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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