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Génie Chimique 2006 Chimie Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille)

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Examen du Supérieur Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille). Sujet de Génie Chimique 2006. Retrouvez le corrigé Génie Chimique 2006 sur Bankexam.fr.
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B : Partie de C. ANDRE ( sur 8,5 points ) Exercice n°1 ( sur 3,5 points ) Etude de l’ébullitiond’un système biphasique Système étudié : On considère un mélange ternaire eau (1) benzène (2) toluène (3) . La composition du système est la suivante : n1= 0,5 mole ; n2= 0,25 mole et n3= 0,25 mole . Données thermodynamiques : La pression de vapeur saturante Psdes composés est donnée par la loi d’ANTOINE : (!1%   #Avec Psen mmHg et T en °C Les constantes A, B et C sont données dans le tableau suivant : A B C Eau 8,0711730,63 233,426 Benzène 6,9051211,033 220,79 Toluène 6,9551344,8 219,482
I Solution idéale : Dans le cadre de l’hypothèse d’idéalité , calculer la pression de bulle Pbà T = 50 °C. II Mélange biphasique : L’hypothèse faite au I n’est pas vérifiée expérimentalement. En effet , l’expérience conduit à un mélangebiphasiquel’eau n’étant pas miscible avec les 2 autres ( composés organiques ). a) Expliquer rapidement les raisons de cette immiscibilité . b) En revanche , nous ferons l’hypothèse que le benzène et le toluène forment une solution organiqueidéale. Calculer la pression de bulle Pbdu système à T = 50 °C compte tenu de son caractère biphasique et de l’idéalité de la phase organique . Quellerelation simpleexiste-t-il entre la valeur de Pbau I et celle obtenue ici ? c) Former l’équation permettant la détermination de latempérature normale d’ébullition ( Pb1 atm ) =système en utilisant les hypothèses faites au b) . du L’expérience conduit à une température normale d’ébullition égale àTb= 76 °Cpour le mélange étudié. Vérifier que cette valeur estsolutionde l’équation formée.
Exercice n°2 ( sur 5 points ) : Distillation continueOn souhaite dimensionner une colonne à distiller permettant la séparation en continu d'un mélange méthanol / eau de fraction molaire en méthanolz = 0,6. On souhaite obtenir un distillat de fraction molaire en méthanolxd= 0,88et un résidu de fraction molaire en méthanolxb= 0,04. Le débit d'alimentation A est de 100 kmoles/h. Le courant d'alimentation est à l'état deliquide bouillant.La pression totale vaut P = 1 atm. 1) Calculer les débits molaires de distillat D et de résidu B. 2) Déterminer Nmin. Quel est le mode de fonctionnement correspondant ? 3) Déterminer graphiquement le taux de reflux minimum Rmin. 4) Pour une valeur du taux de reflux opératoire R = 2.Rmin ,déterminer graphiquement le nombre de plateaux théoriques N nécessaire dans ces conditions opératoires . 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 Qbet au condenseur Qc. 6) L’efficacité des plateaux de la colonne est égale à 2/3 . En déduire le nombre de plateaux réels. Données utiles : Méthanol :DHvap= 8426 kcal/kmol Eau :DHvap= 9717 kcal/kmol - Courbe d'équilibre y = f ( x ) à P = 1 atm.