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Cas 7 : Tracer des courbes de résidu

Premiers pas avec Simulis®

Thermodynamics

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Premiers pas avec Simulis Thermodynamics – Cas 7 : Tracer des courbes de résidu

Ce document présente les différentes étapes à suivre pour tracer des courbes

de résidu avec Simulis Thermodynamics. Ce service de calcul est également

disponible dans le logiciel ProPhyPlus 2.

Les étapes sont les suivantes:

Etape 1 : Définir le système a étudier

Etape 2 : Tracer le diagramme ternaire

Etape 3 : Tracer les courbes de résidu

Cet exemple utilise un système ternaire comprenant de l’Acétone, du Méthanol

et du Méthyl Ethyl Cétone (Methyl Ethyl Ketone / MEK).

Avant d’aborder ce chapitre il est fortement recommandé de consulter le document "Premiers pas

avec Simulis Thermodynamics, Cas 1" qui couvre notamment les procédures de sélection de

constituants et la définition du système thermodynamique.

Introduction

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L’analyse des réseaux de courbes de résidu est une technique utilisée pour

l’étude des tiers corps (appelés aussi entraineurs) qui permettent la distillation de

deux constituants en cassant leur azéotrope.

Le choix d’un entraineur détermine la séquence de distillation. Cette sélection est

donc une étape critique dans la conception d’un procédé de distillation

azéotropique.

La courbe de résidu est construite en traçant l’évolution dans le temps de la

composition du résidu liquide en équilibre avec la vapeur d’une simple distillation

batch (distillation de Rayleigh), à partir de la composition initiale du bouilleur. La

trajectoire des compositions liquides à partir de la composition de la charge

initiale est appelée courbe de résidu.

A propos des courbes de résidu…..

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Sélectionnez l’acétone, le

méthanol et le méthyl éthyl

cétone dans la base de

données standard de corps

purs.

Cliquez sur « Sélectionner les

constituants" et rechercher les

constituants (par leur nom

anglais dans la base).

Consultez le document "Premiers pas

avec Simulis Thermodynamics, Cas 1"

pour plus de détails sur cette opération.


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Cliquez sur l'onglet

"Modèle" puis

sélectionnez le profil

NRTL.

Consultez le document "Premiers pas

avec Simulis Thermodynamics, Cas 1"

pour plus de détails sur cette opération.


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Cliquez sur l'onglet "Binaires" qui apparaît lorsque vous sélectionnez le

modèle NRTL, puis sur "Recherche automatique" pour charger les

paramètres d’interaction binaire (PIB) de la base de données.


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Le service de calcul de courbes de résidu

apparaissent dans la section "Services" du

Calculator, dans la même fenêtre.

Cliquer sur "Résidu…" pour accéder au

service.

Ce service est disponible

uniquement lorsque trois

composants sont sélectionnés


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Entrez la pression d’étude

qui est de 1 atm (valeur par

défaut).

Changez l'unité de

température en Kelvin par

Celsius.

Cliquez sur "Azéotropes"

pour lancer le calcul.

Les compositions de

calcul sont initialisées

automatiquement.


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Le second tableau apparait au terme du calcul. Il indique Les

températures d’ébullition des corps purs, puis les azéotropes binaires ou

ternaires.

Ce système forme deux

azéotropes binaires

(acétone-methanol et

méthanol-MEK) et aucun

azéotrope ternaire.


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Les points stables sont représentés par un carré (MEK et méthanol).

Les points instables sont représentés par un cercle (azéotrope acétone-méthanol).

Les points de selle sont représentés par un triangle (azéotrope MEK- méthanol et

acétone).

Sélectionner l’onglet

"Diagramme ternaire".

Points stables

Point instable

Point de selle


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Ce graphique est une représentation

simplifiée du diagramme ternaire. Il permet de

consulter rapidement les directions

d'évolutions de la composition du résidu en

fonction des températures.

Dans chaque cellule, entrez les températures

calculées dans le tableau précédent. Dans le

cas présent, il n'y a pas d'azéotrope ternaire

(cellule #7) ni de binaires entre lourd et léger

(cellule #6). Toutes les autres cellules peuvent

être remplies.

Cliquez sur "Sketch…"


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Entrez chaque températures dans

la cellule correspondante. Vérifiez

l'unité en cliquant sur la flèche de

la cellule.

MEKAcétone

Methanol

Azéo 1Azéo 2

Une fois les températures

renseignées une flèche

apparaît entre chaque binaire

(constituant pur ou azéotrope)

dans la direction des

températures croissantes.


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La courbe de séparation est appelée

"frontière de distillation" et représente

une frontière infranchissable lors d’une

distillation.

La présence, la position et la forme

des frontières sont importantes pour

déterminer la faisabilité d’une

distillation. Le distillat et le résidu de

chaque colonne à distiller doivent

rester dans la même région de

distillation.

Cliquez sur "Frontières"

puis sur l'onglet

"Diagramme ternaire".

Azéo 2

(64°C)

Azéo 1

(55.4°C)

Région de distillation 1

Région de distillation 2


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Créez un tableau avec une ligne

dans laquelle vous définirez la

composition du mélange.

Cliquez sur "Courbes de résidu"

pour effectuer les calculs.

Cliquez sur l’onglet "Courbes de résidu".


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Cliquez sur l’onglet "Diagramme ternaire" pour visualiser le graphique.


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Les courbes de résidu prennent leur origine au point

ayant la température d’ébullition la plus basse

(l’azéotrope acétone-méthanol) et vont soit vers le

méthanol, soit vers le MEK selon leur composition

initiale.

La position du point d’alimentation détermine la

région de distillation dans laquelle vont se trouver le

distillat et le résidu potentiels.

Naturellement, il est recommandé

d'ajouter d'autres compositions pour

obtenir d'autres courbes et une vision plus

précise du système.

Ici nous rentrons six compositions qui

généreront six courbes (de R1 à R6).


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Les sommets du diagramme peuvent être intervertis et la forme du diagramme modifiée.

Il est également possible de modifier les propriétés graphique du triangle ou des

courbes. Enfin, le diagramme peut être copié-collé, ou sauvegardé en tant qu'image.


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