Simulation numérique du fonctionnement du réacteur catalytique
Calcul des réacteurs catalytiques - Déshydrogénation de l’éthanol

Pour résoudre ce système d’équations différentielles, nous avons utilisé un code de calcul commercial très convivial : Matlab^®.

Dans le tableau 3 est rassemblé l’ensemble des paramètres utilisés pour la simulation de deux marches de conduite du réacteur.

Les résultats de ces simulations sont consignés dans le tableau 4.

Les figures 1, 2 et 3 présentent respectivement, pour les deux essais, les profils de conversion, de température et de pression le long de l’axe du tube.

L’analyse de ces profils, notamment celui de la température est très intéressante ; en effet, on constate, à l’entrée du réacteur, une baisse très rapide de la température, qui est due à la cinétique rapide de la réaction et à son caractère endothermique ; sur cette portion, le taux de conversion évolue très rapidement pour être assez voisin de l’équilibre.

Dans la seconde partie du réacteur, la remontée de la température, d’une part, et surtout l’abaissement de pression, d’autre part, vont jouer dans un sens favorable (réaction endothermique équilibrée) pour une augmentation du taux de conversion à l’équilibre ; à la sortie du réacteur, la chute de pression est telle que l’on assiste à une reprise de la conversion qui est marquée par un léger abaissement sur le profil de température et une légère accélération sur le profil de conversion.

Du point de vue thermodynamique, comme on est en présence d’une réaction endothermique équilibrée, le taux de conversion est défavorisé par des pressions élevées et par une température basse. C’est la raison pour laquelle la configuration à 6 000 tubes donne une meilleure conversion ; la sensibilité sur le profil thermique est faible, par contre elle est beaucoup plus importante sur les pertes de charge, d’où la meilleure conversion observée.