Introduction
Dans les réacteurs à solide consommable, un réactif solide est consommé en présence d'un réactif disponible en phase fluide (liquide ou gazeuse). Le ou les produit(s) de réaction peuvent être fluides et/ou solides.
On peut citer quelques exemples de ce type de réactions :
pyrolyse de matériaux carbonés et décomposition thermique de composés organiques ou inorganiques :
\({NH_4NO_3}_{solide} \rightarrow N_2O_{gaz} + 2 \; H_2O_{gaz}\)
calcination de carbonates et déshydratation d'oxydes :
\({CaCO_3}_{solide} \rightarrow CaO_{solide} + {CO_2}_{gaz}\)
ou bien \({Mg(OH)_2}_{solide} \rightarrow MgO_{solide} + H_2O_{gaz}\)
gazéification du charbon : \(\begin{cases} C_{solide} + H_2O_{gaz} \rightarrow CO_{gaz} + {H_2}_{gaz} \\ C_{solide} + 2 \; H_2O_{gaz} \rightarrow {CO_2}_{gaz} + 2 \; {H_2}_{gaz} \\ C_{solide} + 2 \; {H_2}_{gaz} \rightarrow {CH_4}_{gaz} \end{cases}\)
combustion du charbon : \(\begin{cases} C_{solide} + {O_2}_{gaz} \rightarrow {CO_2}_{gaz} \\ C_{solide} + {CO_2}_{gaz} \rightarrow 2 \; CO_{gaz} \end{cases}\)
oxydation du souffre : \(S_{solide} + {O_2}_{gaz} \rightarrow {SO_2}_{gaz}\)
oxydation de métaux : \(2 \; Fe_{solide} + {O_2}_{gaz} \rightarrow 2 \; FeO_{gaz}\)
calcination / réduction d'oxydes métaliques : \({Fe_2O_3}_{solide} + 3 \; {H_2}_{gaz} \rightarrow 2 \; Fe_{solide} + 3 \; H_2O_{gaz}\)
fabrication du combustible nucléaire :
\(UO_2F_2 + H_2O \rightarrow \frac{1}{3} U_3O_8 + 2 \; HF + \frac{1}{6} O_2\) puis \(\frac{1}{3} U_3O_8 + \frac{2}{3} \; H_2 \rightarrow UO_2 + \frac{2}{3} \; H_2O\)
On s'intéressera à la réaction type suivante, qui permet de représenter la diversité des exemples précédents :
Cette réaction est d'ordre \(n\) par rapport au fluide réactif \(A\). Les produits de réaction peuvent être solides et/ou gazeux.