Un schéma réactionnel composé de trois réactions successives est étudié à l'aide du modèle réacteur agité. L'influence des conditions opératoires sur la sélectivité est analysée.

1. Azprocede, simulation dynamique de procédéswww.azprocede.fr Modèle: Réacteur agité, conduite batch Réactions successives PO+eau->MPG, DPG, TPG Influence des conditions opératoires

3. PO oxyde de propylène

5. Eau en excès 10 kg (555.6 moles),

6. PO 6.5 kg (112.1 moles)Réacteur agité: résumé de l’exercice

7. Présentat° réacteur agité: éq°, alim., soutirage, chauf., ref…

8. On commence par charger le schéma réactionnel

9. On commence par charger le schéma réactionnel

10. On commence par charger le schéma réactionnel

11. Le schéma réactionnel est chargé: eq° de réaction, propriétés des cst…

12. On modifie ensuite le système d’unitésde L/h-mol/h à kg/h-% On met la régulation de refroidissement en service, consigne à 20°C On démarre l’agitateur à 200 tr.mn-1

13. On règle la quantité d’eau à charger via le bouton FQ du régulateur Régulation en service, consigne à 20°C

14. On règle la quantité d’eau à charger via le bouton FQ à 10 kg

15. On règle la quantité de PO à charger via le bouton FQ du régulateur

16. On règle la quantité de PO à charger via le bouton FQ à 6.5 kg

19. Protocole n°1: on charge l’eau en premier à un débit de 250 kg.h-1.

20. Lorsque la souris est sur le bouton FQ, on peut lire la quantité chargée et le temps restant. Le débit baisse en fin de chargement.

21. Lorsque la quantité à charger est atteinte, elle est remise à zéroet le régulateur est forcé en manuel vanne fermée.

22. On charge alors le PO à 40 kg.h-1, (10mn)

23. Quantité chargée

24. Historique température La réaction est exothermique

25. Tableau bilan batch kg: alim°, inventaires, prod°, cumuls…, énergie

26. La température commence à baisser (Sech augmente)

27. La température commence à baisser

28. Fin du chargement du PO 16.5 kg chargés au totalréaction du PO

29. Tout le PO a réagit, le réacteur a refroidit, on peut vidanger Calcul de la sélectivité R1, R2, R3

30. Vidange en cours du réacteur (séparateur)

31. Réacteur vidangé, relevés pour protocole n°1 Eau en excès MPG DPG TPG formés

33. pour fabriquer 1 mole de MPG (DPG, TPG), il faut 1 (2, 3) mole(s) de PO.

34. PO ayant réagit: 82+2×12.2+3×1.9=112.1 moles,

35. sélectivité en MPG σ 1=82/112.1=73.1%,

36. sélectivité en DPG σ2=2×12.2/112.1=21.7%,

37. sélectivité en TPG σ 3=3×1.9/112.1=5.2%,

38. vérification somme des sélectivités 73.1+21.7+5.2=100%.Réacteur agité: bilan protocole n°1

39. Protocole n°2: chargements simultanés, eau 80 kg.h-1, PO 40 kg.h-1 Eau 80 kg.h-1 PO rampe en cours

40. Protocole n°2: chargements simultanés, eau 80 kg.h-1, PO 40 kg.h-1 PO rampe en cours Température en hausse

41. Protocole n°2: chargements simultanés, eau 80 kg.h-1, PO 40 kg.h-1 Fin rampe de PO

42. Protocole n°2: chargements simultanés, eau 80 kg.h-1, PO 40kg.h-1 Fin de chargement eau

43. Protocole n°2: chargements simultanés, eau 80 kg.h-1, PO 40kg.h-1 Fin de chargement PO

44. Protocole n°2: chargements simultanés, eau 80 kg.h-1, PO 40kg.h-1 Tout le PO a réagit MPG DPG TPG formés

45. Protocole n°2: chargements simultanés, eau 80 kg.h-1, PO 40kg.h-1 MPG DPG TPG vidangés Réacteur vidangé

47. PO ayant réagit: 79.2+2×12.7+3×2.5=112.1 moles,

48. sélectivité en MPG σ 1=79.2/112.1=70.7%,

49. sélectivité en DPG σ2=2×12.7/112.1=22.7%,

50. sélectivité en TPG σ 3=3×2.5/112.1=6.7%,

51. somme des sélectivités 70.7+22.7+6.7=100%.Réacteur agité: bilan protocole n°2

52. La réaction est bloquée (mise en pause) Protocole n°5: chargement instantané eau PO

53. L’eau et le PO sont chargés Réacteur vidangé Protocole n°5: chargement instantané eau PO

54. La réaction est libérée La réaction, très rapide, dégage bcp de calorie en très peu de temps Protocole n°5: chargement instantané eau PO

55. Le réacteur monte à près de 295°C Protocole n°5: chargement instantané eau PO

56. La réaction est terminée, la température baisse Protocole n°5: chargement instantané eau PO

57. MPG DPG TPG produits Réacteur vidangé Protocole n°5: chargement instantané eau PO

58. MPG DPG TPG vidangés Réacteur vidangé Protocole n°5: chargement instantané eau PO

60. PO ayant réagit: 82.5+2×12.1+3×1.9=112.1 moles,

61. sélectivité en MPG σ 1=82.5/112.1=73.5%,

62. sélectivité en DPG σ2=2×12.1/112.1=21.5%,

63. sélectivité en TPG σ 3=3×1.9/112.1=5.0%,

64. somme des sélectivités 73.5+21.5+5.0=100%.Réacteur agité: bilan protocole n°5

65. Protocole n°6: RAC, réaction en continu Pour démarrer, on charge le réacteur avec 16.5 kg d’eau

66. Protocole n°6: RAC, réaction en continu Puis on alimente à l’eau à 80 kg.h-1 et le PO à 40 kg.h-1

67. Protocole n°6: RAC, réaction en continu Mise en régime stationnaire du réacteur MPG DPG TPG produits

68. Protocole n°6: RAC, réaction en continu MPG DPG TPG produits ~= MPG DPG TPG sortis?

69. Protocole n°6: RAC, réaction en continu On est en régime stationnaire ~ au bout d’une heure environ MPG DPG TPG produits = MPG DPG TPG sortis!

70. Protocole n°6: RAC, réaction en continu MPG DPG TPG produits Autres débits pour conserver le ratio eau/PO=10/6.5=1.54

72. PO ayant réagit: 505.3+2×107.5+3×45.3=856.1 moles,

73. sélectivité en MPG σ 1=505.3/856.1=59.0%,

74. sélectivité en DPG σ2=2×107.5/856.1=25.1%,

75. sélectivité en TPG σ 3=3×45.3/856.1=15.9%,

76. somme des sélectivités 59+25.1+15.9=100%.Réacteur agité: bilan protocole n°6

78. Pour favoriser la réaction 3 -> eau en défaut dans le milieu réactionnel (moins de dilution des calories).

79. Protocoles semi-continu, eau/PO=1.54:

80. P1 eau puis PO: la réaction se fait en excès d’eau, d’où la sélectivité en MPG élevée 73.1%,

81. P2 eau et PO en ratio, eau/PO=2 pendant le chargement mais excès d’eau plus faible en moyenne, sélectivité MPG 70.7%,

82. P4 PO puis eau: la réaction se fait en excès de PO, d’où la sélectivité en MPG la plus faible 1%, sélectivité TPG 96.8%

83. P5 réaction instantanée: idem P1 mais dépassement 290°C!

84. Protocole continu, eau/PO=1.54:

85. P6: sélectivité MPG 59%, < P1 car l’inventaire en M(D)PG est plus élevé dans le milieu réactionnel, d’où formation de D(T)PG.Réacteur agité: conclusion