Génie Chimique 2000 Chimie Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille)

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Examen du Supérieur Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille). Sujet de Génie Chimique 2000. Retrouvez le corrigé Génie Chimique 2000 sur Bankexam.fr.

Sujets

• Génie chimique
• 2000

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 09 août 2008
• Nombre de lectures: 51
• Langue: Français

Extrait

B : Partie de C. ANDRE ( sur 10 points )

Exercice n°1 ( sur 5 points )

Flash binaire non idéal

On souhaite traiter un débit A =100 kmole/h d’un mélange eau/méthanol de composition

molaire en méthanol

z = 0,6

. La température de ce courant d’alimentation est T

A

= 20°C.

On réalise une opération FLASH à

P = 1 atm et à T = 75°C .

I Initialisation du problème.

Calculer la composition des courants liquide et vapeur de sortie en supposant le mélange

idéal

.

II Utilisation du modèle de MARGULES pour prendre en compte l’écart à l’idéalité.

Une recherche bibliographique conduit aux valeurs des coefficients d’interaction pour le

système eau/méthanol (

l’indice 1 étant affecté au méthanol

) :

A

12

= 0,94

A

21

= 0,56

1)

Calculer la composition des courants de sortie par une méthode itérative. On

supposera la convergence atteinte lorsque l’

écart absolu

entre 2 valeurs

successives de la composition molaire du liquide ( x ) et de la composition molaire

de la vapeur ( y ) deviendra

inférieur à 0,05

.

2)

Vérifier la cohérence du résultat de cette démarche itérative avec celui obtenu

graphiquement grâce aux courbes d’ébullition et de rosée expérimentales du

système eau/méthanol à P = 1 atm.

N.B. : En cas d’échec au 1) poursuivre l’exercice avec les résultats obtenus

graphiquement .

3) En déduire la valeur des débits de sortie liquide ( L ) et vapeur ( V ).

4) déterminer la puissance Q à fournir pour réaliser une telle opération

.

Données nécessaires

:

a) pour le méthanol :

état liquide : C

p

= 19,2 kcal/kmole.K

∆

H

vap

= 8426 kcal/kmole

( 29

Ln P

T

s

=

-

-

18 59

3627

34 29

,

,

avec T en K et P en mmHg

b)

pour l’eau :

état liquide : C

p

= 18 kcal/kmole.K

∆

H

vap

= 9717 kcal/kmole

(

29

Ln P

T

s

=

-

-

18 3

3816

46 13

,

,

avec T en K et P en mmHg

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

=

+

-

=

+

-

.

.

.

.

.

.

Exercice n°2 : ( sur 5 points )

DISTILLATION CONTINUE

On souhaite dimensionner une colonne à distiller permettant la séparation en continu d'un

mélange benzène / toluène de fraction molaire en benzène

z = 0,6

. 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

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

. Le taux de reflux opératoire

est fixé à R = 1,25.R

min

.

Déterminer graphiquement le nombre de plateaux théoriques

N nécessaire pour effectuer la séparation. 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)

Le courant d’alimentation injecté dans la colonne est obtenu par préchauffage d’un

courant de composition identique ( z = 0,6 ) disponible à une

température initiale

T

0

= 20 °C

. Calculer la puissance Q à fournir pour porter le courant initial à sa

température d’ébullition

. Expliquer succintement ce qui se passerait si ce

préchauffage n’était pas effectué.

Données nécessaires :

- Pour le benzène:

∆

H

vap

= 7352 kcal / kmol

état liquide :

C

p

= 31,5 kcal / kmol.°C

- Pour le toluène:

∆

H

vap

= 7930 kcal / kmol

état liquide :

C

p

= 38,6 kcal / kmol.°C