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Modélisation en génie des procédésArticle de référence | Réf : J1022 v2
Auteur(s) : Xavier JOULIA
Date de publication : 10 mars 2008
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L'étude de cas utilisée comme exemple illustratif correspond au procédé d'ARCO Technology Inc. de production de cyclohexaneSimulateurs de procédés[1]. La figure 2 montre le schéma du procédé et certaines des conditions opératoires spécifiées.
Le cyclohexane est produit par hydrogénation catalytique du benzène en phase vapeur à partir de deux alimentations en matières premières : une alimentation en benzène et une alimentation en hydrogène qui renferme 2,75 % molaire de méthane. Les caractéristiques des alimentations du procédé sont données dans le tableau ci-contre.
Le mélange réactionnel entre dans le réacteur en phase vapeur ; il est mis en contact avec un catalyseur au nickel sur silicium. Il se produit alors la réaction suivante :
Le taux de conversion du benzène dans le réacteur est de 99,9 % molaire. L'écoulement dans le réacteur est de type piston et les conditions opératoires sont telles que l'isomérisation du cyclohexane en méthyl-cyclopentane n'a pas lieu. La chaleur dégagée par la réaction est utilisée pour produire de la vapeur d'eau.
Les vapeurs à la sortie du réacteur préchauffent l'alimentation du réacteur. Elles sont ensuite refroidies avant d'entrer dans un ballon de séparation liquide-vapeur. L'hydrogène partiellement séparé est ensuite recyclé. Une partie est purgée afin d'éviter l'accumulation de méthane (composant inerte présent dans le courant d'hydrogène alimenté). Par ailleurs, le liquide du séparateur est envoyé dans une colonne à distiller afin de séparer les légers du cyclohexane qui est obtenu au résidu.
Conditions opératoires complémentaires
Pertes de charge
Les pertes de charge dans les différents échangeurs (notés E) et le réacteur (noté RX) sont prises égales aux valeurs fournies...
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OPÉRATIONS UNITAIRES. GÉNIE DE LA RÉACTION CHIMIQUE
(1) - Cyclohexane – ARCO Technology Inc - Production of high purity cyclohexane by catalytic hydrogenation of benzene. - Hydrocarbon Processing, p. 143 (1977).
(2) - * - DIPPR 801 Database – http://dippr.byu.edu/
(3) - REID (R.C.), PRAUNSNITZ (J.M.), POLING (B.E.) - The Properties of Gases and Liquids. - 4th Edition, McGraw Hill, Book Co., New York (1987).
(4) - * - Numerical Data Base DETHERM, http://www.dechema.de
(5) - GMEHLING (J.), ONKEN (U.), ARLT (W.), GRENZHAUSER (P.), WEIDLICH (U.), KOLBE (B.), RAREY (J.) - Chemistry Data Series. - Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection, vol. I.
(6) - ARLT (W.), MACEDO (M.E.A.), RASMUSSEN (P.), SORENSEN (J.M.) - DECHEMA Chemistry Data Series. - Liquid-Liquid Equilibrium Data Collection, vol. V.
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