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UE : CINETIQUE BIOCHIMIQUE Rédigé et présenté par : N° Noms et Prénoms Matricul

UE : CINETIQUE BIOCHIMIQUE Rédigé et présenté par : N° Noms et Prénoms Matricule 1 KITIO TIOGUIM BERNY BEROL 17Y506P ENSEIGNANT : Dr. DJOMDI TRAVAIL PERSONNEL DE L'ETUDIANT REPUBLIC OF CAMEROON Peace-Work-Fatherland ******** MINISTRY OF HIGHER EDUCATION ******** THE UNIVERSITY OF MAROUA ******** NATIONAL ADVANCED SCHOOL OF ENGENEERING MAROUA *********** DEPARTMENT OF RENEWABLE ENERGIES ******** REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix-Travail-Patrie ******** MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ******** UNIVERSITE DE MAROUA ******** ECOLE NATIONALE SUPERIEURE POLITECHNIQUE DE MARPOUA ********* DEPARTEMENT DES ENERGIES RENOUVELABLES ******** Année Académique : 2020/2021 THEME : REACTEURS OUVERTS PARFAITEMENTS AGITES (ROPA) 1 Table des matières INTRODUCTION ................................................................................................................................. 2 I. DEFINITION ................................................................................................................................. 3 II. PRINCIPE .................................................................................................................................. 3 III. TYPE DE REACTION ............................................................................................................. 4 IV. TECHNIQUE DE MISE EN OEUVRE .................................................................................. 7 V. CRITERE DE CHOIX .................................................................................................................. 7 VI. APPLICATION EN BIOENERGIE ........................................................................................ 8 CONCLUSION .................................................................................................................................... 10 BIBIOGRAPHIE ................................................................................................................................. 11 2 INTRODUCTION En chimie, un réacteur est une enceinte ou un récipient de réaction chimique et généralement des procédés de transformation d la matière. Le but recherché dans un réacteur est l’homogénéité du milieu réactionnel du point de vu de la température et du mélange de réactif. Plusieurs différents types de réacteurs existent, notamment parmi lesquels le réacteur ouvert parfaitement agité qui sont des réacteurs idéaux. Un réacteur chimique c’est tout appareillage dans lequel a lieu une transformation chimique, soit pour étudier, soit pour l’utiliser à la production des substances nouvelles. Le choix d’un type de bioréacteur est lié à la nature de la réaction qu’on désire y produire. Parmi lesquels nous avons les réacteurs fermés, ouverts, écoulement piston. Il est question pour nous d’étudier le réacteur ouvert parfaitement agités. 3 I. DEFINITION Réacteur ouvert tous les réactifs sont introduits dans le réacteur et tous les constituants en sont extraits par le courant total de matière qui s’établit. C’est le cas de beaucoup de réacteurs utilisés dans l’industrie, et c’est dans ce type de réacteur qu’a lieu par exemple, la synthèse de l’ammoniac, le craquage des alcanes, la synthèse du trioxyde de soufre… Les industriels, pour des raisons pratiques, préfèrent réaliser les transformations chimiques en système ouvert. En effet, l'alimentation en continu d'un réacteur chimique et la récupération en sortie du mélange réactionnel, permettent un fonctionnement permanent du réacteur. Un réacteur ouvert parfaitement agité :  grâce à une agitation convenable, la composition est partout la même dans le réacteur, à chaque instant ;  La température est partout là même dans le réacteur ;  Dans un tel réacteur, la concentration de sortie est considérée égale à la concentration dans le réacteur. Le réacteur est si bien agité que ce qui sort à la même composition que dans le réacteur même. II. PRINCIPE Un réacteur parfaitement agité est un réacteur dans lequel la composition est la même en tout point et à tout instant. Le régime permanent ne s’applique qu’aux réacteurs ouverts. Tous les paramètres sont stationnaires, la variable temps disparait. On dit aussi que le réacteur fonctionne en continu. C’est le régime le plus intéressant dans la pratique industrielle. Selon le degré de mélange interne des réactifs et des produits au cours d’une réaction chimique, il existe deux cas limites :  Le réacteur parfaitement agité : Ce réacteur se caractérise par une composition et une température du mélange réactionnel parfaitement uniformes dans tout son volume VR. 4 Il y’a un changement immédiat de la concentration du réactif dès l’entrée dans le réacteur, celle- ci passant de sa valeur d’entée à sa valeur de sortie : Cj = Cj,S  Le réacteur à écoulement piston Figure 1 : réacteur ouvert parfaitement agité Figure 2 : réacteur à écoulement piston III. TYPE DE REACTION Concernant le types de réactions, nous parlerons des avancements de la réaction, le taux de conversion et autres. Les grandeurs instantanées suivantes sont utilisées :  Le débit volumique Q (m3/s). 5  Les flux molaires des actifs Fj (mole/s) et d’inerte FI (mole/s) Taux d’inerte : I = FI/F0 = FI/∑Fj0  Paramètres d’avancement : ν1 A1 + ν2 A2 →ν3 A3 + ν4 A4  Taux de conversion :  Vitesse de réaction chimique : 6 La vitesse d’une réaction chimique : quantité de matière transformée par unité de temps et de volume Expression habituelle de la vitesse d’une réaction : loi de vitesse La Vitesse de transformation chimique (Rj) d’un constituant j : Rj : la vitesse de transformation chimique du constituant j par unité de temps et par unité de volume : Si Vj > 0 Rj > 0 Production Si Vj < 0 Rj < 0 Consommation Si Rj = Vj ; r > 0 ( r toujours positive) 7 IV. TECHNIQUE DE MISE EN OEUVRE Est appelé le temps de passage du réacteur. Il est défini par :  =V/Q0 C'est le temps mis pour traiter un volume de réactifs égal au volume du réacteur. On définit un autre temps ts, le temps de séjour moyen du fluide. Ces 2 temps sont égaux si le débit est uniforme dans le réacteur. Sur la figure, on a tracé 1/r en fonction de XA, uniquement à partir de la loi cinétique. L'allure de cette courbe correspond à un ordre positif (r augmentant quand la concentration augmente). Le tracé du rectangle (égal à /CA0) traduit le bilan en RAC Figure 4 : Variation de 1/r en fonction du taux de conversion V. CRITERE DE CHOIX Nous avons indiqué un certain nombre de critères de choix relatifs à chaque type de réacteurs : il s’agissait de critères techniques. Très souvent, le choix définitif ne peut pas se faire à partir d’éléments purement techniques, mais doit tenir compte de l’économie globale du procédé exploité industriellement. Pour cette étude d’ensemble, le réacteur ne pourra pas être isolé de 8 son environnement constitué par les autres parties de l’unité de production et qui, suivant les cas, seront des sections de préparation de la charge, des appareils pour la séparation des produits de la réaction, et/ou des dispositifs permettant le recyclage de certains réactifs. Le réacteur, élément central d’un procédé chimique, influe notablement, par ses performances, sur la conception et la complexité du reste de l’unité. Ainsi, le taux de conversion d’un réactif intervient directement sur la section de séparation et de recyclage éventuel du composé non converti. La sélectivité, de la même façon, est déterminante pour toute la section de fractionnement et de séparation des produits de la réaction. On comprend ainsi que l’on ait généralement intérêt à obtenir un taux de conversion élevé et une sélectivité maximale, même si l’investissement concernant le réacteur et/ou le coût opératoire de ce dernier ne sont pas les plus faibles qui puissent être obtenus. Comme critère, nous pouvons avoir :  Fiabilité du fonctionnement  Souplesse de fonctionnement  Extrapolation VI. APPLICATION EN BIOENERGIE Au carrefour des enjeux agronomiques, énergiques, et économiques, la méthanisation permet de valoriser le potentiel énergétique de la biomasse tout en conservant son potentiel fertilisant et amendant pour les sols. Aux filières traditionnelles consistant à traiter des déchets fermentescibles des collectivités locales et des industries agro-alimentaires, succèdent de nouvelles applications, principalement dans le secteur agricole. En France, la méthanisation concerne aujourd'hui principalement les déjections d'élevage, mais de nombreux projets sont désormais envisagés en mobilisant de nouveaux substrats comme les couverts végétaux ou les résidus de culture. En parallèle, de nouvelles solutions de valorisation du biogaz apparaissent à côté de la valorisation historique en cogénération, avec la possibilité d'injecter du biométhane dans les réseaux de gaz naturel. Cette perspective ouvre la voie à la filière BioGNV, qui apparait désormais comme une alternative crédible dans le domaine de la mobilité. Le potentiel de développement de la méthanisation est conséquent. Différentes études estiment qu’une centaine de térawatt-heures par an est ainsi mobilisable en France. Un état des lieux sera réalisé, avec les dynamiques et perspectives de cette filière dynamique. - Polymérisation de styrène 9 - Production des médicaments - Production du biométhane 10 CONCLUSION En définitive, il était question pour nous de centrer notre étude sur la notion de réacteur ouvert parfaitement agité. Sachant qu’un ROPA est un réacteur dans lequel la composition est la même en tout point et à tout instant. On peut dont dire qu’un régime permanent ne s’applique qu’aux réacteurs ouverts et que ses paramètres sont stationnaires, ne varie pas avec le temps.il fonctionne en continu et est très utilisé en industrie contrairement aux réacteurs fermés. Il est aussi apprécié pour ces critères tels que le rendement, Fiabilité du fonctionnement, Souplesse de fonctionnement, Extrapolation. . 11 BIBIOGRAPHIE Cours de cinétique biochimique Technique industrielle www.technique-ingénieur.fr http://Core.ac.uk http://hal.archives-ouvertes.fr Docnum.univ-lorraine.fr http://hal.univ-lorraine.fr Wikipédia Infoterre.brgm.fr www.sciencedirect.com uploads/Finance/ tpe-cinetique-berol-kitio.pdf