Etude cinétique du vapocraquage de propane

Résumé du document

La deuxième partie du vingtième siècle a été marquée par l'apparition de nouvelles matières plastiques faites de polyéthylène ou de polypropylène. En plus d'être simples et peu couteux, ces deux polymères possèdent des propriétés très intéressantes. Ainsi, on s'est vite rendu compte que ces deux produits allaient révolutionner nos industries (automobile, conditionnement...) et même notre vie quotidienne. Mais à l'heure où le prix de baril de pétrole ne cesse de battre des records, c'est toute leur utilisation qui est remise en question. En effet, leur fabrication est assurée par la polymérisation de l'éthylène et du propène, qui sont eux-mêmes produits par le vapocraquage d'hydrocarbures saturés. C'est pourquoi, dans ce projet, nous avons voulu nous intéresser à la production d'éthylène et de propène par vapocraquage. Notre objectif principal va donc être d'élaborer un mécanisme cinétique de vapocraquage sachant que ce mécanisme pour des raisons de simplicité ne fera intervenir que du propane comme réactif de départ et sera limité en termes de réactions élémentaires.

Extraits

[...] L'expression de celle-ci s'obtient alors en faisant le rapport de la vitesse de propagation sur la vitesse de formation des radicaux par l'amorage. Trois boucles de propagation apparaissent dans le m´ecanisme primaire, nous prendrons donc comme vitesse de propagation la somme des vitesses des processus cin´etiquement d´eterminant dans chacune des trois boucles. Ainsi, en notant λ la longueur de chane on obtient : λ= avec : rc = re = r3 = ra = rc + re + r3 2ra mol.s−1 .cm−3 mol.s−1 .cm−3 mol.s−1 .cm−3 mol.s−1 .cm−3 ce qui donne finalement : λ = Le facteur 2 apparaissant au d´enominateur correspond au fait que deux radicaux sont form´es lors de l'amorage. [...]

[...] Les conditions op´eratoires et d'entr´ees restent identiques. Les r´esultats de la mod´elisation sont regroup´es dans le tableau 3 : Constituant C3 H8 CH4 H2 H2 O C3 H6 C2 H4 C2 H6 C2 H iC3 H nC3 H C2 H CH H . C3 H C2 H3 fraction molaire th´eorique Tab Fractions molaires ` a l'issue du m´ecanisme primaire et secondaire sans terminaison On observe ici que le radical majoritaire l'issue du m´ecanisme primaire et secondaire (en considerant . la terminaison du m´ecanisme primaire) est le radical C3 H C'est ce radical majoritaire qui va conduire a la r´eaction de terminaison du m´ecanisme secondaire. [...]

[...] Par ailleurs, une autre critique peut ˆetre ´emise sur ces ´ecarts concernant toutes les mol´ecules, minoritaires et majoritaires. Etant donn´e que ce sont des valeurs exp´erimentales et que les constantes de vitesse cin´etique th´eoriques d´etermin´ees auparavant pr´esentent n´ecessairement une incertitude absolue, ces ´ecarts relatifs sont largement acceptables. Toutes ces remarques consolident et valident donc notre mod`ele r´eactionnel du vapocraquage du propane Sch´ ema de filiation L'´etablissement du sch´ema de filiation ne fut pas ´evident car le sujet stipulait d'y faire apparaˆıtre tous les radicaux mis en jeu lors des deux m´ecanismes. [...]

[...] Le fichier fonction ”bilans.m” : Cette fonction ind´ependante d´efinit le syst`eme d'´equations-bilan diff´erentielles par rapport au temps. L'´elaboration de ce syst`eme a expliqu´ee pr´ec´edemment (cf II On note simplement que cette fonction fait appel ` a deux autres fonctions secondaires et ”vitesse.m”. Les fichiers fonctions et ”vitesse.m” : Le fichier fonction a n´ecessaire pour calculer le d´ebit volumique de sortie suivant l'´equation : X n1 X n2 R.T Qs = Qe + τ νi,j ri P j=1 i=1 Cette fonction admet un argument d'entr´ee, le vecteur vitesse et ressort comme valeur de sortie, le d´ebit volumique de sortie not´ee ”Qsortie” Le fichier fonction ”vitesse.m” calcule les vitesses de chacun des processus ´el´ementaires. [...]

[...] a2 ka2 Aa2 exp R.T En tenant compte des donn´ees et remarques pr´ec´edentes, on a : exp R.Ta1 90 exp R.Ta2 Sachant de plus que Aa1 et Aa2 sont du mˆeme ordre de grandeur, on en d´eduit : ka1 ka Il en est de mˆeme pour la comparaison des processus (a1 ) et (a3 savoir : ka1 ka3 On en conclut que les processus d'amor¸cage (a2 ) et (a3 ) sont n´egligeables devant le processus (a1 Ceci pourra ˆetre confirm´e ` a l'aide des relations thermo-cin´etiques (cf II.3). On en d´eduit donc que la r´eaction d'amor¸cage consid´erer est le processus (a1 savoir : . [...]