ÉQUIPEMENT DE DISTILLATION POUR RÉACTEURS
- Distillation -
- Hydrodistillation -
- Rectification -
INTRODUCTION
Dans la pratique, les processus « Réaction » et « Distillation » sont fréquemment exécutés successivement, de sorte que dans le même équipement, les matières premières réagissent aux produits désirés et que ces produits sont séparés par distillation.
La combinaison de grands réacteurs à agitation en acier recouvert de verre ou en acier inoxydable avec des accessoires de distillation en verre borosilicaté 3.3 représente une solution avantageuse, utilisée avec succès depuis de nombreuses années dans l'industrie chimique et pharmaceutique. Particulièrement dans la fabrication de produits hautement raffinés et très purs comme par exemple les produits chimiques fins, les produits phytosanitaires, les vitamines et les produits pharmaceutiques, le verre borosilicaté 3.3 occupe une position importante comme matériau inerte, sans métal et très résistant à la corrosion. Une construction en verre borosilicaté 3.3 adapté aux réactions et à la distillation / rectification peut être réalisée pour des cuves de réaction jusqu'à 10.000l (acier inoxydable ou vitrifié).
Des fixations de cuve sont adaptées aux processus different, comme par exemple :
- L’ébullition sous reflux
- La distillation
- L’hydrodistillation
- La rectification
Les installations sont exploitées sous pression atmosphérique ou sous vide, le plus souvent en lot mais aussi en mode continu.
Les fixations de cuve peuvent être raccordées facilement via un soufflet en PTFE directement à la sortie de vapeur du réacteur ou latéralement à partir de la sortie de vapeur du réacteur. Les attaches des récipients sont montées dans des structures séparées à côté des récipients. La structure peut être adaptée individuellement aux conditions d'espace disponible et laisse l'espace libre nécessaire sur le couvercle de la cuve pour l'unité d'agitation, le col, l'éclairage, le voyant, les soupapes de sécurité, etc. Comme le verre borosilicate 3.3 est transparent, le processus peut être contrôlé visuellement à tout moment, ce qui améliore la sécurité et la fiabilité de la production.
EXEMPLES D’APPLICATIONS
Il existe de nombreux exemples pour des applications variées :
- Ébullition sous reflux et distillation avec échangeur de chaleur
- Ébullition sous reflux et distillation avec échangeur de chaleur à calandre
- Distillation avec phase de séparation
- Distillation sous vide
- Rectification
Ébullition sous reflux et distillation avec un échangeur de chaleur à serpentin
Cet exemple montre une fixation de cuve avec condensation ascendante, ce qui signifie que la vapeur se déplace vers le haut le long de l'échangeur de chaleur W1 et se condense. Le condensat qui s’écoule vers le bas laisse le condenseur W1 à sa température d'ébullition. En fonction de la position marche/arrêt de la vanne au-dessus de W2, le condensat est guidé vers l'arrière dans le réacteur ou retiré.
La fixation de la cuve peut être équipée d'appareils de mesure et de contrôle selon les exigences du processus.
Les instruments de mesure suivants sont en général suffisants :
- Thermomètre (Pt100) – ligne de vapeur
- Débitmètre avec affichage local – débit du distillat
- Manomètre avec affichage local – ligne de vapeur
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Ébullition sous reflux et distillation avec échangeur de chaleur à calandre
La même fonctionnalité de procédé peut être obtenue avec un échangeur de chaleur à calandre. Celui-ci peut également être installé en position horizontale pour minimiser la hauteur requise. Les taux de transfert de chaleur sont plus élevés et les dimensions des échangeurs de chaleur à calandre peuvent être plus grands, de sorte qu'ils conviennent également à des récipients plus grands que ceux qui peuvent être recouverts d'échangeurs de chaleur à serpentin.
L'équipement de la cuve peut être équipé d'appareils de mesure et de contrôle selon les exigences du processus. La plupart du temps, l'instrumentation de mesure suivante est suffisante :
- Thermomètre (Pt100) – conduit à vapeur
- Mesureur de débit avec affichage local- débit du distillat
- Jauge de pression avec affichage local– conduit à vapeur
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Distillation avec phase de séparation
En plus de l'appareil décrit ci-dessus, cette installation comprend une cuve de séparation de phases pour le distillat. De telles configurations sont utilisées lorsque le distillat forme deux phases, par exemple pour l'extraction de l'eau pendant l'estérification, les hydrodistillations et les azéotropes hétérogènes. Le séparateur de phase permet le réglage de l'interphase et le retrait séparé de la phase légère et lourde. Tant la phase légère que la phase lourde peuvent être guidées sélectivement vers l'intérieur de la cuve ou être retirées.
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Distillation à vide
Dans cette configuration, les vapeurs entrent dans le condenseur W1 et le débit se dirige vers le bas le long de l'échangeur de chaleur W1. Contrairement à une condensation ascendante, le principe de la condensation descendante est que le condensat s’échappe à une température inférieure à son point d'ébullition. Cela est particulièrement avantageux pour les distillations sous vide car cela réduit la quantité de vapeurs quittant le condenseur, de sorte que le refroidisseur de distillat W2 et le refroidisseur arrière (W3) fonctionnant à une température inférieure à W1 peuvent être plus petits si ce n'est pas ignoré. Le condensat peut être retiré ou renvoyé vers le réacteur. L'ébullition sous reflux est bien sûr possible mais pas toujours avantageuse puisque le reflux est refroidi en dessous du point d'ébullition du distillat et refroidit le contenu du réacteur. D'un autre côté, cela peut être un avantage si la chaleur de réaction doit être retirée du mélange réactionnel pour contrôler la réaction.
D'autres récepteurs alternatifs sont intégrés, de sorte que le distillat peut être retiré pendant la distillation sous vide.
L'accessoire sélectionné peut être équipé d'appareils de mesure et de contrôle selon la demande du client et la demande du processus.
Les instruments de mesure suivants sont généralement inclus :
- Thermomètre (Pt100) – conduit de vapeur
- Débitmètre avec affichage local- débit de distillat
- Manomètre avec affichage local - conduit de vapeur
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Rectification
À l'aide d'une colonne C1 avec un séparateur de reflux entre le condenseur W1 et le réacteur R1, les substances volatiles avec des points d'ébullition plus proches peuvent être séparées les unes des autres par rectification. La hauteur de colonne et le type d'intérieur de colonne sont fixés en fonction du problème de séparation et de la hauteur disponible. Afin de conserver l'avantage d'une résistance universelle à la corrosion, ils sont avantageusement fabriqués en verre borosilicaté 3.3 ou en PTFE. Nous offrons un large éventail de dispositifs internes tels que :
- Bacs de barbotage
- Anneaux de Rasching
- Emballage de la structure DURAPACK®
- Alternativement et en fonction des exigences du procédé, d'autres types d'emballages aléatoires et structurés en d'autres matériaux peuvent être utilisés (par ex. métaux, plastiques [PP, PVDF, etc.], céramiques, etc.).
Le reflux est introduit dans la colonne au-dessus du garnissage. Le distillat retiré sera refroidi par le refroidisseur de distillat suivant (W2) et finalement capturé par les récepteurs. Le rapport entre le reflux et la prise de distillat à l'arrêt nécessaire pour le rectification est réglé au moyen d'un diviseur à commande magnétique en liaison avec une minuterie électronique ou un système de contrôle de processus.
En fonction de la hauteur disponible et de la capacité de condensation requise, des échangeurs de chaleur à tubes et à calandre ou à serpentins sont utilisés.
L'instrumentation standard couvre la plupart des applications :
- 3 mesures de température (Pt100) – sortie du conduit à gaz, débit de distillat
- Mesure du débit – débit de distillat
- Pression – conduit de vapeur
- Minuterie électronique pour la vitesse de reflux
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