Génie Chimique 2002 Chimie Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille)

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Examen du Supérieur Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille). Sujet de Génie Chimique 2002. Retrouvez le corrigé Génie Chimique 2002 sur Bankexam.fr.

Sujets

• Génie chimique
• 2002

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 09 août 2008
• Nombre de lectures: 21
• Langue: Français

Extrait

Partie de C. ANDRE

Etude de système azéotropique

( 4 points ) :

Etude du mélange acétone / chloroforme

Remarque préliminaire importante : On choisit d’attribuer l’indice 1 à l’acétone

et l’indice 2 au chloroforme.

1) Calculer :

- La température d’ébullition de l’acétone à P = 1 atm

- La température d’ébullition du chloroforme à P = 1 atm

2) Le mélange acétone / chloroforme est caractérisé par un point azéotropique à P =

1 atm. La composition azéotropique est :

x

y

1

1

0 345

=

=

,

On se propose d’évaluer la température azéotropique de ce système par le

modèle

de MARGULES

. Une recherche bibliographique fournit les valeurs des 2

paramètres d’interaction :

A

0,8404

A

0,561

12

21

= -

= -

Calculer les coefficients d’activité

γ

1

et

γ

2

au point azéotropique. Ecrire la loi de

Raoult modifiée pour l’acétone et le chloroforme au point azéotropique, en déduire la

température azéotropique

théorique

prévue par ce modèle .

3) La valeur

expérimentale

de cette température azéotropique, à P = 1 atm, est de

T

a

= 64,5 ° C . Le modèle de MARGULES est-il en accord avec l’expérience ?

L’azéotrope étudié est-il de type positif ou négatif ? Justifier rapidement votre

réponse.

4

) Etude isotherme à T = 64,5 °C

:

Donner la valeur de la pression de bulle à la composition x

1

= 0,345 à T = 64,5 °C (

aucun calcul n’est nécessaire

, justifier simplement votre réponse ). En déduire

l’allure de l’évolution de la

pression de bulle P

b

en fonction de la composition x

1

à T

= 64,5 °C. Donner l’équation de la courbe P

b

= f( x

1

) à T = 64,5 °C

.

Données nécessaires :

- Modèle de MARGULES :

( 29

(

29

(

29

(

29

(

29

(

29

Ln

A

A

A

x

x

Ln

A

A

A

x

x

γ

γ

γ

γ

1

12

21

12

1

2

2

2

21

12

21

2

1

2

2

2

=

+

-

=

+

-

.

.

.

.

.

.

- Pour l’acétone :

(

29

Log

P

T

S

10

7 117

1210

229 7

=

-

+

,

,

avec

T en °C

et P

s

en mm Hg

- Pour le chloroforme :

( 29

Log

P

T

S

10

6 955

1171

226 2

=

-

+

,

,

avec

T en °C

et P

s

en mm Hg

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 = 0,4

. On souhaite obtenir

un distillat de fraction molaire en benzène

x

d

= 0,9

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

liquide bouillant.

La pression totale vaut

P = 1 atm

.

1) Calculer les débits molaires de distillat D et de résidu B.

2) Déterminer graphiquement le taux de reflux minimum

R

min

. En prenant un taux de

reflux opératoire

R = 2.R

min

, déterminer graphiquement le nombre de plateaux théoriques

N

nécessaire pour effectuer la séparation. Préciser la

température

de chaque plateau.

Quelle est la

position

du courant d'alimentation?

3) 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

4) Proposer une modification de l’installation permettant d’obtenir des

courants de

sortie identiques

tout en

diminuant

le nombre

N

de plateaux théoriques

nécessaire à taux de reflux

R constant

. Effectuer le tracé correspondant à la

solution proposée.

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:

∆

H

v1

= 7352 Kcal/Kmol

;

∆

H

v2

= 7930 Kcal/Kmol