Bilan de matière exercice recyclage

[aite33]

Bonjour afin de mieux préparer ma dernière année de dut génie chimique et génie des procédés, j'ai entreprit quelques révisions utiles qui me permettront par la suite de compenser aussi quelques difficultés. En ce moment je traite un exercice de bilan de matières mais je pense qu'il y a une phrase de l'énoncé que je ne comprends pas et donc cela fausse tout mes calculs.

Voici l'énoncé:
Une bouillie (A) composé à 10% de NA2SO4 (M=142,1g/mol) dissous dans de l'eau et de matières insolubles dans l'eau est traité
La solution primaire (B) à 23% de NA2SO4 entre dans l'evaporateur avec un débit de 10 kg/min. La solution concentrée (D) est ensuite refroidie dans un cristalliseur à la sortie duquel le on recueille le sulfate de sodium cristalisé (P) sous formes de cristaux decahydraté et une solution appauvrie (F) à 5% en NA2SO4
La quantité de cristaux de NA2SO4 pur recueillie dans le courant de production (P) du crostaliseur represente 90% de la quantité de NA2SO4 pur entrant dans l'evaporateur

Calculer dans ces conditions les débits et titres massiques en NA2SO4 des différent courant A,B,E,D,P,V et F. Toutes les grandeurs sont massiques

NB: étant donner qu'il est interdit de poster des photos d'énoncer ou de schéma je vais donc vous décrire le schéma du procédé

La bouillie (A) entre dans un mélangeur/décanteur en sortie, nous avons les matières insolubles sèches (E) et la solution primaire (B) qui se dirige vers l'evaporateur. On a donc la solution primaire (B) qui entre dans l'evaporateur et en sortie, de la vapeur d'eau (V) et une solution concentrée (D) qui est acheminé jusqu'à un cristalliseur. Enfin on a donc la solution concentrée (D) qui entre dans le cristalliseur, le courant (P) qui sort du cristalliseur (production ) et enfin la solution appauvrie (F) qui retourne dans le mélangeur

Voici les endroits ou je bloque:
-sommes nous bien d'accord qu'il y a dans chaque courant 3 espèces a savoir : le NA2SO4, les matières insolubles et l'eau ?
Enfin, je ne suis pas
Vraiment sur d'avoir compris la phrase de l'énoncé qui nous dit que la quantité de NA2S04 pur recueillie dans le cristalliseur represente 90% de la quantité de cristaux pur entrant dans l'evaporateur, pouvez vous me l'expliquer ?
En dernier lieu, sommes nous bien d'accord qu'il n'y a pas de matières insolubles dans le courant (P) ?

Merci d'avance
-----

[aite33]

Bonjour j'ai essayer de reprendre l'exercice mais je bloque toujours au même endroit
Auriez vous une idée ?
Merci d'avance

[HarleyApril]

NB: étant donner qu'il est interdit de poster des photos d'énoncer ou de schéma je vais donc vous décrire le schéma du procédé

Bonsoir

Tu peux poster des images à condition qu'il n'y ait pas de souci de copyright.

Au niveau du cristalliseur, tu récupères des cristaux et il sort une solution contenant du sulfate de sodium. 90% de ce qui entre cristallise, 10% sort en solution.

cordialement

[aite33]

Merci beaucoup pour votre aide, puis je prendre en photo le schéma et vous l'envoyer ?
Bas moi j'avais raisonner par le fait que 90% de la quantité de NA2S04 pur entrant dans l'evaporateur correspondait a la quantité de NA2S04 pur recueillie dans le cristaliseur et comme on connaît le débit massique du courant B, j'avais multiplié les 90% par le titre massique du courant B en NA2SO4 et par le debit trouvant ainsi 2.07 mais je ne sais pas si cela correspond au debit du courant P ?
Enfin sommes nous bien d'accord que nous travaillons avec des ternaires ?
Mais comme je vous l'ai dit et si j'ai le droit un schéma du procédé pourra peut être vous aider a mieux comprendre ?

Merci d'avance

[A voir en vidéo sur Futura]

[aite33]

Je n'arrive toujours pas a comprendre la composition du courant du procédé en fin de production
Pouvez vous m'aider ?

[aite33]

Je ne sais pas si cela est permis ou pas sur ce forum mais je ne maitrise pas vraiment l'outil informatique et sans le schéma l'énoncé peut être délicat a comprendre alors en espérant ne pas faire d'erreur je vais poster une photo du schéma du procédé

[aite33]

Voici le schéma du procédé

[jeanne08]

Pas facile sur iPhone Na2SO4 est noté S tout dans dans 1min ...
Dans B il y a 2,3kg de S /min et dansD il y a toujours 2,3 kg de S
Dans P il y a 2,07 kg de S et le liquide qui passe dans D se retrouve dans F qui contient donc les 0,23 kg de S et cela représente 5%

[aite33]

Bonjour et désolé si l'image est un peu bizarre....
Les 2,07 kg de NA2SO4 et donc comment trouver la quantité d'eau qui circule dans (p)?
Pour les titres dans (P)on peut si je ne me trompe pas les retrouver par un bilan partiels sur chaque espèce n'est ce pas ?
Enfin sommes nous bien d'accord que le courant (P) ne contient pas de matières insolubles ?

Merci d'avance

[jeanne08]

Pour moi P ne contient que S solide

[aite33]

Donc c'est bien le 2,07 kg/min ?
Et quand on parle de cristaux decahydratés, cela n'est pas forcément lié à une composition en h2O ?

[jeanne08]

je suis revenue sur mon ordi ... cela va mieux pour taper la réponse ...
Effectivement je n'ai pas tenu compte de l'eau de cristallisation... il sort 2,07 kg de S ( donc il faut calculer quelle est la masse correspondante de S,10 H2O, tu as les masses molaires , c'est facile ) et la quantité de solide dans la zone P va donc être plus que 2,07 kg/min
De plus le liquide qui passe en D ne se retrouve pas intégralement dans F car , il manque de l'eau, cette eau qui a cristallisé avec les 2,07 kg de S

Dans ce genre d'exercice ( que je n'ai jamais fait ) il faut bien tout compter, pas à pas ...en tenant compte des précisions données pour certaines zones et ne pas paniquer ...

[aite33]

En parlant des 10 H2O
J'avais un moment pensé à cela pour calculer la masses d'eau mais le 10 H2O correspond il a un nombre de molécules ou un nombres de mole
Et si j'ai bien compris tu suggères de determiner d'abord la masse totale du courant (P) en additionnant la masse d'eau et la masse de NA2SO4 ?

[jeanne08]

Pour 1 mol de S ( masse molaire donnée 142 g ) il y a 10 mol d'eau donc 180 g d'eau donc tu calcules combien de mol de S sont dans 2,07 kg de S , tu en déduis combien de mol d'eau sont cristallisées avec et tu as donc la masse totale de solide recueilli dans la zone P ... cette eau ( que l'on appelle eau de cristallisation ) , qui se trouvait dans la zone D manque alors dans la zone F ...

[aite33]

Merci beaucoup pour ton aide, Grace a toi je comprends mieux l'exercice. Si cela ne te dérange pas j'aimerais bien te communiquer (quand j'aurais refait l'exercice ) les valeurs finales que je trouve afin de voir si cela est correct
Les 2 dernières choses que j'aimerais savoir sont les suivantes :
-dans le procédé on travail bien avec des mélanges constitués de 3 espèces non ?
Si je comprends bien ce que tu me dit de plus, tu aimerais que dans les 2,07 kg/min je détermine le nombre de mol d'eau et de Na2SO4 du mélange, que j'additionne les nombres de mol des 2 espèces, que je détermine la masse molaire du mélange et que je détermine ensuite le débit/masse du courant p ?

[jeanne08]

Je ne comprends pas pourquoi tu parles de 3 estèces ... dans la zone P tu as un solide (2,07 kg de S + x kg d'eau de cristallisation ), ce qui passe dans la zone D abandonne les 2,07 kg de S et les x kg d'eau et le reste repart dans la zone F . Tu remarqueras qu'il reste , qui part dans la zone F, une masse de (2,3-2,07) kg de S et on te dit que F contient 5% de S ... bref le débit de F est donc calculable ...
note : pour calculer ce qui se trouve dans le solide cristallisé : 142 g S + 180 g d'eau = 322 g donc (2,07+x)/2,07 = 322/142 d'où x ...
Tu vas faire rentrer une masse m de bouillie initiale en A , + la solution F dans le décanteur ce qui va séparer d'eau et des matières sèches ... et il ressort ce qui circule dans la zone B ... entre ce qui rentre dans le décanteur et ce qui en sort il y a toujours la même quantité de S ...

[aite33]

Non je parlais du courant E en sortie du décanteur
Sommes nous bien d'accord que ce courant contient 100% de matières insolubles ?

[jeanne08]

vraisemblablement ... ce qui sort du décanteur est la solution de la zone B et par ailleurs un mélange d'eau et de matières insolubles ...

[aite33]

ce qui veut dire qu'on connaît donc la composition du courant E ?

[aite33]

Bonjour, j'ai repris l'exo car il me semble que je bloque quelque part
J'ai essayer la methode que vous m'avez dit et si je ne me trompe pas, il me semble que vous avez utiliser une interpolation linéaire ?
En dehors de ça, j'ai commencer l'exo en faisant un bilan sur l'evaporateur et le cristaliseur, d'une part je ne sais pas vraiment si il faut prendre en compte le courant F dans ce bilan
Ensuite de cela je trouve un courant p de debit total =4,69 kg/h et une composition en eau de 55,3 et une composition en NA2SO4 de 44,7% je ne sais pas si vous trouvez pareil ?
Enfin lorsque je réalise le bilan, la somme des titres ne fait pas 100% (dans le courant B)
Et je ne sais pas si je me trompe ou pas mais il me semble que les masses molaire et les quantité de matières produites en kg dans le courant P sont dans la même unité et du coup peut être que le bloquage pourrais venir de la ?
Enfin je n'ai pas trop compris votre manière de procéder pour determiner le début total du courant P
Avec mon raisonement je pars du principe que P est constitué d'eau et de NA2SO4 et que si 90% de NA2SO4 de B= le NA2S04 de P alors les 10% de NA2SO4 restant correspondent a la quantité d'eau de cristallisation du courant P mais cette hypothèse semble me mener vers une impasse
Pourriez vous m'indiquer les points ou j'aurais commis des erreurs ?
Merci d'avance

[jeanne08]

Je ne fais pas les calculs ...
Par min : dans B il y a 2,3 kg de S. Cette quantité de S passe dans dans D mais avec moins d'eau car il s'en est évaporée dans E . Le solide P contient 2,07 kg des S avec de l'eau de cristallisation x kg ( (2,07+x)/2,07= 322/142). Le reste de S soit (2,3-2,07)kg passe dans F qui contient 5% de S donc le débit dans F est 100/5*(2,3-2,07) kg avec (2,3-2,07) kg de S et le reste est de l'eau, que tu peux donc calculer ...
Connaissant l'eau dans F , tu vas pouvoir calculer ce qui se trouve dans D car il y a , dans D , les 2,3 kg de S + l'eau de cristallisation (x kg) + l'eau qu'on retrouve dans F
Reste alors à trouver ce qui se trouve dans A : il y a la solution à 10% de S (m kg donc 0,1 m de S ) +la solution qui arrive de F qui contient (2,3-2,07 ) kg de S et tout ce S finira dans B ... tu vas donc trouver m
Voilà : tu refléchis bien , calmement surtout, à ce qui se passe dans chaque zone , tu pars de la zone B et tu vas pouvoir tout déduire ... une vraie enquête policière !

[aite33]

Bonjour, j'ai finit l'exercice
J'ai trouver tout les débits massique de chaque courant mais en revanche je ne trouve pas toutes les compositions de tout les mélanges. Ce n'est pas forcément ce qui est demander dans l'exercice mais est il possible de trouver les compositions des courants B; D et F ?

Merci d'avance

[jeanne08]

Dans B tout est donné et pour les autres courants tu peux tout calculer ( débits et composition ) en suivant bien ce qu'il advient de S et de l'eau ( relis bien le post 21)