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B : Partie de C. ANDRE
( 10 points )
Exercice n° 1 : DISTILLATION CONTINUE
(
6 points )
On souhaite dimensionner une colonne à distiller permettant la séparation en continu d'un
mélange benzène / toluène de fraction molaire en benzène
z = 0,5
. On souhaite obtenir
un distillat de fraction molaire en benzène
x
d
= 0,95
et un résidu de fraction molaire en
benzène
x
b
= 0,1
. Le débit d'alimentation
A est de 100 kmoles/h
. Le courant
d'alimentation est à l'état de
vapeur saturée.
La pression totale vaut
P = 1 atm
.
1) Déterminer graphiquement le nombre minimum N
min
de plateaux pour réaliser cette
séparation.
2) Calculer les débits molaires de distillat D et de résidu B.
3) Déterminer graphiquement le taux de reflux minimum R
min
.
4) En prenant un taux de reflux opératoire
R = 2.R
min
, déterminer graphiquement le
nombre de plateaux théoriques N nécessaire pour effectuer la séparation.
Quelle est la position du courant d'alimentation?
5) Calculer les débits internes de la colonne L, L', V et V'. En déduire les quantités de
chaleur mises en jeu au bouilleur Q
b
et au condenseur Q
c
6) Calculer les enthalpies molaires des courants d’alimentation ( h
A
) de distillat ( h
D
)
et de résidu ( h
B
) . Les courants de distillat et de résidu seront supposés être à l'état
de liquide bouillant .
En déduire la valeur de Q
b
grâce à un bilan thermique global sur l'ensemble de la
colonne. Comparer le résultat obtenu avec celui de la question 5). Expliquer
succinctement les raisons de l’écart observé.