Les interactions chimiques « consommables » sont toutes celles où une réaction chimique met en œuvre une phase solide qui se transforme en phase fluide et/ou en une autre phase solide. Elles sont nombreuses au niveau industriel : régénérations des catalyseurs solides, dissolution réactive d’un solide, etc. Au niveau de la particule solide, deux grandes familles permettent de modéliser l’interaction consommable : les modèles à volume réactionnel et à propriétés de transfert constants, et ceux à volume réactionnel et/ou à propriétés de transfert variables.

Dans les interactions chimiques au sein d’un grain de catalyseur, le nombre de processus élémentaires intervenant peut être important. Cette interaction est présentée ici dans le cas d’une réaction à stœchiométrie unique simple se déroulant dans des conditions isothermes. L’influence de la non-isothermicité est étudiée, puis le cas des transformations à stœchiométrie multiple ainsi que l’influence d’un écoulement convectif et d’un transfert diffusionnel en phase absorbée.

Le transport et le transfert des fluides au sein de particules poreuses peuvent se faire en l’absence de transformation chimique, c’est le cas entre autres de l’adsorption. Cet article présente une analyse simplifiée, et une modélisation de ce phénomène pour une particule d’adsorbant obtenue par agglomération et placée dans un écoulement. Il étudie tour à tour l’adsorption isotherme et l’adsorption non isotherme, cette dernière correspondant au cas où la résistance de transfert thermique ne peut être négligée. Un exemple d’application est fourni pour clore l’article.

De nombreuses interactions chimiques et physiques mettent en jeu une phase fluide et une phase solide. Ces phénomènes physiques et/ou chimiques sont rendus possibles par la présence d’une microporosité dans laquelle les transports diffusionnels de la matière ne deviennent plus négligeables devant d’éventuels transferts convectifs. Cet article présente les modèles simplifiés de morphologie de la particule, ainsi que les paramètres de transfert associés. Sont ensuite exposées les données thermodynamiques et cinétiques des trois types d’interactions couramment établies.