Données cinétiques
Calcul des réacteurs catalytiques - Conversion du CO par la vapeur d’eau

4.1 Généralités

Considérons la réaction de conversion :

s’effectuant au sein d’un gaz contenant ces quatre constituants et éventuellement d’autres n’intervenant pas dans la réaction.

La vitesse de réaction s’exprime par la variation de concentration molaire d’oxyde de carbone par unité de temps. Remarquons qu’elle est égale, au signe près, à la variation de concentration molaire de chacun des quatre constituants intervenant dans la réaction :

De nombreux facteurs influent sur cette vitesse de réaction, en particulier ceux qui sont liés à l’activité du catalyseur. Indépendamment du catalyseur, les facteurs essentiels sont au nombre de 2, à savoir la composition initiale du mélange de gaz et la température.

À l’équilibre, la vitesse de réaction est nulle. À une température donnée, la réaction est d’autant plus rapide que la composition du mélange gazeux est éloignée de celle correspondant à l’équilibre.

Lorsque cette condition est remplie, la vitesse de réaction s’élève rapidement avec la température (doublement de la vitesse pour une élévation de température de 10 ^oC). A contrario, lorsque la composition est proche de celle correspondant à l’équilibre, une élévation de température modifie l’équilibre de telle sorte que la vitesse de réaction peut s’annuler.

Si l’on examine ce qui se passe dans un réacteur adiabatique à écoulement axial, en fonction de la position dans le réacteur, on constate que la température, minimale à l’entrée du gaz, s’élève progressivement jusqu’à la sortie, sous l’effet de la réaction exothermique. La vitesse de réaction représente, aux pertes de charge près, la dérivée de la température en fonction du temps.

La figure 9a représente l’évolution de la température...