BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE ÉPREUVE DE GÉNIE CHIMIQUE

Documents pareils
U-31 CHIMIE-PHYSIQUE INDUSTRIELLES

Exemples d utilisation de G2D à l oral de Centrale

EXERCICE II. SYNTHÈSE D UN ANESTHÉSIQUE : LA BENZOCAÏNE (9 points)

Pompes à carburant électriques

Thermorégulateurs Easitemp 95 et 150 eau. La solution compacte & économique

Exercices sur le thème II : Les savons

Fiche de données de sécurité Selon l Ochim (ordonn. produits chim.) du , paragr.3

Stockage de chaleur solaire par sorption : Analyse et contrôle du système à partir de sa simulation dynamique

TPG 12 - Spectrophotométrie

Chauffage à eau chaude sous pression

Eau chaude Eau glacée

Le confort de l eau chaude sanitaire. Gamme complète certifiée ACS pour le traitement de l eau chaude sanitaire

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR QUALITÉ DANS LES INDUSTRIES ALIMENTAIRES ET LES BIO-INDUSTRIES

Suivi d une réaction lente par chromatographie

EXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)

Propriétés thermodynamiques du mélange. Eau-Ammoniac-Hélium

P7669 MACHINE A VAPEUR MINIATURE P7669R A mouvement alternatif P7669T Turbine

Prescriptions Techniques

Introduction au logiciel de simulation ASPEN-Plus. J. Schwartzentruber

Réseau SCEREN. Ce document a été numérisé par le CRDP de Bordeaux pour la. Base Nationale des Sujets d Examens de l enseignement professionnel.

SCHEMATHEQUE 2004 Juin 2005

ANALYSE SPECTRALE. monochromateur

Alfa Laval échangeurs de chaleur spiralés. La solution à tous les besoins de transfert de chaleur

document proposé sur le site «Sciences Physiques en BTS» : BTS AVA 2015

LA MESURE DE PRESSION PRINCIPE DE BASE

UNIVERSITÉ D ORLÉANS. THÈSE présentée par :

Variantes du cycle à compression de vapeur

À propos d ITER. 1- Principe de la fusion thermonucléaire

Épreuve collaborative

CONCOURS COMMUN 2010 PHYSIQUE

LE FILTRE A PARTICULES : SES PROBLEMATIQUES ET NOS SOLUTIONS

GUIDE DE BONNES PRATIQUES POUR LA COLLECTE DE PILES ET ACCUMULATEURS AU LUXEMBOURG

SESSION 2013 ÉPREUVE À OPTION. (durée : 4 heures coefficient : 6 note éliminatoire 4 sur 20) CHIMIE

Solutions de mesure pour le raffinage

FRnOG, 25/01/2013. Marilyn, un datacenter vertical

2.0. Ballon de stockage : Marque : Modèle : Capacité : L. Lien vers la documentation technique :

SARM: Simulation of Absorption Refrigeration Machine

Armoires de réfrigération et de congélation Inventus / GN 2/1 profonde

LA DÉMARCHE GLOBALE DE PRÉVENTION

FICHE DE DONNEES DE SECURITE

Fiable, sûr et économique Mesure de niveau par pression différentielle électronique avec cellules métalliques ou céramiques

MANUEL D INSTALLATION ET DE MISE EN SERVICE SOMMAIRE. Fonction. Avertissements Gamme de produits Caractéristiques techniques

SUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION)

Vulcano Pièges Fourmis

Dalle Activ Kerkstoel Activation du noyau de béton

Rappels sur les couples oxydantsréducteurs

I ntroduction. Coffrets pour la régulation de la température et de l hygrométrie. Caractéristiques et avantages

Échangeurs de chaleur à contact direct

Mesures calorimétriques

Site : mail : mennier@isnab.fr SUJET ES - session 2003 Page 1 68-(7(6VHVVLRQ

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL PHYSIQUE-CHIMIE

La prévention des intoxications dans les silos à fourrage

Matériel de laboratoire

FICHE DE DONNÉES DE SÉCURITÉ conformément au Règlement (CE) nº1907/2006 REACH Nom : KR-G KR-G

4. Conditionnement et conservation de l échantillon

Exercice du cours Gestion Financière à Court Terme : «Analyse d un reverse convertible»

BTS BAT 1 Notions élémentaires de chimie 1

GLEIZE ENERGIE SERVICE

ÉJECTEURS. CanmetÉNERGIE Juillet 2009

direct serve EN DE NI ES PT CZ SK

Traitement de l eau par flux dynamique

Equipement d un forage d eau potable

Dénomination de l installation : Adresse du système de refroidissement :

Quelques chiffres clés de l énergie et de l environnement

NOTICE TECHNIQUE SSC : Système Solaire Combiné eau chaude sanitaire / appui chauffage maison / appui eau chaude piscine

Fiche de données de sécurité Selon l Ochim (ordonn. produits chim.) du , paragr.3

Etude Expérimentale d un Echangeur Thermique en Polypropylène Application au Conditionnement des Aquariums

Nombres, mesures et incertitudes en sciences physiques et chimiques. Groupe des Sciences physiques et chimiques de l IGEN

NOTICE DE MISE EN SERVICE

A N A L Y S E U R E N L I G N E D A G V D E S B I C A R B O N A T E S D E L A L C A L I N I T E

Synthèse et propriétés des savons.

AIDE-MÉMOIRE LA THERMOCHIMIE TABLE DES MATIERES

HISTORIQUE DU MOTEUR DIESEL

DOCUMENT RESSOURCE SONDES PRESENTATION

FLUIDES EN ÉCOULEMENT Méthodes et modèles

(aq) sont colorées et donnent à la solution cette teinte violette, assimilable au magenta.»

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

8. Introduction au logiciel de simulation HYSYS : calcul d'une colonne de distillation.

ET 31/32/33. +1: +2: +3: LA

Masse volumique et densité relative à 20 C

A B C Eau Eau savonneuse Eau + détergent

Pump Division MSP. Pompe à vitesse moyenne, verticale, en ligne. Bulletin PS-10-1 (F)

Se protéger contre la contamination par les micro-organismes. Gazole, gazole non routier et fioul domestique Cuves de stockage et réservoirs

CORRIGE. CHAP 04-ACT PB/DOC Electrolyse de l eau 1/12 1. ALIMENTATION ELECTRIQUE D'UNE NAVETTE SPATIALE

Phénomènes dangereux et modélisation des effets

EES : Engineering Equation Solver Fiche récapitulative - Marie-Sophie Cabot

NOUVEL ALPHA2 FIABILITÉ ET RENDEMENT REDÉFINIS Gamme complète de circulateurs professionnels pour le chauffage, la climatisation et le refroidissement

33-Dosage des composés phénoliques

Formation Bâtiment Durable :

1 Thermodynamique: première loi

Chapitre 6. Réactions nucléaires. 6.1 Généralités Définitions Lois de conservation

Libre-Service de l agence ISOPAR Garges-lès-Gonesse

BROSSE DE DESHERBAGE

boilers pompe à chaleur L eau chaude ne vous aura jamais paru aussi agréable

Cahier technique n 2. Le réseau vapeur et condensats ECONOMIES D ÉNERGIE L INDUSTRIE

Technique de mesure de particules dans la pratique. De la théorie à l application.

SECTION 3: Composition/informations sur les composants 3.2. Mélanges % CAS # (EC) No 1272/ /45/EC Deuterium oxide 99.

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR AGRICOLE SUJET

ProSimPlus HNO3 Résumé des nouvelles fonctionnalités, décembre 2008

Changements proposés au Règlement de l Office national de l énergie sur les rapports relatifs aux exportations et importations 1

Transcription:

Session 2009 BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE STL - CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCÉDÉS INDUSTRIELS ÉPREUVE DE GÉNIE CHIMIQUE Partie écrite Durée de l'épreuve : 3 heures Coefficient : 3 Le sujet comporte 6 pages numérotées de 1/6 à 6/6. Les pages 5/6 et 6/6 sont à rendre avec la copie. L'usage de la calculatrice est autorisé. 1/6

FABRICATION DE L ACÉTONE A- PRINCIPE Industriellement, l acétone (propanone) peut être produite en continu par déshydrogénation du propan-2-ol en phase liquide. La réaction, endothermique, est la suivante : CH 3 -CHOH-CH 3 CH 3 -CO-CH 3 + H 2 Cette déshydrogénation catalytique s effectue en phase liquide à 150 C, à pression atmosphérique, en présence de nickel de Raney. Un solvant inerte à haut point d ébullition permet d élever la température à laquelle s effectue la réaction ; le catalyseur reste en suspension grâce à une agitation mécanique. B- DESCRIPTION DU PROCÉDÉ I] Alimentation du réacteur et préchauffage du propan-2-ol. Le propan-2-ol est stocké dans le réservoir R1 placé au sol. Une pompe centrifuge permet le chargement du réacteur K à débit contrôlé. Il est entièrement vaporisé en traversant un échangeur tubulaire E1 alimenté en vapeur de chauffe à 7 bar (pression absolue) dont le débit est assujetti à la température d entrée du réactif dans le réacteur. II] Réaction La chaleur nécessaire à la réaction est obtenue par circulation de vapeur de chauffe à 7 bar (pression absolue) dans la double enveloppe ; le débit de vapeur de chauffe permet de maintenir la température du milieu réactionnel à 150 C. L effluent gazeux sortant du réacteur et contenant l acétone, le dihydrogène ainsi que le propan-2-ol non converti est dirigé en milieu d une colonne à distiller à plateaux D1. III] Recyclage du propan-2-ol non converti. Le bouilleur de D1 de niveau constant est constitué par un faisceau multitubulaire vertical externe E2 monté en thermosiphon chauffé par de la vapeur à 7 bar (pression absolue) dont le débit est asservi à la perte de charge dans la colonne. Le propan-2-ol est recyclé dans le réacteur à partir du pied de la colonne. L acétone condensée dans E3 constitue le distillat. Le reflux en tête de colonne est régulé en fonction de la température en tête de colonne. Le dihydrogène entraîne une quantité relativement importante d acétone. Ce mélange gazeux, sortant du condenseur E3, est injecté à la base de la colonne D2, décrite dans le paragraphe IV]. 2/6

IV] Récupération de l acétone entraînée par le dihydrogène. Cette récupération s effectue par lavage à l eau dans une colonne à garnissage D2. Le dihydrogène sort en tête de colonne pour être traité. Le mélange eau acétone récupéré en pied (niveau constant) est dirigé à l aide d une pompe en milieu de la colonne à garnissage D3 afin d y subir une rectification en continu. Il est préchauffé à travers le faisceau multitubulaire E4 par de la vapeur. Le bouilleur est chauffé par injection directe de vapeur d eau, à l aide d une rampe d arrosage plongeant dans le liquide. Une partie de la fraction de pied constituée d eau est récupérée par une pompe centrifuge en maintenant le niveau dans le bouilleur constant afin d être recyclée. L acétone obtenue en tête avec une pureté de 95 % en masse est récupérée après passage dans un condenseur E5. On ne représentera pas son stockage. Le débit de reflux est asservi à la température en tête de colonne. L acétone et le propan-2-ol sont très inflammables et nocifs par inhalation. Le dihydrogène est très inflammable. C- TRAVAIL DEMANDÉ I] Schéma Sur le support joint (annexe 2, page 6/6, à rendre avec la copie), représenter l installation en tenant compte des indications données en page 2/6 et 3/6, en respectant les règles de sécurité et en assurant le bon fonctionnement de l installation. On ne représentera pas les réservoirs de stockage de l acétone. II] Questions de cours 1. Expliquer le but d une distillation ; préciser les phénomènes physiques mis en jeu au cours de cette opération, en s appuyant sur le croquis d un plateau. 2. Étude du diagramme isobare eau-acétone, donnant la température ( C) en fonction du titre molaire en acétone. Le diagramme figure en annexe 1, page 5/6, à rendre avec la copie. 2.1. Indiquer les domaines correspondant à la phase vapeur et à la phase liquide. 2.2. Nommer les courbes qui les limitent en justifiant les noms donnés. 2.3. Identifier le composé léger et le composé lourd. Légender les axes du diagramme. 3/6

III] Exercices 1. Étude de l échangeur E1 Le propan-2-ol entre à la température de θ 1 = 22 C et sort de E1 à l état vapeur à la température d ébullition du propan-2-ol à pression atmosphérique, soit 82,4 C. La vapeur de chauffe saturée sous une pression absolue de 7 bar sort de l échangeur condensée et refroidie à la température θ 3. Le réactif a un débit massique q = 1500 kg.h -1. 1.1. Vérifier que la valeur du flux thermique échangé dans E1 est 1,34 10 6 kj.h -1 1.2. En déduire la température θ 3 sachant que le débit massique de la vapeur est de 550 kg.h -1. 1.3. Calculer le diamètre de la tubulure de l échangeur E1 sachant que le réactif doit s écouler à la vitesse de 0,2 m.s -1 et que la densité du propan-2-ol par rapport à l eau est de 0,785. 1.4. Le coefficient de transmission thermique globale de l échangeur étant de 710 W.m -2.K -1, calculer la surface nécessaire pour réaliser ce transfert de chaleur ; les liquides circulent à contre courant. En déduire la longueur L de la tubulure, sachant que l échangeur comporte 11 tubes. On suppose ici que la température θ 3 est de 73 C. N.B : dans le calcul, on prendra la moyenne logarithmique des écarts de température. 2. Fonctionnement de la colonne de rectification D3 2.1. Sachant que l acétone obtenue a une pureté de 95 % en masse, calculer le titre molaire et en déduire la température en tête de colonne, à l aide du diagramme donné en annexe, page 5/6. 2.2. Déterminer graphiquement la composition de la phase liquide produisant des vapeurs ayant le titre molaire obtenu en 2.1. DONNÉES Moyenne logarithmique des écarts de température : θ ml = Formule empirique de Duperray : p = en C θ 100 4 θ1 θ2 θ 1 ln θ2 avec p, pression absolue en bar et θ, température Enthalpie massique de vaporisation de l eau : L V (kj.kg -1 ) = 2535 2,9 θ, avec θ en C Enthalpie massique de vaporisation du propan-2-ol à 82,4 C : L V = 667 kj.kg -1 Capacité thermique massique de l eau : c eau = 4,18 kj.kg -1.K -1 Capacité thermique massique du propan-2-ol: c ol = 3,76 kj.kg -1.K -1 Masses molaires : Eau : 18 g.mol -1 Propanone : 58 g.mol -1 4/6

ANNEXE 1 À RENDRE AVEC LA COPIE DIAGRAMME ISOBARE (P= 1,0 BAR) EAU-ACÉTONE 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 5/6

ANNEXE 2, À RENDRE AVEC LA COPIE E3 E5 D1 D2 D3 K E4 E1 E2 R1 6/6