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Auteur(s)
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Jean-Léon HOUZELOT : Professeur de Génie de la réaction chimique - Directeur de l’École nationale supérieure des industries chimiques (ENSIC)Institut national polytechnique de Lorraine
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Cet article est la mise à jour du paragraphe 6 de l’article « Réacteurs chimiques. Principes » écrit en 1980 par Jacques VILLERMAUX.
Dans cette dernière partie consacrée aux réacteurs chimiques, nous examinons l’influence de la cinétique physique (transfert de matière et de chaleur) sur le fonctionnement des réacteurs comportant plusieurs phases. Étant donné l’importance industrielle de ce type de réacteurs, chacun d’eux mériterait un traitement détaillé. Les principes généraux exposés dans l’article précédent restent bien entendu applicables. Nous voulons seulement mettre en évidence ci-après le couplage entre réaction chimique et phénomènes de transport. Celui-ci intervient notamment pour modifier l’expression de la vitesse apparente de la réaction qui figure dans les équations caractéristiques des réacteurs.
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3. Modèles de réacteurs catalytiques à lit fixe et à lit fluidisé
3.1 Réacteurs à lit fixe
Froment [25] a proposé une classification des modèles fondée sur trois critères (tableau 4).
-
Uniformité de composition et de température
Les modèles pseudo-homogènes sont tels qu’on peut supposer que localement c = c e = c s et T = T e = T s . Ceci correspond aux conditions f e < 0,05,
. Lorsqu’elles ne sont pas vérifiées, on doit recourir aux modèles dits hétérogènes où les gradients de composition et de température locaux entre liquide et solide sont pris en compte : c ¹ c e ¹ c s et T ¹ T e ¹ T s .
-
Prise en compte des gradients radiaux
Dans les modèles unidimensionnels, la composition et la température sont supposées ne varier que selon l’abscisse axiale z. Dans les modèles bidimensionnels, on tient compte, de plus, des gradients macroscopiques le long de la dimension radiale r.
-
Prise en compte de la dispersion axiale et radiale
Les critères de choix dépendent des valeurs de f e et
. Si f e < 0,05, la résistance externe est négligeable. Si
, la résistance interne est négligeable. Lorsqu’on connaît la vitesse apparente, les calculs de f...
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(d’après l’article de M. VILLERMAUX)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - JOTTRAND (R.) - Introduction à la théorie des réacteurs chimiques. - Ind. Chim. Belge, 30, p. 119 (1965).
-
(2) - BOUDART (M.) - Kinetics of chemical processes, - Prentice Hall (1968).
-
(3) - DAMKÖHLER (G.) - Einflüsse der Strömung Diffusion und des Wärmeüberganges auf die Leistung von Reaktionsölen I. Allgemeines Gesichtpunkte für die Übertragung eines chemischen Prozesses aus dem Kleinen ins Grosse. - Z. Elektrochem (D), 42, p. 846 (1936).
-
(4) - BARRÉRE (M.), PRUD’HOMME (R.) - * - Équations fondamentales de l’aérothermochimie. Masson (1973).
-
(5) - CALDERBANK (P.H.) - Contact process converter design. - Chem. Eng. Prog. (USA), 49, p. 585 (1953).
-
(6) - CARBERRY (J.J.) - Chemical and catalytic reaction engineering. - McGraw-Hill...
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