Présentation

Article

1 - DIMENSIONNEMENT D'UNE COLONNE À CONTACT PERMANENT À COURANTS PARALLÈLES (MODÈLE PISTON)

2 - DIMENSIONNEMENT D'UNE COLONNE À CONTACT PERMANENT À CONTRE-COURANT (MÉLANGE AXIAL)

3 - EXEMPLE DE CALCUL D'UNE ABSORPTION

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : J1077 v2

Conclusion
Transfert de matière - Opérations à contact permanent

Auteur(s) : Arnaud BUCH, Mohammed RAKIB, Moncef STAMBOULI

Date de publication : 10 mars 2008

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Arnaud BUCH : Docteur de l'Université Paris VI - Maître de conférences à l'École Centrale Paris

  • Mohammed RAKIB : Ingénieur ECP, Docteur d'état ès sciences physiques - Professeur à l'École Centrale Paris

  • Moncef STAMBOULI : Ingénieur ECP, Docteur d'état ès sciences physiques - Professeur à l'École Centrale Paris

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Un appareil échangeur de matière à contact permanent est constitué pour sa partie active d'un fût cylindrique dans lequel s'opère un transfert de matière entre deux phases sans qu'il y ait d'étages matérialisés dans lesquels ce transfert se déroule. Généralement, les deux phases qui échangent de la matière sont des liquides, des gaz, des vapeurs ou même des solides. L'industrie fait un large emploi de ces échangeurs à contact permanent du fait de leur adaptabilité aux conditions de production et de leur coût beaucoup moins important que le coût d'une installation à étages individualisés.

Le fonctionnement d'un échangeur de matière à contact permanent exige une surface de contact entre les deux phases traitées. Pour plus d'efficacité, la surface de contact des deux phases par unité de volume de contacteur doit être la plus élevée possible. Cela favorise la capacité d'échange entre les deux phases. Pour cela on a recours à plusieurs techniques comme le remplissage du contacteur par un garnissage ou une méthode permettant de maintenir la dispersion d'une phase dans l'autre comme les pulsations ou l'agitation. Parmi les garnissages les plus répandus citons les anneaux de Raschig (anneaux en verre ou en céramique) et les selles de Berl. Une autre condition pour avoir un transfert notable est l'existence d'une différence de potentiel entre les deux phases. C'est ainsi que l'équilibre n'est jamais réalisé dans les appareils à contact permanent. Ou du moins s'il est réalisé en un point de la colonne, le restant de la colonne est inopérant.

Les opérations à contact permanent sont couramment utilisées en absorption, distillation, extraction liquide-liquide, séchage, humidification, chromatographie, échange d'ions.

Le transfert de matière s'accompagne presque toujours d'un transfert d'énergie (ou de chaleur). Nous considérerons uniquement les opérations où le transfert de chaleur est négligeable.

De façon générale, on opère à contre-courant sauf à de très rares exceptions comme par exemple lors de l'absorption d'un gaz pur. Les écoulements ont une importance capitale car ces opérations sont sous contrôle cinétique. Nous allons voir l'application des modèles idéaux simples et des modèles plus sophistiqués au calcul de ces opérations.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-j1077


Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(359 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

4. Conclusion

Pour réaliser l'écoulement à contre-courant des deux phases, il y a des limitations de débit à respecter. L'engorgement se produit lorsque l'un des débits est trop élevé : il est alors impossible d'assurer la circulation des deux phases dans l'échangeur.

Les modèles présentés permettent de dimensionner effectivement un certain nombre d'appareils industriels. La méthode de décomposition en HUT et en NUT permet de calculer simplement les appareils en utilisant les valeurs de HUT déterminées soit par extrapolation à partir d'appareils existants soit par simulation sur une installation pilote soit encore en collectant des données de la bibliographie. La connaissance de l'importance du mélange axial permet de corriger les valeurs de NUT. Une méthode relativement simple est proposée basée sur une solution approchée des équations de cinétique du modèle piston-dispersion. Quant à la forme à donner à l'échangeur de volume V ≥ Z A, elle peut être approchée de la manière suivante :

Si la hauteur Z est faible et donc la section droite importante, on aura des vitesses d'écoulements faibles. D'où des nombres de Peclet faibles. L'appareil est alors proche d'un échangeur parfaitement agité et son efficacité sera proche de celle d'un étage idéal. Si on déforme l'appareil en l'allongeant à volume constant les nombres de Peclet augmentent. L'efficacité de l'appareil augmente et, à la limite, elle est maximale pour le fonctionnement piston. Il en découle une conséquence importante : un échangeur à contre-courant peut avoir une efficacité plus faible quand il fonctionne en sous-capacité. Ce type de variations est bien connu en chromatographie.

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(359 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Conclusion
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DEFIVES (D.), ROJEY (A.) -   Transfert de matière, Efficacité des opérations de séparation du génie chimique.  -  Technip, Paris (1976).

  • (2) - SCHWEITZER (P.A.) -   Handbook of Separation Techniques for Chemical Engineers.  -  McGraw-Hill Professional, NY, 4e édition (1997).

  • (3) - KOLEV (N.) -   Packed bed columns for absorption, desorption, rectification and direct heat transfer.  -  Elsevier Science Heidelberg (2006).

  • (4) - WAKAO (N.) -   Heat and mass transfer in packed beds.  -  Taylor & Francis, 1re édition (1982).

  • (5) - SATER (V.E.), LEVENSPIEL (O.) -   Two-phase flow in packed beds. Evaluation of axial dispersion and holdup by moment analysis.  -  Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 5(1), 86-92 (1966).

  • (6) - THERNING (P.), RASMUSON (A.) -   Liquid dispersion and gas holdup in packed bubble columns...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(359 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS