Production d'éthylène et de propène par vapocraquage : dimensionnement d'un réacteur industriel

Résumé du document

Nous avons dans la première partie de ce projet, effectué une étude cinétique du vapocraquage du propane, afin de déterminer les processus élémentaires mis en jeu, les constantes cinétiques associées, et à terme, suite à une modélisation informatique dans un réacteur parfaitement agité, le mécanisme primaire et secondaire de ce vapocraquage. Nous avons également eu accès à la fraction molairefinale expérimentale de chacun des produits et au taux de conversion du propane.

La deuxième partie de ce projet est ici consacrée au dimensionnement d'un réacteur industriel dans lequel les différents processus élémentaires (soit le mécanisme primaire et secondaire) auront lieu (...)

Extraits

[...] Aucun ´echange de chaleur ne peut ˆetre r´ealis´e entre le r´eacteur et le milieu ext´erieur et la temp´erature l'int´erieur du piston n'est plus constante. Etablissement du syst` eme de esolution du probl` eme Bilan thermique : expression litt´ erale Comme pour les bilans de mati`ere, on peut appliquer le bilan d'´energie suivant : Entr´ee + g´en´eration = sortie + accumulation Rappelons que nous nous pla¸cons dans le cadre du r´egime permanent. Le terme correspondant ` a l'accumulation est donc nul. [...]

[...] Notre mod´elisation montre que plus il y a de vapeurs d'eau, moins nos rendements ainsi que la puret´e en propyl`ene sont ´elev´es. On pourrait donc suppos´e que la vapeur d'eau est gˆenante mais dans l'industrie, on utilise entre 0,25 et 1 tonne de vapeur d'eau par tonne d'hydrocarbure craquer. En effet, l'eau dilue les hydrocarbures ce qui permet d'´eviter les r´eactions parasites d'aromatisation des cycloalcanes ou de Diels-Alder aboutissant ` a la formation de goudrons et de coke par condensation. [...]

[...] Voici les conditions op´eratoires choisies : Temp´ erature d'entr´ ee : ` partir de 1000o la temp´erature n'a quasiment plus d'influence sur le rendement op´eratoire en A prop`ene et sa puret´e. Seul le rendement op´eratoire en (prop`ene+´ethyl`ene) continue d'augmenter. Afin de comparer au mieux les deux r´eacteurs, et de la mˆeme fa¸con que nous avons optimis´e le paroi chauff´e pour le prop`ene, nous choisirons ici d'optimiser le r´eacteur adiabatique pour le mˆeme compos´e. Te = 1000o C 64 Diam` etre des tubes : Il est difficile de choisir un diam`etre optimal car on est tent´e de choisir un diam`etre le plus grand possible. [...]

[...] En effet, l'apport d'´energie thermique influe sur le rendement, les diff´erentes fractions molaires et les taux de conversion. Nous avons montr´e d'autre part, que d'autres param`etres ont une influence sur la dimension de nos r´eacteurs, comme le ratio eau/propane, la temp´erature d'entr´ee, u encore le diam`etre du r´eacteur. Ceci nous a permis d'obtenir le r´eacteur avec ses conditions op´eratoires optimales. Il aurait int´eressant de faire des corr´elations. Bien que nos r´esultats soient coh´erents, nous les avons compar´es ceux de l'industrie. Il semble que nos r´esultats ne correspondent pas ` a ceux obtenus industriellement. [...]

[...] Nous devrons faire plusieurs hypoth`eses au cours de notre raisonnement et nous tenterons de prouver leurs validit´es dans une quatri`eme partie. Cette partie nous permettra alors d'envisager les difficult´es de mise en place d'un proc´ed´e industriel ainsi que les diff´erents probl`emes pouvant ˆetre rencontr´es. On rappelle ci dessous les deux m´ecanismes r´eactionnels : ecanisme primaire : Amor¸cage : . C3 H8 C2 H5 + CH3 Transfert : . C2 H5 C2 H4 + H Propagation : . C3 H8 + CH3 iC3 H7 + CH4 . [...]