Les réacteurs polyphasiques

On souhaite réduire la concentration d'une impureté A dans l'air de 0,1% à 0,02% par réaction avec un réactif B en phase liquide dans une colonne à garnissage, selon la réaction : A + B = produits (liquides).

La réaction est d'ordre un en chacun des réactifs A et B et la constante de vitesse vaut 10 m³ mol^-1 s^-1 Les diffusivités des deux réactifs A et B sont identiques et égales à 2 10^-9 m² s^-1.

La conductance de transfert liquide vaut 1 10^-4 m s^-1, l'aire interfaciale est estimée à 500 m² m^-3, et le coefficient de Henry pour la solubilité de l'espèce A en solution est de 5000 Pa m³ mol^-1.

Le produit \(k_G \cdot a\) est estimé à 2 10^-4 mol m^-3 s^-1 Pa^-1.

L'espèce A est diluée dans de l'air alimenté à pression atmosphérique (\(P =\) 1 10⁵ Pa et \(P_{A1} =\) 100 Pa à l'entrée du réacteur ; \(P_{A2} =\) 20 Pa en sortie du réacteur) et température ambiante (\(T =\) 20°C). L'alimentation se fait à contre-courant, avec une concentration en B :\(C_{B2} =\) 800 mol m^-3.

Le débit d'alimentation du liquide est \(Q_L\) = 1 L s^-1 et celui du gaz \(Q_G =\) 200 L s\(-1\).