Universit 7 Novembre Carthage Institut National des Sciences Appliques et de Technologie

Anne Universitaire 2014-2015 Examen Janvier 2015

Filire : GH.I. II Epreuve : Technologie chimique Dure : 1h 30 Enseignant : H. B. Mohamed _____________________________________________________________________

Exercice n 1 : Schma de procd : SYNTHESE DE LACIDE PROPENOIQUE (8 points)

II est conseill de ne pas consacrer plus 1/3 du temps au schma. Description du procd

L'oxydation catalytique en phase gazeuse, 35OC sous 2 bars, du propne permet d'obtenir le propnal (ou acrolne) : cette partie ne sera pas tudie. Une deuxime oxydation 270C sous 1,5 bars permet de transformer le propnal en acide propnoque : H2C=CH-CHO + O2 --------> H2C=CH-COOH. propnal acide propnoque Pour obtenir une bonne slectivit et un bon rendement, on "dilue" les ractifs gazeux avec de la vapeur d'eau (nombre de moles d'eau / nombre de moles de propnal = 6), et on se place en excs de dioxygne. L'acide propnoque gazeux form est ensuite absorb vers 50C dans de l'eau ruisselant dans une tour d'absorption. On obtient une solution aqueuse d'acide propnoque 20 % en masse. La totalit du mlange ractionnel gazeux (G1) provenant de la premire oxydation (non reprsente) doit tre traite en continu. Il est enrichi en dioxygne, de manire respecter le rapport : nombre de moles de O2 / nombre de moles de propnal = 2 ; prvoir une rgulation. Soit (G2), le mlange gazeux obtenu. Le racteur E est un changeur faisceau tubulaire vertical. Le mlange ractionnel (G2) arrive la partie suprieure des tubes de E. Seul le racteur E travaille sous 1,5 bars. La raction tant exothermique, il faut liminer l'nergie libre pour maintenir la temprature 270C. Pour cela, on fait circuler autour des tubes de E un fluide thermique appel HTS ("Heat Transfert Salt" : il contient un mlange de sels fondus : 40 % NaNO2, 53 % KN03 et 7 % NaNO3). Ce fluide thermique est recycl il circule entre E et E1 par pompe centrifuge P1 et permet la production de vapeur d'eau 4 bars, en restituant son nergie l'eau liquide arrivant autour des tubes de E1. Le dbit du HTS rgule la temprature dans le racteur E. A la sortie de E, le mlange gazeux se refroidit naturellement jusque 140C, puis on le refroidit 50C dans l'changeur faisceau tubulaire horizontal E2 par circulation d'eau froide autour des tubes. Prvoir une rgulation.

Il est ensuite envoy en bas de la tour d'absorption D, dans laquelle l'acide propnoque est dissous dans l'eau pulvrise la partie suprieure. A la sortie, le gaz est analys et cette mesure rgule le dbit d'eau. Le niveau du liquide en bas de D est rgul et la solution aqueuse d'acide propnoque est stocke au sol dans le rservoir R en attente de traitements ultrieurs.

Schma Raliser le schma de cette fabrication sur une copie double. Reprsenter les appareillages de mesures, de contrles et de rgulations ncessaires au bon fonctionnement de l'installation en respectant les rgles de scurit Exercice n 2: Mcanique des fluides : tude de la pompe P1 (6 points) La pompe roue hlicodale P1, dont la courbe caractristique Hauteur manomtrique / Dbit est donne en annexe transporte le HTS pur entre E et E1. Les deux Echangeurs E et E1 fonctionnent sous une pression de 4 bar. De plus, le niveau en pied de la colonne D3 est maintenu constant. La canalisation reliant ces appareils a une longueur L de 34 m et son diamtre intrieur d, constant, est gal 15 cm. La surface libre du liquide dans D3 est 12 m plus bas que le point darrive du liquide dans D2. On indique que v, vitesse du fluide, nest donc pas nulle. Les accessoires en place dans ce circuit crent une perte de charge identique celle que provoque une longueur Le de 22 m de canalisation. En partant de lquation de Bernoulli, on peut montrer que si on appelle Dv le dbit volumique du liquide exprim en m3.h-1 et Hmt la hauteur manomtrique totale exprime en mtres de liquide, lexpression suivante est vrifie :

Hmt = 12 + 1,725 10-4 Dv2 La courbe reprsentative de la fonction ci-dessus est appele courbe de rseau du circuit.

2.1 La courbe caractristique de la pompe centrifuge P1 tant donne en annexe, page 6/6, tracer sur ce graphe la courbe de rseau du circuit ( rendre avec la copie). 2.2 . En dduire la hauteur manomtrique et le dbit volumique du liquide circulant entre E et E1 laide de P1. 2.3. On dsire augmenter ce dbit en utilisant en plus une pompe P2 identique P1, Quel sera le dbit si on fait le montage de P1 et P2 en parallle. 2.4. Quel sera le dbit si on fait le montage de P1 et P2 en serie. Exercice n 3: Compresseur 2 tages (3 points)

La photo ci-dessus est celle dun Compresseur 2 tages 1) Donner la dfinition du taux de compression et quelles sont ces valeurs limites. 2) Reprsenter le Processus de compression dans un diagramme p,V et montre le gain de la

compression bi-tages avec refroidisseur intermdiaire par rapport un procd mono-tag.

Exercice n 4: Rservoir de stockage (3 points)

1) Identifier les 3 types de de Rservoir Ci-dessus represents, 2) Indiquer le caracteristique de chaque type et les avantages de son utilisation

Nom : ..Prenom. Groupe :Examen Technologie Chimique CH2 2014-15