Article de référence | Réf : J4025 v2

Désactivation des catalyseurs
Calcul des réacteurs catalytiques - Approche préliminaire

Auteur(s) : Jean-Léon HOUZELOT

Date de publication : 10 déc. 2005

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Le dimensionnement des réacteurs catalytiques est souvent problématique, de par leur caractère polyphasique et la prise en compte d’un certain nombre de contraintes liées à leur utilisation. Cet article est une introduction à l’approche de dimensionnement d’un catalyseur. Y sont identifiées les informations nécessaires à la détermination de son régime. La stabilité dans le temps au travers de sa désactivation, la recherche de sa sélectivité et les caractéristiques thermiques font partie des critères importants à prendre en compte.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

Auteur(s)

  • Jean-Léon HOUZELOT : Professeur École nationale supérieure des industries chimiques de Nancy Institut national polytechnique de Lorraine

INTRODUCTION

Les procédés mettant en œuvre des réactions catalytiques hétérogènes sont très répandus. Le caractère polyphasique de ces réacteurs rend souvent difficile leur dimensionnement. La conception des réacteurs doit prendre en compte un certain nombre de contraintes liées à l’utilisation du catalyseur : le maintien de l’activité et de la sélectivité des catalyseurs, leur stabilité et leur régénération.

D’une manière générale, le dimensionnement d’un réacteur catalytique nécessite une modélisation à deux échelles, la première au niveau d’un grain de catalyseur en prenant en compte les limitations diffusionnelles internes de matière et de chaleur, la seconde au niveau du réacteur en s’intéressant au processus de transferts externes de matière et de chaleur entre le fluide réactionnel et les grains de catalyseurs ainsi qu’à la technologie d’échange thermique associé au réacteur.

Ce dossier vise à donner au lecteur un guide au travers d’une approche méthodologique dans le but d’effectuer le prédimensionnement d’un réacteur catalytique.

Pour mener à bien cette démarche, il est nécessaire, dans un premier temps, de s’attarder à rassembler des informations préliminaires nécessaires à la détermination du régime de fonctionnement du catalyseur.

Plusieurs points sont à prendre en compte :

  • le rôle de la diffusion interne sur le fonctionnement du catalyseur ;

  • sa stabilité dans le temps au travers de la désactivation ;

  • les problèmes liés à la distribution des produits (recherche de sélectivité) ;

  • enfin les caractéristiques thermiques de la réaction.

Dans un deuxième temps, en fonction des réponses apportées aux questions précédentes, il conviendra de choisir, parmi la panoplie de réacteurs catalytiques, celui qui semble être le mieux adapté pour la conduite de la réaction.

Traiter l’ensemble de tous les réacteurs catalytiques de manière exhaustive aboutirait à un exposé beaucoup trop lourd. Seul le réacteur catalytique à lit fixe, réacteur le plus utilisé industriellement, fera l’objet d’une étude approfondie. Nous nous contenterons de décrire la démarche conduisant progressivement à définir les contours de ce que devrait être ce réacteur.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-j4025


Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(359 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

4. Désactivation des catalyseurs

C’est un phénomène d’une très grande importance pour la pratique industrielle, car l’activité d’un catalyseur se détériore au fur et à mesure de son utilisation. Pour rendre compte de ce phénomène, on va définir une grandeur « a » qui, d’un point de vue formel, définit l’activité instantanée du catalyseur par le rapport :

avec :

r
 : 
vitesse à l’instant d’observation
r0
 : 
vitesse à l’instant initial.

Pour être plus précis, « a » est une grandeur locale définie en un point du grain de catalyseur, tandis que l’on peut définir une activité apparente à partir des vitesses apparentes au niveau du grain de catalyseur, ce qui a le mérite d’englober d’éventuelles limitations diffusionnelles :

Il est donc très important de connaître la manière dont « a » varie en fonction du temps, car c’est une donnée vitale pour définir la conduite du réacteur. C’est la raison pour laquelle on représente cette désactivation par des lois phénoménologiques. Pour une approche plus approfondie, le lecteur se reportera aux références suivantes [2] [4] [5].

4.1 Lois phénoménologiques

Considérons une réaction

A ® Produitscatalysée par un solide subissant une désactivation. Si, en l’absence de désactivation, la cinétique de la réaction est de la forme :

r0 = kCA
( 1 )

en vertu de [1] on obtient :

...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(359 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Désactivation des catalyseurs
Sommaire
Sommaire

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique

(359 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS