Simulation Statique de la Distillation Azéotropique en Utilisant le Simulateur de Procédés ASPEN PLUS® : Application aux Mélanges Binaires Acétone/Méthanol et Acétone/Chloroforme

Abstract

Le but de ce travail est la simulation en régime permanent de la distillation azéotropique de mélanges non idéaux constitués de solvants organiques, en raison de leur utilisation très répandu dans les processus de fabrication de produits pharmaceutiques, en utilisant le package de simulateur de procédés ASPEN PLUS®. Dans ce contexte, nous avons étudié deux systèmes binaires (Acétone/Méthanol et Acétone/Chloroforme). Le premier présente une azéotrope homogène à point d'ébullition minimum alors que le deuxième présente une azéotrope homogène à point d'ébullition maximum. Les deux méthodes les plus courantes pour la séparation des azéotropes binaires homogènes ont été étudiées : la distillation par oscillation de pression et la distillation extractive. La première est efficace si la composition de l’azéotrope change de manière significative avec la pression, la seconde est efficace si un solvant adéquat est disponible. Ces deux méthodes nécessitent deux colonnes de distillation. L’azéotrope homogène à point d'ébullition minimum à 1 atm contient 77.6mol% d'acétone à 328 K alors à 10 atm la composition azéotropique est de 37,5% mol d'acétone à 408 K. Ce grand changement dans la composition suggère une séparation à oscillation de pression assez facile et réalisable. L’azéotrope homogène à point d'ébullition maximum à 0,77 atm, la composition azéotropique est 34.51mol% d'acétone et la température est de 331 K alors qu’à 10 atm, la composition azéotropique est 28,22 mol% d'acétone et la température est 429,6 K. Ce petit changement suggère une séparation à oscillation de pression beaucoup plus difficile. L’eau et le diméthyle sulfoxyde ont été utilisés en tant que solvant pour la distillation extractive de des mélanges acétone/méthanol et acétone/chloroforme, respectivement. La simulation statique de la distillation azéotropique par ces deux méthodes pour les deux systèmes considérés, montre la praticabilité ainsi que les avantages de l’utilisation des simulateurs de procédés pour la simulation, la conception et l'optimisation des procèdes de distillation azéotropiques comme méthodes de séparation des mélanges non-idéaux dans l’industrie pharmaceutique. Pour les deux systèmes, la distillation azéotropique à oscillation de pression est beaucoup plus coûteuse que la distillation extractive à la fois en termes de coût d'investissement et de coût de consommation d'énergie. Cependant, la contamination du produit est évitée, ce qui peut être une préoccupation majeure dans certaines applications.