kasdi-Merbah Ouargla
vectorstock.com
Dr. Achi Fethi
Contenu	
1. Introduction.................................................................................................................. 32
2. Equilibre liquide – vapeur............................................................................................ 32
2.1. Equation de la courbe d'équilibre liquide-vapeur pour un mélange idéal........... 33
2.2. Volatilité relative .................................................................................................. 33
2.3. Diagrammes d’équilibre....................................................................................... 34
2.3.1. Diagramme d'équilibre « x Vs. y »................................................................... 34
3. Distillation d’un mélange binaire.................................................................................. 35
3.1. Distillation simple................................................................................................. 35
3.2. Bilan matière ....................................................................................................... 35
4. Distillation en mode continu ........................................................................................ 36
4.1. Colonne de rectification....................................................................................... 37
4.2. Bilan énergétique ................................................................................................ 38
5. Calcul de l’efficacité d’une colonne de rectification..................................................... 38
5.1. Méthode de McCabe et Thièle ............................................................................ 38
5.2. Etapes de la construction graphique de McCabe et Thièle................................ 38
5.3. Construction graphique de Ponchon et Savarit................................................... 42
5.4. Étapes de la construction graphique de Ponchon -Savarit ................................ 44
32
		
1. Introduction
La distillation est une opération unitaire permettant de séparer les constituants d'un mélange
selon leur différence de température d’ébullition (différence de volatilité). Elle est plus employée dans
le domaine de la chimie et de la pétrochimie.
Lorsque l’équilibre entre la phase liquide et sa phase en vapeur est atteint, on s'aperçoit que
la phase vapeur est plus riche en constituant volatil. Ainsi, en vaporisant partiellement un liquide
contenant deux constituants ayant des volatilités différentes, on obtient une phase vapeur enrichie en
constituant volatil. On parle alors de distillation simple (ou flash). Lorsque les températures d’ébullition
des constituants du mélange sont très proches, l’obtention d’un produit très pure n’est réalisé qu’avec
un appareillage adapté d’une succession d'équilibres liquide-vapeur, on parle alors de rectification.
Dans ce chapitre sont présentés les équilibres liquide-vapeur d’un mélange binaire, des
schémas de principes (distillation simple et continue), les constructions graphiques (de McCabe et
Thièle, et de Ponchon-Savarit) et des éléments de technologie sur les équipements associés
(colonnes, plateaux, garnissage, rebouilleurs, condenseurs, etc...).
2. Équilibre liquide – vapeur
Soit un mélange binaire (A + B) pris à la température « T » et à la pression « P ». le
titre molaire du constituant « A » dans la phase liquide du mélange est désigné par (𝑥!) et dans la
phase vapeur par	(𝑦!). 𝑝!	 est la pression de vapeur en A émise par le liquide à la température « T ».
et 𝑝!
°
(𝑇) est la pression de vapeur saturante du constituant « A » à la température du mélange « T ».
Loi de Raoult : elle exprime, pour un mélange idéal, que la pression de vapeur en « A » émise par le
mélange est égale au produit du titre molaire en phase liquide et de la pression de vapeur saturante
de « A à T »:
𝑝!	 =	 𝑥!	𝑝!
°
(𝑇)																																																				(4.1)	
Loi de Dalton : elle exprime que la pression partielle en A dans la phase vapeur est égale au produit
du titre molaire en phase vapeur et de la pression totale, soit :
𝑝!	 = 	𝑦!	𝑃																																																																		(4.2)	
Pression de vapeur saturante : notée	𝑝!
°
(𝑇), c'est en général une donnée expérimentale. Elle peut être
calculée à partir de l'équation d'Antoine.
𝑙𝑜𝑔(	𝑝!
°
(𝑇)) = 𝐴 − 𝐵/(𝐶 + 𝑇),
Avec P°(T) en mmHg et « T en °C » dont les paramètres A, B et C sont disponibles pour de très
nombreux corps dans la littérature.
33
		
2.1. Équation de la courbe d'équilibre liquide-vapeur pour un mélange idéal
A partir des équations précédentes et moyennant certaines approximations, on peut calculer
de façon non explicite (méthode numérique par exemple) les isothermes (P en fonction de x et y),
les isobares d'ébullition et de rosée (T en fonction de x et y) et la courbe d'équilibre liquide-vapeur
y=f(x).
On démontre ainsi que, sur un domaine restreint de température et en considérant que la volatilité
relative de A par rapport à B est constante sur ce domaine, alors le titre molaire en phase vapeur
s'exprime en fonction du titre molaire en phase liquide et de la volatilité relative par :
𝑦!	 = 	
	𝑎. 𝑥!	
[	1	 +	(𝑎 − 1)	𝑥!	]
																																																													(4.2)	
2.2. Volatilité relative
La volatilité relative d'un corps A par rapport à un corps B est définie par le rapport :
𝛼 =
𝑌! 𝑋!⁄
𝑌# 𝑋#⁄
=
𝐾!
𝐾#
																																																														(4.3)
Où :
𝑘! = 𝑃$! 𝑃⁄ 						𝑒𝑡					𝑘# = 𝑃$# 𝑃⁄
Sont appelés coefficients d'équilibre ; en remplaçant 𝐾! et 𝐾# dans l’équation (4.3), on obtient :
𝛼 = 𝑃$! 𝑃$#⁄
On choisit a par rapport au constituant le plus volatil, de manière à avoir toujours :
𝛼 ≥ 1
Pour un mélange binaire idéal, il est possible d'écrire :
𝑃 = 𝑋! 𝑃$! + (1 − 𝑋!). 𝑃$# = 𝑋! 𝑃$! + (1 − 𝑋!). 𝑃$! 𝛼⁄
Comme	𝑌! = 𝑋! 𝑃$! 𝑃⁄ , il résulte :
𝑌! =
𝛼. 𝑋!
𝑋!( 𝛼 − 1) + 1
																																																									(4.4)
La volatilité relative exprime la possibilité de séparation d'un mélange ; plus a est grand, plus
les courbes de rosée et d'ébullition du diagramme température - concentration sont écartées. Elle
évolue en fonction de la température moyenne d'ébullition ; lorsque cette température augmente.
34
		
2.3.Diagrammes d’équilibre
Les équilibres liquide-vapeur des systèmes binaires peuvent facilement se représenter
graphiquement et il est important de bien comprendre les diverses représentations de ces équilibres.
Les principales représentations, que nous allons utiliser, sont à pression constante et du type
diagramme enthalpie (H) en fonction de (x ou y) tels qu'illustrés aux figures suivantes. Le diagramme
« x en fonction de y » est aussi très utilisé et sera présenté pour la méthode de MacCabe et Thièle
(Fig. 1). Les termes « x et y » représentent les fractions molaires dans la phase liquide et vapeur
respectivement.
2.3.1. Diagramme d'équilibre « x Vs. y »
On trace une courbe d’équilibre de la fraction molaire en phase liquide (x) en fonction de la fraction
molaire du même constituant en phase vapeur (y), dans le cas de Distillat, le constituant considéré
est celui le plus volatil. Lorsque (𝛼) est constant, le graphe de cette fonction est une branche
d'hyperbole équilatère passant par l'origine et par le point de coordonnées (1 ; 1) situé sur la droite à
45°. Cette courbe est l'isobare d'équilibre (Fig. 1). Comme la somme des fractions (molaires ou
massique) dans un mélange (liquide/vapeur) est égale à l’unité :
Phase liquide ∑ 𝑥%
&
%'( = 1					 Phase vapeur ∑ 𝑦%
&
%'( = 1					
Fig. 1. Diagramme d'équilibre « x » en fonction de « y » pour le système binaire (A+B)
0.2 0.4 0.6 0.8 10
0.2
0.4
0.6
0.8
1
𝑥	
𝑦	
Diagonale
Courbe d’équilibre
Fraction molaire du constituant en phase liquide
Fractionmolaireduconstituantenphasevapeur
35
		
3. Distillation d’un mélange binaire
Comme nous l’avons défini, la distillation consiste à séparer des liquides dont la température
d'ébullition est différente. L’opération consiste à chauffer le mélange jusqu’à atteindre la
température d’ébullition du produit désiré, la séparation du produit commence dès que le produit
dont la température d'ébullition est la plus faible est évacuée en haut de la colonne, alors que les
autres restent dans la partie basse du système. Le chauffage est appliqué en bas de la colonne
(bouilleur).
3.1. Distillation simple
La distillation simple était autrefois appelée simplement distillation. C’est l’évaporation
partielle d’un liquide qui permet au mieux d’obtenir une vapeur en équilibre avec le liquide résiduel.
L’opération est menée dans un appareil tel que celui de la figure 2. La charge (F) de
composition 	(𝒙 𝑭)	(alimentation) se trouve sous une source de chaleur où elle est partiellement
évaporée. Le composé le plus volatil commence à s’évaporer puis il entre dans un condenseur
(Réfrigérant à eau) pour qu’il se trouve à l’état liquide dans un ballon, cette quantité est appelé
distillat (D) de composition (𝒙 𝑫) ce qui n’est pas évaporé est nommé Résidu (W) de composition
(𝒙 𝒘) .
Fig. 2. Schéma descriptif de la distillation simple © H Padleckas.
3.2. Bilan matière
1. source de chaleur (ici, un bec Bunsen)
2. Ballon à distiller
3. Tête de distillation
4. Thermomètre
5. Réfrigérant à eau
𝑊, 𝑥"	
𝐹, 𝑥#	
𝐷, 𝑥$	
𝐹, 𝑥#	
6. Entrée d'eau de refroidissement
7. Sortie d'eau de refroidissement
8. Ballon de réception des gouttes de distillat
9. Vers une pompe à vide éventuelle
10. Adaptateur pour la pompe à vide
36
		
Les bilans matière suivants sont écrits pour une unité de temps, le régime étant supposé
stationnaire.
Le bilan matière globale s’écrit :
𝐹 = 𝐷	 + 𝑊	
Quant au bilan matière partiel relatif au corps « A », il est de la forme :
𝐹. 𝑥, 	= 	𝐷. 𝑥- 	+ 𝑊. 𝑥.	
Quantité de distillat :
𝐷	 = 	𝐹. F
𝑥, − 𝑥.
𝑥- − 𝑥.
G	
Quantité de Résidu :
𝑊	 = 	𝐹. F
𝑥, − 𝑥-
𝑥. − 𝑥-
G	
4. Distillation en mode continu
En distillation continue, le système est en équilibre massique et thermique permanent. Le
mélange à traiter est introduit sur le plateau d'alimentation (milieu de la colonne). Les composés les
plus volatils se vaporisent à partir du liquide contenu dans la colonne et atteignent un plateau
supérieur. En montant, les vapeurs s'enrichissent en composés volatils. La phase vapeur ainsi
enrichie est collectée en haut de la colonne, puis condensée pour fournir un distillat léger. La phase
liquide tombe en cascade vers le bas, s'enrichit en éléments lourds et perd ses éléments légers.
Plus le nombre de plateaux ou la hauteur de la colonne est important, la séparation devient
meilleure.
37
		
4.1. Colonne de rectification
Dans les colonnes de rectification, les débits du mélange à traiter du distillat (D) et du résidu
(W) sont constants ; l'opération est caractérisée par les données de régime, et l'on s'affranchit
totalement du facteur temps ou de la fraction distillée.
La charge est introduite en un certain point de la colonne appelé « plateau d'alimentation », de
sorte qu'une partie est volatilisée, et le reste descend avec le reflux. Le composant le plus volatil
est concentré en tête de colonne puis il se condense au niveau du condenseur. Les parties les
moins volatiles peuvent être soutirées à la base de la colonne au niveau de rebouilleur (Fig. 3). On
appelle « zone de rectification » la zone au-dessus de l'alimentation et la zone d’épuisement celle
qui est au-dessous. Les constituants lourds sont extraits du soubassement sous le nom
« Résidus ».
Fig.3. Schéma d'une colonne de rectification en mode continu.
Condenseur
Rebouilleur
Résidu ;
W, 𝒙 𝒘, 𝒉 𝒘
Distillat ;
D,𝒙 𝑫, 𝒉 𝑫
( 𝑭 = 𝑫 + 𝑾), 𝒙 𝑭, 𝒉 𝑭	
Reflux
R=L/D
V, 𝒉 𝑽
Accumulateur
𝑽 = 𝑳 + 𝑫	
Alimentation
TronçonderectificationTronçond’épuisement
1
2
n-1
n
p
p-1
2
1
𝑸 𝑩	
𝑸 𝑪
38
		
4.2. Bilan énergétique
Bilan énergétique sur la colonne :
𝐹. ℎ,	 + 𝑄# 	= 	𝑊	. ℎ.	 + 	𝐷. ℎ- 	+	 𝑄0				
Bilan énergétique sur le condenseur (total):
𝑄0 	= 	𝑉. 𝐻1 	−	(𝐿 + 𝐷)ℎ- 	=	(𝑅 + 1). 𝐷	(𝐻1 	−	ℎ-)	
𝑐𝑎𝑟	𝑉	 = 	𝐿 + 𝐷	 = 	𝑅. 𝐷	 + 	𝐷	 = (𝑅 + 1). 𝐷	
𝑄#: Flux fourni au bouilleur par le moyen de chauffage, ici de la vapeur qui se condense.
𝑄2é4é = −𝑄0: flux cédé par les vapeurs de tête au condenseur (condensation + refroidissement
éventuel)
5. Calcul de l’efficacité d’une colonne de rectification
5.1. Méthode de McCabe et Thièle
Cette méthode représente l'avantage de la simplicité et de ne nécessiter que peu de données.
Elle peut être appliquée à des mélanges binaires non idéaux.
L’utilisation de la méthode McCabe et Thièle suppose un certain nombre de conditions qui sont
réalisées dans de nombreuses applications pratiques.
Ø Les échanges de chaleur résultants des différences de température entre la tête et la
base de la colonne sont négligeables ;
Ø La colonne (parfaitement calorifugée) fonctionne sans échange de chaleur avec
l'extérieur (adiabatique) ;
Ø Le mélange des composants est athermique (chaleur de mixtion nulle) ;
Ø L'alimentation en liquide se fait à sa température d'ébullition ;
Ø Les équilibres sont réalisés sur chaque plateau ;
Ø Les chaleurs de vaporisations moléculaires des deux constituants sont égales.
5.2. Étapes de la construction graphique de McCabe et Thièle
Étape 1
Þ On trace la courbe d’équilibre liquide-vapeur selon les données d’équilibre qui sont les
fractions molaires du constituant le plus volatil dans les phases vapeur et liquide. Ou selon
la valeur de la volatilité relative (α) remplacé dans l’équation suivante :
𝑦 =
𝛼. 𝑥
𝑥(𝛼 − 1) + 1
		
Þ Comme la somme des fractions est égale à « 1 », On tracte une diagonale passant par le
point (0,0) jusqu’à le point (1,1).
39
		
Étape 2
Þ On localise le point (𝑥,) exprimant la fraction molaire du constituant le plus volatil dans le
mélange (F), puis le point (𝑥-) exprimant la fraction molaire du constituant le plus volatil
dans le distillat (D), le point (𝑥5) exprimant la fraction molaire du constituant le plus volatil
dans le Résidu (W).
Étape 3
Þ On trace la droite du reflux minimal passant par le point(𝑥-	, 𝑦-) et le point obtenu par
l’intersection du (𝑥,) avec la courbe d’équilibre. L’intersection de la droite obtenue avec
l’axe des abscisses « y » donne la valeur de	(𝑥-	/	(𝑅6%& + 	1), puis on déduit la valeur du
reflux minimale	(𝑅6%&).
Étape 4
Þ Déduire la valeur de reflux (R) selon une relation avec	(𝑅6%&).
Généralement, la valeur du reflux minimale est déterminée graphiquement, puis la valeur du
reflux est déterminée selon la relation entre le reflux minimale 	(𝑅6%&) et le reflux totale (R).
Þ Calculer la valeur du{	𝑥-	/	(𝑅 + 	1)} puis la localiser sur l’axe des abscisses « y » (après
la convertir dans l’échelle utilisée pour la construction graphique)
Þ Tracer la droite de rectification passant par le point	(𝑥-	, 𝑦-) et le point		{	𝑥-	/	(𝑅 + 	1)}.
Étape 5
Þ Tracer la droite d’épuisement passant par le point(𝑥5	, 𝑦5) et le point de l’intersection de
(𝑥,) avec la droite de rectification.
Étape 6
Þ Tracer des escaliers commençant par le point (𝑥-	, 𝑦-) et en projetant la ligne
verticalement jusqu’à la courbe de rectification puis continuant horizontalement jusqu’à la
courbe d’équilibre.
Þ Lorsqu’on dépasse le point(𝑥,), la ligne horizontale est projetée jusqu’à la droite
d’épuisement
Þ On répète la méthode jusqu’à atteindre le point(𝑥5	, 𝑦5).
40
		
0.2 0.4 0.6 0.8 1
0
0.6
0.8
1
𝑥	
𝑦	
𝑥#	 𝑥$	𝑥"	
0.2
0.4
0.2 0.4 0.6 0.8 1
0
0.6
0.8
1
𝑥	
𝑦	
Diagonale
Courbe d’équilibre
0.2
0.4
0.2 0.4 0.6 0.8 1
0
0.6
0.8
1
𝑥	
𝑦	
𝑥#	 𝑥$	𝑥"	
0.2
0.4
𝑥!
𝑅"#$ + 1
	
0.2 0.4 0.6 0.8 1
0
0.6
0.8
1
𝑥	
𝑦	
Droite de rectification
𝑥#	 𝑥$	𝑥"	
0.2
0.4
𝑥!
𝑅"#$ + 1
	
𝑥!
𝑅 + 1
	
Étape 1 : Tracer la courbe d’équilibre liquide-vapeur.
Tracer la diagonale 45°
Étape 2 : Localiser𝑥,. 𝑥-, 𝑥.
Intersection de 𝑥, avec la courbe d’équilibre
Intersection de 𝑥- et 𝑥. avec la diagonale
Étape 3 : Tracer la droite de pour déterminer (𝑅6%&)
Calculer la valeur (𝑥-/𝑅6%& + 1)
Étape 4 : Localiser le point (𝑥$/𝑅 + 1)
Tracer la droite de rectification
41
		
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Fig.4. Schéma représente les étapes de la construction graphique de McCabe et Thièle.
	
0.2 0.4 0.6 0.8 1
0
0.6
0.8
1
𝑥	
𝑦	
Droite d’épuisement
Droite de rectification
𝑥#	 𝑥$	𝑥"	
0.2
0.4
𝑥!
𝑅"#$ + 1
	
𝑥!
𝑅 + 1
	
0.2 0.4 0.6 0.8 1
0
0.6
0.8
1
𝑥	
𝑦	
Droite d’épuisement
Droite de rectification
𝑥#	 𝑥$	𝑥"	
0.2
0.4
𝑥!
𝑅"#$ + 1
	
𝑥!
𝑅 + 1
	
Etape 5 : Tracer la droite d’épuisement Etape 6 : Tracer les escaliers entre la courbe d’équilibre et
les deux droites (rectification et épuisement).
Chaque escalier représente un plateau théorique
42
		
5.3. Construction graphique de Ponchon-Savarit
Cette construction graphique est la représentation la plus complète de l’équilibre liquide -
vapeur d'un mélange binaire. Il est constitué essentiellement par les deux courbes donnant les
enthalpies du liquide (isobare de rosée) et de la vapeur saturée (isobare d'ébullition) en fonction
des teneurs X; et Y. Les compositions à l'équilibre sont reportées sur ces courbes. A chaque point
de la courbe d'enthalpie du liquide H = f(X) correspond un point de la courbe d'enthalpie de la
vapeur H = f (Y). On obtient ainsi le diagramme de la figure 5.
Bilan de matière global
𝐹 = 𝐷 + 𝑊																					
Bilan de matière partiel 	
𝐹. 𝑥, = 𝐷. 𝑥- + 𝑤	. 𝑥.																				
Bilan énergétique
𝐹. ℎ, + 𝑄7 = 𝐷. ℎ- + 𝑤	. ℎ. + 𝑄0																			
Ou
𝐹. ℎ, = 𝐷. ℎ- + 𝑤	. ℎ. + 𝑄0 − 𝑄7
Ou encore
𝐹. ℎ, = 𝐷. Fℎ- +
𝑄0
𝐷
G
UVVWVVX
8!
+ 𝑤	 Fℎ. +
𝑄7
𝑊
G	
UVVWVVX
8!!
				
On obtient :
𝐹. ℎ, = 𝐷. 𝑄9
+ 𝑤	𝑄99
																			
Réarrangent :
(𝐷 + 𝑊). ℎ, = 𝐷. 𝑄9
+ 𝑤	𝑄99
𝐷. ℎ, + 𝑊. ℎ, = 𝐷. 𝑄9
+ 𝑤	𝑄99
𝐷. (ℎ, − 𝑄9) = 𝑤(𝑄99
− ℎ,	)				
On obtient :
𝐷
𝑊
=
(𝑄99
− ℎ,	)
(ℎ, − 𝑄9)
					
De l’équation bilan partiel ci-dessus, on déduit : 	
(𝐷 + 𝑊). 𝑥, = 𝐷. 𝑥- + 𝑤	. 𝑥. ⇒
𝐷
𝑊
=
𝑥. − 𝑥,
𝑥, − 𝑥-
	
Cette méthode permet une détermination exacte de Reflux minimale selon l’équation :
𝑅6%& =
𝑄9
− 𝐻:(
𝐻:( − 𝐻;<
43
		
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Fig.5. Construction Ponchon-Savarit, calcul du nombre de plateaux théoriques pour un taux
de reflux minimal (𝑹 𝒎𝒊𝒏).
	
	
𝐻#		
45°
𝐻"		
𝑄0
	
Courbe d’équilibre
𝐻$		
𝑦	
1
1
H (kJ/km)
𝑥, 𝑦	
Liquide +Vapeur
Liquide
Vapeur
𝑥#	𝑥1	 𝑥$	
𝑥	
𝑥#	𝑥1	
𝑥$	
𝑄00
	
𝑹
𝒎
𝒊𝒏	
𝐻23		
1
44
		
5.4. Étapes de la construction graphique de Ponchon-Savarit
Dans cette section, nous traitons les étapes de la construction graphique de Ponchon-Savarit
en détails, en commençant par la représentation graphique des données l’équilibre dans un
diagramme (H Vs. x, y) juste au-dessous de ce diagramme se trouve le diagramme (x Vs. y), la
deuxième étape consiste à localiser les points opératoires, c’est-à-dire la fraction molaire du
constituant le plus volatil dans le mélange (𝑥,) et dans le distillat (𝑥-) et dans le résidu(𝑥.). La
troisième étape consiste à tracer le barycentre (	𝑄9
, 	𝑄99) passant par le point	(ℎ,).
Étape 1 : Représentation graphique des données d’équilibre
Étape 2 : Localiser les trois points (𝒙 𝑭,𝒙 𝑫, 𝒙 𝑾) opératoires sur le diagramme d’équilibre,
l’intersection de ces points avec la courbe d’ébullition donne respectivement les points (𝒉 𝑭 ,𝒉 𝑫, 𝒉 𝑾).
	
	 	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Fig.6. Calcul du nombre de plateaux théoriques avec la construction Ponchon-Savarit.
	
	
Étape 3 : Tracer le barycentre (	𝑸9
, 	𝑸99) passant par le point (ℎ,). La valeur de (	𝑄9) est
déterminée selon l’équation :
1
45°
Courbe d’équilibre Liquide -vapeur
𝑦	
1
H (kJ/km)
Liquide +Vapeur
Liquide
Vapeur
Étape 1 : Représentation graphique des données d’équilibre
𝑥, 𝑦	
𝑥	
Courbe de rosée
Courbe d’ébullition
1
45°
𝑦	
1
H (kJ/km)
Liquide +Vapeur
Liquide
Vapeur
𝑥#	𝑥1	 𝑥$	
Étape 2 : Localiser les points opératoires
𝑥#	𝑥1	 𝑥$	
𝑥, 𝑦	
𝑥	
ℎ$ = h45	
ℎ1	
𝐻23	
𝐻#
45
		
𝑅 =
𝑄9
− 𝐻:(
𝐻:( − 𝐻;<
	
𝑅 est le taux de reflux « R=L/D »
La valeur de (𝐻:() est obtenue avec l’intersection de (𝑥-) avec la courbe de rosée
La valeur de (𝐻;<) est obtenue avec l’intersection de (𝑥-) avec la courbe d’ébullition		
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Étape 4 : Tracer les plateaux théoriques
Les plateaux sont tracés en suivant les étapes décrites ci-dessous :
1
45°
𝑦	
1
H (kJ/km)
Liquide +Vapeur
Liquide
Vapeur
𝑥#	𝑥1	 𝑥$	
Étape 3 : Tracer le barycentre (	𝑸%
, 	𝑸%%) passant par le point (𝒉 𝑭)
𝑥#	𝑥1	 𝑥$	
𝑄0
	
𝑄00
	
ℎ1	
ℎ#	
ℎ$ = h45	
𝐻23
46
		
1- Projection du point(ℎ;<) sur la diagonale du diagramme (x, y), le point obtenu est projeté
sur la courbe d’équilibre du même diagramme (x, y) puis la projeter sur la courbe de
rosée, le point obtenu est (ℎ:>)	
2- Tracer la droite en commençant par le point (𝑄9) jusqu’à point (ℎ:>) puis prolonger
cette droite jusqu’à l’intersection avec la courbe d’ébullition, le point obtenu est (ℎ;() 	
3- La ligne droite (ℎ:>, 	ℎ;() représente un plateau théorique dans la section de
rectification. 	
4- On répète la même procédure jusqu’au point (𝑥.) , lorsqu’on dépasse le point(𝑥,), on
commence par le point (𝑄99) pour tracer la droite.	
	
	
	
	
	 	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
1
45°
𝑦	
1
H (kJ/km)
L+V
L
V
𝑥#	𝑥1	 𝑥$	
Étape 4 : Tracer les plateaux théoriques par la méthode de Ponchan-Savarit
𝑥#	𝑥1	 𝑥$	
𝑄0
	
𝑄00
	
ℎ1	
ℎ#	
ℎ45	
ℎ23	
ℎ2;	
ℎ2<	
ℎ43	
Plateau
1
Plateau
2
Plateau
3
Plateau
4
Plateau5
47
		
	
	
	
	
	
	
	
	
	
1
45°
𝑦	
1
H (kJ/km)
L+V
Phase Liquide (L)
Phase Vapeur (V)
𝑥#	
𝑥1	 𝑥$	
Étape 4 : Tracer les plateaux théoriques par la méthode de Ponchan-Savarit
𝑥#	
𝑥1	 𝒙 𝑫	
𝑄0
	
𝑄00
	
ℎ1	
ℎ#	
ℎ$ = ℎ45	
ℎ23	
ℎ2;	
ℎ2<	
Plateau
1
Plateau
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Cours distillation

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    Le programme dece cours est réalisé selon le canevas national de mise en conformité de la formation L.M.D. Ce cours est destiné aux étudiants L3, M1 et M2 de toutes les spécialités issues des filières : Génie des procédés et Génie de raffinage. Cours : Distillation Université Kasdi-Merbah Ouargla vectorstock.com Dr. Achi Fethi
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    Contenu 1. Introduction.................................................................................................................. 32 2.Equilibre liquide – vapeur............................................................................................ 32 2.1. Equation de la courbe d'équilibre liquide-vapeur pour un mélange idéal........... 33 2.2. Volatilité relative .................................................................................................. 33 2.3. Diagrammes d’équilibre....................................................................................... 34 2.3.1. Diagramme d'équilibre « x Vs. y »................................................................... 34 3. Distillation d’un mélange binaire.................................................................................. 35 3.1. Distillation simple................................................................................................. 35 3.2. Bilan matière ....................................................................................................... 35 4. Distillation en mode continu ........................................................................................ 36 4.1. Colonne de rectification....................................................................................... 37 4.2. Bilan énergétique ................................................................................................ 38 5. Calcul de l’efficacité d’une colonne de rectification..................................................... 38 5.1. Méthode de McCabe et Thièle ............................................................................ 38 5.2. Etapes de la construction graphique de McCabe et Thièle................................ 38 5.3. Construction graphique de Ponchon et Savarit................................................... 42 5.4. Étapes de la construction graphique de Ponchon -Savarit ................................ 44
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    32 1. Introduction La distillationest une opération unitaire permettant de séparer les constituants d'un mélange selon leur différence de température d’ébullition (différence de volatilité). Elle est plus employée dans le domaine de la chimie et de la pétrochimie. Lorsque l’équilibre entre la phase liquide et sa phase en vapeur est atteint, on s'aperçoit que la phase vapeur est plus riche en constituant volatil. Ainsi, en vaporisant partiellement un liquide contenant deux constituants ayant des volatilités différentes, on obtient une phase vapeur enrichie en constituant volatil. On parle alors de distillation simple (ou flash). Lorsque les températures d’ébullition des constituants du mélange sont très proches, l’obtention d’un produit très pure n’est réalisé qu’avec un appareillage adapté d’une succession d'équilibres liquide-vapeur, on parle alors de rectification. Dans ce chapitre sont présentés les équilibres liquide-vapeur d’un mélange binaire, des schémas de principes (distillation simple et continue), les constructions graphiques (de McCabe et Thièle, et de Ponchon-Savarit) et des éléments de technologie sur les équipements associés (colonnes, plateaux, garnissage, rebouilleurs, condenseurs, etc...). 2. Équilibre liquide – vapeur Soit un mélange binaire (A + B) pris à la température « T » et à la pression « P ». le titre molaire du constituant « A » dans la phase liquide du mélange est désigné par (𝑥!) et dans la phase vapeur par (𝑦!). 𝑝! est la pression de vapeur en A émise par le liquide à la température « T ». et 𝑝! ° (𝑇) est la pression de vapeur saturante du constituant « A » à la température du mélange « T ». Loi de Raoult : elle exprime, pour un mélange idéal, que la pression de vapeur en « A » émise par le mélange est égale au produit du titre molaire en phase liquide et de la pression de vapeur saturante de « A à T »: 𝑝! = 𝑥! 𝑝! ° (𝑇) (4.1) Loi de Dalton : elle exprime que la pression partielle en A dans la phase vapeur est égale au produit du titre molaire en phase vapeur et de la pression totale, soit : 𝑝! = 𝑦! 𝑃 (4.2) Pression de vapeur saturante : notée 𝑝! ° (𝑇), c'est en général une donnée expérimentale. Elle peut être calculée à partir de l'équation d'Antoine. 𝑙𝑜𝑔( 𝑝! ° (𝑇)) = 𝐴 − 𝐵/(𝐶 + 𝑇), Avec P°(T) en mmHg et « T en °C » dont les paramètres A, B et C sont disponibles pour de très nombreux corps dans la littérature.
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    33 2.1. Équation dela courbe d'équilibre liquide-vapeur pour un mélange idéal A partir des équations précédentes et moyennant certaines approximations, on peut calculer de façon non explicite (méthode numérique par exemple) les isothermes (P en fonction de x et y), les isobares d'ébullition et de rosée (T en fonction de x et y) et la courbe d'équilibre liquide-vapeur y=f(x). On démontre ainsi que, sur un domaine restreint de température et en considérant que la volatilité relative de A par rapport à B est constante sur ce domaine, alors le titre molaire en phase vapeur s'exprime en fonction du titre molaire en phase liquide et de la volatilité relative par : 𝑦! = 𝑎. 𝑥! [ 1 + (𝑎 − 1) 𝑥! ] (4.2) 2.2. Volatilité relative La volatilité relative d'un corps A par rapport à un corps B est définie par le rapport : 𝛼 = 𝑌! 𝑋!⁄ 𝑌# 𝑋#⁄ = 𝐾! 𝐾# (4.3) Où : 𝑘! = 𝑃$! 𝑃⁄ 𝑒𝑡 𝑘# = 𝑃$# 𝑃⁄ Sont appelés coefficients d'équilibre ; en remplaçant 𝐾! et 𝐾# dans l’équation (4.3), on obtient : 𝛼 = 𝑃$! 𝑃$#⁄ On choisit a par rapport au constituant le plus volatil, de manière à avoir toujours : 𝛼 ≥ 1 Pour un mélange binaire idéal, il est possible d'écrire : 𝑃 = 𝑋! 𝑃$! + (1 − 𝑋!). 𝑃$# = 𝑋! 𝑃$! + (1 − 𝑋!). 𝑃$! 𝛼⁄ Comme 𝑌! = 𝑋! 𝑃$! 𝑃⁄ , il résulte : 𝑌! = 𝛼. 𝑋! 𝑋!( 𝛼 − 1) + 1 (4.4) La volatilité relative exprime la possibilité de séparation d'un mélange ; plus a est grand, plus les courbes de rosée et d'ébullition du diagramme température - concentration sont écartées. Elle évolue en fonction de la température moyenne d'ébullition ; lorsque cette température augmente.
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    34 2.3.Diagrammes d’équilibre Les équilibresliquide-vapeur des systèmes binaires peuvent facilement se représenter graphiquement et il est important de bien comprendre les diverses représentations de ces équilibres. Les principales représentations, que nous allons utiliser, sont à pression constante et du type diagramme enthalpie (H) en fonction de (x ou y) tels qu'illustrés aux figures suivantes. Le diagramme « x en fonction de y » est aussi très utilisé et sera présenté pour la méthode de MacCabe et Thièle (Fig. 1). Les termes « x et y » représentent les fractions molaires dans la phase liquide et vapeur respectivement. 2.3.1. Diagramme d'équilibre « x Vs. y » On trace une courbe d’équilibre de la fraction molaire en phase liquide (x) en fonction de la fraction molaire du même constituant en phase vapeur (y), dans le cas de Distillat, le constituant considéré est celui le plus volatil. Lorsque (𝛼) est constant, le graphe de cette fonction est une branche d'hyperbole équilatère passant par l'origine et par le point de coordonnées (1 ; 1) situé sur la droite à 45°. Cette courbe est l'isobare d'équilibre (Fig. 1). Comme la somme des fractions (molaires ou massique) dans un mélange (liquide/vapeur) est égale à l’unité : Phase liquide ∑ 𝑥% & %'( = 1 Phase vapeur ∑ 𝑦% & %'( = 1 Fig. 1. Diagramme d'équilibre « x » en fonction de « y » pour le système binaire (A+B) 0.2 0.4 0.6 0.8 10 0.2 0.4 0.6 0.8 1 𝑥 𝑦 Diagonale Courbe d’équilibre Fraction molaire du constituant en phase liquide Fractionmolaireduconstituantenphasevapeur
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    35 3. Distillation d’unmélange binaire Comme nous l’avons défini, la distillation consiste à séparer des liquides dont la température d'ébullition est différente. L’opération consiste à chauffer le mélange jusqu’à atteindre la température d’ébullition du produit désiré, la séparation du produit commence dès que le produit dont la température d'ébullition est la plus faible est évacuée en haut de la colonne, alors que les autres restent dans la partie basse du système. Le chauffage est appliqué en bas de la colonne (bouilleur). 3.1. Distillation simple La distillation simple était autrefois appelée simplement distillation. C’est l’évaporation partielle d’un liquide qui permet au mieux d’obtenir une vapeur en équilibre avec le liquide résiduel. L’opération est menée dans un appareil tel que celui de la figure 2. La charge (F) de composition (𝒙 𝑭) (alimentation) se trouve sous une source de chaleur où elle est partiellement évaporée. Le composé le plus volatil commence à s’évaporer puis il entre dans un condenseur (Réfrigérant à eau) pour qu’il se trouve à l’état liquide dans un ballon, cette quantité est appelé distillat (D) de composition (𝒙 𝑫) ce qui n’est pas évaporé est nommé Résidu (W) de composition (𝒙 𝒘) . Fig. 2. Schéma descriptif de la distillation simple © H Padleckas. 3.2. Bilan matière 1. source de chaleur (ici, un bec Bunsen) 2. Ballon à distiller 3. Tête de distillation 4. Thermomètre 5. Réfrigérant à eau 𝑊, 𝑥" 𝐹, 𝑥# 𝐷, 𝑥$ 𝐹, 𝑥# 6. Entrée d'eau de refroidissement 7. Sortie d'eau de refroidissement 8. Ballon de réception des gouttes de distillat 9. Vers une pompe à vide éventuelle 10. Adaptateur pour la pompe à vide
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    36 Les bilans matièresuivants sont écrits pour une unité de temps, le régime étant supposé stationnaire. Le bilan matière globale s’écrit : 𝐹 = 𝐷 + 𝑊 Quant au bilan matière partiel relatif au corps « A », il est de la forme : 𝐹. 𝑥, = 𝐷. 𝑥- + 𝑊. 𝑥. Quantité de distillat : 𝐷 = 𝐹. F 𝑥, − 𝑥. 𝑥- − 𝑥. G Quantité de Résidu : 𝑊 = 𝐹. F 𝑥, − 𝑥- 𝑥. − 𝑥- G 4. Distillation en mode continu En distillation continue, le système est en équilibre massique et thermique permanent. Le mélange à traiter est introduit sur le plateau d'alimentation (milieu de la colonne). Les composés les plus volatils se vaporisent à partir du liquide contenu dans la colonne et atteignent un plateau supérieur. En montant, les vapeurs s'enrichissent en composés volatils. La phase vapeur ainsi enrichie est collectée en haut de la colonne, puis condensée pour fournir un distillat léger. La phase liquide tombe en cascade vers le bas, s'enrichit en éléments lourds et perd ses éléments légers. Plus le nombre de plateaux ou la hauteur de la colonne est important, la séparation devient meilleure.
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    37 4.1. Colonne derectification Dans les colonnes de rectification, les débits du mélange à traiter du distillat (D) et du résidu (W) sont constants ; l'opération est caractérisée par les données de régime, et l'on s'affranchit totalement du facteur temps ou de la fraction distillée. La charge est introduite en un certain point de la colonne appelé « plateau d'alimentation », de sorte qu'une partie est volatilisée, et le reste descend avec le reflux. Le composant le plus volatil est concentré en tête de colonne puis il se condense au niveau du condenseur. Les parties les moins volatiles peuvent être soutirées à la base de la colonne au niveau de rebouilleur (Fig. 3). On appelle « zone de rectification » la zone au-dessus de l'alimentation et la zone d’épuisement celle qui est au-dessous. Les constituants lourds sont extraits du soubassement sous le nom « Résidus ». Fig.3. Schéma d'une colonne de rectification en mode continu. Condenseur Rebouilleur Résidu ; W, 𝒙 𝒘, 𝒉 𝒘 Distillat ; D,𝒙 𝑫, 𝒉 𝑫 ( 𝑭 = 𝑫 + 𝑾), 𝒙 𝑭, 𝒉 𝑭 Reflux R=L/D V, 𝒉 𝑽 Accumulateur 𝑽 = 𝑳 + 𝑫 Alimentation TronçonderectificationTronçond’épuisement 1 2 n-1 n p p-1 2 1 𝑸 𝑩 𝑸 𝑪
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    38 4.2. Bilan énergétique Bilanénergétique sur la colonne : 𝐹. ℎ, + 𝑄# = 𝑊 . ℎ. + 𝐷. ℎ- + 𝑄0 Bilan énergétique sur le condenseur (total): 𝑄0 = 𝑉. 𝐻1 − (𝐿 + 𝐷)ℎ- = (𝑅 + 1). 𝐷 (𝐻1 − ℎ-) 𝑐𝑎𝑟 𝑉 = 𝐿 + 𝐷 = 𝑅. 𝐷 + 𝐷 = (𝑅 + 1). 𝐷 𝑄#: Flux fourni au bouilleur par le moyen de chauffage, ici de la vapeur qui se condense. 𝑄2é4é = −𝑄0: flux cédé par les vapeurs de tête au condenseur (condensation + refroidissement éventuel) 5. Calcul de l’efficacité d’une colonne de rectification 5.1. Méthode de McCabe et Thièle Cette méthode représente l'avantage de la simplicité et de ne nécessiter que peu de données. Elle peut être appliquée à des mélanges binaires non idéaux. L’utilisation de la méthode McCabe et Thièle suppose un certain nombre de conditions qui sont réalisées dans de nombreuses applications pratiques. Ø Les échanges de chaleur résultants des différences de température entre la tête et la base de la colonne sont négligeables ; Ø La colonne (parfaitement calorifugée) fonctionne sans échange de chaleur avec l'extérieur (adiabatique) ; Ø Le mélange des composants est athermique (chaleur de mixtion nulle) ; Ø L'alimentation en liquide se fait à sa température d'ébullition ; Ø Les équilibres sont réalisés sur chaque plateau ; Ø Les chaleurs de vaporisations moléculaires des deux constituants sont égales. 5.2. Étapes de la construction graphique de McCabe et Thièle Étape 1 Þ On trace la courbe d’équilibre liquide-vapeur selon les données d’équilibre qui sont les fractions molaires du constituant le plus volatil dans les phases vapeur et liquide. Ou selon la valeur de la volatilité relative (α) remplacé dans l’équation suivante : 𝑦 = 𝛼. 𝑥 𝑥(𝛼 − 1) + 1 Þ Comme la somme des fractions est égale à « 1 », On tracte une diagonale passant par le point (0,0) jusqu’à le point (1,1).
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    39 Étape 2 Þ Onlocalise le point (𝑥,) exprimant la fraction molaire du constituant le plus volatil dans le mélange (F), puis le point (𝑥-) exprimant la fraction molaire du constituant le plus volatil dans le distillat (D), le point (𝑥5) exprimant la fraction molaire du constituant le plus volatil dans le Résidu (W). Étape 3 Þ On trace la droite du reflux minimal passant par le point(𝑥- , 𝑦-) et le point obtenu par l’intersection du (𝑥,) avec la courbe d’équilibre. L’intersection de la droite obtenue avec l’axe des abscisses « y » donne la valeur de (𝑥- / (𝑅6%& + 1), puis on déduit la valeur du reflux minimale (𝑅6%&). Étape 4 Þ Déduire la valeur de reflux (R) selon une relation avec (𝑅6%&). Généralement, la valeur du reflux minimale est déterminée graphiquement, puis la valeur du reflux est déterminée selon la relation entre le reflux minimale (𝑅6%&) et le reflux totale (R). Þ Calculer la valeur du{ 𝑥- / (𝑅 + 1)} puis la localiser sur l’axe des abscisses « y » (après la convertir dans l’échelle utilisée pour la construction graphique) Þ Tracer la droite de rectification passant par le point (𝑥- , 𝑦-) et le point { 𝑥- / (𝑅 + 1)}. Étape 5 Þ Tracer la droite d’épuisement passant par le point(𝑥5 , 𝑦5) et le point de l’intersection de (𝑥,) avec la droite de rectification. Étape 6 Þ Tracer des escaliers commençant par le point (𝑥- , 𝑦-) et en projetant la ligne verticalement jusqu’à la courbe de rectification puis continuant horizontalement jusqu’à la courbe d’équilibre. Þ Lorsqu’on dépasse le point(𝑥,), la ligne horizontale est projetée jusqu’à la droite d’épuisement Þ On répète la méthode jusqu’à atteindre le point(𝑥5 , 𝑦5).
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    40 0.2 0.4 0.60.8 1 0 0.6 0.8 1 𝑥 𝑦 𝑥# 𝑥$ 𝑥" 0.2 0.4 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.6 0.8 1 𝑥 𝑦 Diagonale Courbe d’équilibre 0.2 0.4 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.6 0.8 1 𝑥 𝑦 𝑥# 𝑥$ 𝑥" 0.2 0.4 𝑥! 𝑅"#$ + 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.6 0.8 1 𝑥 𝑦 Droite de rectification 𝑥# 𝑥$ 𝑥" 0.2 0.4 𝑥! 𝑅"#$ + 1 𝑥! 𝑅 + 1 Étape 1 : Tracer la courbe d’équilibre liquide-vapeur. Tracer la diagonale 45° Étape 2 : Localiser𝑥,. 𝑥-, 𝑥. Intersection de 𝑥, avec la courbe d’équilibre Intersection de 𝑥- et 𝑥. avec la diagonale Étape 3 : Tracer la droite de pour déterminer (𝑅6%&) Calculer la valeur (𝑥-/𝑅6%& + 1) Étape 4 : Localiser le point (𝑥$/𝑅 + 1) Tracer la droite de rectification
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    41 Fig.4. Schéma représenteles étapes de la construction graphique de McCabe et Thièle. 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.6 0.8 1 𝑥 𝑦 Droite d’épuisement Droite de rectification 𝑥# 𝑥$ 𝑥" 0.2 0.4 𝑥! 𝑅"#$ + 1 𝑥! 𝑅 + 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.6 0.8 1 𝑥 𝑦 Droite d’épuisement Droite de rectification 𝑥# 𝑥$ 𝑥" 0.2 0.4 𝑥! 𝑅"#$ + 1 𝑥! 𝑅 + 1 Etape 5 : Tracer la droite d’épuisement Etape 6 : Tracer les escaliers entre la courbe d’équilibre et les deux droites (rectification et épuisement). Chaque escalier représente un plateau théorique
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    42 5.3. Construction graphiquede Ponchon-Savarit Cette construction graphique est la représentation la plus complète de l’équilibre liquide - vapeur d'un mélange binaire. Il est constitué essentiellement par les deux courbes donnant les enthalpies du liquide (isobare de rosée) et de la vapeur saturée (isobare d'ébullition) en fonction des teneurs X; et Y. Les compositions à l'équilibre sont reportées sur ces courbes. A chaque point de la courbe d'enthalpie du liquide H = f(X) correspond un point de la courbe d'enthalpie de la vapeur H = f (Y). On obtient ainsi le diagramme de la figure 5. Bilan de matière global 𝐹 = 𝐷 + 𝑊 Bilan de matière partiel 𝐹. 𝑥, = 𝐷. 𝑥- + 𝑤 . 𝑥. Bilan énergétique 𝐹. ℎ, + 𝑄7 = 𝐷. ℎ- + 𝑤 . ℎ. + 𝑄0 Ou 𝐹. ℎ, = 𝐷. ℎ- + 𝑤 . ℎ. + 𝑄0 − 𝑄7 Ou encore 𝐹. ℎ, = 𝐷. Fℎ- + 𝑄0 𝐷 G UVVWVVX 8! + 𝑤 Fℎ. + 𝑄7 𝑊 G UVVWVVX 8!! On obtient : 𝐹. ℎ, = 𝐷. 𝑄9 + 𝑤 𝑄99 Réarrangent : (𝐷 + 𝑊). ℎ, = 𝐷. 𝑄9 + 𝑤 𝑄99 𝐷. ℎ, + 𝑊. ℎ, = 𝐷. 𝑄9 + 𝑤 𝑄99 𝐷. (ℎ, − 𝑄9) = 𝑤(𝑄99 − ℎ, ) On obtient : 𝐷 𝑊 = (𝑄99 − ℎ, ) (ℎ, − 𝑄9) De l’équation bilan partiel ci-dessus, on déduit : (𝐷 + 𝑊). 𝑥, = 𝐷. 𝑥- + 𝑤 . 𝑥. ⇒ 𝐷 𝑊 = 𝑥. − 𝑥, 𝑥, − 𝑥- Cette méthode permet une détermination exacte de Reflux minimale selon l’équation : 𝑅6%& = 𝑄9 − 𝐻:( 𝐻:( − 𝐻;<
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    43 Fig.5. Construction Ponchon-Savarit,calcul du nombre de plateaux théoriques pour un taux de reflux minimal (𝑹 𝒎𝒊𝒏). 𝐻# 45° 𝐻" 𝑄0 Courbe d’équilibre 𝐻$ 𝑦 1 1 H (kJ/km) 𝑥, 𝑦 Liquide +Vapeur Liquide Vapeur 𝑥# 𝑥1 𝑥$ 𝑥 𝑥# 𝑥1 𝑥$ 𝑄00 𝑹 𝒎 𝒊𝒏 𝐻23 1
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    44 5.4. Étapes dela construction graphique de Ponchon-Savarit Dans cette section, nous traitons les étapes de la construction graphique de Ponchon-Savarit en détails, en commençant par la représentation graphique des données l’équilibre dans un diagramme (H Vs. x, y) juste au-dessous de ce diagramme se trouve le diagramme (x Vs. y), la deuxième étape consiste à localiser les points opératoires, c’est-à-dire la fraction molaire du constituant le plus volatil dans le mélange (𝑥,) et dans le distillat (𝑥-) et dans le résidu(𝑥.). La troisième étape consiste à tracer le barycentre ( 𝑄9 , 𝑄99) passant par le point (ℎ,). Étape 1 : Représentation graphique des données d’équilibre Étape 2 : Localiser les trois points (𝒙 𝑭,𝒙 𝑫, 𝒙 𝑾) opératoires sur le diagramme d’équilibre, l’intersection de ces points avec la courbe d’ébullition donne respectivement les points (𝒉 𝑭 ,𝒉 𝑫, 𝒉 𝑾). Fig.6. Calcul du nombre de plateaux théoriques avec la construction Ponchon-Savarit. Étape 3 : Tracer le barycentre ( 𝑸9 , 𝑸99) passant par le point (ℎ,). La valeur de ( 𝑄9) est déterminée selon l’équation : 1 45° Courbe d’équilibre Liquide -vapeur 𝑦 1 H (kJ/km) Liquide +Vapeur Liquide Vapeur Étape 1 : Représentation graphique des données d’équilibre 𝑥, 𝑦 𝑥 Courbe de rosée Courbe d’ébullition 1 45° 𝑦 1 H (kJ/km) Liquide +Vapeur Liquide Vapeur 𝑥# 𝑥1 𝑥$ Étape 2 : Localiser les points opératoires 𝑥# 𝑥1 𝑥$ 𝑥, 𝑦 𝑥 ℎ$ = h45 ℎ1 𝐻23 𝐻#
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    45 𝑅 = 𝑄9 − 𝐻:( 𝐻:(− 𝐻;< 𝑅 est le taux de reflux « R=L/D » La valeur de (𝐻:() est obtenue avec l’intersection de (𝑥-) avec la courbe de rosée La valeur de (𝐻;<) est obtenue avec l’intersection de (𝑥-) avec la courbe d’ébullition Étape 4 : Tracer les plateaux théoriques Les plateaux sont tracés en suivant les étapes décrites ci-dessous : 1 45° 𝑦 1 H (kJ/km) Liquide +Vapeur Liquide Vapeur 𝑥# 𝑥1 𝑥$ Étape 3 : Tracer le barycentre ( 𝑸% , 𝑸%%) passant par le point (𝒉 𝑭) 𝑥# 𝑥1 𝑥$ 𝑄0 𝑄00 ℎ1 ℎ# ℎ$ = h45 𝐻23
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    46 1- Projection dupoint(ℎ;<) sur la diagonale du diagramme (x, y), le point obtenu est projeté sur la courbe d’équilibre du même diagramme (x, y) puis la projeter sur la courbe de rosée, le point obtenu est (ℎ:>) 2- Tracer la droite en commençant par le point (𝑄9) jusqu’à point (ℎ:>) puis prolonger cette droite jusqu’à l’intersection avec la courbe d’ébullition, le point obtenu est (ℎ;() 3- La ligne droite (ℎ:>, ℎ;() représente un plateau théorique dans la section de rectification. 4- On répète la même procédure jusqu’au point (𝑥.) , lorsqu’on dépasse le point(𝑥,), on commence par le point (𝑄99) pour tracer la droite. 1 45° 𝑦 1 H (kJ/km) L+V L V 𝑥# 𝑥1 𝑥$ Étape 4 : Tracer les plateaux théoriques par la méthode de Ponchan-Savarit 𝑥# 𝑥1 𝑥$ 𝑄0 𝑄00 ℎ1 ℎ# ℎ45 ℎ23 ℎ2; ℎ2< ℎ43 Plateau 1 Plateau 2 Plateau 3 Plateau 4 Plateau5
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    47 1 45° 𝑦 1 H (kJ/km) L+V Phase Liquide(L) Phase Vapeur (V) 𝑥# 𝑥1 𝑥$ Étape 4 : Tracer les plateaux théoriques par la méthode de Ponchan-Savarit 𝑥# 𝑥1 𝒙 𝑫 𝑄0 𝑄00 ℎ1 ℎ# ℎ$ = ℎ45 ℎ23 ℎ2; ℎ2< Plateau 1 Plateau 2 Plateau 3 Plateau 4 Plateau 5