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Simulation en temps réel sur PC d'un réacteur agité continu, semi-continu ou batch

Mots clefs: réaction, chimique, chimie, cinétique, équilibre, réversible, équilibrée, exothermique, endothermique, athermique, stoechiométrie, coefficient, stoechiométrique, taux, conversion, sélectivité, génie chimique, génie des procédés...

Tous les paramètres de l'installation sont modifiables: réactions chimiques envisagées, dimensions caractéristiques des équipements, régulateurs PID, paramètres et options du modèle, alimentations parallèles, etc...

Ce simulateur permet d'effectuer toutes les opérations nécessaires à une fabrication en batch, en continu ou en semi-continu: inventaire, chargement simultané ou successif, chauffage, ébullition, distillation, refroidissement... Très proche d'un réacteur pilote ou industriel, il vous permettra de mieux apréhender la conduite des réacteurs en tenant compte des impératifs de sécurité, de qualité et de production. Taux de conversion, sélectivité et temps de cycle n'auront plus de secrets  pour vous.

L'installation comprend entre autres les équipements suivants:

- un réacteur agité avec double-enveloppe (chauffage par fluide thermique), serpentin de refroidissement, et condenseur,

- des lignes d'alimentation des réactifs et de l'inerte (ou diluant), avec régulation de débit, programmation de la quantité à charger et rampe de consigne (bouton FQ sur les régulateurs),

- deux régulateurs de température, l'un agissant sur le fluide de chauffage et l'autre sur le fluide de refroidissement

- un régulateur de niveau avec vanne de bypass pour vidange du réacteur

- une sécurité qui isole les alimentations en cas de niveau >95%

- un condenseur total avec vanne de réglage du taux de reflux (vanne à 25% => 25% soutiré, 75% en reflux)

- un système de séparation des constituants sortant du réacteur, et des bacs de produits R, S, et T et de réactifs non convertis A, B, C et I avec vannes TOR de recyclage.

- un analyseur permettant d'afficher la composition du réacteur en mol/L ou en titre massique. Choisir "affichage auto" pour n'afficher que les constituants intervenant dans les équations de réaction.

 

Pour une description complète de ce modèle: Aide Réacteur agité

Exemple d'applications: ce modèle peut-être utilisé pour conduire des réactions en continu, en semi-continu, ou en discontinu, avec phases de démarrage, de mise en régime, et d'arrêt et de vidange.

Conduite d'un réacteur agité continu: réglages des alimentations, du niveau, et de la température pour régler un taux de conversion, une sélectivité ou une composition pour différentes réactions...concurentes, successives, équilibrées,

Conduite d'un réacteur discontinu: calcul des quantités à mettre en oeuvre, chargement des réactifs, contrôle de la réaction (température, composition), concentration éventuelle de la solution par évaporation de l'inerte, refroidissement et soutirage. Réalisation des bilans globaux et partiels. Calcul des taux de conversion, des sélectivités, etc...

Conduite d'un réacteur semi-continu: par exemple contrôle de l'amorçage de la réaction (en présence ou non d'un catalyseur), conduite de la réaction en semi-continu avec contrôle de température et ajustement des alimentations, arrêt des alimentations (progressif pour éviter un accoup de température par ex), phase d'attente de fin de réaction (maturation) puis vidange. Etude des conditions opératoires, des temps de cycle, etc...

Etude d'un modèle réactionnel et de l'influence des conditions opératoires: par exemple en discontinu, chargement de A puis B ou chargement de B puis A, influence sur la sélectivité en cas de réactions concurentes, influence d'excès d'un des réactifs, déplacement d'équilibre par excès d'un des réactif, etc...

Sécurité: comprendre les possibilités de perte de contrôle du réacteur dans différents cas de dysfonctionnement, par exemple: perte du refroidissement, perte des alimentations en réacteur (semi-) continu, etc...

Différents outils sont mis à disposition pour analyse et compréhension du procédé:

- tableau de bilan pour réacteur agité continu ou réacteur batch, en mol-mol/L-mol/h ou en kg-titre massique

- affichage temps de séjour, taux de conversion intégrés et continu, et flux énergétiques

- historique des concentrations, inventaire réacteur, température, et énergie dégagée par la réaction (106 J/h)

- historique des variables procédé.