Soutenance mémoire
GENERALITES SUR LA DISTILLATION
Quelques définitions
a) Distillation
La distillation est une méthode de séparation permettant de séparer un ou plusieurs constituants d’un mélange homogène liquide en mettant à profit la différence de volatilité des constituants. C’est une opération unitaire qui est réalisée en mettant en contact une phase liquide et une phase vapeur qui utilise la faculté plus ou moins grande pour chaque composé de passer d’une phase à une autre. Pratiquement cette opération est réalisée dans un appareil conçu pour assurer le meilleur contact possible entre les phases liquide et vapeur et comportant plusieurs étages : ce sont des colonnes ou tours de fractionnement.
b) Bouilleur
Les bouilleurs sont des appareils dont le but est d’effectuer une vaporisation partielle des fonds de colonnes de distillation afin d’engendrer la phase vapeur qui assurera le fractionnement dans la section d’épuisement. La quantité vaporisée s’appelle « le taux de rebouillage ».
Il s’agit d’une partie importante d’une installation de distillation. Dans l’industrie le bouilleur correspond en général au réacteur sur lequel est montée la colonne de distillation, même si d’autres configurations sont possibles.
Il existe trois types de bouilleurs différenciés par leur type de chauffe :
❖ Électrique
❖ Vapeur
❖ À récupération .
c) Condenseur
Un condenseur est un échangeur de chaleur dans lequel le fluide froid provoque un changement de phase du fluide chaud, qui passe de l’état de vapeur à l’état liquide. Dans un condenseur, on va produire à la surface d’échange un film liquide. Ce film liquide entraîne une résistance thermique supplémentaire qui tend à diminuer le flux de chaleur. Autrement dit, l’objet même que l’on souhaite obtenir (la condensation de la vapeur) constitue un frein à sa propre production. L’épaisseur du film est ainsi à considérer pour optimiser la condensation.
Il y a deux types de condenseurs :
✔ les condenseurs par surface : la vapeur à condenser et le liquide réfrigérant sont en contact par l’intermédiaire d’une surface d’échange (habituellement métallique et inoxydable).
✔ les condenseurs par mélange : la vapeur à condenser et le liquide réfrigérant sont mélangés dans une enceinte munie d’un dispositif spécial pour faciliter le mélange.
d) Reflux
C’est le liquide descendant. Il est toujours provoqué par un réfrigérant appelé condenseur ou déflegmateur. Pour qu’une colonne à distiller puisse jouer son rôle ; il faut un contact entre la phase liquide et la phase vapeur.
e) La chaudière
La chaudière, indiquée sous le nom de générateur de vapeur, est un dispositif permettant de produire de la vapeur à partir de l’eau. Cette dernière est chauffée à une température et à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Elle est composée de deux compartiments : le premier pour le corps contenant l’eau à chauffer et le second pour la chambre dans laquelle brûle le combustible (ou encore « foyer »). Il existe deux types de chaudière :
● La chaudière à tube de fumée
● La chaudière à tube d’eau .
Quelques rappels
a) La chaleur latente de vaporisation
C’est l’énergie nécessaire pour transformer 1 kg d’eau bouillante en vapeur sans changement de température, notamment l’énergie thermique nécessaire permettant la transformation de l’état liquide à l’état vapeur.
b) Vapeur saturée
Au moment où le point d’ébullition de l’eau est atteinte, la température de l’eau cesse d’augmenter et reste constante tant que la totalité de l’eau contenue dans le milieu ne s’est pas évaporée. A cet instant, l’eau passe de l’état liquide à l’état vapeur par l’énergie qu’il reçoit de la chaleur latente de vaporisation. Tant qu’il reste encore une goutte d’eau, la température de la vapeur est proche de celle de l’eau, à ce moment la vapeur obtenue est appelée vapeur saturée.
c) Vapeur surchauffée
Pour obtenir ce type de vapeur, on part de la vapeur saturée que l’on chauffe dans un corps de chauffe, jusqu’à obtenir de la vapeur sèche ayant une température très largement supérieure à la température de saturation. La chaleur nécessaire pour chauffer cette vapeur est appelée chaleur de surchauffe, elle ne peut pas contenir de gouttelette d’eau puisque son titre est égal à 1. Il faut appliquer une quantité de chaleur de 2,9 KJ sur 1 Kg de vapeur à pression constante pour élever sa température de 1°C.
d) La courbe de la vapeur d’eau
La courbe de la vapeur d’eau est composée de deux parties :
● La courbe d’ébullition ;
● La courbe de rosée .
La courbe d’ébullition
La courbe d’ébullition est l’ensemble des points d’ébullition. Le point d’ébullition caractérise la température à partir de laquelle l’eau se transforme en liquide saturé. Cette courbe représente la frontière entre la phase liquide de l’eau et sa phase liquide-vapeur.
La courbe de rosée
La courbe de rosée est l’ensemble des points de rosée. Le point de rosée représente la température à partir de laquelle la vapeur saturée se transforme en vapeur pure. Cette température est spécifique pour une pression bien déterminée. Elle représente la frontière entre la phase de mélange liquide-vapeur et la phase vapeur pure.
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Table des matières
Introduction
CHAPITRE I: GENERALITES SUR LA DISTILLATION
I.1 Quelques définitions
a) Distillation
b) Bouilleur
c) Condenseur
d) Reflux
e) La chaudière
I.2 Quelques rappels
a) La chaleur latente de vaporisation
b) Vapeur saturée
c) Vapeur surchauffée
d) La courbe de la vapeur d’eau
I.3 Principe de la distillation
CHAP. II : LA RECTIFICATION
II.1 Principe
a) Rectification continue
b) Rectification discontinue
CHAP. III. COLONNE DE RECTIFICATION
III.1 Les différents types de colonne
a) Colonnes à plateaux
b) Colonnes à garnissage
III.2 Comparaisons des colonnes à plateaux et à garnissages
CHAP. IV : TRANSFERT DE CHALEUR
IV.1 LA CONDUCTION
a) Définition
b) Flux de chaleur transmis par conduction
IV.2 CONVECTION
IV.3 LE RAYONNEMENT
Introduction
CHAP V : LES ELEMENTS DE CONCEPTIONS D’UNE UNITE DE DISTILLATION
V.1 Unité de chauffage ou chaudière
a) Définition
b) Réaction
c) Les combustibles
d) Caractéristique physiques des combustibles
e) Matériaux utilisés
V.2 Bouilleur
a) Dimensionnement
b) Matériaux utilisés
V.3 Condenseur
V.4 Colonne
CHAP VI : LES MATIERES PREMIERES DE LA DISTILLERIE ET LA FERMENTATION ALCOOLIQUE
VI.1 Les matières premières de la Distillerie
a) Matières sucrées
b) Matières amylacées
c) Matières cellulosiques
VI.2 La fermentation alcoolique
a) Objectif
b) Définitions
c) Levures
d) Conditionnement de la fermentation
VI.3 Appareil de mesure d’alcool
CHAP. VII : LA DISTILLATION
VII.1 Les étapes à suivre
VII.2 Résultat
VII.3 Problème rencontrés et solutions requises
VII.4 Rôle de l’alcool 90°GL sur le vin
a. Sur le plan organoleptique
b. Sur le plan biologique
c. Sur le plan commercial
d. Sur le plan écologique
VII.5 Table de dilution d’alcool ou table de Gay-Lussac
CHAP. VIII EVALUATIONS ECONOMIQUES
VIII.1 Devis de confection des appareils
a) Chaudière
b) Bouilleur
c) Condenseur
d) Colonne
e) Coût total des appareillages
VIII.2 Coût d’extraction
VIII.3 ETUDE DE FAISABILITE
a) Le cash-flow brut annuel
b) Rentabilité du projet
i. Le temps de remboursement ou POT (Pay Out Time)
ii. Rentabilité globale
iii. Le taux de rentabilité interne (TRI)
CHAP. IX REGARD SUR L’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
IX.1 Introduction
a. Définition
b. Les éléments de l’environnement
IX.2 Les menaces à l’environnement
a) La pollution et menace de dégradation des eaux
b) La pollution de l’air
c) La pollution du sol et des eaux souterraines
d) La pollution sonores et nuisances
IX.3 Les normes relatives en vigueur sur l’environnement
a) Les normes dites d’organisation dont
b) Les normes mis en vigueur sur la qualité
c) Les normes de sécurité
IX.4 Les risques de dégradation de l’environnement causés par la ligne de production
IX.5 Les impacts économiques et sociaux
Conclusion
