Génie de la Réaction Chimique : les réacteurs homogènes
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Plan du module
Objectifs
Introduction générale
Rappels de mathématiques et méthodes numériques
Formulaire mathématique
Méthodes numériques
Intégration numérique
Recherche d'optimum
Résolution d'une équation algébrique
Intégration d'une équation différentielle
Notions de base
Introduction
Classification des réactions et des réacteurs
Technologie des réacteurs
Exercice : QCU - Vous avez dit GRC ?
Définitions et notations pour le GRC
Introduction
Notations générales
Coefficient stœchiométrique
Exercice : Reformage du méthane à la vapeur d'eau
Exercice : Coefficient stœchiométrique
Taux de conversion
Exercice : Oxydation complète du méthane
Avancements
Exercice : Oxydation partielle du méthane en gaz de synthèse
Flux molaire total
Exercice : Avancements
Volume et débit volumique
Exercice : Quand utiliser le taux de conversion ou l'avancement généralisé ?
Exercice : QCU - Concentration en phase gazeuse
Exercice : QCU - Débit volumique en phase gazeuse
Exercice : QCU - n ou F ?
Exercice : QCU - Expansion chimique
Exercice : QCU - Expansion chimique, encore !
Rappels de thermodynamique
Notions utiles de cinétique chimique
Introduction
Vitesses de réaction chimique
Exercice : QCU - Réaction d'ordre un
Exercice : QCU - Dépendance de la vitesse de réaction
Exercice : QCU - Loi d'Arrhénius
Réacteurs idéaux isothermes
Introduction
Généralités sur les réacteurs idéaux
Série de QCU - Identification des réacteurs idéaux
Exercice : QCU - Écriture du bilan matière
Exercice : QCU - Débit de production
Exercice : QCU - Écriture du bilan matière en réacteur fermé
Exercice : QCU - Écriture du bilan matière en réacteur semi-fermé
Réacteurs idéaux sièges d'une seule réaction
Introduction
Réacteur fermé parfaitement agité
Bilan matière sur un réacteur fermé parfaitement agité
Exercice : QCU - Bilan matière en réacteur fermé pour une réaction d'ordre 1
Exercice : Réaction d'ordre 1 dans un RPA fermé uniforme
Exercice : Fabrication de l'acétate de n-butyle
Exercice : Réaction d'ordre 0 dans un RPA fermé en phase gazeuse
Exercice : Hydrolyse alcaline de l'acétate d'éthyle en réacteurs fermé ou semi-fermé
Exercice : Fabrication de l'acétate d'éthyle (réaction équilibrée)
Réacteur parfaitement agité en régime permanent
Bilan matière sur un réacteur parfaitement agité en régime permanent
Exercice : QCU - Écriture du bilan matière en RPAC
Exercice : QCU - Temps de passage d'un RPAC
Exercice : QCU - Bilan matière en RPAC pour une réaction d'ordre 1
Exercice : Pyrolyse de l'éthane dans un réacteur agité continu en phase gazeuse
Exercice : Réacteur parfaitement agité en régime permanent
Exercice : Réaction d'ordre 1 en modes fermé et continu
Réacteur piston en régime permanent
Bilan matière sur un réacteur piston en régime permanent
Exercice : Réacteur piston en phase gazeuse en régime permanent
Exercice : Décomposition de l'acétaldéhyde dans un réacteur tubulaire
Maîtrise de la conversion
Introduction
Comparaison des réacteurs idéaux
Exercice : Hydrolyse alcaline de l'acétate d'éthyle en réacteurs ouverts
Exercice : Comparaison de réacteurs idéaux : dimensionnement d'un réacteur en phase liquide
Exercice : Réacteur piston en phase gazeuse ; comparaison avec un RPA
Associations spécifiques de réacteurs idéaux
Exercice : Réaction autocatalytique : optimisation de la conversion
Exercice : Réaction autocatalytique en phase liquide : comparaison de performance de réacteurs idéaux
Exercice : Réacteur piston avec recyclage optimal
Exercice : Réaction irréversible d'ordre 1 en phase liquide en mode continu
Exercice : Réacteurs idéaux, résolution graphique
Exercice : Points de fonctionnement multiples en RPA
Cas de plusieurs réactions
Introduction
Quantification du rendement et de la sélectivité
Réactions concurrentes
Exercice : Optimisation technico-économique d'un réacteur siège de deux réactions parallèles
Exercice : Optimisation de rendement dans un réacteur siège de trois réactions parallèles
Réactions successives
Exercice : Réacteurs sièges de réactions consécutives
Distribution des Temps de Séjour
Introduction
Notion de Distribution des temps de séjour (DTS)
Méthodes de mesure de DTS
Propriétés de la fonction DTS
Exploitation qualitative de la DTS : diagnostic des écoulements
Exploitation quantitative de la DTS : modélisation
Exercice : Utilisation du modèle de Cholette et Cloutier
Exercice : DTS et conversion chimique
Conclusion
Effets thermiques dans les réacteurs
Introduction
Bilans énergétiques dans les réacteurs chimiques
Introduction
Du premier principe de la thermodynamique au bilan énergétique
Cas d'un réacteur ouvert en régime permanent
Exercice : Réactions exothermiques consécutives dans un réacteur piston
Exercice : Bilan thermique dans un réacteur à recyclage avec échangeur extérieur
Exercice : Saponification : estimation de la surface d'un échangeur de chaleur
Exercice : Fabrication du chlorure d'allyle dans un réacteur tubulaire pseudo-isotherme
Cas d'un réacteur fermé
POT
Choix de la température de travail dans un réacteur chimique
Exercice : Fabrication d'huiles siccatives à partir d'huile de ricin
Exercice : Réaction exothermique équilibrée
Exercice : Réaction exothermique renversable
Exercice : Réaction réversible exothermique
Emballement thermique
Conditions de sécurité et de stabilité
Exercice : Stabilité thermique
Conclusion générale
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