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  Exercices sur les réacteur Chimique avec Corrigé

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ذكر الحمل عدد المساهمات : 260
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مُساهمةموضوع: Exercices sur les réacteur Chimique avec Corrigé   الثلاثاء مارس 26, 2013 1:43 pm


Bilan énergétique réacteur MEK

Ennonce


CH3-CH2-CHOH-CH3 -> CH3-CH2-CO-CH3+H2, ΔH0R=+67.5 kJ.mol-1

La déshydrogénation du butan-2-ol est réalisée en phase gazeuze dans un réacteur multitubulaire à lit fixe monté verticalement. La réaction est endothermique. Elle est réalisée de façon isotherme à 400°C, sous une pression de 1.5 bar absolus. Les calories nécessaires au maintien en température du réacteur sont apportées par circulation d'un fluide thermique côté calandre, qui rentre à 450°C et sort à 440°C.

Les débits molaires entrants et sortant du réacteur sont donnés:
Tableau de bilan réacteur de déshydrogénation du butan-2-ol
Constituants Débits entrée réacteur
kmol.h-1 Débits sortie réacteur
kmol.h-1
butan-2-ol 73.3 29.3
MEK 4.8 48.8
eau 0.45 0.45
dihydrogène 0.09 44.1
Total 78.6 123

1Calculer le flux thermique à fournir au réacteur pour assurer son fonctionnement isotherme
2Le réacteur est constitué de tubes dans lesquels est réparti le catalyseur. Montrer que le réacteur doit contenir 1040 tubes.
3Calculer la vitesse des réactifs dans les tubes. On se basera pour ce calcul sur un débit moyen de (123+78.6)/2=101 kmol.h-1. Calculer enfin le nombre de Reynolds et conclure sur le régime d'écoulement dans les tubes.

Données:

   Coefficient global d'échange entre le milieu réactionnel et le fluide caloporteur (rapporté à la surface interne des tubes): K=128 W.m-2.K-1,
   Masse volumique du mélange réactionnel: 1.66 kg.m-3,
   Viscosité du milieu réactionnel: 1.60.e-5 Pa.s
   Diamètre intérieur des tubes: di=44.0 mm
   Longueur des tubes: L=1 m
   Constante des gaz parfaits: R=8.31 J.mol-1.K-1
.


Correction

) Le nombre de moles de butan-2-ol ayant réagit est 73.3-29.3=44 kmol.h-1.

1La chaleur à fournir pour maintenir le réacteur isotherme est donc Φréaction=44.e3×67.5=2.97.e6 kJ.h-1

2Le flux précédent est échangé au travers d'un nombre de tubes Nt, de longueur L=1 m, de diamètre intérieur di, avec un coefficient d'échange K=128×3600/1000=460.8 kJ.h-1.m-2.°C-1, et avec un écart moyen de température Δθml donné par:

Δθml=[(450-400)-(440-400)]/ln[(450-400)/(440-400)]=44.8°C.

On a Φech=KSechΔθml, d'ou Sech=Φech/(KΔθml)=2.97.e6/(460,8×44,Cool=143.9 m2.

La surface d'échange intérieure d'un tube est Stube=πdiL=3.1416×44.e-3×1=0.138 m2.

Le nombre de tubes est donc Nt=Sech/Stube=143.9/0.138=1041 tubes.

3Le débit molaire moyen Qn=101 kmol.h-1 est relié au débit volumique moyen Qv par

PQv=QnRT, d'ou Qv=QnRT/P=101.e3×8.314×(273+400)/1.5.e5=3768 m3.h-1.

La section de l'écoulement est S=Nt×(πdi2/4)=1040×π×(44.e-3)2/4=1.581 m2.

La vitesse d'écoulement est donc v=Qv/S=3768/3600/1.581=0.66 m.s-1.

Le nombre de Reynolds est alors Re=di×v×ρ/μ=44.e-3×0.66×1.66/1.60.e-5=3013

Le régime d'écoulement est à la limite entre le régime laminaire (Re<2100) et le régime turbulent (Re>10000).


عدل سابقا من قبل Admin في الأربعاء يوليو 10, 2013 5:11 pm عدل 1 مرات
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مُساهمةموضوع: رد: Exercices sur les réacteur Chimique avec Corrigé   الجمعة مارس 29, 2013 3:58 am

يسلمو ع الطرح الرائع
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مُساهمةموضوع: شكر   الأربعاء مارس 19, 2014 6:54 am

شكرا لك
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