Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
-
Jean-Léon HOUZELOT : Professeur de Génie de la réaction chimique - Directeur de l’École nationale supérieure des industries chimiques (ENSIC)Institut national polytechnique de Lorraine
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article est la mise à jour du paragraphe 6 de l’article « Réacteurs chimiques. Principes » écrit en 1980 par Jacques VILLERMAUX.
Dans cette dernière partie consacrée aux réacteurs chimiques, nous examinons l’influence de la cinétique physique (transfert de matière et de chaleur) sur le fonctionnement des réacteurs comportant plusieurs phases. Étant donné l’importance industrielle de ce type de réacteurs, chacun d’eux mériterait un traitement détaillé. Les principes généraux exposés dans l’article précédent restent bien entendu applicables. Nous voulons seulement mettre en évidence ci-après le couplage entre réaction chimique et phénomènes de transport. Celui-ci intervient notamment pour modifier l’expression de la vitesse apparente de la réaction qui figure dans les équations caractéristiques des réacteurs.
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Réactions fluide-fluide : cas particulier des réacteurs gaz-liquide
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4. Modèles de réacteurs à solide consommable
On ne pourra dans ce paragraphe que poser les bases de l’écriture des modèles car la résolution fait souvent appel à des méthodes numériques.
4.1 Réacteurs à charge de solide non circulante
Deux cas de figure peuvent être envisagés : un réacteur parfaitement mélangé pour la phase homogène (réacteur de Carberry), la plupart du temps utilisé au laboratoire pour faire des mesures de cinétiques sur les particules en absence de résistance diffusionnelle externe, et le réacteur tubulaire.
-
Fluide en mélange parfait
Faisons l’hypothèse d’un solide à granulométrie unique, l’évolution de la conversion du solide est assurée par une loi cinétique qui prend en compte le rayon initial des particules R 0, le taux de conversion du solide X B, et la composition de la phase fluide C A. Ainsi la composition de la phase fluide évolue selon l’équation de bilan :
( 17 )
À cette équation il faut ajouter un bilan sur le solide :
( 18 )
La résolution de ce système d’équations permet, en partant de conditions initiales (C A = C A0, et X B = 0), de calculer les évolutions de C A et de X B en fonction du temps.
Un cas limite intéressant est obtenu lorsque la réaction de consommation de A est très rapide, c’est-à-dire que F A = 0. Dans ce cas, on peut négliger le terme d’accumulation de A, et les équations deviennent :
avec
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Modèles de réacteurs à solide consommable
(d’après l’article de M. VILLERMAUX)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - JOTTRAND (R.) - Introduction à la théorie des réacteurs chimiques. - Ind. Chim. Belge, 30, p. 119 (1965).
-
(2) - BOUDART (M.) - Kinetics of chemical processes, - Prentice Hall (1968).
-
(3) - DAMKÖHLER (G.) - Einflüsse der Strömung Diffusion und des Wärmeüberganges auf die Leistung von Reaktionsölen I. Allgemeines Gesichtpunkte für die Übertragung eines chemischen Prozesses aus dem Kleinen ins Grosse. - Z. Elektrochem (D), 42, p. 846 (1936).
-
(4) - BARRÉRE (M.), PRUD’HOMME (R.) - * - Équations fondamentales de l’aérothermochimie. Masson (1973).
-
(5) - CALDERBANK (P.H.) - Contact process converter design. - Chem. Eng. Prog. (USA), 49, p. 585 (1953).
-
(6) - CARBERRY (J.J.) - Chemical and catalytic reaction engineering. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Transferts de matière et de chaleur au sein de particules interactives poreuses. I. Cas des catalyseurs.
-
Transferts de matière et de chaleur au sein de particules interactives poreuses. II. Cas des absorbants.
-
Catalyse hétérogène.
ANNEXES
On consultera également
Généralités
VILLERMAUX (J.) - Réacteurs chimiques. Principes. - J 4 010, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie des procédés, sept. 1996.
CARBERRY - * - ; LEVENSPIEL ; ARIS .
SMITH (J.M.) - Chemical engineering kinetics. - McGraw Hill (1970).
DENBIGH (K.G.) - TURNER (J.C.R.) - Chemical reactor theory. An introduction. - Cambridge Univ. Press (1971).
LAPIDUS (L.) - AMUNDSON (N.R.) - Chemical reactor theory. A review. - Prentice Hall (1977).
LEE (L.C.) - THOMAS (W.J.) - dans RICHARDSON (J.F.) - PEACOCK (D.G.) - Chemical engineering. - Vol. III, chap. 1 et 2, Pergamon (1971).
HILL (C.G.J.) - Chemical engineering kinetics and reactor design. - Wiley (1977).
RASE (H.F.) - Chemical reactor design for process plants. - Vol. I : Principles and techniques. Vol. II : Case studies and design data. Wiley (1977).
FROMENT (G.F.) - BISCHOFF (K.B.) - Chemical reactor analysis and design. - Wiley NY (1979).
HOLLAND (C.D.) - ANTONY (R.G.) - Fundamentals of chemical reaction engineering. - Prentice Hall, Englewood Cliffs, USA (1979).
Catalyse hétérogène
CORNET (D.) - Catalyse hétérogène. - J 1 250, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie des procédés, sept. 1992.
THOMAS (J.M.) - THOMAS (W.J.) - Introduction to the principles of heterogeneous catalysis. - Academic Press (1967).
PETERSEN (E.E.) - Chemical reaction analysis. - Prentice Hall (1965).
SATTERFIELD (C.N.) - Mass transfer in heterogeneous catalysis. - MIT Press (1970).
Réacteurs polyphasés
VILLERMAUX (J.) - Réacteurs chimiques. Principes. - J 4 010, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie des procédés, sept. 1996.
* - gaz-liquide
DANCKWERTS (P.V.) - * - .
* - fluidisés
KUNII (D.) - * -
* - gaz-liquide-solide
SHAH (Y.T.) - Gas-solid-liquid reactor design. - Mac Graw...
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