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GÉNÉRALITÉS SUR LA DISTILLATION
Définition de la distillation
La distillation est la séparation par voie physique des divers constituants d’un mélange liquide, liquéfiable ou fusible. La phase vapeur est produite par évaporation en fournissant de la chaleur au système. [2] C’est une opération unitaire qui est réalisée en mettant en contact une phase liquide et une phase vapeur qui utilisent la faculté plus ou moins grande pour chaque composé de passer d’une phase dans une autre. [2] Pratiquement, cette opération est réalisée dans un appareil conçu pour assurer le meilleur contact possible entre les phases liquides et vapeurs en comportant plusieurs étages : ce sont des colonnes ou tours de fractionnement.
Principe de la distillation
La distillation est un procédé basé sur la différence de température d’ébullition des divers constituants d’un mélange. La séparation ne peut avoir lieu que si la phase gazeuse générée en chauffant un mélange liquide est de composition différente de la phase liquide dont elle est issue. [4] Dans une colonne à distiller, le mouvement ascendant des vapeurs émises et le mouvement descendant des liquides condensés, permets d’obtenir le liquide le moins volatil appelé « résidu » dans le bouilleur et le plus volatil appelé « distillat » en tête de colonne. [4] Le fonctionnement sera possible par la mise en œuvre d’un contact intime permettant le transfert de matière entre deux phases liquides et vapeur, travaillant à contre courant. [4] On peut trouver plusieurs types de mélanges en distillation, tels que les mélanges binaires, les mélanges ternaires, les mélanges complexes qu’on rencontre surtout dans l’industrie.
Les types de distillation
Il existe plusieurs types de distillation, mais on peut les classer selon leur mode d’alimentation et de soutirage ou selon leur mode de fonctionnement.
Selon leur mode d’alimentation et de soutirage
Selon ce mode de classification, on rencontre deux types : la distillation continue et la distillation discontinue.
La distillation continue
Elle est utilisée industriellement pour le traitement des quantités importantes de charges. L’alimentation et le soutirage se font de façon permanente, et en cours de fonctionnement : la température, la pression, la concentration, et les débits sont indépendants du temps. Il s’agit donc d’un régime stationnaire.
La distillation discontinue
La distillation en discontinue est surtout utilisée en laboratoire et à l’échelle pilote. Elle consiste à introduire le mélange à séparer dans un bouilleur. Puis, ce mélange est chauffé et les différents constituants sont soutirés en tête de la colonne selon leur ordre de volatilité décroissante jusqu’à obtention du degré d’épuisement souhaité. Tandis que pour le résidu, il est évacué du bouilleur en fin de l’opération. Il faut noter que pendant l’opération, il n’y a pas d’alimentation.
Selon leur mode de fonctionnement
La distillation simple
C’est la séparation simple d’un liquide qui permet d’obtenir une vapeur en équilibre avec le liquide résiduel. Elle se fait seulement lorsque le produit pur et les impuretés ont des points d’ébullition nettement différents (au moins 50 °C d’écart) .
La distillation en colonne binaire
La colonne utilisée est une colonne qui a l’aptitude de séparer un mélange en deux constituants qui sont :
✦ Soit deux corps purs
✦ Soit deux mélanges comportant moins de constituants que le mélange initial.
La distillation en colonne complexe
Cette distillation est utilisée pour des produits ne nécessitant pas une très grande pureté. On peut obtenir en plus du distillat et du résidu d’autres produits, et le soutirage peut se faire tout le long de la colonne, soit en phase vapeur, soit en phase liquide.
Les colonnes de distillation
Une colonne de distillation, aussi appelée tour de distillation, est un équipement cylindrique disposé verticalement d’une hauteur bien supérieure à son diamètre. [6] L’intérieur des colonnes est constitué par un dispositif destiné à assurer un contact intime entre le liquide et la vapeur de manière à approcher le mieux possible l’équilibre de composition.
En général, il existe deux types de colonnes :
❖ Les colonnes à plateaux
❖ Les colonnes à garnissage .
Les colonnes à plateaux
Les colonnes à plateaux ont été mises au point pour la distillation, opération dans laquelle la résistance au transfert de matière est plus importante dans la phase vapeur que dans la phase liquide. Les plateaux sont donc conçus pour assurer une dispersion de la phase vapeur au sein du liquide. [7] Une colonne à plateaux est constituée par des étages qui occupent la totalité de la section de la colonne, et disposée à intervalles réguliers. Ils ont pour rôles :
– En premier lieu, d’assurer un contact intime entre le liquide et la vapeur
– En second lieu, de séparer les phases .
Un plateau permet de réaliser un contact liquide vapeur discontinue. On distingue deux types de plateaux :
– Les plateaux sans déversoir, dans lesquels le liquide et la vapeur ont le même chemin, mais dans deux sens opposés.
– Les plateaux avec déversoir, dans lesquels la vapeur monte soient à travers des clapets, des cloches ou des calottes et le liquide descend à travers le déversoir.
Les colonnes à garnissages
Les garnissages sont des éléments offrant au maximum de surface de contact et de porosité, disposés de manière à occuper la totalité du volume de la colonne.
Les phases sont en contact de façon continue dans toute la colonne pour être séparées seulement avant de quitter l’appareil. On peut disposer les garnissages de deux manières :
– Les garnissages en vrac où les éléments qui les composent sont soit sous forme d’anneaux, soit sous forme de selles.
– Les garnissages structurés où les éléments que l’on monte dans la colonne sont déjà prêts et avec un arrangement géométrique bien spécifique. Ils sont particulièrement utilisés pour les colonnes de grand diamètre (≥ 2 m).
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE 1. GÉNÉRALITÉS SUR LA DISTILLATION
CHAPITRE 2. CARACTÉRISTIQUES DES HUILES DE VIDANGE
CONCLUSION PARTIELLE
PARTIE II : ÉTUDE EXPÉRIMENTALE
CHAPITRE 3. MATERIELS ET METHODES
CHAPITRE 4. ESSAIS ET RÉSULTATS
CHAPITRE 5. DISCUSSIONS ET INTERPRÉTATIONS DES RÉSULTATS
CHAPITRE 6. ÉVALUATION DU COUT DE PROJET ET ÉTUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
CONCLUSION
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
