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2 BACCALAURÉAT PRFESSINNEL INDUSTRIES DE PRCÉDÉS SESSIN 202 ÉPREUVE E2 : ÉPREUVE TECHNLGIQUE Sous-épreuve A2 : ÉTUDE ET CNDUITE DES PÉRATINS UNITAIRES DSSIER RESSURCES Le dossier se compose de 9 pages, numérotées de /9 à 9/9. Dès que le dossier vous est remis, assurez-vous qu il est complet. DSSIER RESSURCES BACCALAURÉAT PRFESSINNEL INDUSTRIES DE PRCÉDÉS E2 : Épreuve technologique Sous-épreuve A2 : Étude et conduite des opérations unitaires Session : 202 Coef : 3 Durée : 4 heures Repère : 206-IPT2 Ce dossier comporte 9 pages Page /9

3 TABLE DES MATIÈRES * Description de procédé Page 3/9 * Schéma de procédé Page 4/9 * Annexe I - Colonne d absorption de l acétate de vinyle. Page 5/9 * Annexe II - Isolement du détecteur transmetteur Page 6/9 * Annexe III - Bilan molaire sur le réacteur A Page 7/9 * Annexe IV - Bilan thermique sur le réacteur A (Schéma de procédé) Page 8/9 * Annexe V - Caractéristiques de la pompe et du réseau d alimentation de la colonne D2 Page 9/9 Repère : 206-IPT2 DSSIER RESSURCES Ce dossier comporte 9 pages Page 2/9

4 FABRICATIN DE L ACÉTATE DE VINYLE DESCRIPTIN DU PRCÉDÉ Utilisation Fabrication de polymères utilisés dans la production d adhésifs, de peintures, d emballages alimentaires d obtention de l acétate de vinyle : Ethylène xygène Acide acétique Acétate de vinyle Eau 2 CH 2 = CH CH 3 - C H 2CH 2 = CH - C CH 3 + 2H 2 parasite : Description du procédé CH 2 =CH C 2 + 2H 2 Ethylène xygène Gaz carbonique Eau Le mélange (l acide acétique frais et de recyclage ainsi que l éthylène) est vaporisé et préchauffé à 50 C sous une pression de 9 bar dans l évaporateur (E). Il est ensuite mélangé avec l oxygène avant d être introduit dans le réacteur (A). La réaction est exothermique. L effluent gazeux issu de la réaction (60 C et sous une pression de 6 bar), con tenant l acétate de vinyle, la vapeur d eau, le gaz carbonique, l acide acétique et l éthylène non transformés, est refroidi par l éthylène de recyclage à 30 C dans un économiseur (échangeur (E2) multitubu laire). L acide acétique n ayant pas réagi et une partie de l acétate de vinyle sont partiellement condensés (80 C et sous une pression de 6 bar) et séparés de l effluent gazeux dans (S). L effluent gazeux est comprimé à 9 bar et est envoyé dans une colonne (D) d absorption à l acide acétique. La solution aqueuse d acide acétique et d acétate de vinyle récupérée en pied de colonne d absorption (D) est purifiée par rectification dans la colonne (D2). L acide acétique récupéré en pied de colonne (D2) est recyclé dans le procédé. En tête de colonne (D2), l hétéroazéotrope eau-acétate de vinyle est envoyé dans un décanteur (S2). La phase organique subit une série d opérations unitaires (non représentées sur le schéma) pour obtenir de l acétate de vinyle pur. La phase aqueuse est soutirée en vue d être retraitée. Les gaz résiduels (éthylène, gaz carbonique et de l oxygène) en tête de colonne d absorption (D) sont recyclés dans le procédé. Repère : 206-IPT2 DSSIER RESSURCES Ce dossier comporte 9 pages Page 3/9

5 Repère : 206-IPT2 DSSIER RESSURCES Ce dossier comporte 9 pages Page 4/9 Ethylène Acide acétique xygène

6 ANNEXE I CLNNE D ABSRPTIN DE L ACÉTATE DE VINYLE Schéma de l absorption ACIDE ACETIQUE CE FC 2 FY FT X FCV2 LIC K FT 2 FI LT FI 2 AI 4 PCV PT PIC FI 4 FCV3 E TT FT 3 TIC TCV FIC 3 SAUMURE LCV Solution aqueuse d acide acétique et d acétate de vinyle AI Repère : 206-IPT2 DSSIER RESSURCES Ce dossier comporte 9 pages Page 5/9

7 Repère : 206-IPT2 DSSIER RESSURCES Ce dossier comporte 9 pages Page 6/9

8 ANNEXE III BILAN MLAIRE SUR LE RÉACTEUR A Données Équation chimique principale Ethylène xygène Acide acétique Acétate de vinyle Eau parasite CH 2 =CH C 2 + 2H 2 Ethylène xygène Gaz carbonique Eau Taux de conversion par rapport à CH 2 =CH 2 X = 5,5% Taux de sélectivité σ = 73,3% Réactifs entrant dans le réacteur Titre en CH 2 =CH 2 Taux de conversion = Sélectivité = 2 CH 2 = CH CH 3 - C H 2 CH 2 = CH - C CH H 2 Débit molaire Q = 239 kmol/h x E = 58,3 % molaire Nombre de mole d éthylène transformé en acétate de vinyle et en gaz carbonique Nombre de mole d éthylène mise en oeuvre Nombre de mole d éthylène transformé en acétate de vinyle Nombre de mole d éthylène transformé en acétate de vinyle et en gaz carbonique Rendement = Taux de conversion Sélectivité = Nombre de mole d éthylène transformé en acétate de vinyle Nombre de mole d éthylène mise en oeuvre Repère : 206-IPT2 DSSIER RESSURCES Ce dossier comporte 9 pages Page 7/9

9 ANNEXE IV BILAN THERMIQUE Vapeur d eau Q V = 3t/h Effluents gazeux 60 C Données principale parasite Taux de conversion X = 5,5% T R =60 C xygène Mélange de réactifs gazeux (Acide acétique, éthylène, oxygène...) Réacteur Équation chimique 2 CH 2 = CH CH 3 - C H 2 CH 2 = CH - C CH H 2 Ethylène xygène Acide acétique Acétate de vinyle Eau CH 2 =CH C 2 + 2H 2 Ethylène xygène Gaz carbonique Eau Débit molaire Débit massique Réactifs gazeux entrant dans le réacteur Q = 239 kmol/h 40t/h Titre en CH 2 =CH 2 x E = 58,3 % molaire 50,6% massique Capacité calorifique moyenne du mélange réactionnel (réactifs et C = 2 kj/kg/ C effluents gazeux) J/s = W et MW = 0 6 W Enthalpie de réaction H R = -78kJ/mol H R2 = -409kJ/mol Caractéristiques principales du mélange réactionnel Nom Ethylène Ethane Gaz carbonique Acide acétique xygène eau % molaire des réactifs 58,3% 22,% 0,7% % 7% 0,9% L éthylène utilisé contient de l éthane comme impureté. L eau et le gaz carbonique proviennent respectivement de l acide acétique et de l éthylène recyclés. Nom Mélange réactionnel LIE (% molaire du mélange réactionnel dans l oxygène) 3,3 LSE (% molaire du mélange réactionnel dans l oxygène) 92 Température de condensation à 6 bar 30 C T =50 C Q M = 02t/h Repère : 206-IPT2 DSSIER RESSURCES Ce dossier comporte 9 pages Page 8/9 50 C T M = 80 C P 90 C Chaudière 00 C Réservoir MBILTHERM Eau 40 C MBILTHERM

10 ANNEXE V PMPE D ALIMENTATIN DE LA CLNNE D2 La solution à 40 C, contenue dans un réservoir sép arateur R de grande section sous une pression absolue de 6 bar, est reprise par une pompe centrifuge placée en charge. Données P A = 6 bar A R - Débit : Q V = 9 m 3 /h - Masse volumique de la solution à 40 C : ρ = 939 kg/m 3 - Pression de vapeur de la solution à 40 C : T V = 7000 Pa - Accélération de la pesanteur : g = 9,8 m.s -2 - Hauteur de charge : h = 2 m - Hauteur de refoulement : H = 2m - Pression dans le réservoir R et la colonne D2 : P A = P B = 6 bar - Diamètre intérieur de la canalisation : Di = 45 mm - Coefficient de friction : λ = 0,025 - Longueur des tuyaux : h = 2m P E - aspiration L A = 5 m - refoulement L R = 20 m - Longueur équivalente des pertes de charge singulières : - aspiration L EA = 4 m H= 2 m - refoulement L ER = 30 m P B = 6 bar D2 B 2 m NPSH REQUIS H MT = S = FRMULES DE CALCUL Unités Système International P B - P A Ρ g π D 2 4 J = λ ( L + L E ) v 2 2 Di g P E = P A + ( h J T ) ρ g NPSH disponible = + Z B - Z A + J T + v = Qv / S P E - T V v A négligeable devant v B (v B 2 v A 2 ) ρ g 2 g m 3 /h Repère : 206-IPT2 DSSIER RESSURCES Ce dossier comporte 9 pages Page 9/9