Génie Chimique 2001 Chimie Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille)

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Examen du Supérieur Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille). Sujet de Génie Chimique 2001. Retrouvez le corrigé Génie Chimique 2001 sur Bankexam.fr.

Sujets

• Génie chimique
• 2001

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 09 août 2008
• Nombre de lectures: 60
• Langue: Français

Extrait

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.

Données nécessaires:

- Courbes de bulle et de rosée pour le mélange benzène / toluène à P = 1 atm.

- Courbe d'équilibre à P = 1 atm.

- Données thermodynamiques:

a) Pour le benzène:

état liquide: C

p

= 31.51 Kcal/Kmole.K

∆

H

vap

= 7352 Kcal/Kmol

b) Pour le toluène:

état liquide: C

p

= 38.63 Kcal/Kmole.K

∆

H

vap

= 7930 Kcal/Kmol

Exercice n° 2 : DISTILLATION FLASH

( 4 points )

On souhaite traiter un débit A = 100 Kmole/h

d'un mélange benzène / toluène de

composition molaire en benzène z = 0,5. La température de ce courant

d'alimentation est T

A

= 20 ° C. On réalise une opération FLASH, à P = 1 atm de telle

sorte que la composition molaire en benzène du courant de vapeur soit y

= 0,60.

1)

Déterminer graphiquement la composition des 2 courants de sortie et la

température T

de cette opération FLASH. En déduire la valeur des débits L et V des

courants de sortie.

2) Déterminer la puissance Q mise en jeu.

3) La puissance Q est apportée par un courant de vapeur d’eau saturée de

température T = 120 °C. Calculer le débit massique à utiliser dans l’hypothèse où la

vapeur cède uniquement son enthalpie de vaporisation sans variation de

température.

Données nécessaires:

- Courbes de bulle et de rosée pour le mélange benzène / toluène à P = 1 atm.

a) Pour le benzène:

état liquide: C

p

= 31.51 kcal/kmole.K

état vapeur: C

p

= 26.84 kcal/kmole.K

∆

H

vap

= 7352 kcal/kmol

b) Pour le toluène:

état liquide: C

p

= 38.63 kcal/kmole.K

état vapeur: C

p

= 33.4 kcal/kmole.K

∆

H

vap

= 7930 kcal/kmol

c) Pour l’eau :

∆

H

vap

= 528 kcal/kg

à

T = 120 °C