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Chimie: Modes d'opération & réacteurs<



Modes D'opérations:

On distingue trois modes d'opérations pour fabriquer des polymères.

I. Mode discontinu:

Ce mode d'opérationest appelé aussi mode en cuvée. Les réactifs et les additifs sont introduits et restent dans le réacteur du début de la réaction jusqu'à la fin. On controle la température de telle façon à ce qu'elle corresponde à une augmentation de vitesse de réaction au départ puis sa decroissance à mesure que le polymère se forme. Ce procédé est bien adapté pour des réactions à taux de conversion élevé. La plupart des procédés en suspension sont effectués selon ce mode.
On défini le temps de séjour ou de résidence du polymère dans le réacteur comme la durée de temps que le fluide a passé dans le réacteur. Dans ce mode, tous les élements ont le même temps de séjour.

II. Mode semi-continu:

Dans ce mode d'opération, certains réactifs ou additifs peuvent être ajoutés de façon successive et des produits peuvent être enlevés à des intervalles de temps, comme l'eau lors d'une polycondensation.

III. Mode continu:

En mode continu, la charge est introduite continuellement, et le produit est enlevé lui aussi continuellement. La vitesse de réaction est constante le long du procédé. Dans ce mode, le temps de séjour est un temps moyen qui peut être défini comme le rapport: Volume du réacteur/débit d'alimentationr. Il ya une probabilitté pour que le monomère s'échappe directement du réacteur vers la sortie, ce phénomère est dit de court-circuit. D'autres au contraire, peuvent séjourner longtemps dans des zones dites zones mortes. Cette stagnation leur confère une grande conversion. cependant, les écoulements en court-circuits ou en zone mortes peuvent induire des temps de séjour non uniformes dans le réacteur. Ainsi une distribution de temps de résidence affecte la masse molaire du polymère et donc la qualité du produit.
Ce mode d'opération est utilisé lors d'une polymérisation en gand volume. Parfois, pour rencontrer certaines spécifications, on utilise le mode discontinu en grand volume comme c'est le cas du PVC.


Réacteurs:

On distingue trois grandes catégories:

I. Réacteur agité continu:

Dans ce réacteur les réactifs son chargés et le sproduits sont soutirés continuellement. La chaleur de réaction ainsi que la température d'opération sont constantes. L'agitation assure l'uniformité de la température, mais la composition reste toujours difficile à obtenir due à une distribution de temps de résidence et donc à un distribution de masses molaires. Généralement un seul réacteur ne peut mener à un conversion complète d'un monomère, on met donc les réacteurs en série.

II. Réacteur agité discontinu:

Ce type de réacteur permet d'atteindre une uniformité des temps de résidence et un meilleur rendement. Il est limité aux failes conversions en polyaddition en masse de type radicaliare. Pour des polycondensations en masse, les taux de conversion élevé peuvent avoir lieu.

III. Réacteur tubulaire:

Ce réacteur est constitué d'un tube de grande longeur équipé d'une double enveloppe. Le monomètre est introduit d'un côté et le polymère sort de l'autre de fa^con continu. Il possède un haut rapport suface/volume favorable au transfert de chaleur. Le temps d résidence est unique, mais la température et la concentration des monomères baissent avec le temps.







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