Limitation par le transport externe
série ou parallèle ?
Une réaction limitée uniquement par le transport externe est mise en œuvre dans le dispositif ci-dessous, constitué de deux réacteurs catalytiques à lit fixe de même volume placés en série. Les particules de catalyseur sont sphériques et le taux de conversion observé en sortie du dispositif est de 86,5 %.
Afin de limiter les pertes de charge, on envisage de placer les deux réacteurs en parallèle, traversés chacun par la moitié du flux total à convertir :
Question
Quelle est la conversion en sortie de réacteurs dans la seconde configuration ?
Indice
Commencer par établir l'expression du taux de conversion en sortie d'un réacteur catalytique à lit fixe (cela se fait à partir d'un bilan matière).
Indice
La valeur du taux de conversion en sortie de la configuration en série permet de retrouver la valeur d'un groupement de paramètres dont les valeurs individuelles ne sont pas connues. On peut ensuite recalculer le taux de conversion en sortie de la configuration en parallèle.
Indice
Dans la seconde configuration :
la porosité et le diamètre ne changent pas ;
la vitesse \(u\) est divisée par 2 ;la longueur \(z\) aussi !
le coefficient de transfert externe \(k_D\) varie (reprendre la corrélation classique pour trouver comment il varie par rapport à la vitesse \(u\)...).
Résultat
Le taux de conversion en sortie du système en parallèle est de 75,7% (au lieu de 86,5% à la sortie du système en série).