Taux de conversion
Définition : Taux de conversion
Dans le cas d'une opération mettant en jeu une seule réaction, on caractérise le déroulement de cette réaction à l'aide d'un taux de conversion[1]. Il est toujours défini par rapport à un réactif clé que l'on choisi. Généralement c'est le réactif présent en défaut étant donnés d'une part la stœchiométrie de la réaction et d'autre part les nombres de moles initiaux de réactifs pour une opération discontinue ou les débit (flux) molaires entrants pour une opération continue. Ce réactif est parfois appelé réactif limitant.
\(n_A = n_{A0} \cdot \left( 1 - X_A \right)\) en réacteur fermé
\(F_A = F_{A0} \cdot \left( 1 - X_A \right)\) en réacteur ouvert
L'indice \(0\) correspond à l'état de référence. L'état de référence choisi est le plus souvent l'instant initial dans le cas d'une opération discontinue ou l'entrée du réacteur pour une opération continue en régime permanent.
Remarque : État de référence en phase gazeuse
Dans le cas d'une réaction en phase gazeuse, l'état de référence retenu pourra être l'état standard (pression \(P_0\) = 1 bar) à la température de référence ; avec la composition initiale dans le cas d'une opération discontinue ou à l'entrée du réacteur pour une opération continue en régime permanent.
Notion fondamentale : Expressions du nombre de moles ou du flux molaire d'une espèce quelconque en fonction du taux de conversion en réactif clé
On peut alors exprimer le nombre de moles ou le flux molaire de n'importe quelle espèce \(j\) :
\(n_j = n_{j0} - \frac{\nu_j}{\nu_A} \cdot n_{A0} \cdot X_A\) en réacteur fermé
\(F_j = F_{j0} - \frac{\nu_j}{\nu_A} \cdot F_{A0} \cdot X_A\) en réacteur ouvert
Conseil : Simplification de l'écriture du nombre de moles ou du flux molaire d'une espèce quelconque en fonction du taux de conversion en réactif clé
Pour simplifier l'écriture, on s'arrange pour écrire la réaction de telle sorte que le coefficient stœchiométrique du réactif clé soit égal à -1. On a alors :
\(n_j = n_{j0} + \nu_j \cdot n_{A0} \cdot X_A\) en réacteur fermé
\(F_j = F_{j0} + \nu_j \cdot F_{A0} \cdot X_A\) en réacteur ouvert