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Conception de réacteurs tubulaires catalytiques non isothermes
Aspects technologiques et économiques.

Eunice ANDONISSAMY, Ludovic CARREZ, Khaled NAZIR, Everton SIMOES VAN-DAL

Résumé : La conception de réacteurs tubulaires réfrigérés se base sur l’étude de la géométrie du réacteur, de la perte de charge et des échanges de chaleurs. Ces trois paramètres sont interdépendants. Il s'agit donc de concevoir un réacteur permettant d'obtenir un taux de conversion maximal tout en minimisant le coût total annuel de l'installation. Le système étudié est une réaction irréversible exothermique se déroulant dans un réacteur tubulaire catalytique non isotherme. Ce réacteur comprend un certain nombre de tubes enveloppés par une enceinte à l’intérieur de laquelle circule un fluide caloporteur refroidissant les tubes. Le but de ces travaux est d'optimiser l'installation via une étude technique et économique. Les paramètres prépondérants dans l'étude technique sont le diamètre du tube et la température à l’entrée du réacteur. Le diamètre du tube est aussi le paramètre décisif de l'étude économique. Le principe de ces études est, à partir du logiciel Scilab, de calculer le nombre de tubes optimal propre à chaque diamètre de tube ainsi que la perte de charge au sein du réacteur puis d’injecter ces valeurs dans les équations décrivant le réacteur.

INTRODUCTION

Les réacteurs tubulaires sont fréquemment utilisés en industrie dans le cadre de réactions exothermiques en phase gazeuse car ce type de réacteur peut supporter des conditions de pression et de température sévères [1]. Ces réacteurs sont composés d’une multitude de tubes montés en parallèle dans une enceinte. Un fluide caloporteur circulant dans cette enceinte permet de contrôler la température du réacteur. Cette dernière est directement liée à la surface d’échange de chaleur du réacteur.