Diagrammes binaires




Diagrammes binaires
liquide-vapeur :
Applications
 Binaires liquide-vapeur : applications

Introduction

 Applications différentes selon la nature du mélange binaire


• Mélange binaire avec liquides miscibles

 Distillation simple

 Distillation fractionnée



• Mélange binaire avec liquides non miscibles

 Hydrodistillation

 Entraînement à la vapeur

 Montage Dean-Stark
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité totale

Distillation simple

Montage expérimental

 Consiste à obtenir un distillat enrichi en composé le plus volatil.

Thermomètre




Ballon
contenant Réfrigérant droit
le résidu



Eau

Chauffe-ballon
Eprouvette
permettant de
Statif recueillir le distillat


Support
élévateur
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité totale

Distillation simple

Principe

 Ne permet pas de séparer les corps purs d’un mélange.



T T
Gaz
TB*


L+G

M2 M1
Eau
TA*
M3
M0
Liquide
xB
0 1
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité totale

Distillation fractionnée

Montage expérimental
Thermomètre




Statif
Réfrigérant droit


Colonne de
Vigreux Eau

Eprouvette
permettant de
Ballon contenant recueillir le distillat
le résidu



Chauffe-ballon




Support
élévateur
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité totale

Distillation fractionnée

Principe


0 1
xB
Liquide M0

M5
TA*
M3 L+G
M4 Eau



M2 M1

TB*
Gaz
Distillat
Résidu
T T
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité totale

Distillation fractionnée

Procédé industriel




Colonne à plateaux




Tour de raffinage de pétrole brut
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité totale

Distillation fractionnée

Alambic
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité totale

Distillation fractionnée

Distillation sous pression réduite

 Elle s'utilise lorsque la température
d'ébullition des composés à distiller
est trop haute.


 Les risques de dégradation des
produits sont moindres
Connexion à une
Eau pompe à vide
 Nécessité d’une colonne plus
longue car les températures
d’ébullition se rapprochent
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité totale

Distillation fractionnée

Cas d’un mélange avec homoazéotrope

 Selon l’allure du diagramme binaire, le distillat n’a pas la même composition :


T T T T
Gaz

L+G
Gaz L+G




Liquide M0 M0
M0 Liquide M0
xB xB

Azéotrope négatif Azéotrope positif




On récupère un des On récupère un mélange
deux corps purs azéotropique
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité nulle

Hydrodistillation

 L’hydrodistillation permet d’extraire une molécule organique d’une plante grâce à l’eau.


 L’huile essentielle et l’eau se séparent
ensuite par décantation et extraction par un
solvant adapté

Eau  Cette technique évite de détruire les
composés organiques sensibles à la chaleur.

T T

100 °C
Gaz
H2O(l) + Gaz

Composition Composition
de la phase de la phase
A(l) + Gaz vapeur liquide
TH

M0
A(l) + H2O(l)
xH2O
xH
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité nulle

Entraînement à la vapeur

 Méthode voisine de l’hydrodistillation. La vapeur d’eau est générée ex-situ et non in-situ.

 Nombreuses application industrielles (parfumerie, etc…)




Eau
 Binaires liquide-vapeur : miscibilité nulle

Montage de Dean-Stark

 Sert à éliminer l’eau d’un mélange réactionnel lors d’une réaction
d’estérification ou d’acétalisation par exemple

Augmentation du rendement de la réaction Eau


 Utilisation d’un solvant d’extraction moins dense que
l’eau (cyclohexane, toluène, …)
Solvant
organique A

T T Eau

100 °C
Gaz
Mesure du volume d’eau
H2O(l) + Gaz recueilli dans la burette
A(l)
Composition
+ de la phase
Gaz vapeur
TH

M0 A(l) + H2O(l)
xH2O
xH