Indicateurs économiques pour la Belgique

PCSI Brizeux TD Chapitre 5C Altmayer-‐Henzien 2014-‐2015 Ce qu’il faut connaître : -‐ Définitions du débit volumique, du débit molaire, du temps de passage et du taux de conversion. -‐ Notions de Réacteur Parfaitement Agité Continu (RPAC) et de régime permanent. Ce qu'il faut savoir faire : -‐ Faire un bilan de matière sur un réactif ou un produit dans un réacteur ouvert. -‐ Etablir une loi de vitesse à partir de mesures en réacteur ouvert. Exercice 1 : La saponification de l’acétate d’éthyle A est mise en œuvre dans un réacteur parfaitement agité continu (RPAC) : CH! CH! CO! CH! CH! (𝑎𝑞) + HO! (aq) → CH! CH! COO! (aq) + CH! CH! OH(aq) !
La loi de vitesse de la réaction s’exprime : r = k[A][HO−] avec k = 5,0 L·∙mol−1·∙min−1. Le réacteur est alimenté avec un débit volumique Q = 340 L·∙h−1, une concentration entrante en soude [HO−]e = 1,0 mol·∙L−1 et une concentration entrante en acétate d’éthyle [A]e = 0,80 mol·∙L−1. 1. Exprimer la concentration molaire de chaque réactif en fonction de [A]e lorsque la réaction a atteint 80 % de conversion. 2. Calculer le temps de passage pour un tel taux de conversion. En déduire le volume du réacteur. Exercice 2 : Détermination d'une loi de vitesse La réaction de décomposition du dioxyde d’azote en phase gazeuse a pour équation : 2NO! → O! + 2NO On effectue cette réaction en réacteur ouvert parfaitement agité de volume constant à température constante. On obtient les résultats rassemblés dans le tableau ci-‐dessous pour une concentration d’entrée en dioxyde d’azote de [NO2]e = 0,010 mol·∙L−1. [NO2]s et τ désignent respectivement la concentration de sortie en NO2 et le temps de passage. [NO2]s (mmol·∙L−1) 2,0 3,0 5,0 7,0 9,0 τ (min) 430 160 43 13 2,6 1. Quel est le lien entre la vitesse volumique de disparition de NO2 (𝑟!!! ) et la vitesse volumique de réaction r ? 2. Montrer que les résultats expérimentaux sont compatibles avec une cinétique d’ordre 2 et calculer la constante de vitesse k à la température de l’expérience. Exercice 3 : Comparaison d'installation Un acide gras insaturé A, est obtenu par saponification d'un ester E en présence d'un excès de soude. Cette transformation est modélisée par l’équation : 𝐸 (𝑎𝑞) + 𝐻𝑂 ! (𝑎𝑞) → 𝐴(𝑎𝑞) + 𝑎𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙(𝑎𝑞). En présence de cet excès de soude, la vitesse de la réaction est du premier ordre par rapport à l'ester, avec une constante de vitesse kapp = 6,0·∙10−2 min−1. 1. Dans un premier temps, on emploie un réacteur fermé contenant 40 litres de mélange homogène. Quelle doit être la durée de l'opération pour obtenir un taux de conversion égal à 98 % ? 2. On désire cette fois traiter 40 L·∙h−1 de solution dans un réacteur ouvert agité continu (RPAC) pour obtenir un taux de conversion de 98 %. Quels doivent être le temps de passage et le volume du réacteur ? 3. On désire, enfin, traiter 40 L·∙h−1 de solution dans une cascade de n = 10 réacteurs agités continu de mêmes dimensions, associés en série. On suppose que le temps de passage est le même dans chaque réacteur. a. Quels doivent être le temps de passage et le volume total des réacteurs pour obtenir un taux de conversion de 98 % ? b. Conclure

Download Report