Separation of Acetone and Ethanol: Distillation Process Analysis
School
École Polytechnique de Montréal**We aren't endorsed by this school
Course
GCH 2730
Subject
Arts & Humanities
Date
Dec 12, 2024
Pages
2
Uploaded by ConstableAlligatorPerson1209
GCH2730 – Énergie et développement durable dans les systèmes informatiques Exercices Semaine 11 Séparation d’un mélange acétone/éthanol Le procédé partiellement annoté de la figure suivante permet de séparer un mélange d’acétone (C3H6O) et d’éthanol (C2H5OH) grâce à une colonne à distiller. L’alimentation de la colonne à distiller (courant 1) contient 200 kmol/h d’un mélange composé à 60% molaire d’acétone (C3H6O) et 40% molaire d’éthanol (C2H5OH). Le distillat (courant 8) contient 90% molaire d’acétone alors que le résidu contient 5% molaire d’acétone (courant 4). Le liquide qui sort en bas de la colonne à 65°C (courant 2) est dirigé vers un rebouilleur partiel. Le liquide qui n’a pas été vaporisé forme le résidu (courant 4) et les vapeurs qui ont été vaporisées retournent à la colonne à distiller à 76°C (courant 3). Le rebouilleur opère de sorte à vaporiser 55% du liquide sortant au bas de la colonne (courant 2). Tout comme la colonne à distiller, le rebouilleur opère à une pression totale de 1 atm. Puisque la vapeur du courant 3 et le liquide du courant 4 proviennent du rebouilleur, ils sont en équilibre. Figure 2 – Diagramme d’écoulement du procédé Note : Vous pouvez annoter directement le diagramme précédent afin de déclarer les différentes variables que vous utiliserez.
Tableau 1 – Données utiles Substance ΔĤvap(kJ/kmol) Cp du liquide (kJ/kmol ·°C) Cp de la vapeur (kJ/kmol ·°C) Acétone (C3H6O) 30 200 (Teb= 56°C) 123 71.96 + 0.201 T Éthanol (C2H5OH) 38 580 (Teb=78.5°C) 158.8 61.34 + 0.1572 T A. Calculez le débit total du résidu (kmol/h) (courant 4), celui du liquide sortant au bas de la colonne (kmol/h) (courant 2) ainsi que celui de la vapeur sortant du rebouilleur et retournant à la colonne à distiller (kmol/h) (courant 3). (1.5 points)B. Calculez la composition du liquide sortant au bas de la colonne (courant 2) ainsi que celle de la vapeur sortant du rebouilleur et retournant à la colonne à distiller (courant 3). (1.5 points)C. Votre ami a aussi réalisé les mêmes calculs que vous, mais avec d’autres spécifications et il a produit le tableau ci-dessous pour le bilan d’énergie sur le rebouilleur. En utilisant ses valeurs de débits partiels, calculez l’énergie qui doit être fournie par les tubes dans le rebouilleur (kW) en supposant qu’il n’y a aucune perte d’énergie vers l’environnement. (3 points)Substance nin(kmol/h) (courant 2)Ĥin(kJ/kmol)nout(kmol/h) (courant 3 ou 4)Ĥout(kJ/kmol)C3H6O(l)24 7 C2H5OH(l)300 140 C3H6O(g)--- --- 17 C2H5OH(g)--- --- 160