TP Absorption [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITÉ DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE D’ORAN MOHAMED BOUDIAF (USTOMB)

Faculté de Chimie Département de Génie Chimique

TP Opérations Unitaires Absorption

Réalisé par: KRARROUBI Adel GUERROUDJ Abdennour BOULANOUAR Rachda

2020-2021

INTRODUCTION Il s'agit d'une opération de transfert de masse dans laquelle un ou plusieurs solutés de gaz sont éliminés par dissolution dans un liquide. Le gaz inerte dans le mélange gazeux est appelé "gaz porteur" ou inerte. Un contact intime entre le gaz dissous et le liquide absorbant est obtenu dans un équipement d'absorption approprié, à savoir une tour à plateaux, une colonne à garnissage, une tour de pulvérisation, un épurateur à ventouses, etc. L'opération de désorption ou d'extraction est inverse. Exemple : Dans le processus d'absorption de l'ammoniac à partir du mélange air-ammoniac par l'eau, l'air est le gaz vecteur, l'ammoniac est «soluté» et l'eau est absorbante. Deux types d'opérations d'absorption existent ; Physique et chimique. Absorption physique : c’est une dissolution physico-chimique faisant appel aux phénomènes de solubilité gaz-liquide. Absorption chimique : elle correspond à la dissolution d’un soluté dans un liquide avec formation d’un composé chimique plus au moins stable. DESCRIPTION ET PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT : Une colonne à garnissage est une colonne qui est remplie d’éléments permettant d’augmenter la surface de contact entre la phase gazeuse et la phase liquide. Ce sont ces éléments qui constituent le garnissage. La colonne contient également : - Dans sa partie inférieure, un plateau pour supporter le garnissage et un injecteur de gaz; - Dans sa partie supérieure, un distributeur de liquide et parfois un dévésiculeur; - Parfois un redistributeur Colonnes à contre-courant Les colonnes à contre-courant sont les plus utilisées.

Principe de fonctionnement : Le gaz à traiter entre par le bas de la colonne, traverse le garnissage et sort en tête de colonne. La phase gaz passant par la colonne garnie est forcée, en raison de la présence du garnissage, de changer souvent de direction d’écoulement. Ceci permet de bien mélanger les deux phases. Ce type d’écoulement est celui qui présente l’efficacité théorique la plus importante.

Avantages et inconvénients : Contrairement aux deux autres types de colonne à garnissage (Co-courant et courants croisés), la concentration de polluant dans l’absorbant ne peut pas devenir la même que dans le gaz. Les colonnes à contre-courant ne sont pas adaptées aux procédés au cours desquels les variations des débits de liquide et de gaz sont grandes. Il peut se produire un engorgement si le débit du liquide ou celui du gaz est trop important.

Partie 1 : Série 1 : log(G) log(ΔP) log(G) L = 50 log(ΔP) log(G) L = 60 log(ΔP) L = 20

0,477 1,362 0,477 1,518 0,477 1,653

0,699 1,778 0,699 1,944 0,699 2,057

0,845 2,061 0,845 2,176 0,845 2,332

0,954 2,279 0,903 2,415 0,954 2,672

1 2,398 0,954 2,525 1 2,826

1,041 2,491 1 2,681 1,041 2,88

1,079 2,626 1,041 2,813

1,114 2,826 1,079 2,934

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0 0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

On remarque que le premier point de déviation de la courbe intermédiaire est vers la valeur de log(ΔP) = 2,176 donc le point de charge est à ΔP = 150

Et le deuxième point de déviation de la courbe intermédiaire est vers la valeur de log(ΔP) = 2,525 alors le point d’engorgement est à ΔP = 335 Série 2 : log(L) log(ΔP) log(L) G=8 log(ΔP) log(L) G = 11 log(ΔP)

1 1,681 1 2 1 2,301

G=5

1,301 1,724 1,301 2,204 1,301 2,423

1,477 1,778 1,477 2,255 1,477 2,518

1,602 1,832 1,602 2,279 1,602 2,623

1,699 1,875 1,699 2,352 1,699 2,732

1,778 1,903 1,845 2,531 1,778 2,819

1,845 1,954 1,903 2,653

1,954 2,079 1,954 2,778

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0 0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

On remarque que le premier point de déviation de la courbe intermédiaire est vers la valeur de log(ΔP) = 2,204 donc le point de charge est à ΔP = 160 Et le deuxième point de déviation de la courbe intermédiaire est vers la valeur de log(ΔP) = 2, 279 alors le point d’engorgement est à ΔP = 190

Réponse aux questions : 1) Détermination de la concentration dans le liquide : On a : yn+1 = 0.08 < 0.1

Donc on est dans le cas des solutions diluées L y n+1− y 1 = G x n −x0





Gn+1 = G1 = G

xn =

G (yn+1 – y1) + x0 L

G = 750 * 1,204 = 903 Kg/h  G = L=

600 = 33,33 Kmole/h 18

xn =

31,14 (0,08 – 0.002) = 0,073 33,33

avec

et

Ln = L0 = L

903 = 33,14 Kmole/h 29

x0 = 0

2) Tracer la courbe d’équilibre : Transformation des fractions massiques en fractions molaires : x(massique) 0,02 0,025 0,03 0,04 0,05 0,06 0,1 0,15 x(molaire) 0,021 0,0264 0,031 0,042 0,053 0,063 0,105 0,157 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 5 0,2 0,51 0,209 0,312 0,413 0,613 6 2 0,02 Meau = 18 Kg/Kmole 17 x= = 0,021 MNH3 = 17 Kg/Kmole 0,02 0,98 + 17 18

o

PT * yi = Pi * xi

y= x y



Poi yi = * xi PT

12 * 0,021 = 3,316 * 10-4 760

0,021 3,316*10-4

0,0264 0,031 5,21*10-4 7,42*10-4 0,157 0,209 0,26 0,0235 0,0456 0,0776

0,042 0,00137 0,312 0,1223

0,053 0,063 0,105 0,0022 0,00414 0,00964 0,413 0,512 0,613 0,2554 0,4621 0,7622

12

10

8

6

4

2

0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

3) Par la méthode de Mac Cabe et Thiele : On remarque que le nombre d’étages théoriques est de 2.

CONCLUSION L’absorption est une méthode de séparation qui sert à transférer un composant de la phase gazeuse vers la phase liquide, on conclue donc dans ce TP que la pression à un effet favorable sur le pourcentage d’absorption tandis qu’avec une haute pression on obtient une bonne quantité de soluté dans la phase liquide.