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bilan matière de la synthèse des propylène glycols

La réaction d’une, deux ou trois molécules d’oxyde de propylène (PO) avec une molécule d’eau conduit respectivement à la formation de mono, di ou tri-propylène glycol (MPG, DPG, TPG).

PO + H2O ---> MPG
2 PO + H2O ---> DPG
3 PO + H2O ---> TPG

La sélectivité de la réaction est affectée par le rapport massique eau/PO du mélange d’alimentation. Pour un rapport eau/PO de 8, on obtient après réaction de 400 kg de PO un mélange titrant en masse 13.1% de MPG, 1.15% de DPG, et 0.11% de TPG.
1°) Calculer les masses et les nombres de moles de MPG, DPG et TPG formées.
2°) Calculer le nombre de moles de PO ayant réagit.
3°) Calculer le taux de conversion du PO lors de la réaction
4°) Calculer la sélectivité de la réaction en MPG, DPG, et TPG.
On donne les masses molaires: MPO=58, MMPG=76, MDPG=134, MTPG=192, en g.mol-1.
Définition du taux de conversion τ et de la sélectivité σ :
τ = (nombre de moles de réactif principal transformées)/(nombre de moles de réactif principal introduites)
σ = (nombre de moles transformées en produit principal)/( nombre de moles de réactif principal transformées)

Réponse

Réponse

  • 1°) MPG: 471.6 kg, 6205.3 moles, DPG: 41.4 kg, 309.0 moles, TPG: 3.96 kg, 20.6 moles
  • 2°) et 3°) 6885.1 moles de PO ont réagit sur 6896.6 introduites, τ=6885.1/6896.6=99.8%
  • 4°) σMPG=90.13%, σDPG=8.97%,σTPG=0.90%.
Correction

Correction

1°) Pour un ratio R=eau/PO=8 et une masse de PO mise en oeuvre égale à 400 kg, la masse d'eau est 400×8=3200 kg. Le mélange obtenu a une masse de 3200+400=3600 kg. A partir des titres massiques on obtient:

  • xMPG=13.1%, mMPG=0.131×3600=471.6 kg, nMPG=471.6/76.e-3=6205.3 moles
  • xDPG=1.15%, mDPG=0.0115×3600=41.4 kg, nDPG=41.4/134.e-3=309.0 moles
  • xTPG=0.11%, mTPG=0.0011×3600=3.96 kg, nTPG=3.96/192.e-3=20.6 moles

2°) Le nombre de moles de PO ayant réagit est nMPG+2×nDPG+3×nTPG=6205.3+2×309.0+3×20.6=6885.1 moles

3°) Le nombre de moles de PO alimentées est 400/58.e-3=6896.6 moles. Le taux de conversion est donc τ=6885.1/6896.6=99.8%

4°) Les sélectivités des réactions de formation du M, D et TPG sont:

  • MPG: 6205.3/6885.1=90.13%
  • DPG: 309×2/6885.1=8.97%
  • TPG: 20.6×3=0.90%

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