III 1. Réaction de transestérification
1.1 Bilan matière du réacteur K1
1.1.1. Le débit molaire de soude se déduit du débit massique et de la masse molaire par : 10 kg.h-1/40.10-3 g.mol-1=250 mol.h-1.
On obtient de même le débit molaire d'huile: 1050 kg.h-1/885.5.10-3 g.mol-1=1185.8 mol.h-1.
Le débit molaire de méthanol est égal à six fois le débit molaire d'huile, soit 6×1050/885.5.10-3=7114.6 mol.h-1.
1.1.2. La soude étant un catalyseur, son débit sortant égal au débit entrant est 250 mol.h-1.
L'huile convertie par la réaction est donnée par 0.95×1185.8=1126.5 mol.h-1.
L'huile non convertie est donnée par 0.05×1185.8=59.3 mol.h-1.
Le méthanol consommé par la réaction est 3×1126.5=3379.5 mol.h-1, d'ou le méthanol sortant7114.6-3379.5=3735.1 mol.h-1.
Le biodiesel formé est 3×1126.5=3379.5 mol.h-1, soit 3379.5×296.5.10-3=1002 kg.h-1.
Le glycérol formé est 1126.5 mol.h-1.
1.1.3. cf tableau
1.2. Bilan thermique du réacteur K1
1.2.1. Le débit massique de solution méthanolique est 0.280 m3.h-1×830 kg.m-3=232.4 kg.h-1.
La puissance thermique de chauffage est donc Φchauf=232.4×2.48×(60-27)=19020 kJ.h-1, ou 5.3kW.
1.2.2. La puissance thermique que doit fournir la vapeur est donc Φvapeur=19020/0.90=21133 kJ.h-1.
1.2.3. La vapeur à 5 bar a est à θ=100×50.25=149.5°C et sa chaleur latente est Lv(149.5°C)=2535-2.9×149.5=2101.5 kJ.kg-1, ou 5.9kW.
Son débit est donc G=21133/2101.5=10.1 kg.h-1.
III 2. Alimentation de la colonne d'extraction
2.1. Détermination de la puissance de la pompe centrifuge
2.1.1. La relation s'écrit débit volumique = section × vitesse. On en tire v=Qv/S=(1.3/3600)/(πd2/4)=1.796 m.s-1.
2.1.2. La longueur totale du circuit s'écrit Ltot=L+Leq=6+15+3+8=32 m de canalisation.
La perte de charge correspondante s'écrit J=λ×(v2/2g)×(Ltot/d)=0.023×(1.7962/(2×9.81))×(32/16.10-3)=7.56 mCL.
2.1.3. La HMT de la pompe doit correspondre à la hauteur de liquide à vaincre, plus la différence de pression statique, plus les pertes de charge. La