On considère le schéma simplifié de la production de l’huile en bouteilles (figure 1). En appliquant la conservation de la masse sur l’ensemble du procédé et en utilisant $$A = 50\,\text{kg}$$ , $$B = 4\,\text{kg}$$ , $$D = 10\,\text{kg}$$ , $$G = 34\,\text{kg}$$ ainsi que $$F = A - (B + D + G)$$ , quelle est la quantité perdue $$F$$ ?

À partir du même schéma (figure 1), la quantité d’« huile brute » à la sortie du broyage (flux C) correspond à la masse entrante moins la perte au broyage. Sachant $$A = 50\,\text{kg}$$ et $$B = 4\,\text{kg}$$ , quelle est la quantité d’huile brute ?

Pour l’opération Broyage–Pressage illustrée, choisir l’équation qui exprime correctement le bilan global entre les flux A (entrée), B (sortie vers le bas) et C (sortie latérale).

Dans l’opération Broyage–Pressage, sélectionner l’expression correcte de C en fonction de A et B d’après le bilan global.

Application numérique indiquée pour l’opération Broyage–Pressage : choisir la valeur donnée pour le flux C.

Choisir l’énoncé qui décrit ce que traduisent les équations des bilans partiels lorsqu’il n’y a pas de réaction chimique.

Sélectionner l’affirmation correcte concernant la relation entre la somme des bilans partiels et le bilan global pour une opération sans réaction chimique.

Dans la colonne de distillation d’un mélange binaire (1,2), identifier les flux de sortie indiqués sur le schéma et leur notation de composition.

Dans la colonne de distillation (mélange binaire 1,2), sélectionner l’énoncé qui décrit correctement la signification de $$x^F1$$ , $$x^D$$ et $$x^{W1}$$ sur le schéma.

On considère la concentration d’un débit massique M de jus d’orange à m% d’orange. Le concentré a un débit massique C à c% d’orange et l’eau évaporée a un débit massique E. Schématiser le problème en choisissant la description correcte des flux et compositions autour de l’appareil de concentration.

On suppose qu’au cours de la concentration, l’eau évaporée ne contient pas de matière sèche. Déterminer les débits massiques du concentré et de l’eau évaporée à partir des données: $$M=12\ \text{t/h}$$ , $$m\%=10$$ , $$c\%=20$$ . Choisir la paire correcte (C, E).

On désire distiller un mélange de 2000 kg/h contenant 60 % de méthanol dans l’eau pour obtenir un distillat à 98 % de méthanol et un résidu à 95 % d’eau (pourcentages massiques). En appliquant les bilans de matière, déterminer le débit massique du distillat D.

Dans les mêmes conditions (alimentation 2000 kg/h à 60 % méthanol, distillat 98 % méthanol, résidu 95 % eau), déterminer le débit massique du résidu R.

Avec les données de l’énoncé (alimentation 60 % méthanol en masse), quelle est la fraction molaire du méthanol dans l’alimentation A ? Utiliser les masses molaires usuelles : méthanol 32,04 kg/kmol, eau 18,015 kg/kmol.

Pour le distillat spécifié à 98 % de méthanol en masse, quelle est la fraction molaire du méthanol dans le distillat D ? (M méthanol = 32,04 kg/kmol ; M eau = 18,015 kg/kmol.)

Pour le résidu spécifié à 95 % d’eau en masse, quelle est la fraction molaire du méthanol dans le résidu R ? (M méthanol = 32,04 kg/kmol ; M eau = 18,015 kg/kmol.)

Dans les mêmes conditions, quel est le débit molaire total du distillat D ?

Déterminer les quantités d’eau pure et d’acide sulfurique 92% à utiliser pour préparer une tonne d’acide sulfurique 28% (% massiques).

On introduit une charge de 1000 kmol d’éthanol à 20% dans l’eau dans une colonne de distillation. Sachant que l’on recueille en fin d’opération 120 kmol de distillat à 60% en éthanol, déterminer la composition du résidu. Remarque : les pourcentages sont des pourcentages massiques.

Déterminer le titre massique de la solution obtenue en mélangeant 20 kg d’acide chlorhydrique 10% avec 50 l d’acide chlorhydrique 30% (% massique). La densité de l’acide chlorhydrique est 1,152.

Exercice n°4 — On souhaite préparer une solution d’acide nitrique (HNO3) en mélangeant deux solutions disponibles. La solution à obtenir est une solution de HNO3 30 % massique et la masse totale visée est de 300 kg. Les solutions disponibles sont une solution de HNO3 70 % molaire et une solution de HNO3 4 % molaire. Quelle conversion de titres est nécessaire avant de calculer les masses à mélanger pour atteindre la cible 30 % massique ?

Exercice n°4 — Parmi les éléments suivants, lesquels sont explicitement fournis pour la préparation de la solution de HNO3 ?

Exercice n°5 — Un lavage est réalisé pour traiter un mélange air+alcool. Sélectionner toutes les données numériquement indiquées dans l’énoncé.

Exercice n°5 — Quel est l’objectif de l’opération de lavage sur la composition du mélange air+alcool à la sortie ?

Exercice n°6 — Les pourcentages indiqués pour l’acide phosphorique (H3PO4) dans cet exercice sont de quel type ?

Exercice n°6 — Quel est l’effet de la première étape de filtration sur la solution d’acide phosphorique issue du flux de 7000 kg à 11 % en H3PO4 ?

Exercice n°6 — Quelle quantité d’eau pure est éliminée par le deuxième concentrateur ?

Exercice n°7 — D’après la figure I de l’installation, quel débit massique est indiqué pour le courant F ?

Exercice n°7 — D’après la figure I de l’installation, quelle fraction massique d’acétone est associée au courant K ?

Exercice n°7 — D’après la figure I de l’installation, quelle fraction massique d’acétone est associée au courant J ?

Exercice n°7 — D’après la figure I de l’installation, quelle fraction massique d’acétone est associée au courant G ?

Exercice n°7 — D’après la figure I de l’installation, quelle fraction massique d’acétone est associée au courant H ?

Remarque : toutes les fractions sont des fractions massiques. On désire produire 50 kg d’un mélange eau–acétone contenant 10 % massique d’acétone dans une colonne d’absorption. La colonne est alimentée en eau pure et par un mélange air–acétone à 20 % massique d’acétone. L’acétone passe de l’air vers l’eau et le gaz en sortie contient encore de l’acétone avec une composition de 3 % massique. Calculer la quantité totale de gaz à l’entrée de la colonne.

Remarque : toutes les fractions sont des fractions massiques. On désire produire 50 kg d’un mélange eau–acétone contenant 10 % massique d’acétone dans une colonne d’absorption. La colonne est alimentée en eau pure et par un mélange air–acétone à 20 % massique d’acétone. L’acétone passe de l’air vers l’eau et le gaz en sortie contient encore de l’acétone avec une composition de 3 % massique. Calculer la quantité d’eau alimentant la colonne.

On cherche à distiller un mélange liquide contenant 20 % d’éthane, 40 % de propane et 40 % de butane à l’aide de deux colonnes de distillation en série (voir schéma). Le distillat de la première colonne (courant C) est envoyé dans une seconde colonne qui donne un distillat riche en propane D et un résidu riche en butane E. D’après le schéma, quelle affirmation décrit correctement la composition molaire du courant C sortant de la première colonne ?

Pour une charge horaire de 100 kmol/h (20 % C2H6, 40 % C3H8, 40 % C4H10) et en supposant que l’éthane est récupéré dans le distillat de la première colonne (courant C) avec xC = 0,95 et yC = 0,04, déterminer le débit molaire de C.

Avec les mêmes données et compositions de la Colonne 2 (D : 99 % C3H8 et 1 % C4H10 ; E : 8,4 % C3H8 et 91,6 % C4H10), estimer le débit molaire du distillat D de la seconde colonne.

Avec les mêmes données et compositions de la Colonne 2 (D : 99 % C3H8 et 1 % C4H10 ; E : 8,4 % C3H8 et 91,6 % C4H10), estimer le débit molaire du résidu E de la seconde colonne.

Selon le schéma, quelle est la composition molaire du distillat D de la seconde colonne ?

Selon le schéma, quelle est la composition molaire du résidu E de la seconde colonne ?

Un mélange d’acides contient initialement 23 % en masse de HNO3, 57 % de H2SO4 et 20 % de H2O. On souhaite obtenir un mélange final de 100 kg/h à 27 % de HNO3, 60 % de H2SO4 et 13 % de H2O en ajoutant de l’acide sulfurique à 93 % (en masse) et de l’acide nitrique à 90 % (en masse). Quelles quantités d’acide sulfurique à 93 % et d’acide nitrique à 90 % doit-on ajouter pour atteindre la composition cible (débits en kg/h) ?

L’air contient 17 % d’alcool et traverse de l’eau chaude. À la sortie, l’eau contient 13 % d’alcool. La diffusion permet de récupérer 90 % de l’alcool de l’air. Quelle est la quantité d’eau nécessaire pour traiter un flux d’air de 30 t/h (débit massique en t/h de la solution eau + alcool à la sortie) ?

L’air contient 17 % d’alcool et 90 % de cet alcool est récupéré par diffusion dans l’eau chaude. Déterminer la fraction massique d’alcool dans l’air à la sortie.

Un flux gazeux (HCN : 6,78 % molaire ; inerte : 93,22 %) est lavé par l’eau pour extraire l’acide cyanhydrique. On cherche un gaz sortant à 0,3 % molaire de HCN, et la solution de lavage passe de 0,1 % à 1,2 % molaire en HCN. Quel schéma d’opération décrit correctement le problème ?

Pour le flux gazeux lavé par l’eau (HCN : 6,78 % ; inerte : 93,22 %) avec un gaz sortant à 0,3 % molaire de HCN, déterminer le débit de gaz sortant si le débit de gaz entrant est de 100 m3/h (supposer comportement idéal et conservation de l’inerte).

Pour l’opération de lavage (solution passant de 0,1 % à 1,2 % molaire en HCN), exprimer le débit molaire d’eau à l’entrée en proportion du débit molaire de gaz entrant N_in. Quelle est la valeur de L/N_in à fournir pour atteindre 0,3 % molaire de HCN dans le gaz sortant ?

Considérez le schéma de procédé indiqué (Condensation suivie de Lavage) avec des courants numérotés (1) à (5). Quel courant correspond à l’alimentation initiale du procédé avant la condensation?

Dans le schéma de procédé (Condensation → Lavage), combien de sorties distinctes a l’unité de Lavage?

Selon le schéma, quel courant est la sortie gazeuse finale après l’unité de Lavage?

Toujours d’après le schéma, quel courant représente la purge issue de l’unité de Condensation?

En vous référant à l’échiquier des flux (tableau), quelle est la valeur du débit d’HCl dans le courant (1), en kmol/h?

D’après le tableau des flux, quelle est la valeur du débit de O2 dans le courant (1), en kmol/h?

Toujours selon le tableau, quel est le débit de N2 dans le courant (1), en kmol/h?

D’après l’échiquier, quel est le débit de Cl2 dans le courant (1), en kmol/h?

Selon le tableau, quel est le débit de H2O dans le courant (1), en kmol/h?

En lisant l’échiquier, quelle valeur de fraction molaire (%) est indiquée pour HCl dans le courant (4)?

Toujours dans le tableau, quelle valeur est reportée pour H2O dans le courant (4) sous Débit (kmol/h)?

Selon la même cellule de H2O pour le courant (4), quelle fraction molaire (%) est indiquée?

Distillation binaire méthanol–eau. L’alimentation est un mélange de 200 kg/h contenant 60% de méthanol (massique). On veut obtenir un distillat à 98% de méthanol et un résidu à 95% d’eau (massique). Quel énoncé décrit correctement l’objectif de pureté des deux produits de sortie?

Pour cette opération de distillation, quel bilan global est correctement écrit pour relier les débits massiques de l’alimentation, du distillat et du résidu?

En s’appuyant sur les fractions massiques données, quel bilan partiel sur le méthanol est correctement formulé?

En alternative, le bilan partiel sur l’eau peut s’écrire selon les fractions massiques correspondantes. Quelle écriture correcte du bilan sur l’eau est proposée dans le document?

En résolvant les équations de bilan fournies, quel est le débit massique du distillat D?

En résolvant les équations de bilan fournies, quel est le débit massique du résidu R?

Exercice 15. On mélange 80 l d’une solution 1 d’acide phosphorique (H $$_3$$ PO $$_4$$ ) à 30% massique et 150 kg d’une solution 2 d’acide phosphorique à 54% massique. Quelle est la concentration massique de la solution 1?

Exercice 15. On mélange 80 l d’une solution 1 d’acide phosphorique (H $$_3$$ PO $$_4$$ ) à 30% massique et 150 kg d’une solution 2 d’acide phosphorique à 54% massique. Quelle est la concentration massique de la solution 2?

Données de référence pour une solution 1. Quelle est la masse volumique fournie pour la solution 1 telle qu’indiquée dans l’énoncé (aucune autre information nécessaire) ?

Données atomiques indiquées. Quelles valeurs de masses molaires atomiques sont données explicitement pour C, P et O (en g/mol) ?

Exercice 16 – Lavage d’une solution aqueuse d’acide acétique. On traite un flux de $$100$$ kg/h d’une solution aqueuse d’acide acétique à $$20\%$$ massique avec de l’acétate de butyle pur alimenté à $$200$$ kg/h en contre-courant. En sortie, un des flux est un mélange eau–acide acétique à $$3\%$$ massique en acide acétique. En supposant que toute l’eau sorte uniquement avec ce premier flux, quel est le débit massique de ce flux eau–acide acétique ?

Exercice 16 – Lavage d’une solution aqueuse d’acide acétique. Avec les mêmes données (alimentation $$100$$ kg/h à $$20\%$$ massique d’acide acétique, solvant acétate de butyle pur $$200$$ kg/h ; premier flux de sortie eau–acide acétique à $$3\%$$ massique), quelle est la fraction massique d’acide acétique dans le second flux de sortie (mélange acétate de butyle–acide acétique) ?

Exercice 16 – Lavage d’une solution aqueuse d’acide acétique. À partir des bilans matière, quel pourcentage de l’acide acétique initial est récupéré avec l’acétate de butyle dans le second flux de sortie ?

Exercice 17 – Préparation d’une solution d’acide nitrique. On veut préparer $$300$$ kg d’une solution d’acide nitrique $$(\mathrm{HNO_3})$$ à $$30\%$$ massique en mélangeant deux solutions disponibles : une solution $$70\%$$ molaire en $$\mathrm{HNO_3}$$ et une solution $$4\%$$ molaire en $$\mathrm{HNO_3}$$ . Les masses molaires sont $$\mathrm{H}=1$$ g/mol, $$\mathrm{N}=14$$ g/mol, $$\mathrm{O}=16$$ g/mol. Quelle est la fraction massique de $$\mathrm{HNO_3}$$ dans la solution $$70\%$$ molaire ?

Exercice 17 – Préparation d’une solution d’acide nitrique. Pour obtenir $$300$$ kg à $$30\%$$ massique de $$\mathrm{HNO_3}$$ à partir des deux solutions ( $$70\%$$ molaire et $$4\%$$ molaire), quelles masses de chaque solution doivent être mélangées ?

Exercice 18 – Concentration d’une solution d’acide phosphorique. Un flux de $$7000$$ kg d’une solution à $$11\%$$ massique en $$\mathrm{H_3PO_4}$$ est filtré pour obtenir une solution à $$30\%$$ en $$\mathrm{H_3PO_4}$$ par élimination d’une quantité $$B$$ d’eau pure. Quelle est la valeur de $$B$$ ?

Exercice 18 – Étape de concentration supplémentaire. La solution à $$30\%$$ en $$\mathrm{H_3PO_4}$$ passe dans un second concentrateur où l’on élimine une quantité $$D=700$$ kg d’eau pure. Quelle est alors la concentration massique finale de $$\mathrm{H_3PO_4}$$ dans la solution sortante ?

Les pourcentages indiqués sont de quel type dans cette feuille d’exercices ?

Selon les consignes générales, quelle est la première action demandée à l’étudiant ?

Selon les consignes générales, quelle est la seconde action demandée à l’étudiant ?

Exercice 18 — Déterminer les quantités d’acide nitrique HNO3 70 % molaire et d’acide nitrique 20 % massique à utiliser pour préparer 300 kg d’acide nitrique 35 % massique. Données molaires : H : 1 g/mol, N : 14 g/mol, O : 16 g/mol. Quelles masses de solutions doivent être mélangées ?

Exercice 19 — On désire extraire l’acide acétique d’une solution aqueuse (100 kg/h, 20 % massique en acide) par l’acétate de butyle pur (200 kg/h) en extracteur à contre-courants. En sortie, l’extrait (acétate de butyle + acide acétique) titre 9 % massique en acide. Quel est le débit massique de l’extrait ?

Exercice 19 — Dans les mêmes conditions, quel est le débit massique du raffinat (mélange eau + acide acétique) ?

Exercice 19 — Quelle masse d’acide acétique reste dans le raffinat ?

Exercice 20 — On sépare l’éthanol d’un mélange eau–éthanol de $$1000$$  kg/h à 25 % massique d’éthanol par une colonne de distillation. On obtient un distillat à 90 % d’éthanol et un résidu à 6,45 % d’éthanol. Quel est le débit massique du distillat ?

Exercice 20 — Dans les mêmes conditions, quel est le débit massique du résidu ?

Pour un exercice de distillation, il est demandé d’exprimer les débits massiques de chaque constituant du mélange dans chacun des flux de matière et de rassembler les résultats dans un tableau. Quelle opération est explicitement requise pour les débits massiques des constituants dans les flux de matière?

Dans le même exercice, il est demandé de déterminer la composition molaire de plusieurs courants. Quels courants doivent être pris en compte pour la composition molaire?

On donne une donnée physique pour l’un des constituants. Quelle est la masse molaire de l’éthanol?

On désire absorber l’acétone à partir d’un mélange gazeux contenant 60% molaire d’acétone et 40% molaire d’inerte. Quel est l’absorbant indiqué pour réaliser l’opération?

Dans l’opération d’absorption, quelle fraction de la quantité initiale d’acétone est récupérée?

Pour l’absorption, quel est le débit molaire d’acide acétique à l’entrée?

Pour l’absorption, quel est le débit molaire du gaz à l’entrée?

Dans l’exercice d’absorption, quelle action est demandée concernant la représentation du procédé?

Dans l’exercice d’absorption, quelle synthèse des résultats est demandée concernant les débits et les fractions?

On considère un schéma procédés comprenant une étape de condensation suivie d’un diviseur de flux, avec des courants numérotés (1), (2), (3), (4) et (5). Selon l’énoncé, quel rapport entre débits est imposé?

Dans ce même schéma, quels flux ont explicitement les mêmes compositions?

Dans l’exercice de schéma procédés, quelle détermination de débit est demandée en premier?

Toujours pour ce schéma, quel autre débit total doit être déterminé explicitement?

Dans la dernière consigne liée au schéma, quelle tâche de bilan est exigée?

On mélange 80 L d’une solution 1 d’acide phosphorique (H3PO4) à 28% massique en H3PO4 et la masse volumique de cette solution vaut 1560 kg/m^3. Calculer la composition molaire de la solution 1 entre H3PO4 et H2O.

On ajoute 150 kg d’une solution 2 d’acide phosphorique à 60% massique en H3PO4 à la solution 1 décrite. Déterminer la masse totale de la solution obtenue.

Pour le mélange final obtenu en combinant la solution 1 (28% massique en H3PO4, 80 L, 1560 kg/m^3) et la solution 2 (150 kg, 60% massique en H3PO4), déterminer la composition massique en $$H3PO4$$ de la solution finale.

On lave 500 mol/h d’un gaz par de l’eau pure. Le gaz d’entrée contient 8% molaire en alcool et 92% d’air. À la sortie, la solution de lavage contient 95% de la quantité initiale d’alcool du gaz. Calculer le débit molaire d’alcool absorbé par l’eau.

Dans les mêmes conditions de lavage (500 mol/h, 8% alcool à l’entrée, 95% de l’alcool initial absorbé), déterminer le débit molaire d’alcool restant dans le gaz en sortie.

La composition molaire en eau de la solution de lavage en sortie est 80%. Avec 95% de l’alcool initial du gaz absorbé par l’eau, déterminer le débit molaire d’eau présent dans la solution de lavage en sortie.

Après lavage, estimer la fraction molaire d’alcool dans le gaz en sortie (le gaz sortant est le gaz d’entrée moins l’alcool absorbé, l’air est supposé non absorbé).