Les Reacteurs Exercices

Les r´ eacteurs eact eurs : exercic exer cices es Salima Abu Jeriban, Emilie Fockedey 2006-2007 Site web :http ://www.imap.ucl.ac.be/cours/MAPR1400/MAPR1400.html

Production Pro duction d’ac´ etate etate d’´ ethyle ethyle - Comparaison Comparais on de divers r´ eacteurs On veut produire pro duire 50 tonnes tonne s par jour d’ac´etate etat e d’´ethyle ethyle par la r´eaction eacti on : C2 H5OH+CH3 COOH  CH3 COOC2 H5 +H2 O

(1)

A+B  C+D

(2)

Soit :

La cin´etique etiqu e de d e cette c ette r´eaction eacti on peut peu t s’expri s ’exprimer mer comme suit : dγ  C C  C  C D = k(C A C B ) (3) dt K  o`u γ  repr´esente esente la consommation de chaque r´eactif, eactif, k la constante de vitesse et K, la constante d’´equilibre. equilibre. r=

·

·

−

La charge charge utilis utilis´´ee ee est une soluti solution on aqueus aqueusee contena contenant nt 30% en masse masse d’acide d’acid e ac´etique etique et 46 % en masse d’alcool d’alco ol ´ethylique. ethylique . On r´ealise ealise une conversion de l’acide l’acid e ´egale egale a` 35%. Le milieu r´eactionnel eact ionnel est suppos´ supp os´e conserver conse rver une 3 masse sp´ecifique ecifiqu e de 1 g/cm et une viscosit´e de 1 centipoise. On op` op`ere er e a` 90˚C, temp´ tem p´eratur era turee pour po ur laquelle laqu elle : k = 6.4 10−6 l/( l/(mol s) K=2.9 ·

·

Masses Mas ses mol´eculair ecu laires es : A : 46 g/mole 1

B : 60 g/mole C : 88 g/mole D : 18 g/mole Il vous est demand´e de : 1. Calculer le volume du r´eacteur discontinu permettant d’assurer la production d´esir´ee. On supposera que le temps n´ecessaire au remplissage et a` la vidange du r´eacteur est de 1/2 heure quel que soit le volume du r´eacteur. 2. Calculer le volume des r´eacteurs continus assurant la mˆeme production pour les r´eacteurs : – de type tubulaire ; – de type parfaitement agit´e. R´ eponse

Batch : 40 m3 Tubulaire : 33 m3 CSTR : 58 m3 Avec le r´eacteur tubulaire, on n’a pas de temps mort, tandis qu’avec la cuve, on perd du temps a` la vidange et lors du remplissage du r´eacteur. Le meilleur r´eacteur est le r´eacteur tubulaire. Pourquoi ? Nous sommes en pr´esence d’une r´eaction ´equilibr´ee, les produits ”gˆenent” la r´eaction principale (cfr ´equation de vitesse). Le choix d’un r´eacteur m´elangeur est donc a` ´eviter car on y travaille `a conversion finale.

Exercice suppl´ ementaire Consid´erons la r´eaction de transformation de l’hydroperoxide de cum`ene (CHP) en ph´enol et ac´etone dans un CSTR. (C6H5 )C(CH3 )2 OOH

−→

(C6 H5 )OH + (CH3 )2 CO

La r´eaction se d´eroule en phase liquide. On suppose que la vitesse de r´eaction est du premier ordre par rapport a` la concentration de CHP.

2

Sachant que le d´ebit a` l’entr´ee est de 26.9 m3 /hr et que la constante de vitesse vaut 4.12 hr−1 , d´eterminer le volume du r´eacteur pour obtenir 85% de conversion de CHP `a l’´etat stationnaire ? R´ eponse

V  = 37m3 ∼

3

(4)