DISTILLATION

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Tension de vapeur et température

Tension de vapeur et température
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Équilibre isobare

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Équilibre liquide-vapeur isobutène-isoprène

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Vapeur d'isobutène et liquide en équilibre

Vapeur d'isobutène et liquide en équilibre
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Équilibre liquide-vapeur d'un mélange binaire

Définitions

On exprimera ici la composition des mélanges en fractions moléculaires (rapport entre le nombre de molécules du constituant considéré et le nombre total correspondant de molécules du mélange). On les représentera par x pour les liquides et y pour les vapeurs. Un mélange binaire sera parfaitement défini par la connaissance de la fraction moléculaire en un seul constituant (xA par exemple), l'autre s'obtenant immédiatement par différence à l'unité (xB = 1 − xA).

La volatilité d'un constituant A d'un mélange s'exprime par le rapport de ses concentrations respectivement en phase vapeur et en phase liquide, c'est-à-dire KA = yA/xA

La distillation dépend finalement des différences de volatilité entre les constituants de la charge à séparer ; c'est afin de comparer les volatilités respectives que l'on a introduit la volatilité relative αAB définie par le rapport des volatilités :

Les volatilités dépendent à la fois de la pression et de la température auxquelles sont soumises la phase vapeur et la phase liquide en équilibre ainsi que des interactions s'exerçant entre les molécules de ces milieux.

On conçoit que plus αAB s'écartera de l'unité, plus aisée sera la séparation par distillation des corps A et B.

Si on veut préciser les définitions précédentes, on donne la composition des phases vapeur y et liquide x en équilibre à une température donnée et sous une certaine pression ainsi que les volatilités K et volatilités relatives α établies en choisissant convenablement un constituant de référence.

Considérons le cas simple d'un liquide pur à l'ébullition ; il est surmonté d'une vapeur exerçant sur les parois du récipient une certaine pression, dite tension de vapeur, pression qui résulte des chocs exercés par les molécules à l'état gazeux contre le récipient. La tension de vapeur d'un corps dépend de la température et croît avec cette dernière.

Tension de vapeur et température

Tension de vapeur et température

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Variation de la tension de vapeur avec la température. Pour un corps pur, il existe une seule température d'ébullition sous une pression donnée ; cette température est d'autant plus grande que la pression est plus élevée. 

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Examinons maintenant un mélange binaire (constituants A et B) que l'on chauffe ou refroidit sous une pression donnée ; à la différence du comportement du corps pur précédent, deux ca [...]


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Écrit par :

  • : Directeur de recherche à l'Institut français du pétrole (I.F.P.), ingénieur et professeur à l'Ecole nationale supérieure du pétrole et des moteurs (E.N.S.P.M.), chargé de cours à l'université catholique de Louvain

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Pour citer l’article

Jean DURANDET, « DISTILLATION », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 09 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/distillation/