Réacteurs chimiques - Quiz sur les réacteurs batch et continu

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Quel est l'élément non inclus dans le calcul du volume d'un réacteur batch?

Taux de conversion

Pression atmosphérique (correct)

Vitesse de réaction

Temps d'exploitation

Comment se calcule le temps total d'un cycle dans un réacteur batch?

t = n_{A0} + t_0

t = t_0 + t_r (correct)

t = τ + t_r

t = V / G

Quelle équation représente la relation entre le flux et la concentration dans un réacteur continu?

F_{A0} = kC_A(1 - X_A)

V = G / N.ρ

F_{A0}C_{A0} = Q C_A (1 - X_A) (correct)

τ = V / C_{A0}

Quelle est l'importance de la densité moyenne du mélange dans le calcul du volume du réacteur batch?

Elle est nécessaire pour déterminer la capacité de production. (A) Signup and view all the answers

Dans un réacteur continu, quel facteur est essentiel pour déterminer la vitesse de réaction?

La concentration du réactif et la conversion (B) Signup and view all the answers

Quel type de réacteur opère en régime variable et est considéré comme un réacteur fermé?

Réacteur batch (C) Signup and view all the answers

Quel est un inconvénient majeur des réacteurs batch?

Leur coût d'exploitation est élevé. (D) Signup and view all the answers

Quel type d'écoulement dans un réacteur implique que la charge progresse en bloc sans se mélanger le long de l'axe?

Écoulement de type piston (C) Signup and view all the answers

Quelle caractéristique définit un réacteur semi-batch?

Un réactant est chargé, et l'autre est ajouté en continu. (D) Signup and view all the answers

Dans quel type de réacteur la composition du mélange en cours de réaction est uniforme?

Réacteur à récipient parfaitement mélangé (B) Signup and view all the answers

Quels systèmes peuvent être considérés comme des réacteurs polyphasiques?

Mélange liquide-liquide (C) Signup and view all the answers

Quel avantage est associé aux réacteurs batch?

Haute flexibilité de fonctionnement (C) Signup and view all the answers

Quelle option décrit le mieux le réacteur tubulaire?

Il peut être à tube monotube ou multi-tubes. (C) Signup and view all the answers

Quel est un avantage de l'utilisation d'un catalyseur dans une réaction de phase gazeuse hétérogène?

Mélange efficace (B) Signup and view all the answers

Quel système d'agitation est particulièrement efficace pour mélanger des fluides très visqueux?

Turbines fermées (B) Signup and view all the answers

Quelle caractéristique des turbines à flux radial les rend efficaces dans le mélange des liquides?

Forte turbulence dans le réservoir (C) Signup and view all the answers

Quel type de réaction chimique se déroule uniquement dans une direction?

Réaction irréversible (B) Signup and view all the answers

En matière de stœchiométrie, que peut-on dire de l'ordre de la vitesse de réaction?

Il peut ne pas suivre la stœchiométrie (A) Signup and view all the answers

Quel est un inconvénient potentiel de l'utilisation d'un système à lit fluide?

Destruction du catalyseur par agitation (B) Signup and view all the answers

Quel type de turbine est couramment utilisé pour disperser les gaz?

Turbines à flux radial (C) Signup and view all the answers

Quel aspect de la mécanique des lits fluides est encore mal compris?

La mécanique du lit fluide (B) Signup and view all the answers

Quelle équation décrit une réaction chimique de type en parallèle?

$r = k_1 C_A + k_2 C_A$ (D) Signup and view all the answers

Quelle est l'expression correcte pour une réaction irréversible à volume constant?

$r_A = -kC_A^aC_B^b$ (C) Signup and view all the answers

Comment se formule le bilan matière dans un réacteur fermé?

$r_j dV = rac{dn_j}{dt}$ (B) Signup and view all the answers

Quel paramètre représente le taux de conversion dans une réaction?

$X_A$ (A) Signup and view all the answers

Quelle relation est correcte pour une réaction de type série?

$r_P = k_1 C_A - k_2 C_P$ (C) Signup and view all the answers

Comment calcule-t-on l'accumulation de matière dans un volume V?

$G_j = rac{dn_j}{dt}$ (B) Signup and view all the answers

Quel est l'expression pour le flux molaire d'un composé j?

$F_j = F_{j0} - G_j$ (C) Signup and view all the answers

Quel est le facteur principal influençant la vitesse d'une réaction chimique?

Les concentrations des réactifs (A) Signup and view all the answers

Comment la concentration du traceur à la sortie du réacteur varie-t-elle avec le temps?

De manière exponentielle (D) Signup and view all the answers

Quelle est la signification de la fonction cumulative de distribution de temps de séjour F(t)?

La fraction de molécules qui reste dans le réacteur pendant un temps inférieur à t (C) Signup and view all the answers

Quelle équation est utilisée pour déterminer le temps de séjour dans un réacteur idéal?

$τ = ∫_0^∞ t E(t) dt$ (D) Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la concentration du traceur et la fonction de distribution de temps de séjour?

La concentration est liée à la fonction de distribution de temps de séjour (A) Signup and view all the answers

Quelle approche est utilisée pour introduire le traceur dans le réacteur selon la méthode de traceur par impulsion?

Sous forme de pulse (C) Signup and view all the answers

Quel est l'objectif de mesurer la concentration par rapport au temps à la sortie du réacteur?

Déterminer la fonction cumulative de distribution de temps de séjour (A) Signup and view all the answers

Pour un réacteur idéal, que doit-on garantir pour atteindre un mélange parfait?

Un écoulement turbulent (A) Signup and view all the answers

Quel rôle joue la variable $τ$ dans les équations déposées pour les réacteurs idéaux?

Le temps de séjour (C) Signup and view all the answers

Quelle affirmation sur les réactions non élémentaires est correcte?

Elles peuvent avoir une réaction résultante non élémentaire. (C) Signup and view all the answers

Quel est un exemple de réaction simple et élémentaire?

Hydrolyse d'anhydride acétique. (D) Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui décrit la vitesse d'une réaction chimique?

Elle est indiquée par la tangente à la courbe cinétique. (D) Signup and view all the answers

Quelle méthode n'est pas généralement utilisée pour mesurer une réaction chimique?

Topologie. (B) Signup and view all the answers

Quel est le rapport qui définit le temps de passage dans un réacteur?

Volume ou masse du système réacteur divisé par le débit du mélange à l'entrée. (B) Signup and view all the answers

Dans un système fermé, comment varie la propriété caractéristique au cours d'une réaction?

Elle varie certainement avec le temps de réaction. (C) Signup and view all the answers

Quelle caractéristique n'est pas associée à une réaction complexe?

Elle aboutit toujours à un produit unique. (D) Signup and view all the answers

Quel type de réaction est souvent irréversible et présente une courbe cinétique de second ordre?

Hydrolyse de l'anhydride acétique. (B) Signup and view all the answers

Study Notes

Réacteurs Industriels - Cours d'Introduction

Objectifs du cours: Analyser les types de réacteurs et réactions en génie chimique et génie des procédés. Appliquer les principes et notations de la cinétique chimique. Effectuer des bilans de matière et d'énergie pour les réacteurs idéaux. Utiliser le concept de distribution des temps de séjour. Dimensionner les réacteurs en considérant la sécurité et la sûreté.
Organisation du cours: 36 heures de cours magistraux (CM), travaux dirigés (TD), et travaux pratiques (TP).
Notion de réacteur: Appareils conçus pour des réactions chimiques, transformant des produits initiaux (caractéristiques données) en d'autres produits (différentes caractéristiques et propriétés).
Nature des réactions:
- Chimiques purement.
- Biologiques (avec intervention d'un micro-organisme, exemple: la levure Saccharomyces cerevisiae).

Phénomènes Physico-chimiques dans les Réacteurs

Phénomènes hydrodynamiques: Ecoulement monophasique, polyphasique, création/disparition d'interfaces entre les phases.
Phénomènes cinétiques: Transferts internes à une phase (homogénéisation de concentrations et températures), et transferts entre phases (ex. dissolution d'un gaz dans un liquide).

Domaines d'application des réacteurs

Industrie chimique.
Industrie pharmaceutique.
Industrie agroalimentaire.
Environnement.

Place du réacteur dans le procédé

Centralité: Le réacteur est au cœur du procédé, influant sur les étapes précédentes et ultérieures.
Intégration: Les installations en amont et aval sont conditionnées par le fonctionnement du réacteur.

Calculs de Réacteurs

Conception/Optimisation: Conception d'un réacteur pour la production industrielle selon des spécifications précises et des transformations chimiques établies. Optimisation d'opérations discontinues ou continues.
Transfert d'échelle: Établissement de critères d'extrapolation pour le passage de l'échelle laboratoire à l'échelle industrielle.
Automatisation/Diagnostic: Amélioration ou automatisation de réacteurs existants.
Sécurité et Environnement: Prise en compte des critères de protection de l'environnement et de sûreté des opérations.

Technologies des réacteurs - Critères de classification

Mode de fonctionnement: Discontinu (fermé, régime variable), continu (ouvert, régime stationnaire) et semi-continu.
Nature et nombre de phases: Mono ou polyphasiques (ex. liquide-liquide, gaz-liquide, gaz-solide, gaz-liquide-solide).
Degré de mélange: Écoulement piston (peu visqueux, peu de mélange), et écoulement parfaitement mélangé (réservoirs agités).

Variantes des réacteurs (exemples)

Réacteur cuve CSTR: Configuration en cuve agitée, circulation des réactifs.
Réacteur tubulaire: Configuration en tubes, écoulement de type piston.

Types de réacteurs (exemples)

Réacteur batch (ou fermé): Fonctionne par lots, pas d'entrée/sortie durant la réaction.
Réacteur continu parfaitement agité (CSTR): Flux continu de réactifs et produits, composition uniforme dans le réacteur.
Réacteur tubulaire (PFR): Écoulement de type piston, pas de variation radiale de la concentration.
Réacteur à lit fixe (PBR): Remplissage de réacteurs avec un catalyseur solide.
Réacteur à lit fluidisé (PBR): Réactifs mélangés, catalyseur peut être régénéré.

Systèmes d'agitation

Classification: Les agitateurs sont classés selon le type de mouvement induit dans le réacteur (axial, radial, mixte, tangentiel).

Réactions chimiques - Introduction

Stœchiométrie: Méthode de quantification des réactifs et produits dans une réaction chimique.
Ordre de réaction: L'ordre de la réaction peut ne pas suivre la stœchiométrie si la réaction implique plusieurs étapes.
Types de réactions: Irréversible, réversible, élémentaire, non élémentaire, simple, complexe.

Mesure d'une réaction chimique

Techniques: Titrage, chromatographie, spectroscopie, conductimétrie, spectrophotométrie.
Représentation : Courbe cinétique représentant la variation temporelle ou spatiale de la propriété mesurée.

Avancement d'une réaction chimique

Détermination: Les quantités initiales et finales des réactifs et produits sont utilisées pour calculer l'avancement.

Bilan matière

Définition: Équation pour la conservation de la masse dans un réacteur chimique.
Calculs: Les entrées, sorties, et réactions influencent le bilan matière.

Réacteurs idéaux : Temps de séjour

Définition: temps que le fluide ou les molécules mettent à traverser le réacteur.
Méthodes: Méthode traceur pour déterminer la distribution temporelle des molécules.

Réacteurs idéaux non isothermes

Transfert de chaleur: Isotherme (température constante), non isotherme (température variable), adiabatique (isolé thermiquement).
Bilan énergétique: L'équation globale prend en compte les flux d'énergie (réactifs/produits , travail, chaleur), ainsi que les termes d'accumulation.
Réacteurs batch/continus: Différentes expressions de bilan énergétique pour ces deux types de réacteurs.

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Description

Testez vos connaissances sur les réacteurs batch et continu. Ce quiz aborde des concepts fondamentaux tels que le calcul du volume, le temps de cycle et l'importance de la densité moyenne. Préparez-vous à explorer les relations entre flux et concentration ainsi que les facteurs influençant la vitesse de réaction.