Colonne de pression : Colonne de procédé industriel – Colonne de distillation et de stripping pour le traitement chimique

Les colonnes de distillation sont des équipements industriels essentiels, basés sur la technologie de séparation par distillation, et présentent un très large éventail d'applications. Elles répondent non seulement aux besoins de recherche et d'essais scientifiques des petits laboratoires, mais aussi aux exigences de séparation à grande échelle de la production industrielle. Elles occupent une place indispensable, notamment dans la production chimique générale, la pétrochimie, la transformation des carburants renouvelables et d'autres secteurs. Leur principe de fonctionnement repose sur l'exploitation de la différence de point d'ébullition entre deux ou plusieurs substances chimiques en phase liquide. Grâce à une série de procédés tels que le chauffage, la vaporisation et la condensation, les différents composants d'un mélange sont séparés avec précision, permettant ainsi d'obtenir des substances cibles de haute pureté et de fournir des matières premières ou des produits finis conformes aux normes pour les productions et les expériences ultérieures.

Le point d'ébullition est étroitement lié à la pression extérieure. Les variations de pression influent directement sur la température d'ébullition des substances, et cette caractéristique est essentielle au bon fonctionnement des colonnes de distillation, permettant une régulation précise de la séparation. Par exemple, l'eau bout à 100 °C sous pression atmosphérique normale (1 bar) ; lorsque la pression chute à 0,1 bar, son point d'ébullition descend à 50 °C. Ce phénomène s'explique par le fait que la pression de vapeur de l'eau à 100 °C est exactement égale à 1 bar, et qu'à 50 °C, elle correspond à 0,31 bar. Lorsque la pression de vapeur s'équilibre avec la pression extérieure, la substance entre en ébullition et se vaporise.

Prenons l'exemple de la séparation d'un mélange éthanol-eau. La pression de vapeur de l'éthanol est de 2,2 bar à 100 °C et de 0,31 bar à 50 °C, supérieure à celle de l'eau à la même température. Plus la pression de vapeur est élevée, plus la substance est volatile. Par conséquent, l'éthanol est plus volatil que l'eau et s'évapore en premier lors du chauffage. Une séparation efficace de l'éthanol et de l'eau peut être obtenue par condensation et récupération. Actuellement, les systèmes de distillation couramment utilisés dans l'industrie se divisent principalement en deux catégories : les systèmes à plateaux et les systèmes à garnissage. Ils présentent des différences notables en termes de structure, de fiabilité et de résistance à la pression. Le choix du système le plus adapté dépend des caractéristiques des produits à séparer, de l'échelle de production, des conditions de pression et autres besoins.

Nous disposons d'un système complet de production de tours de distillation, capable de répondre précisément aux besoins de production de différents secteurs et à différentes échelles, avec une capacité de production adaptée à diverses spécifications. Voici leurs caractéristiques : le diamètre des tours de distillation est ajustable de 1 000 mm à 3 400 mm, s'adaptant ainsi aux contraintes d'espace et de capacité de traitement. Les petites tours conviennent aux laboratoires et aux PME, tandis que les grandes tours sont idéales pour la production à grande échelle des usines chimiques. Quant au poids, il varie de 1 500 kg à 7 000 kg selon la taille, les matériaux et la structure interne, facilitant ainsi le transport, le levage, l'installation et la mise en service sur site.

En termes de capacité de traitement, la capacité standard atteint 1 000 tonnes par jour, répondant ainsi aux besoins de séparation de la plupart des productions industrielles de taille moyenne. Par ailleurs, nous pouvons concevoir et fabriquer des colonnes de distillation de capacité supérieure pour répondre aux besoins de production à grande échelle de nos clients, dépassant ainsi les limites de la capacité standard et garantissant une efficacité de production optimale. Concernant la température de fonctionnement, la température standard de la colonne de distillation peut atteindre 275 °C, ce qui permet de s'adapter aux besoins de séparation de la plupart des matériaux conventionnels. Grâce à un système de contrôle précis de la température, celle-ci est maintenue stable, assurant ainsi la constance et la qualité de la séparation et préservant la pureté du produit des fluctuations de température.

Le choix des matériaux de la colonne de distillation détermine directement sa résistance à la corrosion, sa durée de vie, son efficacité de séparation et ses applications. En fonction des exigences des différentes conditions de fonctionnement, nous sélectionnons une variété de matériaux de haute qualité, chacun présentant des avantages uniques. Voici les détails :

Acier au carbone :Les modèles A36, A515, A516 et CRM0, entre autres, présentent une résistance élevée, une bonne ténacité et un coût de fabrication modéré. Dotés de propriétés mécaniques stables, ils supportent certaines pressions et températures et conviennent à la distillation de produits non corrosifs ou faiblement corrosifs dans des conditions de fonctionnement à pression conventionnelle. Ils sont largement utilisés dans l'industrie chimique.

Acier inoxydable:Couvrant les modèles couramment utilisés tels que les aciers inoxydables 304, 316, 309, 310 et 321, ses principaux avantages sont la résistance à la corrosion, la résistance au vieillissement, une hygiène irréprochable et une faible réactivité chimique avec les matériaux. Adapté à la séparation de substances modérément corrosives comme les acides et les bases, il offre une excellente résistance aux hautes températures, une longue durée de vie et un entretien aisé, ce qui le rend idéal pour les industries pétrochimiques, de la chimie fine et autres.

Alliage de nickel :Les modèles 200, 400 et 600, notamment, présentent une résistance exceptionnelle à la corrosion et aux hautes températures. Ils résistent à l'érosion causée par des milieux fortement corrosifs tels que les acides et les bases concentrés, ainsi que les solvants organiques, et offrent une grande robustesse mécanique. Ils sont parfaitement adaptés aux industries chimiques, pharmaceutiques et autres secteurs exigeants en matière de matériaux, et garantissent un fonctionnement stable et durable des équipements.

Alliage spécial :tels que l'alliage 20, l'AL6XN, l'acier duplex 2205, etc., qui présentent de multiples avantages tels que la résistance à la corrosion, la résistance aux hautes températures et une haute résistance mécanique, s'adaptent à des conditions de travail complexes et difficiles, peuvent répondre aux besoins de séparation en cas de forte corrosion, de haute pression et de haute température, et possèdent une stabilité et une fiabilité extrêmement fortes.

Alliage de cuivre, alliage d'aluminium, alliage de titane :L'alliage de cuivre possède une excellente conductivité thermique et convient aux applications de séparation nécessitant une efficacité de transfert de chaleur élevée ; l'alliage d'aluminium est léger, possède une bonne conductivité thermique et un coût modéré, convient aux applications de petite et moyenne taille et aux conditions de travail à faible charge ; l'alliage de titane est résistant à la corrosion, aux hautes températures et à haute résistance mécanique, convient aux conditions de travail extrêmement difficiles, telles que la séparation par distillation dans des environnements fortement corrosifs, à haute température et à haute pression.

Nous accordons une attention particulière à la fabrication détaillée des colonnes de distillation et appliquons un traitement rigoureux aux composants internes, aux structures externes et aux surfaces de soudure. Ceci garantit la stabilité structurelle et l'étanchéité de l'équipement, tout en améliorant sa durée de vie et son efficacité de séparation. Les traitements spécifiques sont les suivants : les pièces externes et la structure en acier au carbone sont toutes peintes professionnellement, ce qui permet une isolation efficace contre l'air et l'humidité, une protection anticorrosion et antirouille, et prolonge la durée de vie de la structure externe de l'équipement ; le corps est assemblé par un raccord à brides, offrant une excellente étanchéité, facilitant le démontage, l'inspection et la maintenance de l'équipement, et garantissant l'absence de fuites pendant son fonctionnement, pour une sécurité accrue.

Concernant les composants internes, l'ensemble des pièces auxiliaires est fourni, incluant des bouchons, des supports de garniture, de la garniture, des collecteurs et distributeurs de liquide, etc. Les bouchons permettent de fixer les composants internes afin d'éviter tout déplacement pendant le fonctionnement ; les supports de garniture et la garniture augmentent la surface de contact gaz-liquide et améliorent l'efficacité de la séparation ; les collecteurs et distributeurs de liquide assurent une distribution uniforme et un reflux suffisant, garantissant ainsi la stabilité de la séparation. Les composants inférieurs sont fixés selon deux méthodes : par boulonnage ou par soudage, en fonction des conditions de fonctionnement. Le boulonnage facilite la maintenance ultérieure, tandis que le soudage offre une meilleure stabilité structurelle et une étanchéité renforcée.

De plus, des buses, des couches isolantes et des gaines extérieures soudées peuvent être ajoutées en fonction des besoins de production réels des clients. Les buses servent à l'alimentation, à l'évacuation et à l'ajout de produits auxiliaires. Les couches isolantes réduisent les pertes de température internes de l'équipement, diminuent la consommation d'énergie et empêchent une surchauffe de la surface, garantissant ainsi la sécurité des opérateurs. Les gaines extérieures soudées améliorent la résistance à la corrosion des pièces soudées et protègent les joints contre les dommages causés par la corrosion. Composant interne essentiel de la colonne de distillation, le plateau se décline en différents modèles (tamis, vannes, bulles, chicanes) qui peuvent être sélectionnés selon les exigences du procédé de séparation afin d'assurer un contact gaz-liquide optimal et une séparation efficace.

En fonction des caractéristiques des matériaux, des exigences de séparation et des échelles de production, nous proposons différents procédés de distillation. Chaque procédé présente des avantages uniques et convient à différents contextes industriels. Voici les détails :

Distillation par lots :Fonctionnement flexible, adaptable aux besoins de séparation de petits lots et de matériaux variés, avec un faible coût d'investissement et un réglage aisé des paramètres de séparation. Convient aux laboratoires, aux petites unités de production chimique et aux industries produisant de petits lots et des matériaux variés, telles que la chimie fine et la production d'intermédiaires pharmaceutiques.

Distillation continue :Grâce à son haut degré d'automatisation, ce procédé permet une production continue et à grande échelle, avec une efficacité de séparation stable et une pureté de produit uniforme. Il est particulièrement adapté à la production industrielle à grande échelle, notamment dans les secteurs de la pétrochimie, du traitement des carburants renouvelables et autres, et permet d'améliorer considérablement la productivité et de réduire les coûts de main-d'œuvre.

distillation par épuisement :Également connue sous le nom de distillation par stripping gazeux, son principal avantage réside dans sa capacité à éliminer efficacement les composés volatils présents en faible quantité dans un mélange, avec une séparation précise et une faible consommation d'énergie. Elle convient à des applications telles que le traitement des eaux usées, la récupération de solvants et l'élimination des impuretés à l'état de traces dans les matières premières chimiques, notamment dans les secteurs de la protection de l'environnement et de la production de produits chimiques auxiliaires.

Distillation azéotropique :Principalement utilisée pour séparer des mélanges aux points d'ébullition proches, difficiles à séparer par distillation classique, cette technique consiste à modifier le point d'ébullition des composants par l'ajout d'un agent azéotropique afin d'obtenir une séparation efficace. Elle convient aux industries de la chimie fine, de la pharmacie, des épices et autres, notamment pour la séparation poussée de l'éthanol et de l'eau, la purification des épices, etc.

Distillation extractive :L'ajout d'un extractant augmente la volatilité relative des différents composants du mélange et améliore l'efficacité de la séparation. Ce procédé permet de traiter des matériaux difficiles à séparer par distillation classique et convient aux industries pétrochimique, de la chimie fine et autres, notamment pour la séparation des composés aromatiques et non aromatiques et l'extraction des métaux rares.

Distillation finale :Également appelée rectification, cette technique offre une précision de séparation extrêmement élevée, permet d'obtenir des produits cibles de haute pureté et présente une grande facilité de contrôle. Elle est particulièrement adaptée aux industries exigeant une pureté maximale des produits, telles que la pharmacie, l'électronique et la chimie de pointe, et garantit la conformité des produits aux normes en vigueur.