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Chapitre c2 thermodynamique de la transformation chimique application du deuxieme principe a la transformation chimique approche documentaire 1

CHAPITRE C THERMODYNAMIQUE DE LA TRANSFORMATION CHIMIQUE APPLICATION DU DEUXIEME PRINCIPE A LA TRANSFORMATION CHIMIQUE Approche documentaire Capacités exigibles A partir de documents décrivant une unité de synthèse industrielle analyser les choix industriels aspects environnementaux inclus Unité de synthèse industrielle de l ? ammoniac Les grandes cha? nes de synthèse industrielle en chimie minérale correspondent à la synthèse de l ? ammoniac au passage de l ? ammoniac à l ? acide nitrique au passage du sulfure d ? hydrogène à l ? acide sulfurique à la réduction des oxydes de fer par les oxydes de carbone ? Nous allons ici développer la cha? ne de production de l ? ammoniac pour son rôle fondamental La réaction de synthèse de l ? ammoniac est N g H g NH g L ? aspect chimique de cette synthèse sera développé dans le paragraphe et nous allons voir que le réacteur de synthèse ne représente qu ? une faible partie de la cha? ne de production La cha? ne de production de l ? ammoniac procédé Haber-Bosch datant du début du XXème siècle est constituée par un certain nombre d ? étapes successives dites opérations unitaires se déroulant dans une série de réacteurs La ?gure suivante traduit sous une forme simpli ?ée l ? ensemble de la cha? ne de production Nous allons décrire sommairement les divers aspects de cette cha? ne de production C Les matières premières Le diazote provient simplement de l ? air atmosphérique La source principale de dihydrogène est dans plus de des ateliers de production d ? ammoniac le gaz naturel essentiellement méthane CH en présence de vapeur d ? eau L ? équilibre de conversion du méthane ? CH g H O g CO g H g possède une température d ? inversion de K C Cette réaction endothermique est favorisée par une température élevée On travaille vers C L ? augmentation du nombre de moles gazeuses dans le sens de la conversion devrait faire choisir une basse pression conformément à la loi de Le Ch? telier mais le souci de limiter la taille des installations conduit à une pression entre et bar Remarque Signalons l ? autre source de dihydrogène classique les naphtas coupes de distillation des pétroles essences légères Préparation du mélange initial diazote-dihydrogène Désulfuration du gaz naturel Les dérivés du soufre notamment H S présents dans le gaz naturel sont des poisons pour les catalyseurs et il faut les éliminer On les ?xe sur de l ? oxyde de zinc vars C sous pression bar H S ZnO ZnS H O Reformage primaire conversion du méthane Le gaz désulfuré est mélangé à de la vapeur d ? eau surchau ?ée en excès H O CH de l ? ordre de à l ? excès d ? eau favorise la conversion et empêche la dissociation de CH en C H Ce mélange préchau ?é à C passe dans une série de tubes contenant un catalyseur à base de nickel et chau ?és par des