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Propagation d’onde de pression dans les tunnelsArticle de référence | Réf : SE5010 v1
Auteur(s) : Francis STOESSEL
Date de publication : 10 oct. 2013
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En chimie fine ou chimie des spécialités, la grande majorité des réactions de synthèse sont exothermiques. Dès lors, il s'agit d'être en mesure de contrôler la production de chaleur, donc le déroulement de la réaction. De ce fait, dans ce paragraphe, nous abordons l'étude des réactions dans le sens où l'on s'intéresse à leur caractérisation en termes de risques thermiques, mais nous utilisons cette connaissance pour la conception d'un réacteur sûr.
L'étude de la sécurité thermique d'une réaction de synthèse implique sa maîtrise sous conditions opératoires nominales, essentiellement la comparaison de la puissance de réaction à la capacité de refroidissement, mais aussi l'étude de son comportement en cas de dysfonctionnement.
Après une introduction aux méthodes expérimentales, nous étudions deux réacteurs typiques de la chimie fine, à savoir le réacteur fermé ou réacteur batch et le réacteur semi-batch.
Pour une étude fiable d'une réaction de synthèse, il faut être en mesure de déterminer ses caractéristiques principales (chaleur de réaction, puissance thermique, avancement de la réaction, production de gaz) dans des conditions opératoires aussi proches que possible du mode opératoire industriel. Il existe beaucoup de calorimètres sur le marché, mais nous nous intéressons ici aux seuls calorimètres de réaction.
Un calorimètre de réaction type consiste en un réacteur agité, présentant si possible une similitude de géométrie (diamètre, hauteur, agitateur) avec le réacteur industriel (figure 7). Dans un tel calorimètre, toutes les opérations habituelles comme l'addition, le contrôle du pH, le chauffage, le refroidissement, la distillation, etc. peuvent être exécutées, avec la mesure simultanée des effets thermiques. Il existe également des réacteurs travaillant sous pression. Le calorimètre réactionnel autorise une évaluation directe de la puissance thermique, de son intégrale donnant accès à la conversion thermique (X, figure 8). La conversion thermique représente donc la fraction de la chaleur totale dégagée jusqu'à l'instant t :
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SÉCURITÉ ET GESTION DES RISQUES
(1) - GYGAX (R.) - Facts finding and basic data second part : desired chemical reactions. - In : 1st IUPAC-Workshop on safety in chemical production, Basel, 9-13 sept. 1990.
(2) - GYGAX (R.) - Sécurité thermique des procédés chimiques, données, critères de jugement, mesures. - INRS, Paris (1991).
(3) - STOESSEL (F.) - What is your thermal risk ? - Chemical Engineering Progress, p. 68-75, oct. 1993.
(4) - TOWNSEND (D.I.), TOU (J.C.) - Thermal hazard evaluation by an accelerating rate calorimeter. - Thermochimica Acta, 37, p. 1-30 (1980).
(5) - REGENASS (W.) - The development of heat flow calorimetry as a tool for process optimization and process safety. - Journal of Thermal Analysis, 49, p. 1661-1675 (1997).
(6) - BROGLI (F.), GYGAX (R.), MEYER (M.W.) - DSC a powerful screening...
CHETAH CHETAH. – The ASTM chemical thermodynamic and energy release evaluation program. ASTM, 1916 Race street, Philadelphie, Pa 19103, 1974.
AKTS: Advanced Kintetics and Solutions, AKTS AG http://www.akts.com,Techno-pôle 3960 Siders, Switzerland
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HARSNET Thematic network on hazard assessment of highly reactive systems http://www.harsnet.net/
Source de données physic-chimiques : The NIST chemistry Webbook (National Institute of Standard and Technology) http://www.webbook.nist.go./chemistry
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