Calcul des réacteurs catalytiques - Production de trioxyde de soufre

1 - Conversion de SO2 en SO3

• 1.1 - Bases thermodynamiques de la réaction : courbes d’équilibre
  Figure 1 - Courbes d’équilibre pour différentes pressions. Figure 2 - Courbes d’équilibre pour différents taux de dilution par de l’air à pression atmosphérique Figure 3 - Courbes d’équilibre pour différentes concentrations en O2, à concentration en SO2 constante Figure 4 - Exemple de délimitation du domaine de travail et représentation des trajets de fonctionnement dans le réacteur ou le lit de catalyseur
• 1.2 - Caractéristiques des catalyseurs
• 1.3 - Conséquences sur la conception des réacteurs

2 - Principe du calcul des réacteurs industriels

• 2.1 - Définition de l’objectif
• 2.2 - Équation de base
• 2.3 - Équations de vitesse de réaction
  Figure 5 - Courbes d’isovitesse
• 2.4 - Réacteur idéal
  Figure 6 - Courbes de variation de la vitesse de réaction en fonction du taux de conversion, pour différentes températures T
• 2.5 - Réacteurs industriels

3 - Méthodes de calcul d’un réacteur

• 3.1 - Choix de la composition du gaz et des moyens de refroidissement
• 3.2 - Méthodes utilisant les équations de vitesse
  Figure 7 - Exemple de variation de l’inverse de la vitesse de réaction 1/r le long d’un cheminement adiabatique Figure 8 - Courbes d’isoconversion : détermination du volume de catalyseur en fonction de la température pour un taux donné de conversion en sortie (x s = 95 %) et différents taux de conversion x e à l’entrée Tableau 1 Tableau 2 Tableau 3
• 3.3 - Méthode expérimentale : courbes isovolumes
  Figure 9 - Courbes isovolumes
• 3.4 - Optimisation des conditions de fonctionnement

4 - Technologie et exploitation des réacteurs industriels

• 4.1 - Hydrodynamique
  Figure 10 - Pertes de charge dans le lit de catalyseur en fonction de la vitesse des gaz en fût vide pour différents diamètres et formes de catalyseur
• 4.2 - Matériaux
• 4.3 - Paramètres de contrôle d’un réacteur
• 4.4 - Exploitation d’un réacteur catalytique
• 4.5 - Risques liés à la manipulation du catalyseur

5 - Exemple de calcul d’un réacteur industriel

• 5.1 - Données du problème
• 5.2 - Bilans matières et thermique
• 5.3 - Quantité de catalyseur réparti en 4 lits
  Figure 11 - Allure des variations de 1/r en fonction de x Figure 12 - Courbes d’isovitesse et droites adiabatiques (1er, 2e et 3e lits) dans le plan x, T Tableau 4 Tableau 5 Tableau 6 Tableau 7 Tableau 8 Tableau 9 Tableau 10 Tableau 11 Tableau 12
• 5.4 - Dimensionnement du réacteur
  Tableau 13