Code sujet : 12GECLAG1
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K2 est une cuve agitée dans laquelle on additionne une solution aqueuse de sulfite de
sodium dont le débit régule le pH du milieu réactionnel. Le contact avec l’acide benzène
sulfonique chaud et la chaleur dégagée par la réaction exothermique provoque la
vaporisation d’une partie de l’eau.
Cette vapeur d’eau et le dioxyde de soufre gazeux sont entraînés vers le condenseur
vertical à faisceau tubulaire E3. La vapeur d’eau est condensée et le mélange hétérogène
(eau liquide et dioxyde de soufre) est refroidi jusqu’à 20 °C, température maintenue
constante grâce à la circulation de l’eau de refroidissement dans E3. Les constituants du
mélange sont ensuite séparés dans un séparateur cyclone S2 dont le niveau de liquide est
maintenu constant. Ces deux fluides sont ensuite dirigés vers des installations de
traitement (à ne pas représenter).
La solution de benzènesulfonate de sodium issue de K2 est vidangée par l’intermédiaire
d’une pompe centrifuge P3. Le niveau de liquide est maintenu constant. La solution de
benzènesulfonate de sodium est dirigée vers un évaporateur en continu (à ne pas
représenter).
C. TRAVAIL DEMANDÉ
1. Schéma
Représenter, sur le schéma d’implantation fourni (annexe page 6/6 à rendre avec la
copie), l’installation permettant la production du benzènesulfonate de sodium en tenant
compte de la description ci-dessus, en respectant les règles de sécurité et en assurant le
bon fonctionnement de l’installation.
On précise que l’installation fonctionne à pression atmosphérique.
2. Cours
2.1. Donner la définition d’une vapeur saturante et d’une vapeur surchauffée.
2.2. Pour cristalliser le benzènesulfonate de sodium, il faut soumettre la solution qui sort
de K2 à une évaporation. À l’aide d’un schéma, décrire le fonctionnement d’un
évaporateur en continu (modèle au choix du candidat).
3. Exercices
3.1. Étude du recyclage du benzène
L’échangeur E2 condense 1,01 × 10
3
kg.h
-1
d’un mélange hétérogène eau – benzène de
titre massique égal à 92,9 % en benzène.
A la sortie du florentin S1, la phase la plus dense est constituée d’eau pure et la moins
dense de benzène pur.
3.1.1. Montrer que le débit volumique de la phase la moins dense est de 1,07 m
3
.h
-1
.
3.1.2. La phase légère s’écoule dans R2 par une canalisation de diamètre 25 mm.
Calculer la vitesse du fluide à son arrivée dans R2, l’exprimer en m.s
-1
.