Description simulation dynamique reacteurs chimiques

1. Modèle: Réaction et réacteurs
Présentation de la série
AZPROCEDE, SIMULATION
DYNAMIQUE DE PROCÉDÉS
WWW.AZPROCEDE.FR

2. Schéma réactionnel, propriétés
des constituants, cinétiques

3. Réaction: constituants et alimentations
Constituants:
 1+6 constituants: I inerte, réactifs ABC, produits RST,
 Propriétés de chaque constituants: nom, masse
molaire, masse volumique et capacité calorifique Cp,
 Gestion de la volatilité de l’inerte seul (éq° d’Antoine),
Alimentations des réactifs purs ou en solution dans l’inerte,
Système d’unités:
 L.h-1 et mol.L-1,
 kg.h-1 et titre massique,
 kmol.h-1 et réactifs purs.

4. Réaction: équations et cinétique
 3 réactions R1, R2, R3, mettant en œuvre ABCRST,
 Ex: a1 A + b1 B + c1 C < == > r1 R + s1 S + t1 T
 Coefficients stœchiométriques, rst<0 pour mettre les
produits RST à gauche de l’équation de réaction,
 Equations cinétiques (k1 sens direct et k2 sens inverse),
 Ordre pour chaque constituant (coef. stœch. par défaut),
 Energie d’activation et constante cinétique,
 Possibilité de bloquer la cinétique, et de choisir k=cste ou
k=exp(-Ea/RT),
 Enthalpie de réaction (>0 ou <0 pour réact° exothermique).

5. Réaction: modèle thermique
Isotherme:
 la température du réacteur n’est calculée que comme la
température de mélange des alimentations,
Adiabatique:
 la chaleur dégagée ou absorbée par la réaction est prise en
compte,
 pas de transferts thermiques externes (serpentin, doubleenveloppe, condenseur et pertes thermiques) ,
 ébullition de l'inerte non gérée,
Transferts:
 Transferts thermiques externes gérés: serpentin et double
enveloppe pour RAC, condenseur et pertes thermique,
 Pour le réacteur tubulaire, mode transfert=adiabatique.

6. Soutirage par régulation de niveau
(RAC continu), ou TOR (semi-continu)
Alimentations par régulateurs
de débit, bouton FQ pour
gestion de quantité à charger
CPG
Séparateur

7. Réacteur de 20L (réglable)
Agitateur à vitesse variable
Régulateurs de température
chaud-froid
serpentin
Double enveloppe

8. Condenseur total
Réglage reflux
ou soutirage

9. Tableau de bilan de la réaction
Historiques compositions
en A et R, B et S, C et T

10. 5 (ou N) réacteurs agités
continus en série (RAC)
Condenseur/reflux total
CPG
Alimentations B et C en
// sur 2,3,…N réacteurs

11. 5 (N) compartiments agités
continus en série (RAC)
Condenseur/soutirage total
Alimentations B et C en
// sur 2,3,…N réacteurs

12. Réacteur tubulaire:
Profils de composition
et température le long
du réacteur
Recirculation avec
échangeur et FIC
Recyclage produits dans
l’alimentation pour
réactions consécutives

13. Série réaction: modèle numérique
Eléments pris en compte dans le modèle:
 équations de bilan (matière et thermique),
 équations de réaction et équations cinétique,
 résolution par volumes de contrôle,
 pertes thermiques (réacteur et équipements),
 inertie thermique (réacteur) prise en compte lors des
variations de température.
Limites du modèle
 pas de gestion des équilibres liquide-vapeur (ébullition de
l’inerte uniquement).

14. Série réaction: applications pédagogiques
 Conduite d’une réaction:
• discontinue - semi-continue - continue,
 Cinétique de réaction,
 Influence du type de réacteur:
• agité - agité continu - tubulaire,
 Variation des conditions opératoires pour un schéma réactionnel
donné,
 Bilan matière de réaction avec taux de conversion et sélectivité,
 Séquences de démarrage et d’arrêt:
•
•
•
•
…
remplissage de l’installation,
mise en température,
mise en régime stationnaire (si applicable),
arrêt, refroidissement, vidange de l’installation,