Méthode d'optimisation des réacteurs catalytiques hétérogènes

Cet article présente les principes généraux de l’optimisation technico-économique des réacteurs catalytiques hétérogènes (à particules fixes, fluidisées ou transportées). Un modèle «simplissime», ne dépendant que d’un seul paramètre, est proposé pour représenter la structure hydrodynamique de l’écoulement à travers le réacteur. Ce modèle inclut les divers types de structures~: à court-circuit, à recyclage, à macro-mélangeage total ou partiel, à jet anisotrope dirigé sur la surface réactive…

L’expression générale de la Commission Opératoire Unitaire d’Énergie Mécanique (COUEM), exprimée en Joules par kg de produit utilisé, est établie. On étudie comment la COUEM varie en fonction des paramètres opératoires.

Les conditions auxquelles doit satisfaire tout réacteur, pour rendre négligeable le terme dû au freinage diffusionnel dans la couche limite, sont précisées. On montre comment appliquer ces concepts à l’optimisation d’un réacteur à lit fixe.

Enfin, cet article montre que les réacteurs du futur, qui devront consommer de moins en moins d’énergie, ne devront plus être conçus pour opérer en régime de réaction chimique, mais devront admettre une certaine limitation de vitesse par un processus diffusionnel ou convectif.