Présentation
Auteur(s)
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Jean-Paul MOULIN : Ingénieur de l’École centrale Paris - Docteur ès sciences - Professeur de génie chimique à l’École centrale Paris
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Dominique PAREAU : Ingénieur de l’École centrale Paris - Docteur ès sciences - Professeur à l’École centrale Paris
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Mohammed RAKIB : Ingénieur de l’École centrale Paris - Docteur ès sciences - Chef de travaux à l’École centrale Paris
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Moncef STAMBOULI : Ingénieur de l’École centrale Paris - Docteur ès sciences - Chef de travaux à l’École centrale Paris
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’extraction liquide-liquide est une opération qui fait intervenir le transfert de matière d’un soluté entre deux phases liquides non totalement miscibles entre elles.
Contrairement à la distillation, le soluté ne change pas d’état au cours de son transfert ; les phénomènes thermiques ne jouent donc, le plus souvent, qu’un rôle négligeable.
Considérons une solution binaire (A–B) que l’on doit séparer par extraction liquide-liquide : cette opération nécessite l’introduction d’un tiers corps C appelé solvant qui extrait préférentiellement l’un des deux constituants de la solution considérée, A par exemple. Après contact et séparation, on obtient deux phases : l’extrait, phase riche en solvant, enrichie en soluté transféré, et le raffinat, solution de départ, épuisée en soluté.
Ce mode de séparation a deux domaines principaux d’application : la grande industrie chimique organique d’une part, l’hydrométallurgie et l’industrie nucléaire d’autre part. L’extraction liquide-liquide permet, en effet, de séparer des composés de températures d’ébullition voisines (hydrocarbures aliphatiques ou benzéniques) grâce à leurs propriétés physico-chimiques différentes (la distillation, du fait des pressions de vapeur très voisines, exigerait un appareillage beaucoup plus important, donc plus coûteux).
Dans le cas de produits instables ou thermosensibles telle la pénicilline, l’extraction liquide-liquide permet des séparations rapides et non dégradantes. Enfin, l’hydrométallurgie est son domaine de prédilection : séparation de métaux en solution, traitement des combustibles nucléaires irradiés, concentration de solutions sans apport d’énergie trop important (contrairement à la distillation ou à l’évaporation).
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Schémas avec plusieurs extractions à contre-courantArticle inclus dans l'offre
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3. Opérations à contre-courant
Le schéma de l’installation est représenté sur la figure 10.
Les données sont la teneur en A du mélange binaire initial
et son débit
. Les degrés de liberté sont le débit de solvant pur
, le nombre d’étages n et la teneur (fraction massique) en A du mélange
appelée fuite. Nous traiterons en détail le cas où le nombre d’étages est inconnu (le débit
et la fuite
sont alors donnés).
Nous supposerons l’opération continue et en état de régime stationnaire.
3.1 Bilans matière pour une unité de temps
Bilan global :
masse totale :
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Opérations à contre-courant
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PERRY (R.H.), GRENN (D.W.) - Perry’s Chemical Engineer’s Handbook (Manuel de génie chimique). - McGraw-Hill Companies, Inc., p. 2 240, 7e édition, 1997.
-
(2) - McCABE (W.L.), SMITH (J.C.), HARRIOT (P.) - Unit Operations In Chemical Engineering (Les opérations unitaires en génie chimique). - McGraw-Hill College Div., p. 1 088, 5e édition, 1993.
-
(3) - TREYBAL (R.E.) - Mass-transfer Operations (Opérations avec transfert de matière). - McGraw-Hill, New York, p. 784, 3e édition, 1980.
-
(4) - RYDBERG (J.), MUSIKAS (C.), CHOPPIN (G.R.) - Principles and Practices of Solvent Extraction (Principes et Pratiques de l’extraction par solvant). - Marcel Dekker Inc. 270 Madison Avenue, NY 10016, p. 584, 1992.
-
(5) - DANNUS (P.) - Modélisation physico-chimique de l’extraction de constituants inorganiques par des réactifs solvatants. - Thèse de Doctorat Université Paris VI, p. 284, 1991.
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