Evaluation rectification février 2011 (2h)

Distillation d'un mélange eau - méthanol: bilans et constructions

On considère un mélange binaire eau - méthanol de titre massique 40% en méthanol, que l'on distille en continu à un débit de 400 kg.h-1. Les titres massiques du distillat et du résidu sont xD=90% et xW=5%.

1°) Calculer les titres molaires xmol de l'alimentation, du distillat et du résidu.
2°) Déterminer le nombre de plateaux théoriques minimum pour réaliser la séparation demandée.
3°) Déterminer le taux de reflux minimum à appliquer pour réaliser la séparation.
4°) Calculer par bilan matière les débits massiques de distillat et de résidu.
5°) En considérant un taux de reflux de 1.2, déterminer le nombre d'étages théoriques pour réaliser la séparation, ainsi que le plateau d'alimentation (le bouilleur est noté n°1).

Pour la suite, prendre NET=7=6+bouilleur si on a pas répondu à la question 5°)

6°) Déterminer la hauteur de garnissage de la zone d'épuisement et de la zone d'enrichissement si la HEPT (Hauteur Equivalente à un Plateau Théorique) est 25 cm.
7°) Déterminer le nombre de plateaux réels à installer si leur efficacité est 80%.

Données:

Distillation d'un mélange propanol-1 - isopropanol: bilan thermique

On considère la distillation en continu sous pression atmosphérique d'un mélange propanol-1 - isopropanol fonctionnant dans les conditions suivantes: alimentation F=5.0 kg.h-1, résidu W=3.0 kg.h-1, distillat D=2.0 kg.h-1, taux de reflux R=1.5, titres massiques en isopropanol xF=39%, xD=96%, xW=1%.

1°) Vérifier les bilans matières global et partiel de la distillation.
2°) Déterminer, en kJ.h-1, les flux de chaleur suivants:

3°) Calculer le débit d'eau de refroidissement au condenseur si celle-ci rentre à 11°C et sort à 13°C.
4°) Calculer l'intensité électrique à appliquer si le rebouillage est assuré par une épingle électrique et si la tension utilisée est 220V.

Données: propanol-1 Lv1=690.7 kJ.kg-1, Cp1=2.39 kJ.kg-1.°C-1, isopropanol ou propanol-2 Lv2=664 kJ.kg-1, Cp2=2.69 kJ.kg-1.°C-1. Température d'ébullition de l'alimentation: 90.0°C. Enthalpies massiques: hF=225.6 kJ.kg-1, hD=221.5 kJ.kg-1, hW=232.1 kJ.kg-1, vapeur de tête hV=886.5 kJ.kg-1, Cpeau=4.18 kJ.kg-1.°C-1.

Schéma d'une rectification continue sous vide

Réaliser le schéma d'une colonne de distillation à plateaux (13 plateaux, alimentation plateau 8) fonctionnant sous vide et avec les caractéristiques principales suivantes:

Réponse

Réponse

Exercice 1: xFmol=27.3%, xDmol=83.5%, xWmol=2.9%, NETmin=3+bouilleur, xD/(Rmin+1)=0.555, Rmin=0.50, D= kg.h-1, W= kg.h-1, xD/(R+1)=0.38, NET=5+bouilleur, alim pl 3, Hépuis=50cm, Henr=75cm, Nplateau=5/0.8=6.25, soit 7.

Exercice 2: 5-3-2=0 kg.h-1, 5×0.39-3×0.01-2×0.96=0.0 kg.h-1, Φpréch=877.5 kJ.h-1, Φcond=3325.3 kJ.h-1, Φbouil=3336.6 kJ.h-1, DER=398 kg.h-1, I=4.2 A.


courbe d'équilibre liquide-vapeur Eau-Méthanol
Correction

Correction

Taper ici la correction