Description REACTEUR AGITE

• un réacteur agité avec double-enveloppe (chauffage par fluide thermique), serpentin de refroidissement, et condenseur,
• des lignes d'alimentation des réactifs et de l'inerte (ou diluant), avec régulation de débit, programmation de la quantité à charger et rampe de consigne (bouton FQ sur les régulateurs),
• deux régulateurs de température, l'un agissant sur le fluide de chauffage et l'autre sur le fluide de refroidissement
• un régulateur de niveau avec vanne de bypass pour vidange du réacteur
• une sécurité qui isole les alimentations en cas de niveau >95%
• un condenseur total avec vanne de réglage du taux de reflux (vanne à 25% => 25% soutiré, 75% en reflux)
• un système de séparation des constituants sortant du réacteur, et des bacs de produits R, S, et T et de réactifs non convertis A, B, C et I avec vannes TOR de recyclage.
• un analyseur permettant d'afficher la composition du réacteur en mol/L ou en titre massique. Choisir "affichage auto" pour n'afficher que les constituants intervenant dans les équations de réaction.

Voir aussi: > réglages réactions et réglages réacteurs

Exemples d'applications

Ce modèle peut-être utilisé pour conduire des réactions en continu, en semi-continu, ou en discontinu, avec phases de démarrage, de mise en régime, et d'arrêt.

Conduite d'un réacteur agité continu: réglages des alimentations, du niveau, et de la température pour régler un taux de conversion, une sélectivité ou une composition pour différentes réactions...concurentes, successives, équilibrées,

Conduite d'un réacteur discontinu: calcul des quantités à mettre en oeuvre, chargement des réactifs, contrôle de la réaction (température, composition), concentration éventuelle de la solution par évaporation de l'inerte, refroidissement et soutirage. Réalisation des bilans globaux et partiels. Calcul des taux de conversion, des sélectivités, etc...

Conduite d'un réacteur semi-continu: par exemple contrôle de l'amorçage de la réaction (en présence ou non d'un catalyseur), conduite de la réaction en semi-continu avec contrôle de température et ajustement des alimentations, arrêt des alimentations (progressif pour éviter un accoup de température par ex), phase d'attente de fin de réaction (maturation) puis vidange. Etude des conditions opératoires, des temps de cycle, etc...

Etude d'un modèle réactionnel et de l'influence des conditions opératoires: par exemple en discontinu, chargement de A puis B ou chargement de B puis A, influence sur la sélectivité en cas de réactions concurentes, influence d'excès d'un des réactifs, déplacement d'équilibre par excès d'un des réactif, etc...

Sécurité: comprendre les possibilités de perte de contrôle du réacteur dans différents cas de dysfonctionnement, par exemple: perte du refroidissement, perte des alimentations en réacteur (semi-) continu, etc...

Limitations de ce modèle: seule l'évaporation de l'inerte est gérée, on ne peut donc pas étudier les déplacements d'équilibres par évaporation (la gestion de la distillation d'un mélange à 7 constituants n'est pas un problème simple)!

Outils graphiques d'analyse du procédé

• profil de composition et de température
• tableau de bilan pour réacteur agité continu ou réacteur batch, en mol-mol/L-mol/h ou en kg-titre massique
• affichage temps de séjour, taux de conversion intégrés et continu, et flux énergétiques
• historique des concentrations [A], [R] et inventaire réacteur, historique des concentrations [B], [S] et température, et historique des concentrations [C], [T] et de l'énergie dégagée par la réaction (10⁶ J/h)
• historique des variables procédé.

Dimensionnement et réglages

La plupart des dimensions et paramètres de l'installation sont réglables pour permettre la simulation d'une installation quelconque:

• volume utile du réacteur (une sécurité isole les alimentations lorsqu'on dépasse ce volume)
• pression opératoire, température extérieure, coefficient de perte thermiques, surfaces, coefficient d'échange et Cp pour le serpentin et la double enveloppe, température fluide de chauffage et de refroidissement (directement dans leur affichage),
• températures, inventaires et compositions des bacs (composition réglable directement dans leur affichage)
• unités des alimentations (L/h-mol/L ou kg/h-titres massiques ou réactifs purs et débits en kmol/h)
• modèle thermique de résolution: isotherme (température égale à la résultante du mélange des alimentations), adiabatique (aucun transfert, seule la chaleur de réaction est considérée), ou transfert (calcul des échanges thermiques avec le serpentin, la double-enveloppe et le milieu extérieur)
• pour l'analyseur, choix de l'affichage en mol/L ou titre massique, et affichage ou non de chaque constituant.

Modèle numérique

• résolution des équations de bilan matière et énergie en temps réel en tenant compte des éléments suivants: alimentations, recyclages, soutirage, réaction chimique, vaporisation d'inertes, condenseur, serpentin, double enveloppe et pertes thermique avec le milieu extérieur,
• calcul des vitesses de réaction en fonction de la composition et de la température du réacteur
• influence de l'agitation sur la cinétique de réaction et les transferts thermique,
• gestion des phases de remplissage et de vidange,
• gestion de l'ébullition basée uniquement sur l'Inerte, considéré comme le seul constituant volatil. La condensation est totale, le taux de reflux peut être réglé mais n'influe pas sur la composition (inerte pur). La température d'ébullition du mélange est déterminée à partir de l'équation d'Antoine de l'inerte et de son titre molaire dans le réacteur.