Chimie -résolution de problème -le procédé Frasch

[pandaka]

Bonsoir, pouvez-vous m'aider pour un exercice en chimie ,j'ai un peu de mal à comprendre ...Le procédé de Frasch, utilisé pour l'extraction du soufre natif de ses gisements, se fait à l'aide d'un conduit comportant 3 tubes concentriques. De la vapeur surchauffée envoyée dans le tube externe fait fondre la soufre, qui remonte dans l'espace annulaire médian jusqu'à la surface. Il arrive à la surface sous forme d'émulsion dans de l'air comprimé, lequel est envoyé par le tube interne.
Quelle masse de vapeur d'eau le procédé nécessite-t-il pour extraire une tonne de soufre ?
Données :
40% d'energie est perdus entre le lieu d'injection de la vapeur d'eau et l'utilisation sous forme liquide au fond du puits .Energie massique de fusion du soufre Lf=41,8KJ.Kg^-1
Energie massique de vaporisation de l'eau à 115°C : Lv 2220KJ.Kg^-1
Energie transférée par un système de masse m dont la température varie de Oi à Of: Q=m*c*[Of - Oi]
Capacité thermique massique :
soufre solide Cs=0,75 KJ.Kg^-1.°C^-1
de la vapeur d'eau Ce = 1,9 KJ.Kg^-1. °C^-1
A la pression considérée :
Température de fusion du soufre Of (soufre) =115 °C
Température d'ébullition de l'eau Oe(eau) = 115 °C

Merci pour votre aide .

[maurice]

Bonjour,
Je n'ai jamais eu à résoudre un tel problème, mais j'essaie. Il semble qu'il faut d'abord dépenser de la chaleur pour chauffer de l'eau à 115°C et pour la faire bouillir. Pour faire chauffer 1 gramme d'eau de 15°C à 115°C, il faut fournir Q = m·4.18 J/(g·K)·100 K = 418 J/g. Pour faire bouillir 1 g eau à 115°C, il faut 2220 J. Pour faire bouillir 1 grammes d'eau à 115°C, il faut fournir 2220 J. Total : pour chauffer et faire bouillir 1 grammes d'eau, il faut fournir (418 +2220) = 2638 J.
Pour chauffer 1 g de soufre de 15°C à 115°C, il faut fournir 0.75·100 = 75 J. Pour faire fondre ce 1 g de soufre, il faut fournir 41 J. Total : pour chauffer et faire fondre 1 g soufre, il faut fournir 75 + 41 = 116 J.
Or 1 g de vapeur à 115°C libère 2220 J en se condensant. Cela suffit pour faire chauffer et fondre 2220/116 = 19.14 g de soufre.
Pour extraire 1 tonne de soufre, il faut 1'000'000/19.14 = 52 246 g vapeur d'eau = 52,2 kg vapeur
Et comme il y a des pertes énormes, il faudra 100/40 · 52.2 kg = 130, 616 kg de vapeur.

[pandaka]

Bonjour
J'ai essayé de répondre au problème en me posant deux questions :
- Quelle est la quantité de chaleur qu'il faut fournir pour porter une tonne de soufre de l'état solide à 40°C à l'état liquide à 115°C ?
-Quelle est la quantité de chaleur libéré pour une tonne de vapeur d'eau lorsqu'elle passe de 160°C à 115°C à l'état liquide ?
Vos idées et vos résultats me semblent beaucoup plus logique que ma résolution au problème
Merci d'avoir pris le temps de me répondre

[pandaka]

Bonjour,
Je n'ai jamais eu à résoudre un tel problème, mais j'essaie. Il semble qu'il faut d'abord dépenser de la chaleur pour chauffer de l'eau à 115°C et pour la faire bouillir. Pour faire chauffer 1 gramme d'eau de 15°C à 115°C, il faut fournir Q = m·4.18 J/(g·K)·100 K = 418 J/g. Pour faire bouillir 1 g eau à 115°C, il faut 2220 J. Pour faire bouillir 1 grammes d'eau à 115°C, il faut fournir 2220 J. Total : pour chauffer et faire bouillir 1 grammes d'eau, il faut fournir (418 +2220) = 2638 J.
Pour chauffer 1 g de soufre de 15°C à 115°C, il faut fournir 0.75·100 = 75 J. Pour faire fondre ce 1 g de soufre, il faut fournir 41 J. Total : pour chauffer et faire fondre 1 g soufre, il faut fournir 75 + 41 = 116 J.
Or 1 g de vapeur à 115°C libère 2220 J en se condensant. Cela suffit pour faire chauffer et fondre 2220/116 = 19.14 g de soufre.
Pour extraire 1 tonne de soufre, il faut 1'000'000/19.14 = 52 246 g vapeur d'eau = 52,2 kg vapeur
Et comme il y a des pertes énormes, il faudra 100/40 · 52.2 kg = 130, 616 kg de vapeur.

Bonjour
J'ai essayé de répondre au problème en me posant deux questions :
- Quelle est la quantité de chaleur qu'il faut fournir pour porter une tonne de soufre de l'état solide à 40°C à l'état liquide à 115°C ?
-Quelle est la quantité de chaleur libéré pour une tonne de vapeur d'eau lorsqu'elle passe de 160°C à 115°C à l'état liquide ?
Vos idées et vos résultats me semblent beaucoup plus logique que ma résolution au problème
Je ne sais pas si je vous ai envoyer le message deux fois , je suis nouvelle sur cette plateforme , je ne sais pas encore bien l'utiliser .
Merci d'avoir pris le temps de me répondre

[OB1CherVox]

Bonjour,

Maurice, je tombe sur des résultats très similaires. Cela me parait cependant très peu. L'article wikipédia du procédé Frasch indique qu'entre 3 et 38 tonnes d'eau sont utilisées par tonne de soufre extrait. Qu'en penses-tu ?

Pandaka : tu trouves les mêmes résultats ?

[maurice]

Comme je l'ai dit, je n'ai jamais effectué de calculs de cette nature industrielle. Je suis un prof. de chimie de niveau lycée. Et je ne sais pas non plus envoyer des messages privés. J'ai reçu un message privé. Et je ne suis pas parvenu à y répondre.