Bilan sur une désorption Eau-NH3-air

On réalise en continu dans une colonne à garnissage la désorption d'une solution eau-NH3 par de l'air exempt d'NH3. Les conditions de fonctionnement sont les suivantes:

1°) Calculer le débit masse d'NH3 désorbé en g.h-1.

2°) Calculer les rapports massiques en NH3 des phases liquides entrant et sortant de la colonne, notés Xe,NH3mass et Xs,NH3mass.

3°) Calculer les rapports molaires en NH3 des phases liquide entrant et sortant de la colonne, notés Xe,NH3mol et Xs,NH3mol.

4°) Calculer le rapport molaire en NH3 de la phase gaz sortant Ys,NH3mol.

Données:

Réponse

Réponse

1°) 200.2 g.h-1, 2°) Xe,NH3mass = 0.0753 et Xs,NH3mass = 0.0215, 3°) Xe,NH3mol = 0.0797 et Xs,NH3mol = 0.0227, 4°) Ys,NH3mol = 0.203.

Correction

Correction

1°) Le débit massique d'NH3 entrant avec la phase liquide est Le xe,NH3 = 4000x0.07 = 280 g.h-1.

Le débit massique d'NH3 sortant avec la phase liquide est Ls xs,NH3 = 3800x0.021 = 79.8 g.h-1.

Le débit massique d'NH3 désorbé est donc Le xe,NH3 - Ls xs,NH3 = 280 - 79.8 = 200.2 g.h-1.

Le rendement de la désorption est (Le xe,NH3 - Ls xs,NH3)/(Le xe,NH3) = 200.2/280 = 71.5%.

2°) On peut écrire que Xe,NH3mass = 0.07/(1-0.07) = 0.0753 et Xs,NH3mass = 0.021/(1-0.021) = 0.0227.

On peut aussi raisonner sur les débits de chaque constituant:

3°) On peut écrire que Xe,NH3mol = (0.07/17)/(0.93/18) = 0.0797 et Xs,NH3mol = (0.021/17)/(0.979/18) = 0.0227.

On peut aussi raisonner sur les débits molaires de chaque constituant, d'ou:

4°) Le rapport molaire en NH3 de la phase gaz sortant Ys,NH3mol est le rapport des débits molaires NH3/air sortant. En considérant que l'air ne se dissout pas dans la phase liquide, le débit d'air sortant est aussi le débit d'air entrant, soit:

ns,air = ne,air = PVe/RT = 1.013e5x1.3/(8.314x273.15) = 58.0 moles.

Le rapport molaire en NH3 dans la sortie phase gaz est donc le débit molaire d'NH3 désorbé divisé par le débit d'air sortant, soit:

Ys,NH3mol = [(Le xe,NH3 - Ls xs,NH3)/17]/ns,air = (200.2/17)/58.0 = 0.203.