Génie Chimique 2004 Chimie Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille)

C Andre

Description

Examen du Supérieur Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille). Sujet de Génie Chimique 2004. Retrouvez le corrigé Génie Chimique 2004 sur Bankexam.fr.

Sujets

• Génie chimique
• 2004

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 09 août 2008
• Nombre de lectures: 66
• Langue: Français

Extrait

B : Partie de C. ANDRE ( sur 10 points ) Exercice n°1 ( sur 4 points ) Système binaire non idéal Un mélange eau/méthanol de composition molaire en méthanolz = 0,6est placé àP = 1 atm et à T = 77°C . I Modélisation de l’équilibre liquide - vapeur : Dans cette partie, on supposera le systèmeidéal.Compte tenu de cette hypothèse d’idéalité, calculer les valeurs des coefficients d’équilibre K 1idéal K et 2idéal  (L’indice 1 sera attribué au méthanol ). En déduire la compositionthéoriquedes phases liquide et vapeur à l’équilibre. II Déterminationde la composition réelle des phases à l’équilibre . Une recherche bibliographique permet d’obtenir les courbes isobares ( P = 1 atm ) expérimentalesde bulle et de rosée du système étudié :

105

100 95 90

85 80 75

70 65

60 0

température de bulle température de rosée

0,2 0,4 0,6 0,81 1,2 compositions molaires de la phase liquide ( x ) et de la phase vapeur ( y )

Déterminer graphiquement la compositionréelle desphases liquide et vapeur à l’équilibre. Calculer les valeurs des coefficients d’équilibre K 1  et K 2 . III Synthèse des résultats Comparer les résultats obtenus au I et au II. Le mélange étudié peut-il être considéré comme idéal ? Calculer les coefficients d’activités de l’eau (g 2 ) et du méthanol(g 1 ) dans la phase liquide. En déduire une estimation des valeurs des paramètres d’interaction A 12 et A 21 dumodèle de MARGULES. Comparer les valeurs obtenues avec celles fournies par la littérature. Expliquer les raisons de l’écart observé. Proposer uneméthode expérimentale plus précise permettant l’estimation des paramètres d’interaction A 12 A et 21 dumodèle de MARGULES. Données nécessaires  a) pour le méthanol :   (  ! 1%  % avec T en K et P en mmHg b) pour l’eau :   (  ! 1%  % avec T en K et P en mmHg modèle de MARGULES :   g 1#%       g     (  ! 1 (  # (  %  !   !   Paramètres d’interaction pour le système eau (2)- méthanol (1): ( réf. Perry’s Chemical Engineers’ handbook p.13-20 ) : A 12 = 0,9423 A 21 = 0,5634

Exercice n°2 ( sur 6 points ) : DISTILLATION CONTINUE On souhaite dimensionner une colonne à distiller permettant la séparation en continu d'un mélange benzène / toluène de fraction molaire en benzènez = 0,5. On souhaite obtenir un distillat de fraction molaire en benzènex =0,9 etun résidu de fraction molaire en d benzène0,1x =. Le débit d'alimentationA est de 100 kmoles/h. Le courant b d'alimentation estpartiellement vaporisé. Le taux molaire de vaporisation est de0,5.La pression totale vautP = 1 atm. 1) Calculer les débits molaires de distillat D et de résidu B. 2) Déterminer graphiquement le taux de reflux minimumR. En prenant un taux de min reflux opératoireR = 2.R, déterminer graphiquement le nombre de plateaux théoriques min Nnécessaire pour effectuer la séparation. Quelle est lapositioncourant du 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) Les courants de distillat et de résidu seront supposés être à l'état deliquide bouillant. Déterminer graphiquement les températures des courants de résidu, de distillat et d’alimentation. En déduire l’enthalpie molaireh A  ducourant d’alimentation ainsi que les enthalpies molairesh D eth B distillat et de résidu. On se propose decourants de des calculer désormaisQ b grâce à unbilan thermique global surl'ensemble de la colonne. Comparer le résultat obtenu avec celui de la question 3). Données nécessaires :

- Pour le benzène :- Pour le toluène: DH =7352 kcal / kmolDH =7930 kcal / kmol vapvap état liquide : C= 31.5 kcal / kmol.°Cétat liquide :C =38.6 kcal / kmol.°C PL1PL2 Courbes jointes : - Courbes de bulle et de rosée pour le mélange benzène / toluène à P = 1 atm. - Courbe d'équilibre y = f ( x ) à P = 1 atm.