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Etude expérimentale de l?équilibre liquide-liquide des systèmes ternaires :( n-heptane + xylène + méthanol), (n-heptane+toluène+ méthanol), (n-heptane+ xylène+sulfolane) et (n-heptane + toluène + sulfolane).


par Mourad TOUATI
Université de Biskra - ingénieur d'état 2009
  

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
1VIINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE CIENTIFIQUE
UNIVERSITE MOHAMED KHIDER BISKRA

FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE
DEPARTEMENT DE CHIMIE INDUSTRIELLE

Memoire de fin d'Etude en Vue de 1'Obtention du Diplome
d'Ingenieur d'Etat

SPECIALITE: Chimie Industrielle OPTION: Genie Chimique

THEME

 
 
 
 

Etude experimentale de l'equilibre liquide-
liquide des systemes ternaires :( n-Heptane +

 
 
 
 

Methanol), (n-Heptane+ Xylerte+Sulfolarte) et
(n-Heptane + Toluene + Sulfolane).

Present& 1 ar:

Touati Mourad & Baghezza Abderrezak

President: Dr Makhloufi Rachid

Examinateur: Mr. Nedjar Zouhir.

Encadreur: Dr. Hasseine Abdelmalek.

 

Promotion 2008/ 2009

 
 

R~irrerweirregte

Avant tous, nous remercions DIEU qui nous a donné la force, le courage et la patience

pour réaliser ce modeste travail.

Cette reconnaissance est infinie envers notre encadreur le docteur : Hasseine Abdelmalek qui n'a pas fait seulement le devoir, mais beaucoup plus que ça, étant donnée la patience, l'humeur toujours joyeuse et le dévouement sans limite, qui ont été nécessaire aux jeunes apprentis que nous sommes.

Aussi un grand remerciement à Mr. Merzougui Abdelkarim et Mr. Laiadi

Djemoui pour leurs aides.

Que tous mes collègues du laboratoire soient également chaleureusement remerciés,

eux qui de prés ou de loin, ont permis la réalisation de ce travail.

Nous voudrons également exprimer toutes nos reconnaissances aux membres de jury pour l'intérêt qu'ils ont porté à ce travail et pour l'honneur qu'ils nous ont fait pour juger ce travail: Mr. Makhloufi Rachid et Mr. Nedjar Zouhir.

On ne doit pas laisser passer cette occasion, sans faire exprimer nos gratitudes et remerciement vers toute l'administration, sous la direction du chef de département : Dr. Barket Djamel. Pour opportunité de nous inscrire à l'ingéniorat, « Passerelle cycle court-cycle Long ».

,91/Perei ci 4.4

SOMMAIRE

Introduction générale ~~~.~~~~~~~~~~~...~~~~~~~~~~~. 1

Chapitre I

Extraction liquide-liquide

Introduction~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.. 2
I.1.principe physico-chimique~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~..~~ 3

I.2. Equilibre liquide-liquide ternaire ~~~~~~~~~~~~~~~~~..~~ 3

1.2.1. Représentation triangulaire~~~~~~~~~~~~~~~~~~~..~~. 4

1.2.2. Regle des mélanges : relation barycentrique ~~~~~~~~~.~~..~~.... 4

1.2.3. Courbe de distribution et droites de conjugaison (conodales)~~~~...~~~... 6

1.2.4. Sélectivité~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~. 8
I.2.5.Facteur de Séparation~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~... 9

I.3. Terminologie 9

I.4. propriété de l'extractant 10
I.S. Classification des extracteurs liquide-liquide industriels ~~~~~~~~~~. 11

Chapitre II

Etude Expérimentale de l'équilibre liquide-liquide

II.;. Matériels et Technique expérimentale ~~~~~~~~~~~~~~~~... 12 II.1.1 Produits~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.. 12

a) Extractant (Solvant)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~... 12 a.1 --Méthanol 12

a.2- Sulfolane ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 13

b) Diluant ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 14

c) Soluté ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 15

c.1- Xylene ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.. 15

c.2- Toluene 16

11.1.2. Appareillage ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 17

11.1.3. Processus Expérimental 17

11.1.3.1. Mode opératoire ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 17

11.1.3.1.1. Courbe d'étalonnage 17

11.1.3.1.2 Construction des droites de conjugaison ....................................... 17

11.1.4 -- Extrapolation des résultats (méthode de calcul) ................................... 18

11.1.4.1 Analyse du raffinat ................................................................. 18

A- Determination de la fraction massique de solute dans le raffinat (XA) ......... 18

B- Determination de la fraction massique de n-Heptane dans le raffinat (XB) ...... 19

C- Determination de la fraction massique de solvant dans le raffinat (XS) ......... 20

11.1.4.2. Analyse du l'extrait ............................................................... 20

A- Determination de la masse totale de l'extrait......................................... 20

B- Determination de la fraction massique du solute dans l'extrait (yA) ............. 21

C- Determination les fractions massique du diluant et solvant dans l'extrait
(yB ,yS).................................................................................................... 21

D- Determination de la composition de l'extrait sans solvant......................... 21

Chapitre III
Résultats et discutions

III.1.Introduction ................................................................................... 22

III.2. Résultats expérimentaux.................................................................... 22

III.3. Courbe d'étalonnage ........................................................................... 22

III .4. Les courbes des conjugaisons ................................................................................. 23

III.5. Paramitres de suivi............................................................................. 27

111.5.1. Fiabilité de données expérimentales...................................................... 27

111.5.2. 1sotherme de distribution ......................................................................... 30

111.5.3. 1sotherme de Sélectivité ................................................................... 31

111.5.4. Le coefficient de distribution ou de partage ............................................. 32

111.5.5. Facteur de Separation ..................................................................... 33

111.5.6. Facteur de sélectivité....................................................................... 33

Conclusion generale ................ 36

Annexe

References Bibliographiques

Introduction generale :

Les données d'équilibre de liquide-liquide (LLE) des systemes ternaires sont trts importantes pour la simulation, la conception, l'optimisation et le contrôle de l'opération de séparation. Les investigations de LLE sur les systemes ternaires de type Aromatique/Aliphatique+Solvant ont été le sujet d'un grand d'intérêt ces derniéres années. Les composés aromatiques sont présents en naphta. Les composés aromatiques de grande pureté sont difficiles a etre séparés utilisant l'opération de distillation ordinaire. Puisqu'ils ont des points d'ébullition dans une gamme étroite. C'est pourquoi nous nous sommes intéressés a l'extraction liquide-liquide comme une technique de séparation qui s'avére intéressante par rapport la distillation. L'extraction liquide-liquide est, donc un meilleur choix pour séparer les composés aromatiques du naphta, car ils sont solubles dans une série des solvants organique ou ionique et son avantage réside dans sa simplicité et surtout sa haute performance, l'efficacité et le cofit relatif de l'équipement utilisé qui permet d'atteindre des degrés de séparation assez élevés [1].

Dans ce travail, les données de l'équilibre liquide-liquide des systemes ternaires : (nheptane-Xyléne-Méthanol), (n-Heptane-Toluéne-Méthanol), (n-Heptane-Xyléne-Sulfolane) et (n-Heptane-Toluéne-Sulfolane) sont obtenues a partir d'observations expérimentales. Les résultats obtenus sont analysés pour étudier la fiabilité, quelque grandeurs physiques (coefficient de partage), le facteur de séparation et ainsi la sélectivité.

Ce travail est présenté dans ce mémoire selon le plan suivant:

Dans le chapitre 1 nous avons réunit toutes les informations disponibles dans la littérature pour caractériser et expliquer le phénoméne de l'extraction liquide-liquide.

Dans le chapitre 2 une présentation des principaux produits utilisés, le mode opératoire, les méthodes d'analyses et ainsi la procédure de calcul des compositions dans chaque phase (données d'équilibres).

Le chapitre 3 et dédie aux différents résultats expérimentaux.

Enfin nous concluons par les différents résultats obtenus le long de ce travail.

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