Qu’est-ce qu’un équipement de distillation fractionnée ?
Un équipement de distillation fractionnée est un appareil qui sépare des liquides ayant des points d’ébullition différents en répétant le processus de distillation à partir d’un mélange de deux liquides ou plus.
Les substances ont des points d’ébullition uniques. Cette propriété peut être utilisée pour séparer des substances en évaporant le liquide une première fois et en le condensant à nouveau. En effectuant plusieurs fois cette opération de distillation, on obtient un liquide plus pur. Le système se compose d’un tube de fractionnement à plusieurs étages et peut extraire efficacement les composants à faible point d’ébullition.
Utilisations des équipements de distillation fractionnée
Les équipements de distillation fractionnée sont généralement utilisés pour séparer les composants du pétrole et de l’air liquide.
Le pétrole brut se compose de gaz de pétrole, de naphta, de kérosène, de gazole et de pétrole lourd, chacun ayant un point d’ébullition différent. Ils sont séparés par des équipements de distillation fractionnée et utilisés pour diverses applications telles que les carburants et les matières premières pour les produits pétrochimiques.
Les gaz liquéfiés tels que l’azote, l’oxygène et l’argon, présents dans l’atmosphère, sont également produits en les séparant de l’air et sont distillés de manière fractionnée en utilisant leurs différents points d’ébullition. Cette opération permet d’obtenir de grandes quantités de gaz de haute pureté.
Les équipements de distillation fractionnée sont également utilisés dans de nombreux autres domaines, tels que la production pharmaceutique et chimique.
Principe des équipements de distillation fractionnée
La distillation est une opération dont la signification est similaire à celle de la distillation fractionnée. La distillation est également une opération au cours de laquelle un mélange de plusieurs substances est séparé en utilisant les différences de points d’ébullition. Dans la distillation, l’état (solide, liquide ou gazeux) ou le nombre de substances dans le mélange n’est pas spécifié, mais l’opération consistant à les séparer en fonction de la différence des points d’ébullition constitue l’ensemble de l’opération. La distillation fractionnée, quant à elle, se réfère à l’opération de séparation des liquides à partir d’un mélange de deux liquides ou plus. Parmi les exemples typiques, on peut citer le processus d’obtention de gazole, de kérosène et d’huile lourde à partir de pétrole brut.
Les deux ne peuvent pas être complètement séparés s’ils forment un mélange azéotropique, comme l’eau/éthanol ou l’eau/chlorure d’hydrogène. L’azéotropie est un phénomène dans lequel le rapport de composition de la phase gazeuse est le même que celui de la phase liquide lorsque le mélange bout. Pour les mélanges azéotropiques, les méthodes de séparation et de purification largement utilisées en pétrochimie sont mises en œuvre.
Structure des équipements de distillation fractionnée
L’équipement de distillation fractionnée se compose d’un tuyau de distillation fractionnée à plusieurs étages, qui est relié à l’extrémité d’un ballon de distillation. Au fur et à mesure que la vapeur du ballon s’élève à l’intérieur de l’unité de distillation fractionnée, elle commence progressivement à se condenser, en commençant par les composants dont le point d’ébullition est le plus élevé. Le liquide condensé retourne à l’intérieur du ballon et seuls les composants à faible point d’ébullition continuent à monter. Ce processus est répété plusieurs fois dans l’équipement de distillation fractionnée.
Selon la construction de l’équipement de distillation fractionnée, les tubes de fractionnement utilisés comprennent les tubes de fractionnement Bee-Glo, les tubes de fractionnement Hempel et les tubes de fractionnement Schneider.
Les tubes de fractionnement Beeglow sont des tubes de fractionnement simples et sont souvent utilisés pour la purification des solvants. Les tubes de fractionnement Hempel contiennent une plaque de verre hélicoïdale à l’intérieur et sont aussi simples que les tubes Bee-Glo. Les tubes de fractionnement Schneider sont rétrécis à plusieurs endroits et contiennent une bille de verre creuse. La contamination par les éclaboussures peut être considérablement réduite.
Autres informations sur les équipements de distillation fractionnée
Processus de fractionnement du pétrole brut
Le pétrole brut est extrait du sol et transporté à la raffinerie. Le pétrole brut est chauffé et évaporé, dans le but de séparer les composants qui sont distillés en raison des différences de points d’ébullition. Les processus spécifiques sont décrits ci-dessous.
1. Chauffage (four de chauffage)
Le pétrole brut est transféré du réservoir au four et chauffé à une température de 350 °C ou plus. Le pétrole brut est un mélange de diverses substances, chacune ayant un point d’ébullition différent. Le chauffage transforme le pétrole brut en vapeur.
2. Distillation fractionnée (tours de distillation fractionnée)
Le pétrole brut chauffé est envoyé dans des équipements de distillation fractionnée, appelés colonnes de distillation fractionnée. La vapeur de pétrole brut chauffée est introduite par le bas de la colonne de fractionnement. À mesure que la température diminue vers le haut de la colonne de fractionnement, les substances ayant un point d’ébullition plus élevé sont liquéfiées de la vapeur à un liquide et séparées au bas de la colonne. De cette manière, les composants ayant un point d’ébullition plus bas sont liquéfiés et séparés dans la partie supérieure de la colonne, tandis que ceux ayant un point d’ébullition plus élevé sont liquéfiés et séparés dans la partie inférieure.
Composants pouvant être séparés par distillation fractionnée du pétrole brut
Lors de la distillation fractionnée du pétrole brut lourd, chaque étape de la colonne de distillation fractionnée produit des composants en fonction de leur point d’ébullition.
1. Partie inférieure de la colonne de fractionnement
Dans la partie inférieure de la colonne de distillation fractionnée, il reste des composants qui ne peuvent pas être complètement distillés et des composants dont le point d’ébullition est plus élevé. Les produits pétroliers lourds tels que le pétrole lourd et le bitume sont obtenus à partir de cette partie.
2. Partie centrale de la colonne de fractionnement
Jusqu’au milieu de la colonne de fractionnement, les composants dont le point d’ébullition est relativement élevé s’élèvent sous forme de vapeur. Ils sont refroidis et liquéfiés, notamment le gazole, le kérosène et le carburéacteur.
3. Partie supérieure de la colonne de fractionnement
Les composants dont le point d’ébullition est relativement bas montent en haut de la colonne de distillation fractionnée sous forme de vapeur. Ils sont refroidis et liquéfiés pour donner de l’essence et du naphta. Le naphta est une matière première pour divers produits pétrochimiques.
4. Composants gazeux
Il s’agit des composants qui ne sont pas liquéfiés lorsqu’ils atteignent le sommet de la colonne de fractionnement et qui sont récupérés sous forme de gaz, y compris le gaz de pétrole liquéfié.