Réacteurs - 3FME1027

Objectif(s)

Acquis de l'apprentissage :

• Comprendre une réaction chimique simple totale ou équilibrée en s'appuyant sur les éléments de base des lois de vitesse apparente (Lois cinétiques ; Vitesse de réaction ; Mécanismes ; Taux d’avancement….)
• Rédiger des bilans de matière avec réaction et de transfert d'énergie
• Dimensionner des réacteurs chimiques homogènes idéaux isothermes ou non-isothermes (volume, débit, action de la température, stabilité de fonctionnement...) en s'appuyant sur les positions et classifications des réacteurs, sur les bilans (matières et énergie) ainsi que sur des connaissances de mécanique des fluides appliquée (écoulements, agitation,...) et d'outils mathématiques (résolutions d'équations différentielles simples) ;
• Déterminer les performances potentielles des réacteurs (sélectivité, rendement,...), et les choisir, voire les associer, selon des critères (volume ; cinétique ; réactions uniques, multiples séries ou parallèles) ;
• Caractériser et modéliser des réacteurs réels à partir de réacteurs idéaux en intégrant les problèmes liés à leur mise en œuvre ( Distribution des Temps de Séjour,...)

Contenu(s)

Ce cours permet d'acquérir les connaissances et démarche nécessaires pour caractériser et modéliser les réacteurs réels (écoulements, DTS,...)

• Se réapproprier les éléments de base des lois de vitesse apparente d’une réaction chimique ;
• Maîtriser l'écriture de bilans de matière avec réaction et de d'énergie ;
• Dimensionner un réacteur chimique homogène idéal (volume, débit,...) ;
• Déterminer les performances potentielles des réacteurs (sélectivité, rendement,...) et les choisir selon des critères (volume, cinétique, réactions,...) ;
• Comprendre les problèmes liés à leur mise en œuvre (pertes thermiques, stabilité,...).

I. ELEMENTS DE CINETIQUE CHIMIQUE HOMOGENE
Lois cinétiques ; Vitesse de réaction ; Mécanismes ; Taux d’avancement….

II. REACTEURS : INTRODUCTION - RAPPELS
Positions et classification des réacteurs ; bilans

III. DIMENSIONNEMENT DES REACTEURS IDEAUX ISOTHERMES
III-1 Cas d'une réaction unique : Dimensionnement, comparaison des performances, association de réacteurs
III-2 Cas de réactions multiples séries ou parallèles : Sélectivité et rendement

IV. REACTEURS IDEAUX NON-ISOTHERMES
Bilans d'énergie, action de la température, stabilité de fonctionnement

V. INTRODUCTION AUX REACTEURS REELS
Distribution des Temps de Séjour (DTS)

Quatre séries d'exercices illustrent le cours et sont réalisés au fil de l'eau du cours.

notions de bilans (matière et énergie) ; mécanique des fluides appliquée (écoulements,...) ; outils mathématiques de résolutions d'équations différentielles (simples).