Calcul de réacteur piston

[invite352893fc]

Bonjour à tous,

Je sèche un peu sur un projet et j'aurais besoin de votre aide. Voilà le sujet ainsi que mes réflexions:

Nous souhaitons mettre en œuvre la réaction d'hydrolyse d'anhydride acétique afin de produire 6 tonnes par jour d'acide acétique. Pour cela, nous utilisons un réacteur piston alimenté avec une solution aqueuse contenant 0,4 mol.L-1 d'anhydride acétique et 50 mol.L-1 d'eau. Le débit volumique du courant entrant est de 1 l.s-1 et sa température de 50°C.

Marche isotherme:
a) Déterminer le volume réactionnel nécessaire si la réaction est réalisée en marche isotherme. Quelle est dans ce cas la quantité de chaleur à échanger avec l'extérieur?

Marche adiabatique:
On réalise cette réaction dans un RP en marche adiabatique. Etablir le profil de la température et du taux de conversion en fonction de la longueur du réacteur. Quelle est la longueur nécessaire pour obtenir le débit de production recherché?
(Prendre un rapport longueur/diamètre de 200).

Données:
k0= 2160 l.mol-1.s-1
E = 46 kJ.mol-1


En ce qui concerne la marche isotherme, j'ai vu deux possibilités pour résoudre l'exercice :
- en calculant l'aire sous la courbe (courbe de 1/-rA en fonction de XA)
- calcul avec la formule VRP = FA0 * intégrale de dXA/r (de XAe à XAs)
Cependant je n'obtiens pas les mêmes résultats et dans les deux cas je trouve quelque chose d'aberrant ...

En ce qui concerne le calcul, j'ai commencé par calculer k avec la formule k=ko*exp(-Ea/RT)
Ensuite, j'ai tenté de déterminer tau avec la formule k*tau=ln(1/1-XA) avec tau = V/Qo =V*CAo/FA0

Je vous avoue qu'à partir d'ici je suis un peu bloquée ... Mon problème est le calcul de XA ... Je trouve toujours un taux de conversion supérieur à 1, ce qui est impossible.

La réaction d'hydrolyse d'anhydride acétique étant de la forme A + B --> 2R

J'aurais dit que XA = (FA0-FA) / FA0

Merci d'avance pour votre aide précieuse! En espérant que vous puissiez m'éclairer sur ce qui ne fonctionne pas dans ce que j'ai fait dans la partie marche isotherme. Mais aussi en espérant que vous me donniez un petit coup de pouce pour la partie adiabatique car je ne vois pas par ou je dois commencer.

Bonne journée à vous!
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[moco]

On ne comprend pas bien ce dont tu parles. RTu ne nous dit pas ce que signifie tes innombrables paramètres. Qu'est-ce que rA, VRP, FAO, XAe, XAs, tau, CA ?
Quant à la quantité de chaleur à échanger avec l'extérieur, c'est tout simplement la chaleur de réaction, qui se calcule en faisant la différence entre chaleur de formation de l'acide moins celle de l'anhydride et celle de l'eau.

[invite352893fc]

rA : vitesse de la réaction
VRP : volume du réacteur piston
FA0 : débit d'alimentation en anhydride acétique
XAe : taux de conversion en entrée du réacteur piston
XAs : taux de conversion en sortie du réacteur piston
tau : le temps réactionnel
CA : concentration en anhydride acétique

Merci de vous intéresser à mon problème Moco

[invite352893fc]

En fait, j'ai revu mes calculs et mon problème vient vraiment du calcul de XA ... (taux de conversion par rapport à l'anhydride acétique)

J'utilise le débit d'entrée et de sortie et la concentration initiale en anhydride acétique mais je dois faire une erreur dans mon calcul car je trouve XA supérieur à 1 (impossible car 0<XA<1)

J'aurais besoin de votre aide, s'il-vous-plait !

Une fois que j'aurais XA, je pense pouvoir résoudre mon problème toute seule

Merci par avance

[A voir en vidéo sur Futura]