Les procédés de séparation d'un mélange (solide, liquide ou gazeux) en ses constituants purs sont essentiels dans l'industrie chimique. La méthodologie consiste, à l'aide de une ou plusieurs opérations, à effectuer un transfert de matière par la mise en contact intime de plusieurs phases (S-S / S-L / L-L / L-G / S-G ...).
L'objectif du cours consiste à calculer les bilans matière et énergie de l'unité de séparation étudiée qui peut être de type continue ou discontinue, et être réalisée à co-courant ou à contre-courant.
La démarche pédagogique choisie consiste à détailler la rectification des mélanges liquides qui exploite la différence de volatilité des constituants. Cette opération de séparation est complexe puisqu'elle présente la particularité de mettre simultanément en présence un écoulement, un transfert de matière et un transfert de chaleur.
Les analogies possibles dans la démarche scientifique et la mise en oeuvre permet de présenter plus rapidement d'autres opérations unitaires (absorption, extraction, séchage, évaporation, lavage, filtration, ...).

Cet enseignement a été édité sous forme d'ouvrage.

CHAPITRE I : LES OPERATIONS UNITAIRES

1 – Les procédés industriels
2 – Principes mis en jeu dans les opérations de séparation
3 – Analyse des mécanismes de transfert
4 – Le transfert de matière en milieu biphasique
5 – Conclusion

CHAPITRE II : LES EQUILIBRES LIQUIDE-VAPEUR

1 – Conventions et principes
2 – Diagrammes d’équilibre de phase (P, T, composition)
3 – Equilibre des phases

CHAPITRE III : LA DISTILLATION

1 – Constations expérimentales
2 – Rectification continue – Méthode graphique de Mac Cabe et Thiele
3 – Rectification continue – Méthode graphique de Ponchon et Savarit
4 – Fonctionnement d’une colonne de rectification
5 – Distillation discontinue d’un binaire avec rectification
6 – Comparaison des techniques de distillation
7 – Distillation des mélanges multicomposants
8 – Régulation de la colonne

CHAPITRE IV : L’ABSORPTION

1 – Exemples
2 – Mode opératoire et fonctionnement du procédé
3 – Détermination du nombre de plateaux théoriques
4 – Trace des plateaux théoriques

CHAPITRE V : DIMENSIONNEMENT D’UNE COLONNE

1 – Les contacteurs gaz-liquide
2 – Notion de nombre et hauteur des plateaux théoriques
3 – Etude d’une colonne à garnissage
4 – Détermination de la hauteur de garnissage
5 – Définitions des grandeurs HUT et HEPT
6 – Comparaison des grandeurs NUT et NPT

CHAPITRE VI : EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE

1 – Principes – Définitions
2 – Exemples d’extraction liquide-liquide
3 – Représentation des mélanges sur les diagrammes ternaires
4 – Les diagrammes de solubilité partielle
5 – Choix du solvant
6 – Courbe de distribution et droites de conjugaison (conodales)
7 – Schéma des procédés d’extraction liquide-liquide
8 – Conclusion

CHAPITRE VII : EXTRACTION SOLIDE-LIQUIDE

1 – Définitions
2 – Exemples d’extraction solide-liquide
3 – Mécanisme d’extraction : étapes du transfert de matière
4 – Représentation des équilibres dans l’extraction solide-liquide
5 – Cas de l’extraction solide-liquide continue

CHAPITRE VIII : CRISTALLISATION INDUSTRIELLE

1 – Définitions
2 – Exemples d’applications
3 – Courbes de solubilité et mode opératoire
4 – Approche phénoménologique
5 – Conclusion

CHAPITRE IX : EXERCICES AVEC SOLUTIONS DETAILLEES

1 – Fonctionnement d’une colonne de rectification avec alimentations et un soutirage intermédiaire
2 – Séparation de l’oxygène et de l’azote de l’air
3 – Etude de la rentabilité économique d’une distillation continue
4 – Calcul de la hauteur d’une colonne d’absorption à garnissage
5 – Extraction de la nicotine (C) en solution dans l’eau (1) par le kérosène (B) à T = 20°C et P = 105 Pa
6 – Purification du zirconium par extraction liquide-liquide avec section de lavage
7 – Extraction solide-liquide en continu à contre courant : extraction de l’huile contenue dans des graines par le benzène
8 – Cristallisation : calcul du profil de refroidissement

Niveau requis : Notions de thermochimie

Modalités d'évaluation : Examen écrit

Dernière mise à jour : vendredi 14 janvier 2011