LMAPR1400 - Physical & Chemical Kinetics

PART2

1 Expliquez les approches « approximation pseudo-stationnaire » et « étape déterminante » dans le contexte de la modélisation cinétique. Montrez un exemple.

2 Quelles sont les différentes étapes impliquées dans une réaction catalytique hétérogène ?

3 Expliquez les différences entre Hougen-Watson et Eley-Rideal.

4.1 Montrer comment les limitations de transfert de masse à l'interface fluide-catalyseur affectent la cinétique réactionnelle observée/mesurée.

4.2 Quelles sont les hypothèses de la théorie de Langmuir pour la chimi-sorption ?

4.3 Dériver l'équation pour le coefficient de transfert de masse en partant de l'équation du flux d'un composant A pour la diffusion unidimensionnelle et en intégrant à travers le film Na = -CtDam dya/dz + YA(NA + NB + NR + NS + …). Introduire la notion de facteur de film.

4.4 Introduire l'expression de recouvrement fractionnel de la surface du catalyseur selon la constante d'équilibre d'adsorption.

4.5 Comment le coefficient de transfert de masse est-il calculé dans la pratique ? Faire le lien avec la dérivation théorique ci-dessus.

4.6 Développer et expliquer le critère qui permet de vérifier la présence de limitation de transfert de chaleur entre un fluide et un catalyseur (critère de Mears).

5.1 Dériver l'équation de base de diffusion-réaction à considérer pour une couche et une particule sphérique de catalyseur, pour le calcul de la vitesse réactionnelle moyenne (modèle pseudo-continu). Montrer les unités.

5.2 Résoudre cette équation pour une couche de catalyseur, dans le cas d'une réaction irréversible du premier ordre.

5.3 Introduire et définir les concepts de module de Thiele et de facteur d'efficacité :

5.4 Développer et expliquer le critère qui permet de vérifier la présence de limitations diffusionnelles dans un catalyseur (critère de Weisz-Prater)

5.5 Expliquer comment définir le module généralisé. (ordre >1)

5.6 Quelles sont les types de diffusions et caractéristiques ?

5.7 Comment mesurer la taille des pores, la tortuosité… ?

6.1 Expliquer comment tenir compte de la désactivation d'un catalyseur par formation de coke dans le calcul des vitesses réactionnelles.

6.2 Expliquer la différence de formation de coke séquentielle et parallèle.

6.3 Donner les principaux types de désactivations catalytiques et leurs caractéristiques majeures.

6.4 Empoisonnement uniforme d'un catalyseur : discuter le comportement et la modélisation en absence et en présence de limitations de diffusion intra-particulaire.

6.5 Empoisonnement « shell-progressive » (« enveloppe progressive »)

7.1 Expliquer le « two-film theory » pour les réactions gaz-liquide (concept, figure, définitions…)

7.2 Considérer avec plus de détail le cas particulier d'une réaction gaz-liquide simple, irréversible et instantanée.