1. Définition de la distillation
La distillation est une opération de séparation des constituants d’un mélange liquide. Elle repose sur le fait qu’en général, la vapeur en équilibre avec le liquide qui lui a donné naissance est plus riche en composé le plus volatil. C’est l’une des opérations les plus répandues en génie des procédés.
On peut réaliser une distillation simple ou une distillation avec reflux, aussi appelée rectification.
Remarque : le cours sur la distillation nécessite en prérequis de maîtriser le cours de thermodynamique sur les équilibres liquide-vapeur.
2. Principe de la distillation à reflux
Dans une colonne à distiller, une vapeur montante est mise en contact avec un liquide s’écoulant par gravité. La colonne est constituée de plateaux au sein desquels un équilibre liquide-vapeur s’établit. Plus le plateau se situe haut dans la colonne, plus la vapeur qu’il contiendra sera riche en composé le plus volatil et, à l’inverse, plus un plateau est proche du pied de colonne, plus le liquide qu’il contiendra sera riche en composé le moins volatil.
Au sommet de la colonne, par le biais d’un condenseur, une partie de la vapeur est prélevée et forme le distillat et une autre partie, appelée reflux, retourne dans la colonne.
3. Taux de reflux
On définit le taux de reflux comme le rapport entre le débit de reflux descendant et le débit de distillat récupéré :
$R=\frac{L}{D}$
Avec
$R$ le taux de reflux
$L$ le débit liquide retourné en tête de colonne
$D$ le débit de distillat
4. Nombre de plateaux théoriques
Le nombre de plateaux théoriques dans une colonne à distiller est une grandeur permettant de mesurer l’efficacité d’une séparation par une colonne. Plus ce nombre est grand, plus la colonne sera capable de séparer le mélange avec efficacité.
Le nombre de plateaux théoriques peut être déterminé :
- Numériquement en écrivant toutes les équations bilan au niveau de chaque plateau et en les résolvant.
- Graphiquement grâce à la méthode de McCabe et Thiele où les équations bilan sont traduites en droites et courbes.
La méthode graphique de McCabe et Thiele est la plus utilisée car elle est simple et nécessite peu de données contrairement à la méthode numérique.
