Post on 18-Jun-2015
GCH-2006: Calcul des réacteurs chimiques
- Cours #2 -
Alain Garnier, génie chimique, 14 janvier 2010
Plan
• Rappel
• Chap 2 (Fogler): Dimensionnement de réacteur– Conversion
– Cinétique• Diagramme de Levenspiel
– Arrangement de réacteurs
Rappel
D:\encyclopedia\main.exe
Conversion
• X: fraction du réactif limitant qui a réagit
• Cuvée:
• CSTR, PFR ou PBR:
( )
0
0 0
0
( ) ( )( ) 1
1
A A A
A A
A A
N N t N tX tN N
N N X
−= = −
= −
( )
0
0 0
0
1
1
A A A
A A
A A
F F FXF F
F F X
−= = −
= −
Inclusion de la conversion dans les bilans molaires
• Batch
• CSTR
• PFR
0 (1 )A AN N X= − 0 (1 )A AF F X= −
Batch Continu
AA
dN r Vdt
=
0A A
A
F FVr−
=−
AA
dF rdV
=0
A
A
F AF
A
dFVr
= ∫
0
A
A
NA
AN
dNtr V
= ∫
Diagramme de Levenspiel
• Relation V = fcn(1/-rA), donc également V = fcn(-FA0/rA)
0A
A
F XVr
=− 0 0
X
AA
dXV Fr
=−∫
FA 0
−rA
X
CSTR: PFR:
Sur ce graphe, comment sera représenté le volume requis d’un CSTR ou d’un PFR pour atteindre une conversion X1 quelconque?
CSTR
Surface = Volume d’un CSTR
1
01
A
A X
FV Xr
= ⋅−
PFR
0 0
X
AA
dXV Fr
=−∫
Surface = Volume d’un PFR
Quelle conclusion peut-on en tirer?
Modus operandi• Pour tracer le diagramme de Levenspiel, il faut
connaitre la relation cinétique
• Par exemple, pour une cinétique de 1er ordre par rapport à A:
( )
( )
( )
,0
,00
,0 0
1
1
11
A A
A A
A A
A
A
r k Cr k C X
kr F Xv
F vr k X
= − ⋅
= − ⋅ ⋅ −
= − ⋅ ⋅ −
− =−
Faire l’exemple 1-1 (p. 19, Fogler) et 2-2 (p. 48, Fogler) par cette méthode
Réacteurs en série
2 CSTR en sérieFA0
FA1, X1
FA2, X2
01 1
1
A
A
FV Xr
=−
Bilan sur V1:
V1, rA1
V2, rA2
Bilan sur V2:
( )02 2 1
2
A
A
FV X Xr
= −− 0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
-FA0/rA vs X
PRF en série
1 2
10 0 00 0
X X X
A A A XA A A
dX dX dXV F F Fr r r
= = +− − −∫ ∫ ∫
CSTR et PFR en série
3
23 0
X
A XA
dXV Fr
=−∫
01 1
1
A
A
FV Xr
=−
( )02 2 1
2
A
A
FV X Xr
= −−
CSTR vs PFR
Attention, pour une réaction donnée, le volume d’un CSTR requis pour atteindre une certaine conversion n’est pas toujours plus grand que celui d’un PFR!
CSTR et PFR en série
FA0
FA2, X2
V1, rA1
V2
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