Exercice : chloration du méthane

[invite5ea89397]

bonsoir, je suis actuellement sur un exercices d'opérations unitaires discontinues (réacteur) qui à l'air assez sympa et afin d’être sur de bien le comprendre, j'aimerais le travailler avec vous
voici l'énoncé: à 374 K la chloration du méthane en phase gazeuse conduit à la formation de chlorure de méthyle, de chlorure de méthylène, de chloroforme et de tétrachlorure de carbone
on a:
R1 CH4+CL2 (flèche) CH3CL+HCL
R2 CH3CL+CL2 (flèche) CH2CL2+HCL
R3 CH2CL2+ CL2 (flèche) CHCL3+HCL
R4 CHCL3+CL2 (flèche) CCL4+HCL
R5 CH4+4CL2 (flèche) CCL4+4HCL

nombre de constituants:
1=CH4; 2=CH3CL; 3=CH2CL2; 4=CHCL3; 5=CCL4; 6+CL2; 7+HCL

les compositions molaires suivantes ont pu être déterminées

entrée: Ych4=0,792; YCH3CL= 0,008; YCH2CL2= 0,002; YCL2= 0,198
sortie: YCH4= ; YCH3CL=0,0564; YCH2CL2= 0,0420; YCHCL3=0,0168 ; YCCL4= 0,0048; YCL2= ; YHCL=

1) déterminer le nombre de réactions chimiquement indépendantes en utilisant le calcul matriciel
2) après avoir défini le système chimique choisi, écrire le bilan de matière correspondant. Déterminer l'avancement généralisé Xj de chaque réaction Ri
3) calculer le taux de conversion Xi du méthane
4) quel est la quantité de méthane à traiter pour produire 5KT par an de dichlorométhane sachant que l'alimentation du réacteur a pour composition molaire: 0,8 en méthane et 0,2 en chlore ?
5) dans les conditions du 4, quelles sont les quantités produites pour les autres constituants ?

alors, à la question 1, je trouve qu'il y'a 7-4=3 réactions indépendantes, je suis actuellement sur la 2 et j'aimerais être sur de bien comprendre, qu'entends-t-on par après avoir défini le système chimique choisi ?, cela à t'il un lien avec le nombre d'équation indépendantes trouvés ?
je n'ai pas encore fait les autres questions
pouvais vous m'aider à comprendre la question 2) ?
merci d'avance
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[moco]

Bonsoir,
Il y a 4 réactions indépendantes, celles que tu as écrites R1, R2, R3 et R4. R5 n'est pas indépendante. C'est la somme des 4 premières.
Premières observations : Dans ces 4 réactions R1 à R4, il y a autant de molécules à gauche et à droite. Donc si on effectue les 4 réactions à partir de CH4 et Cl2, on obtient un mélange complexe, mais le nombre de mole total n'a pas changé.
Pour §2, tu comptes l'ensemble de toutes les moles des molécules contenant du carbone à la sortie. Il doit être égal à la somme des trois premières fractions molaires des substances carbonées de l'entrée, donc 0.802. La somme de la sortie est y(CH4) + 0.0564 + 0.0420 + 0.0168 + 0.0048 = y(CH4) + 0.120. Donc y(CH4) = 0.802 - 0.12 = 0.682
On part de 0.792 mole de CH4 et il en reste à la fin 0.682. Le taux de conversion de CH4 est de 0.11/0.792 = 13.9%

Continue. On ne va pas faire tout le travail à ta place !

[invite5ea89397]

donc si je comprends bien, pour la question 2, il suffit de faire un bilan de matières en (entrée-sortie) ? j'aimerais aussi savoir si on se situe en système fermée (car ici, on a pas la présence de débit ?)
et oui ne vous en fait pas je compte bien faire ce travail j'avais juste besoin de quelques conseils pour comprendre l'exercice.....

[jeanne08]

Dans un réacteur fermé tout ce que l'on y met se retrouve ( modifié ) après réaction , dans un réacteur ouvert en état stationnaire tout ce qui entre dans un temps deltat se transforme et donne tout ce qui sort dans le même temps deltat...
Ici tu choisis le système par exemple ainsi : 1 mol de réactifs entre ... donc le nombre de mole de chaque produit entrant est égal à Y
Comme moco te l'a fait remarquer , il sort , 1 mol de produits donc chaque nombre de mol égal Y
Tu fais alors le bilan des atomes de C , de H et de Cl ... et tu réponds aux questions posées ....

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