Corrig Exercice 1

V, y

A, z=0,4 TA = 200 C

P=101,3 kPa

L, x

Bilans de matire sur la chambre de distillation. Global A=V+L Constituant le plus volatil Az = Vy + Lx y = x + z

Cette quation reprsente la droite opratoire , de pente L/V et qui passe par le point (z ; z)

1) Valeur maximale de y et minimale de x varie entre 0 et 1 Premire limite : = 0 V = 0 et L = A,

Pente de la droite opratoire

Cette droite est verticale, elle correspond la valeur maximale de y, soit ymax = 0,615

Deuxime limite : = 1 soit de x xmin = 0,081.0 y1

V = A et L = 0 = 0 la droite opratoire est horizontale ; elle correspond lavaleur minimale

ymax

0.5

0.0

x1 0.0

2)

= 0,4

xmin

z 0.5

1.0

V = 0,4 A et donc L = 0,6 A (Bilan de matire global) = = 1,5

La droite a une pente de - 1,5 et passe par le point (0,4 ; 0,4). Cette droite coupe la courbe dquilibre au point correspond aux compositions des phases liquide et vapeur en sortie de la chambre (tage thorique dquilibre), soit x = 0,28 et y = 0,571.0 y1

y0.5

0.0 0.0

x1

x= 0,4

z 0.5

1.0

3) A = 1000

et

Le fait de spcifi la valeur du dbit dalimentation ne change pas la rponse, La pente de la droite opratoire ne dpend pas de A. Le dbit dalimentation ne joue que sur la valeur du diamtre et lnergie requise.

4) T et Qflash

?

Les phases liquide et vapeur en sortie de la chambre sont en quilibre, les compositions dtermines sont x = 0,28 et y = 0,57 ; la temprature dans la chambre peut tre obtenue partir des donnes dquilibre (tableau page 9 du poly) : Soit T = 82 C Qflash est calcul partir du bilan enthalpique sur la chambre : A hA + Qflash = V. HV + L hL Les dbits sont connus, il faut dterminer les enthalpies. hA = z CPLA (TA TA0) + (1-z) CPLB (TA TB0) hL = x CPLA (T TA0) + (1-x) CPLB (T TB0) HV = y [A (TA0) + CpVA (T TA0)] + (1-y) [B (TB0) + CpVB (T TB0)] Comme tempratures de rfrence, on choisit les tempratures dbullition des 2 composs purs : TA0 = 351 et TB0 = 373 K hA = 0,4 x 37,96 (200 + 273 351) + 0,6 x 18 x (200 100) hA = 2932,4 kcal/kmol hL = 0,28 x 37,96 x (82 + 273 351) + (1 0,28) x 18 x (82 100) C) hL = - 190,8 kcal/kmol (enthalpie ngative due TB0 = 100 HV = 0,57 [9220 + 17,54 (82 + 273 351)] + 0,43 [9717 + 8,17 (82 100)] HV = 9410,5 kcal/kmol Les valeurs des CPV sont dtermines par interpolation des valeurs aux tempratures minimale et maximale pour chaque corps, savoir sa temprature dbullition et la temprature de la chambre : 8,17 pour leau et 17,54 pour lthanol compte-tenu des valeurs calcules dans le tableau ci-dessous. T ( C) Cp eau Cp thanol 78 8,127 17,466 82 8,139 17, 604 100 8,195 18,214

Le bilan enthalpique global permet de calculer la valeur de Qflash : Qflash = V HV + L hL A hA Avec V = 0,4 x 1000 = 400 kmol/h et L = 600 kmol/h Qflash = 400 x 9410,5 + 600 x (- 190,8) - 1000 x 2932,4 = 717320 kcal/h = 834 kW

Corrig exercice 2 : Dimensionnement dune chambre flash

V/A =0,51, yH = 0,6

P=101,3 kPa A = 1500 kg/h zH=0,4

T= 378 K

zo=0,6L, xH = 0,19

Diamtre de la chambre VM V 4 D= 3600 V u v max avec uv max = K il faut dterminer L, V, et MV L = = xH MH + xo Mo = xH VH + xo Vo = xH + xo

= 0,19 x 86,17 + 0,81 x 114,22= 108,89 g/mol = 0,19 x + 0,81 x = 156,45

L = 0,696 g/ml = 696 kg/m3 V est calcule avec la loi des gaz parfaitsn P PV = nRT soit ~ = = V RT

V =

P M RT

= yH MH + yo Mo = 0,6x 86,17 + 0,4 x 114,22 = 97,39 g/mol V = V= = 3,14 103 g/m3 = 3,14 kg/m3 x A soit V = 765 k mol/hr

La chambre est quip dun dvsiculeur , le coefficient K est gal 0,107 m/s uv max = 0,107 . uv max = 1,59 m/s

D=

VM V 4 3600 V u v max4 765x 97,39 3600 3,14x1,59

D=

D = 2,3 m Hauteur de la chambre si lon considre que le rapport H/D est de 4, on obtient alors H = 9,2 m