TP Génie Absorption [PDF]

Zitiervorschau

Objectif : Au cours de cette manipulation, Nous nous intéressons à une colonne d’adsorption, c'est-àdire qui possède une deux alimentation et deux sorties :  Un extracteur qui contient la soude sous forme de solvant et une phase à raffiner contenant le diuant sous forme d’air et la soluté est le gaz CO2  Un extrait sous forme de soude et le gaz CO2 avec un raffinat qui est le gaz CO2 Pour étudier le processus d’adsorption du CO2 dans une solution de soude au sein d’une colonne à garnissage afin d’augmenter la surface de contact entre ces deux phases. L'objectif de cette manipulatio est de déterminer à partir : 

D’une expérience A:

 Le débit d’engorgement  La vitesse d’engorgement  Le facteur de garnissage FP 

D’une expérience B:

 Le nombre des unités de transfert (NUT)  La hauteur d’une unité de transfert (HUT)  La hauteur équivalente des plateaux théoriques (HEPT)  Le rendement de la colonne Tous ces expériencs seront faite par le banc d’adsorption gaz liquide

1

Colonne d’adsorption 50mm fonctionnant à contre courant

2

Garnissage à anneaux Rashig 6×6 Hauteur de garnissage :1,05 m

3

Plateau d’introduction du solvant

4

Support de garnissa en inox

5

Plateau intermédiaire avec prise de température et vanne de prise d’échontillon

6

Soutirage de la phase par trop plein fixe

7

Recette graduée pour stockage de la phase liquide

8

Pompe doseuse d’alimentation de la phase liquide

9

Mesure des débits gazeux : diluant 0-5 m3/h Soluté 0-2 m3/h

10

Mesure du débit de la phase liquide 0-25 L/h

11

Introducec du mélange gazeux avec prise d’échantillon et prise de température

12

Tete de colonne avec prise de température et mise à l’évent de la colonne

13

Manomètre différentiel à eau pour mesure de la perte de charge dans la colonne

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Pot de dosage de la phase gaz en sortie de la colonne

I. Travail à effectuer D’une expérience A Le débit de la pompe est de 13,7 L/h Le débit de la phase liquide L ? On a pour 1L

3 min 12s

L

60 min

Donc L = 18,75 L/h 1) Les variations du débit de la phase gaz (Air) G et la perte de charge de la colonne sont exploitées dans ce tableau et qui va nous aider à tracer la courbe Ln ΔP=f (LnG) La perte de charge ΔP est donnée par la formule :

∆P = ρ g ∆H or ρ = 1000 kg / m3. et g = 9.81 m / s2.

G%

0

20

30

40

50

60

70

80

85

ΔP

0

1,6

3,2

5,3

8,5

12,7

21,5

48

54

G

0

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,25

Ln G

0

0

0,405

0,693

0,916

1,098

1,253

1,386

1,447

ln ΔP

0

2,77

3,46

3,97

4,44

4,844

5,37

6,173

6,291

Dans la courbe ,on trouve deux points qui sont : 

C : point de charge = 60%



E : point d’engorgement =70% et Ln G =1,25

donc débit d’engorgement = 3,5 m3/h

1) La vitesse d’engorgement est déterminée par la formule :

Vengorgement = × D2

La surface S = 4

S= π × (5 10-2)2 = 1,963 1O-3 m2 4 V= 3,5/(1,9631O-3 ×3600) = 0,495 m /s Donc Vengorgement = 0,495m/s 2) La détermination du facteur de garnissage Fp avec

et

A : va étre déterminer du graphe de LOBO est c’est l’ordonnée de la graphe U : La vitesse de gaz qui est le vitesse d’engogement égale à 0,495m/s Ѱ : Le facteur de mélange qui est de l’ordre de 1 µL : La viscosité de l’eau est égale à 1. Puisque l graphe Labo possède des abscisses B et des ordonnées A qui peuvent etre mesuré avec les formules suivants :

Donc D’où :

√

= 0,174 et A= 0,02. 841,36 m2/m3

D’une expérience B On le plage de mesure du débimètre de l’air est de 0 à 5 m3/h 1) Le débit d’air est de 2,5 m3/h

50% Et on a le débit de CO2 de

125L/h qui est 125 mm Ce débit d’air a été choisi pour amener à un grand échange de CO2 entre la phase liquide et la phase gazeuse. 2) On a L’équation de bilan de soluté sur la colonne :

LXh +GYb = LXb + GYh Or La fraction du soude Xh = 0 Donc GYb = LXb + GYh La fraction de CO2 en phase gaz Yb est déterminé par : Yb = n (CO2 introduit) / n (solvant) Or n (CO2 introduit) = V (CO2) / VM (CO2)

Donc Yb=0,3 La fraction de CO2 en phase liquide Xb Pour mesurer Xb , on fait le dosage de 10 mL de la phase aqueuse de CO2 par une solution de Hcl (1M) en traçant une courbe de pH =f (V) On trouve deux sauts donc deux points d’équivalences telque : Veq1= 36,5ml et Veq2= 41,2 ml Ca(Veq2- Veq1)  On a Ca(Veq2- Veq1)= Cb Vb

Cb =

 Cb= 0,5 (41,2-36,5) /10

Vb

 Cb=0,235 mol/L Or le volume d’alimentation du liquide = le débit d’alimentation ×25/60 puisqu’on a 25 min et le débit d’alimentation égale à 13.7 L/h donc V alimentation L = 5,7 L n CO2 = C × V = 0,235× 5,7 = 1,34 mol  le volume d’alimentation de l’air = le débit d’alimentation ×25/60 puisqu’on a 25 min et le débit d’alimentation gazeux égale à 2,5 103 L /h

donc V alimentation G = 1041,66 L Or Vmolaire(air)=12,2 L/mol =>

nair = Vair/ Vmolaire(air)

nair=85,38 mol Xb = n CO2 / nair

Xb = 0,013

 Pour mesurer Yb, on fait le dosage direct du soluté gazeux par barbotage dans une solution de soude, en traçant une courbe de pH =f (V) On trouve deux sauts donc deux points d’équivalences telque : Veq1= 4,95 ml et Veq2= 5,4 ml Ca(Veq2- Veq1)  On a Ca(Veq2- Veq1)= Cb Vb

Cb =

 Cb= 0,5 (5,4-4,95) /10

Vb

 Cb=0,02 mol/L Or le volume d’alimentation du liquide = le débit d’alimentation ×25/60 puisqu’on a 25 min et V = 2 L n CO2 = C × V = 0,02× 2 = 0,04 mol n(solvant)= [NaOH] * Débit *25/60  n (solvant)= 1,142 mol

Yh=0,035 On représente donc la droite d’équilibre et la droite opératoire, le nombre de plateaux théorique NEPT est égal à 1.

3) Représentation de Mac Cabe et Thiele

4)

NUT= (Yb-Yh) / ∆ (Y-Y*)ml

∆ (Y-Y*)ml= 0,07 (Yb-Yh)=0,265  NUT -᷈ 4 HUT= G/SKya Kya=FCO2/VC∆Yml ∆Yml=0,123 et FCO2=0,178 mol/s VC=h (D/L)² = 0,002 m3 => Kya=1271,42 HUT=1,768

5) La hauteur équivalente = NUT/HUT = 2,26 m HEPT = NUT * HUT * NEPT HEPT = 16 m.

6) Le rendement de la colonne : R= AN: R =

* 100

 R = 27 %.

* 100