AZprocede - Ensemble condenseur + cyclone, extrait BTS 2009

Ensemble condenseur + cyclone, extrait BTS 2009

(Sujet inspiré de l'épreuve écrite de Génie Chimique du BTS Chimie session 2009, §2)

L'installation étudiée est constituée d'un condenseur partiel (multi-tubulaire horizontal, condensation côté calandre, eau de refroidissement côté tubes), suivie d'un séparateur cyclone. Elle reçoit un débit molaire E égal à 1.683.e5 mol.h^-1 d'un mélange gazeux ternaire (dihydrogène + vapeur de toluène + vapeur d'heptane). Le titre molaire en dihydrogène de ce mélange est égal à 0.879, et le titre molaire en toluène 0.073

Il sort du cyclone:

une phase liquide de débit molaire L qui est un mélange binaire (heptane + toluène),
une phase gazeuse de débit molaire G qui est un mélange ternaire (dihydrogène + vapeur de toluène + vapeur d'heptane), de titre molaire en heptane égal à 0.017 et de titre molaire en toluène égal à 0.022.

1°) Calculer les débits molaires G et L.

2°) Déterminer le pourcentage du toluène perdu si la phase gazeuse n'est pas traitée pour en récupérer le toluène.

Réponse

1°) G=153939 mol.h^-1, L=14361 mol.h^-1, 2°) Toluène perdu 27.6%.

Correction

1°) Le bilan sur l'hydrogène, qui ne sort qu'avec la phase gazeuse, s'écrit:

E×x_E,H2=G×x_G,H2, d'ou

G=E×x_E,H2/x_G,H2=1.683.e5×0.879/(1-0.017-0.022)=153939 mol.h^-1.

Le bilan global s'écrit E=L+G, d'ou L=E-G=168300-153939=14361 mol.h^-1.

2°) Le toluène sortant dans la phase gaz est G×x_G,tol=153939×0.022=3387 mol.h^-1.

Le toluène alimenté est E×x_E,tol=1.683.e5×0.073=12286 mol.h^-1.

Sans traitement de la phase gazeuse, le pourcentage de toluène perdu serait 3387/12286=27.6%