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BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL Procédés de la Chimie, de l’Eau et des Papiers Carto

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL Procédés de la Chimie, de l’Eau et des Papiers Cartons Sujet ZERO ÉPREUVE E2 : ÉPREUVE TECHNOLOGIQUE ÉTUDE D’UN PROCÉDÉ INDUSTRIEL CORRIGÉ Calculatrice autorisée, conformément à la circulaire n° 99-186 du 16 Novembre 1999 Aucun document autorisé BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL PROCEDES DE LA CHIMIE, DE L’EAU ET DES PAPIERS-CARTONS E2 : Épreuve technologique Étude d’un procédé SUJET ZERO Coef : 4 Durée : 4 heures Repère : Ce corrigé comporte 11 pages Page 1/11 FABRICATION D’UN ENGRAIS MINERAL NPK I- COMPREHENSION DU PROCEDE I.1 / Identification des produits : matières premières et produits finis I.1.1. Citer les 3 éléments essentiels rentrant dans la composition d’un engrais ternaire et donner le rôle fertilisant de chacun sur une plante. / 3 pts Azote (N) : pour le rendement et la qualité de la récolte (0.5+0.5) Phosphore ( P) : pour la croissance , la rigidité des tissus , la qualité des végétaux (0.5+0.5) Potassium (K) : pour la précocité, la résistance à la sécheresse et aux maladies (0.5+0.5) I.1.2 Compléter le tableau ci-dessous en cochant pour chaque matière première l’apport qu’elle garanti dans la formulation. / 3 pts Matières premières Apport en azote (N) Apport en phosphore (P) Apport en potassium (K) SA 21 × Urée × DAP × × KCl × LSU × T400 Fines × × × Huile Talc -0.5 par erreur ou oubli I.1.3 Justifier le nom « SA21 » donné pour la désignation du sulfate d’ammoniaque. Pour cela, calculer le pourcentage massique en azote dans la molécule d’ammoniaque. /2 pts Données : N= 14 g/mol , H=1 g/mol , S= 32 g/mol , O=16 g/mol Titre en N = ( 2×M(N)) / M((NH4)2SO4) / 1 pt = (2×14) / 128 Titre en N = 0.21 ou 21% / 1 pt I.1.4 Préciser la nature du T400 et préciser l’avantage que représente cet ajout dans la formulation. / 1 pt Repère : Ce corrigé comporte 13 pages Page 2/11 Nature du T400 : Maërl broyé / 0.5 pt Intérêt : amendement / 0.5 pt I.2 / Schématisation du procédé /10 pts Barème : - 0.5 par erreur ou oubli I.3 / Identification et rôles des opérations unitaires ainsi que des flux de matière et d’énergie dans le procédé. I.3.1 Quel est le danger lié à la dispersion dans l’air du T400 ? / 1 pt Le danger est l’irritation des voies respiratoire. I.3.2 Quelle opération unitaire du procédé permet de maitriser le risque lié à l’émanation de poussières du T400. Justifiez votre réponse. / 1.5 pts L’humidification évite qu’un produit pulvérulent entraine pendant son transport une émanation de poussières I.3.3 Quelle est l’opération utilisée pour recycler les poussières de fines sortant du sécheur. / 1 pt Installation de cyclones Pour obtenir la certification ISO 14001, le choix d’un équipement supplémentaire de récupération des poussières dans l’air a été fait. Il s’agit d’un filtre à manches. Compléter le tableau en vous aidant du schéma ci-dessous. /2 pts Repère : Ce corrigé comporte 13 pages Page 3/13 1 2 3 NUMERO LEGENDE 4 Sortie des poussières 3 Arrivée de l’air empoussiéré 1 Manches filtrantes 2 Sortie de l’air dépoussiéré Expliquer son principe de fonctionnement. /2 pts Dans un filtre à manches, l’air chargé de poussières passe à travers un média filtrant qui va retenir les poussières. L’air empoussiéré est alimenté par le bas (3) et à l'intérieur des manches (1), traverse les manches et il est évacué par la partie haute (2). Les poussières sont donc collectées à l'intérieur des manches. Il y a accumulation des poussières dans les manches et, périodiquement, elles doivent être séparées par un procédé de nettoyage et sont récupérées (4) au bas de l’appareil soit pour être éliminées ou bien recyclées. I.3.4 Cocher le champ d’application auquel s’applique la certification ISO 14001. / 1pt  La qualité……….........................……  L’environnement…………….............  Le développement durable………… I.3.5 Une chaudière à bois a été installée pour préchauffer l’air du sécheur F1 entre 100 et 600°C. Effectuer un bilan énergétique sur le préchauffage et calculer la puissance de chauffe nécessaire pour élever la température de l’air à 600°C. / 4 pts Données : Flux de chaleur du fluide (kJ/h) = F x Cp x T avec F: débit massique du fluide (kg/h) Cp : capacité thermique massique moyenne du fluide (KJ/kg/°C) T : température du fluide (°C) Débit d’air préchauffé = 6120 kg/h Température d’entrée de l’air dans le préchauffeur = 20°C Repère : Ce corrigé comporte 13 pages Page 4/13 PRECHAUFFAGE Air Fair= Tair e= Air Fair= Tair s= P 4 Capacité thermique massique moyenne de l’air entre 20°C et 600°C = 1,05 kJ/kg/°C P : puissance du préchauffeur (KJ/s) Rappel : 1KJ/s = 1KW Bilan énergétique sur le préchauffeur : Fair x Cpair x Tair e + P = Fair x Cpair x Tair s 2 pts P = Fair x Cpair x Tair s - Fair x Cpair x Tair e P = Fair x Cpair x( Tair s - Tair e) 1 pt P = 1,7 x 1,05 x(600-20) P = 1035,3 kW 1 pt La chaudière installée a une puissance de chauffe de 1500 KW. Celle-ci a-t-elle été correctement dimensionnée ? Justifier la réponse. / 1,5 pts P = 1035,3 kW < 1500 KW donc la chaudière est correctement dimensionnée pour permettre le chauffage de l’air jusqu’à 600°C. Déterminer le taux de réduction sur le bilan carbone après le changement de la chaudière. / 1.5 pts Taux de réduction = [(7700-1015)/7700] × 100 = 86,8 % Le dégagement de Carbone a considérablement diminué grâce au changement de la chaudière. Citer le champ d’application impacté par cette amélioration. / 0.5 pt Ceci contribue largement au développement durable. I.3.6 Lister les critères qualité attendus sur le produit fini et identifier, par une croix, les étapes du procédé que doit maîtriser l’opérateur pour garantir ces critères. / 3 pts Etapes du procédé Critères qualité du produit fini Dosage prégranulation granulation séchage criblage enrobage refroidissement Granulométrie × × Titre en NPK × Absence de prise en masse × × × Absence de poussières × × 1pt par ligne (0,5pt par critère + 0,5 pt pour les croix de la ligne) I.3.7 Préciser, pour la sécurité, lequel des moyens de dialogue développé, Repère : Ce corrigé comporte 13 pages Page 5/13 correspond à une action préventive. Justifier votre réponse à l’aide du document ressources page 10/12. / 1 pt « Les dialogues sécurités » ont été mis en place et permettent de renforcer les bonnes pratiques et de détecter les situations à risques avant que l’accident n’arrive. 0,5 pt + 0,5 pt II- PREPARATION DE LA PRODUCTION II.1 / Préparation des matières premières et configuration des appareils Réglage des dosimètres pour le lancement de la production d’un lot. II.1.1 A partir des exigences imposées par le DOSSIER DE FABRICATION (dossier ressources p 4/12), calculer le débit massique horaire de la production. / 1,5pts Débit massique = masse/ temps = 600 / 15 = 40 T/h II.1.2 Compléter le tableau de préparation de production ci-dessous en : reportant la proportion de chaque MP (en %) / 6 pts calculant (un détail de calcul sera demandé) : - les débits en kg/h des MP Débit massique du SA21 = 40000 × 0,205 = 8200kg/h - les masses à obtenir lors des contrôles par dépotage, nécessaire aux vérifications du réglage des dosimètres, sur 15 secondes. Masse de SA21 pour 15 sec de dépotage = (8200 × 15) / 3600 = 34,2 kg Repère : Ce corrigé comporte 13 pages Page 6/13 1 pt pour le report des % 2 pts pour le calcul du débit 2 pts pour le calcul du dépotage 1 pt pour le tableau entièrement complété II.2 / Etude d’un accident II.2.1 Proposer une solution d’utilisation du matériel aboutissant à une bonne pratique qui aurait Repère : Ce corrigé comporte 13 pages Page 7/13 MP (en %) Débit (en kg/h) à régler sur les dosimètres Masse( en kg) à obtenir par dépotage sur 15 s. SA21 20,5 8200 34,2 urée 4 1600 6,7 DAP 8 3200 13,3 Fines 8 3200 13,3 LSU 12 4800 20 Potasse (KCl) 26,1 10 440 43,5 Talc 0,5 200 0,8 huile 0,3 120 0 ,5 T400 20,6 8 240 34,3 permis d’éviter l’accident de travail n°2. / 1,5 pts Pousser le chariot au lieu de le tirer. II.2.2 Compléter, suite à cet accident, la fiche « chaude alerte » ci-dessous. / 2 pts FICHE CHAUDE ALERTE Ces quatre états  Précipitation  Frustration  Fatigue  Excès de confiance Peuvent causer ou contribuer à ces erreurs critiques  Inattention du regard  Distraction  Ligne de tir  Perte d’équilibre/ d’adhérence / de prise Qui augmentent le risque de blessures. III . CONDUITE ET CONTROLE EN COURS DE PRODUCTION III.1/ Diagnostic d’un dysfonctionnement. En cours de production, une analyse granulométrique est réalisée par l’opérateur sur le produit marchand à la sortie du cribleur. A partir des résultats relevés dans le FICHE DE CONTROLE EN COURS DE PRODUCTION (dossier ressources p 8/12) : III.1.1 Calculer le uploads/Industriel/ 4979-4979-corrige-epreuve-e2-bac-pro-pcepc-sujet-0.pdf