Descriptif
Réacteur polyphasiques
Objectifs pédagogiques
Dans ce module, vous allez étudier deux grandes familles de réacteurs polyphasiques industriels très importants : d'une part les réacteurs fluide/solide et d'autres part les réacteurs fluide/fluide.
A l'issue du cours, vous aurez acquis des compétences théoriques et pratiques qui vous permettront d'appréhender la complexité des réacteurs industriels. Un petit pas des "réacteurs idéaux" vers les "réacteurs réels"...
1- Réacteurs fluide/solide
- Comprendre la phénoménologie d'une réaction fluide-solide (catalytique ou non) avec 7 étapes en séries
- Comprendre la notion d'étape limitante et les conséquences dans un réacteur réel (régime chimique, diffusionnel ou intermédiaire)
- Déterminer le couplage réaction/diffusion à l'aide des nombres adimensionnels (Thiele, Weisz)
- Ecrire les bilans matière et chaleur dans des cas simples
2- Réacteurs fluide/fluide
- Comprendre le transfert de matière et la cinétique apparente de réaction chimique en milieu diphasique fluide/fluide.
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- Déterminer le couplage réaction/diffusion à l'aide de nombres adimensionnels (critère de Hatta), diagramme de Van Krevelen-Hoftyser. Influence sur les choix technologiques
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- Concevoir et dimensionner des réacteurs fluide-fluide
- Cours Magistraux : 21
- Travail en Autonomie programmé à l'EDT : 7
- Evaluation des connaissances et capacités : DS, QCM : 2
Diplôme(s) concerné(s)
UE de rattachement
- UE-IFIA3-SMP-1 : Procédés et processus pharmaceutiques, agroalimentaires et cosmétiques
Format des notes
Numérique sur 20Pour les élèves du diplômeDiplôme d'Ingénieur IMT Mines Albi
Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)Le coefficient de l'enseignement est : 1.5
Programme détaillé
S1 : Réacteurs Fluide-Solide : introduction sur le contexte industriel, rappels des notions essentielles sur les transferts de chaleur et de matière et sur le milieu granulaire poreux, le couplage réaction-diffusion, le processus catalytique, la phénoménologie d'une réaction fluide-solide (catalytique ou non) avec 7 étapes en séries.
S2 : Réacteurs Fluide-Solide : Un exemple pratique simple d'une réaction catalytique en lit fixe. Le concept de l'étape limitante. Compétition entre les phénomènes de diffusion et la réaction chimique. Utilisation des nombres adimensionnels pour déterminer le régime limitant (Thiele, Weisz, efficacité chimique). Diagramme èta-phi
S3 : Réacteurs Fluide-Solide : Couplage réaction-diffusion interne-diffusion externe. Influence de la forme du catalyseur, de l'ordre de réaction. Cinétique apparente. Gradients thermiques.
S4 : Réacteurs Fluide-Solide (distance) : Application sur le modèle du coeur rétrecissant. Influence du régime sur la sélectivité.
S5 : Réacteurs Fluide-Fluide (distance) : introduction sur le contexte industriel, rappels sur les transfers de matière en milieu fuide-fluide, modèle de Withman. Phénoménologie du système réactif gaz-liquide. Couplage réaction-diffusion, facteur d'accélération Ea, utilisation du nombre de Hatta. Peut-on écrire des lois simplifiées ? Localisation de la réaction en fonction du critère de Hatta.
S6 : Réacteurs Fluide-Fluide (distance) : étude du cas de la réaction chimique du pseudo-premier ordre. Présentation du diagramme de Van Krevelen-Hoftyser : son utilité dans la compréhesion du fonctionnement d'un réacteur industriel. Influence sur les choix technologiques.
S7 : Réacteurs Fluide-Fluide : Application de l'absorption de l'oxygène de l'air dans le sang. Trouver la vitesse de réaction d'une réaction gaz-liquide. Tableau de van de Vusse.
S8 : Réacteurs Fluide-Fluide : Exercices d'application. Notions de dimensionnement.