Le projet informatique consiste à créer un programme capable de réaliser les calculs nécessaires au pré-dimensionnement et/ou la simulation d’une colonne de distillation continue à plusieurs étages. En considérant deux constituants (1) et (2), et grâce au modèle UNIFAC, le programme doit être capable de générer des diagrammes d’ELV (équilibre liquide-vapeur) isobares yx, et permettre par la suite de pré-dimensionner une colonne à distiller en calculant le nombre d’étages théoriques ainsi que le taux de reflux permettant d’atteindre une pureté souhaitée, à partir de plusieurs paramètres saisis par l’utilisateur. Au sein de ce type de colonne la circulation des deux phases liquide et vapeur se fait à contre-courant.

1. Projet informatique :
Groupe 15 :
- TANG Junqi
- MERALLI-BALLOU Lucas
- LEGUILLON Ludovic
Dimensionnement et simulation d’une colonne de
distillation continue pour mélanges binaire

2. Plan de présentation
 Présentation de la distillation fractionnée
 Plan de programmation
 Axe 1 : méthode de calcul des occurrences pour UNIFAC
 Axe 2 : génération du diagramme d’équilibre liquide vapeur à P fixe
 Résolutions numériques
 Traitement des données sur Excel
 Axe 3 : construction graphique de Mac Cabe et Thiele
 Prédimensionnement
 Simulation
 Points d’amélioration du programme
2

3. La distillation fractionnée
xd : fraction du constituant le
plus volatil au distillat
xb : fraction du constituant le
plus lourd au bouilleur
za : fraction molaire du
constituant le plus volatil à
l’alimentation
Ta : température à
l’alimentation
NET
Pré-dimensionnement
Simulation
Données d’entrée :
3

4. Plan de programmation
Suppression des parenthèses dans les formules et
itération des groupements chimiques
Informations utilisateur :
noms des molécules
Recherche informations :
formules des molécules
Fichier_a_completer
NV_CorpsPurs
Calcul des occurrences : groupements secondaires
formule_semi_developpee
Calcul_occurrences
SOUS-PROGRAMMES FICHIERS .txtÉTAPES
4

5. Développer les formules des molécules
Exemples :
CH3CH2CH(CH3)(CH2)3CH3
CH2CH(CH2)6CH3
CH3(CH2)5CH((CH2)3CH3)CH2OH
Formules
semi-développées
Suppression des
parenthèses et
des groupements
Nombre
d’occurrences
sousforme2
x n
sousforme1
formefinal
x 1
(ramification/composé aromatique)
(répétitions)
(double parenthèses)
NV_CorpsPurs
5

6. Orientation sous-programme de comptage
calculgroupalcane
calculgroupbenzene
calculgroupalcool
calculgroupalcene1
calculgroupalceneautre
Orientation sous-
programme :
lecture du nom de
la molécule
“ANE”
“OL”
“ZENE” et “ENE” ou “UENE”
“1” et “ENE”
“ENE”
WATER BENZENE
“TER” “BENZENE”
CAS PARTICULIERS
6

7. Génération du diagramme yx
SOUS-PROGRAMMES FICHIERS .txtÉTAPES SUIVANTES
Calcul du coefficient d’activitéUNIFAC_final
Méthode de Newton :
calcul des températures d’ébullition
Coeff_De_Psat.txtNewton_teb
Calcul de y1 pour x1
Méthode de la sécante : calcul des températures de bulle, Tb.Secante_temp_bulle
Démixtion
𝑥1 = 1
x1000
OUI NON
NON
Choix de l’utilisateur
(P, ou molécules)
(1)
Ecrire 𝑥1 et 𝛾1 dans :
diagramme_yx.txt
OUI
(2)
7

8. Extraction sur Excel des données
8

9. Pré-dimensionnement
 Méthode : tracer les escaliers (interpolation linéaire + équations des
droites ). (Chercher x) (Chercher y)
xd
xb
za
K
x 0,538 0,539
y 0,81984515 0,82047623
Exemple : y = xd = 0,82
(0,538 ; 0,81984515)
(0,539 ; 0,82047623)
y=0,82
Sous-programme :
Interpolation linéaire
9

10. Pré-dimensionnement : cas 1 à R fixé
xd
xb
za
K
R = 1,3*Rmin
Pente
connue
Droite enrichissement
K
NET
10

11. Pré-dimensionnement : cas 2 à NET fixé
xd
xb
za
K
NET =
2*NETmin
K varie sur la
droite
d’alimentation
11

12. Pré-dimensionnement : cas 2 à NET fixé
xd
xb
za
K
NET =
2*NETmin
K varie sur la
droite
d’alimentation
12

13. Pré-dimensionnement : cas 2 à NET fixé
xd
xb
za
K
NET =
2*NETmin
K varie sur la
droite
d’alimentation
R
13

14. Pré-dimensionnement : cas 1 & 2
za, q, xd, xb, diagramme_yx
Proposer un NET Proposer un R
NET vers infini
Cas de R min
R vers infini
Cas de NET min
Equations des droites
Compter l’escaliers
Boucle du cas R fixé
Proposer un grand R
Boucle de cas R fixé
NET compté
= 2 NETmin
NET à R fixéR à NET fixé
Chercher R Chercher NET
Diminuer R
YN
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15. Simulation
q, za, R, NET+, NET
Positionner K
Droite
d'enrichessement
Trouver xd
Compter l'escaliers
jusqu'à K
Trouver
NET+?Positionner xb
Compter l'escaliers
jusqu'à xb
Trouver
NET-?
xb, xd
Y
N
N
Y
Déplacer K
Déplacer xb
Boucle de NET-
Boucle de NET+
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16. Discussion sur le programme
PROBLÈMES RENCONTRÉS
POINTS D’OPTIMISATION
ET SOLUTIONS
• Temps de calcul du diagramme yx,
environ 12 minutes à l’édition de
l’ensemble des données.
• Cas limite de la courbe yx inférieure à
la droite y=x.
• Message de warning durant
l’exécution du bonus sur q
« temporary array ».
• Modifier le chemin d’accès au fichier
diagramme dans la macro Excel.
• Utiliser une méthode numérique plus
rapide (Newton, Méthode
d’accélération d’Aitken).
• Déplacer xd si il se trouve dans la
zone limite (yx inférieure à y=x).
• Poser des variables intermédiaires
pour réaliser les calculs. Problème
persistant…
• La macro mémorise désormais le
chemin dans lequel elle se situe et
attache la partie de chemin d’accès au
fichier.
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17. Merci de votre attention
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