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Rectification d'un mélange eau-éthanol (continue - discontinue)

Exercice n°1 : bilan matière en continu sans réaction chimique

Une installation est alimentée en continu par 1200 kg.h-1 d’un mélange eau-éthanol à 11% massique en éthanol. En sortie de l’installation, on récupère un flux d’eau ne contenant plus d’éthanol, et un flux dont le titre massique en éthanol est 95%.

  • Faire un schéma de principe en indiquant les notations usuelles.
  • Calculer les débits de sortie de l’installation.
Réponse

Réponse

Sortie à 95%, 138.9 kg.h-1, sortie à 0%, 1061.1 kg.h-1.

Correction

Correction

Soit F=1200 kg.h-1 l'alimentation, xF=11% son titre massique en éthanol, et soit D le débit sortant à xD=95%, et W le débit sortant à xW=0%. Le bilan partiel en éthanol donne FxF=DxD d'ou D=FxF/xD=1200×0.11/0.95=138.9 kg.h-1. Le bilan global s'écrit F=D+W, d'ou W=F-D=1200-138.9=1061.1 kg.h-1.

Exercice n°2 : bilan matière en discontinu sans réaction chimique

On charge dans le bouilleur d’une colonne de rectification discontinue 400 kg d’un mélange eau-éthanol à 12% massique en éthanol.

Après rectification, on récupère en tête un distillat de masse 55 kg et titrant 83% en éthanol.

Calculer la masse et le titre massique du résidu.

Réponse

Réponse

Masse du résidu W=345 kg, titre massique en éthanol du résidu xW=0.7%.

Correction

Correction

TSoit F=400 kg la charge, et xF=12% son titre massique en éthanol. Soit D=55 kg le distillat, et xD=83% son titre massique en éthanol. Le bilan global s'écrit F=D+W, d'ou W=F-D=400-55=345 kg. Le bilan en éthanol s'écrit FxF=DxD+WxW, d'ou xW=(FxF-DxD)/W=(400×0.12-55×0.83)/345=0.0068, soit xW=0.7%.

Exercice n°3: bilan matière rectification discontinue eau éthanol

On sépare par rectification l’éthanol contenu dans 1000 kg de mélange eau - alcool à 25% poids en alcool. On obtient un distillat à 90% d’alcool, et un résidu à 6.45% d’alcool (compositions en poids).

  • Déterminer les titres molaires de l’alimentation, du distillat et du résidu.
  • Déterminer les masses de distillat et de résidu.
  • Déterminer les débits molaires de chacun des constituants du mélange, dans chacun des flux de matière.

Données: Méth=46g.mol-1; Meau=18g.mol-1;

Réponse

Réponse

xmolA=11.53%, xmolW=2.63%, xmolD=77.88%, D=222 kg, W=778 kg,

Correction

Correction

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