Optimisation des conditions opératoires du réacteur de production de l’oxyde d’éthylène

...

[pic 8]

r*

Rt Re Sc S

Sp

T

Ts Te Tr ug U

vc Vp

∑v Yj z

letter grecque

ρ ρp ρg νij λ

µg τp εp η φe φs

surface (Ts,Cs)

La vitesse moyenne apparente de la réaction rapportée à l’unité de volume de grain

Rayon de tube

Nombre adimensionnel de Reynolds Nombre adimensionnel de Schmidt La sélectivité

L’aire de surface par unité de masse Température

Température à la surface des particules Température du fluide externe Température réduite

La vitesse de gaz

Coefficient de transfert de chaleur global Volume critique

Volume de la particule

Somme des volumes des particules La fraction molaire

Abscisse axiale

Masse volumique du lit

Masse volumique de la particule Masse volumique du gaz Coefficient stœchiométrique Conductivité thermique Viscosité dynamique du gaz

Tortuosité

Fraction de vide dans le pore Efficacité

Module de Thiele Module de Thiele

mol/m3.s

mol/m3.s m

-

-

-

m2/Kg K

K K K

m/s W/m2.K m3/mol m3

m3

-

m

Kg/m3 Kg/m3 Kg/m3

-

W/m.K Pa.s

-

-

-

-

-

[pic 9]

λR

Conductivité thermique radiale effective

dans le lit

W/m.K

indice

i

Numéro de la réaction

j

Numéro du réactif

-

*

Moyenne

-

e

Externe

-

s

Surface

-

g

gaz

-

-

Introduction Générale

Introduction générale

L'importance de la production d'oxyde d'éthylène (C2H40) comme produit intermédiaire est indiscutable dans l'industrie chimique, puisque la demande globale de l'oxyde d'éthylène continue à augmenter en raison de son importance comme intermédiaire pour fabriquer l'antigel, les fibres de polyester et d'autres produits pétrochimiques.

La synthèse de ce produit s'effectue par l'oxydation catalytique de l'éthylène (C2H4) où l'argent est utilisé comme catalyseur. La production de (C2 H4O) est souvent limitée par la combustion de (C2H4) pour former le dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2 O) c’est pour cette raison des inhibiteurs sont ajoutés tels que le 1,2 dichloroéthane (DCE) pour améliorer la sélectivité du catalyseur, sa concentration est habituellement de 1-3 ppm

L'oxydation complète de l'éthylène est empêchée en grande partie par (DCE) que l'oxydation partielle, par conséquent la sélectivité pour l'oxyde d'éthylène est favorisée. Ainsi, le (DCE) se nomme un « inhibiteur » et un « promoteur » dû à son effet de promotion sur la sélectivité et à son effet inhibant sur l'oxydation.

Puisque les réactions impliquées sont fortement exothermiques, l'efficacité de transfert de chaleur est critique. Les réacteurs à lit fixe multitubulaires sont employés couramment dans la production de l’oxyde d'éthylène. La chaleur est enlevée par un liquide réfrigérant circulant par le côté de calendre.

L’objectif de ce présent travail est l’étude du réacteur catalytique à lit fixe en cherchant les conditions opératoires optimales, dans ce contexte, un nouveau défi doit être relevé : il s'agit d'adapter les conditions opératoires à chaque synthèse, en tenant compte en particulier des limitations physiques du réacteur. On trouve ici une démarche qui s'écarte notablement de la démarche classique du génie chimique qui consiste à dimensionner le réacteur le plus performant pour une synthèse donnée. Ici, le réacteur est fige et les seuls moyens d'action sont les conditions opératoires. Dans ces conditions, il est nécessaire d'adopter une démarche scientifique novatrice, qui tienne compte des contraintes industrielles et qui permette d'adapter la production au procède et non le procède a la production comme en génie chimique traditionnel. A ce stade, il faut intégrer les caractéristiques