Procédés Industriels

Question 1

Quel est le principe du génie chimique ?

Answer 1

Question 2

Qu’appelle-t-on le débit volumique ?
Que peut-on en dire ?
Justif

Answer 2

Question 3

Qu’appelle-t-on les débits molaires ?

Answer 3

Question 4

Comment s’exprime la concentration en espèce i en système ouvert ?

Answer 4

Question 5

Définir le taux d’avancement est faire un tableau d’avancement en réacteur ouvert ?
À quoi faut-il faire attention ?

Answer 5

Attention : l’avancement est en mol.s-1 !

α : taux d’avancement (proportion de réactifs consommé)

Question 6

Comment lier les débits molaire grâce au taux d’avancement ? Et les concentrations ?

Answer 6

Question 7

Qu’appelle-t-on le temps de passage ?

Answer 7

C’est le temps de séjour moyen dans le réacteur

Question 8

Quelles sont les grandeurs qu’on utilise en génie chimique ?

Answer 8

• les débits (volumique et molaires)
• les concentrations
• les taux de conversion des réactifs
• le temps de passage

Question 9

Comment détermine-t-on le temps de passage ?

Answer 9

Question 10

Que représente le temps de passage, en plus de sa définition ?

Answer 10

C’est aussi le temps qu’il faut pour renouveler (remplir) tout le volume de fluide

Question 11

Quel est le cadre général de l’étude cinétique ?

Answer 11

On mène une étude isotherme Te = Ts = T

Question 12

Qu’appelle-t-on un RPAC ?

Answer 12

Question 13

De quelle information essentielle dispose-t-on sur les grandeurs dans un RPAC ?

Answer 13

Question 14

Qu’est-ce qui change de d’habitude pour la vitesse de réaction dans un RPAC ?
Pourquoi ?

Answer 14

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.

Question 15

Représenter un RPAC

Answer 15

Question 16

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 ?

Answer 16

Tout se passe comme si le fluide entrant était instantanément transformé et qu’il fallait attendre une durée τ pour qu’il sorte

Question 17

Montrer que α, V, D et r sont liés.

Commenter

Answer 17

(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)

Question 18

Comment faire si on connaît α et qu’on cherche le volume du réacteur ?

Answer 18

Faire le bilan de matière qui permet de relier α, V, D et r

Question 19

Comment faire si on cherche α ?

Answer 19

Faire le bilan de matière qui permet de relier α, V, D et r

Question 20

Tracer l’allure de α(T) pour une réaction d’ordre 1

Answer 20

Question 21

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

Answer 21

Logique : si on fait un tube plus long ou qu’on augmente la température, plus de réactif sera consommé

Question 22

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

Answer 22

Question 23

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 ?

Answer 23

En exprimant [A]e avec α

Question 24

Comment déterminer la loi de vitesse d’une réaction admettant un ordre dans un RPAC ? (et de ν=-1)
Connaissant τ et les valeurs de [A]s associées à différents [A]e
Justif

Answer 24

Question 25

Qu’appelle-t-on un réacteur piston (RP) ? Qu’y donne un tableau d’avancement ?

Answer 25

Question 26

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

Answer 26

RS = régime stationnaire Ji_x - Ji_x+dx*

Question 27

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

Answer 27

Question 28

Comparer l’efficacité d’un RP et d’un RPAC

Answer 28

Question 29

Pourquoi l’étude des RPAC et des RP en particulier est-elle importante ?

Answer 29

Car les RPAC décrivent la cinétique d’une réaction en système ouvert, tandis que les RP en décrivent la thermodynamique

Question 30

Quel est le lien entre le RP et le RPAC ?

Answer 30

Question 31

Faire un bilan de puissance dans un RP

Answer 31

Question 32

Comment s’exprime la puissance la réaction physique qui permet de passer de Te à Ts dans un RP ?

Answer 32

Question 33

Comment s’exprime la puissance la réaction chimique dans un RP ? Justif

Answer 33

Question 34

Quel est le principe d’un RP en fonctionnement adiabatique ?

Answer 34

Question 35

Comparer Te et Ts dans le cas d’un RP en fonctionnement adiabatique, dans le cas d’une réaction exothermique

Answer 35

Question 36

Démontrer que les considérations thermodynamiques prédisent que α_thermo(T) est une droite

Answer 36

Question 37

Rappeler ce que donne la cinétique concernant une réaction d’ordre 1

Answer 37

Question 38

Expliquer comment on détermine α et Ts en combinant les considérations cinétiques (RPAC) et thermodynamiques (RP)

Answer 38

On trouve ainsi un ou des point(s) de fonctionnement sur le diagramme α(T)

Question 39

Rappeler l’expression de α_thermo(T)

Answer 39

Question 40

Représenter le/les point(s) de fonctionnement d’un réacteur pour une réaction endothermique. Justif

Answer 40

Question 41

Comment choisir la température si on veut faire une réaction endothermique dans un réacteur ? Justif

Answer 41

Cohérent

Question 42

Quelle est l’influence d’un changement de dimensionnement sur le taux d’avancement dans un RPAC ?

Answer 42

Question 43

Quelles sont les deux manières d’optimiser α d’une réaction endothermique dans un réacteur ?

Answer 43

Comme d’habitude : on peut jouer soit sur la thermodynamique (modification de T), soit sur la cinétique (modification du reste)

Question 44

Que se passe-t-il si on chauffe les réactifs avant de les faire rentrer dans un réacteur pour faire une réaction endothermique ? Justif

Answer 44

Question 45

Que peut-on dire de α_thermo dans le cas d’une réaction exothermique ? Justif

Answer 45

Question 46

Représenter le/les point(s) de fonctionnement d’un réacteur pour une réaction exothermique de |Δ_rH| faible. Commenter

Answer 46

(À T fixée de α doit être grand, ça veut donc dire que la droite doit partir de loinnnnnnnnnnn)

Question 47

Représenter le/les point(s) de fonctionnement d’un réacteur pour une réaction exothermique de |Δ_rH| élevé. Commenter

Answer 47

Question 48

Représenter le/les point(s) de fonctionnement d’un réacteur pour une réaction exothermique de |Δ_rH| intermédiaire. Commenter

Answer 48

Question 49

Rappeler et comparer les expressions des puissances dues à la réaction physique qui fait monter la température et la réaction chimique

Answer 49

Question 50

Étudier la stabilité du point C2

Answer 50

Question 51

Étudier la stabilité des points C1 et C3

Answer 51

Question 52

Quel risque présente une réaction exothermique en réacteur ouvert ?

Answer 52

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

Question 53

À quel moment parle-t-on d’hystérésis et pourquoi ?

Answer 53

Question 54

Représenter le cycle d’hysteresis du refroidissement/chauffage des réactifs pour une réaction exothermique en réacteur ouvert

Answer 54

Question 55

Comment peut-on éviter l’emballement sans jouer sur la température ? Commenter

Answer 55

Question 56

Quelles sont les deux situations où on peut avoir un flux thermique non nul ? Dans quel sens pour chacune ?

Answer 56

Question 57

Déterminer l’expression de α si Pth ≠ 0

Answer 57

Question 58

Représenter l’influence du chauffage sur une réaction endothermique dans un réacteur et commenter

Answer 58

Question 59

Donner un exemple de moyenne de produire un flux thermique non nul dans un réacteur

Answer 59

Answer 60

Question 61

Quel est le signe de Pth pour un refroidissement ?

Answer 61

Question 62

Quel est l’effet du refroidissement d’un réacteur siège d’une réaction exothermique sur la pente de α_thermo ?

Answer 62

Question 63

Pourquoi la courbe de α_thermo se déplace-t-elle lors du refroidissement d’un réacteur siège d’une réaction exothermique sur la pente de α_thermo ? Dans quel sens ? Justif

Answer 63

Answer 64