Procédés Industriels Flashcards
Quel est le principe du génie chimique ?
Qu’appelle-t-on le débit volumique ?
Que peut-on en dire ?
Justif
Qu’appelle-t-on les débits molaires ?
Comment s’exprime la concentration en espèce i en système ouvert ?
Définir le taux d’avancement est faire un tableau d’avancement en réacteur ouvert ?
À quoi faut-il faire attention ?
Attention : l’avancement est en mol.s-1 !
α : taux d’avancement (proportion de réactifs consommé)
Comment lier les débits molaire grâce au taux d’avancement ? Et les concentrations ?
Qu’appelle-t-on le temps de passage ?
C’est le temps de séjour moyen dans le réacteur
Quelles sont les grandeurs qu’on utilise en génie chimique ?
- les débits (volumique et molaires)
- les concentrations
- les taux de conversion des réactifs
- le temps de passage
Comment détermine-t-on le temps de passage ?
Que représente le temps de passage, en plus de sa définition ?
C’est aussi le temps qu’il faut pour renouveler (remplir) tout le volume de fluide
Quel est le cadre général de l’étude cinétique ?
On mène une étude isotherme Te = Ts = T
Qu’appelle-t-on un RPAC ?
De quelle information essentielle dispose-t-on sur les grandeurs dans un RPAC ?
Qu’est-ce qui change de d’habitude pour la vitesse de réaction dans un RPAC ?
Pourquoi ?
Elle prend toujours la même, c’est une vitesse moyenne dans l’ensemble du réacteur. Contrairement à la situation en système fermé, on n’a pas de diminution des concentrations au fur et à mesure que la réaction se fait.
Représenter un RPAC
Comment se fait le passage de la grandeur d’entrée à la grandeur de sortie dans un RPAC si toutes les grandeurs y sont uniformes et égales à la grandeur se sortie ?
Tout se passe comme si le fluide entrant était instantanément transformé et qu’il fallait attendre une durée τ pour qu’il sorte
Montrer que α, V, D et r sont liés.
Commenter
(dni/dt)chimique* lorsqu’on regarde r
- exprimer dni/dt
- exprimer r pour trouver la contribution chimique
- dni/dt = 0, car il n’y a pas d’accumulation dans un RPAC
- tout diviser par D pour faire apparaitre les concentration
- remplacer avec les grandeurs qu’on veut
En gros on obtient : r = cste dans le RPAC = (ce qui réagit)/(le temps pendant lequel ça a réagit)
Comment faire si on connaît α et qu’on cherche le volume du réacteur ?
Faire le bilan de matière qui permet de relier α, V, D et r
Comment faire si on cherche α ?
Faire le bilan de matière qui permet de relier α, V, D et r
Tracer l’allure de α(T) pour une réaction d’ordre 1
Si on a une réaction d’ordre 1 (de coefficient stœchiométrique -1 par rapport à A) et de constante de vitesse k, déterminer l’expression de α en fonction de k et τ et commenter
Logique : si on fait un tube plus long ou qu’on augmente la température, plus de réactif sera consommé
Exprimer V en fonction de k, D et α pour une réaction d’ordre 1 (de coefficient stoechiométrique -1) et de constante de vitesse k ?
Justif
Quelle relation lie [A]s, α, k et τ pour une réaction d’ordre 2 et de coefficient stoechiométrique -1 par rapport à A ?
Justif
Quelle en est la conséquence ?
En exprimant [A]e avec α
Comment déterminer la loi de vitesse d’une réaction admettant un ordre dans un RPAC ?
Justif
Qu’appelle-t-on un réacteur piston (RP) ?
Qu’y donne un tableau d’avancement ?
Quelle est l’équation différentielle vérifiée par la concentration en réactif si la réaction admet un ordre n (de constante de vitesse k) dans un RP ?
Justif
RS = régime stationnaire
Déterminer l’expression α en fonction de k et τ, puis V en fonction de D, α et k, pour une réaction d’ordre 1 et de coefficient stoechiométrique -1 dans un RP
Comparer l’efficacité d’un RP et d’un RPAC
Pourquoi l’étude des RPAC et des RP en particulier est-elle importante ?
Car les RPAC décrivent la cinétique d’une réaction en système ouvert, tandis que les RP en décrivent la thermodynamique
Quel est le lien entre le RP et le RPAC ?
Faire un bilan de puissance dans un RP
Comment s’exprime la puissance la réaction physique qui permet de passer de Te à Ts dans un RP ?
Comment s’exprime la puissance la réaction chimique dans un RP ?
Justif
Quel est le principe d’un RP en fonctionnement adiabatique ?
Comparer Te et Ts dans le cas d’un RP en fonctionnement adiabatique, dans le cas d’une réaction exothermique
Démontrer que les considérations thermodynamiques prédisent que αthermo(T) est une droite
Rappeler ce que donne la cinétique concernant une réaction d’ordre 1
Expliquer comment on détermine α et Ts en combinant les considérations cinétiques (RPAC) et thermodynamiques (RP)
On trouve ainsi un ou des point(s) de fonctionnement sur le diagramme α(T)
Rappeler l’expression de αthermo(T)
Représenter le/les point(s) de fonctionnement d’un réacteur pour une réaction endothermique.
Justif
Comment choisir la température si on veut faire une réaction endothermique dans un réacteur ?
Justif
Cohérent
Quelle est l’influence d’un changement de dimensionnement sur le taux d’avancement dans un RPAC ?
Quelles sont les deux manières d’optimiser α d’une réaction endothermique dans un réacteur ?
Comme d’habitude : on peut jouer soit sur la thermodynamique (modification de T), soit sur la cinétique (modification du reste)
Que se passe-t-il si on chauffe les réactifs avant de les faire rentrer dans un réacteur pour faire une réaction endothermique ?
Justif
Que peut-on dire de αthermo dans le cas d’une réaction exothermique ?
Justif
Représenter le/les point(s) de fonctionnement d’un réacteur pour une réaction exothermique de |ΔrH| faible.
Commenter
(À T fixée de α doit être grand, ça veut donc dire que la droite doit partir de loinnnnnnnnnnn)
Représenter le/les point(s) de fonctionnement d’un réacteur pour une réaction exothermique de |ΔrH| élevé.
Commenter
Représenter le/les point(s) de fonctionnement d’un réacteur pour une réaction exothermique de |ΔrH| intermédiaire.
Commenter
Rappeler et comparer les expressions des puissances dues à la réaction physique qui fait monter la température et la réaction chimique
Étudier la stabilité du point C2
Étudier la stabilité des points C1 et C3
Quel risque présente une réaction exothermique en réacteur ouvert ?
En gros, chaque droite thermodynamique part de Te et le croisement avec la courbe cinétique indique Ts (c’est l’intérêt). Sauf qu’il y a un moment où si on augmente un tout petit peu Te on passe de la situation à 3 points de fonctionnement à celle à un point de fonctionnement et si on était sur le mauvais point de fonctionnement, la température de sortie augmente super vite d’un coup
À quel moment parle-t-on d’hystérésis et pourquoi ?
Représenter le cycle d’hysteresis du refroidissement/chauffage des réactifs pour une réaction exothermique en réacteur ouvert
Comment peut-on éviter l’emballement sans jouer sur la température ?
Commenter
Quelles sont les deux situations où on peut avoir un flux thermique non nul ?
Dans quel sens pour chacune ?
Déterminer l’expression de α si Pth ≠ 0
Représenter l’influence du chauffage sur une réaction endothermique dans un réacteur et commenter
Donner un exemple de moyenne de produire un flux thermique non nul dans un réacteur
Quel est le signe de Pth pour un refroidissement ?
Quel est l’effet du refroidissement d’un réacteur siège d’une réaction exothermique sur la pente de αthermo ?
Pourquoi la courbe de αthermo se déplace-t-elle lors du refroidissement d’un réacteur siège d’une réaction exothermique sur la pente de αthermo ?
Dans quel sens ?
Justif
