The engineering of chemical reactions
Résumé
Ce cours applique les concepts de la cinétique chimique et des bilans de masse et d'énergie pour résoudre les problèmes de génie des réactions chimiques, en mettant l'accent sur les applications industrielles. Les étudiants développent leur capacité d'analyser et de concevoir des réacteurs chimiques
Contenu
Le cours de génie de la réaction chimique a pour objectif de discuter comment modéliser et simuler le comportement de réacteurs chimiques idéaux, et ceci dans le but de comprendre, choisir, dimensionner et optimiser. La structure du cours est la suivante:
- Introduction et définitions
- Résolution de systèmes d'équations différentielles à l'aide d'outils numériques (Excel, Python)
- Bilans de matière sur des réacteurs idéaux isothermes
- Conversion, dimensionnement et optimisation de réacteurs continus
- Réactions multiples, sélectivité et réacteurs tubulaires à membrane
- Bilans de chaleur et simulation de réacteurs polytropiques à l'état stationnaires
- Bilans de chaleur et simulation de réacteurs polytropiques à état transitoires
- Réacteurs et catalyse
Au terme de ce cours, l'étudiant-e doit être capable de modéliser le comportement d'un réacteur chimique idéal fonctionnant en mode batch ou continu, de le simuler à l'aide des outils numériques proposés (Excel ou Python) et de visualiser les différentes variables du procédé (concentrations, volume, température) pour des conditions opératoires variées.
L'étudiant-e doit être capable plus particulièrement :
- de comprendre, d'expliquer et de modéliser le comportement des différents réacteurs chimiques idéaux fonctionnant en mode isotherme.
- de décrire la cinétique d'un schéma réactionnel complexe de manière à pouvoir être utilisée sans erreur dans le bilan de matière d'un réacteur.
- d'écrire et de résoudre les bilans de matière pour chacun des réacteurs chimiques étudiés.
- d'optimiser la conduite d'une réaction chimique en choisant le bon réacteur ou le bon arrangement de réacteurs.
- de comprendre, d'expliquer et de modéliser le comportement des différents réacteurs chimiques idéaux fonctionnant en mode polytropique, à l'état transitoire ou stationnaire
- de décrire la cinétique d'un schéma réactionnel complexe, en tenant compte des changements de température, de manière à pouvoir être utilisée sans erreur dans les bilan de matière et d'énergie d'un réacteur
- de décrire le comportement thermodynamique d'un schéma réactionnel complexe de manière à pouvoir utiliser ces données sans erreur dans l'écriture des bilans de matière et d'énergie des réacteurs étudiés
- d'écrire et de résoudre les équations de bilans d'énergie pour chacun des réacteurs polytropiques étudiés.
- de savoir comparer les avantages et inconvénients des techniques de réaction présentées dans différentes situations pratiques impliquant des réactions complexes, exothermiques ou endothermiques.
Mots-clés
technique de réaction, réacteurs chimiques, scale-up, dévelopement de procédés, sécurité thermique des procédés chimiques
Compétences requises
Concepts importants à maîtriser
Les concepts importants à maîtriser pour aborder ce cours dans de bonnes conditions sont:
- La cinétique des réactions chimiques
- La thermodynamique: équilibres chimiques et enthalpie de réaction
Acquis de formation
A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:
Compétences transversales
- Comparer l'état des réalisations avec le plan et l'adapter en conséquence.
- Fixer des objectifs et concevoir un plan d'action pour les atteindre.
- Utiliser une méthodologie de travail appropriée, organiser un/son travail.
- Evaluer sa propre performance dans le groupe, recevoir du feedback et y répondre de manière appropriée.
- Donner du feedback (une critique) de manière appropriée.
- Faire preuve d'inventivité
- Accéder aux sources d'informations appropriées et les évaluer.
- Faire une présentation orale.
Méthode d'enseignement
Cours ex-cathedra, classe inversée et exercices
Travail attendu
Séries d'exercices à réaliser chaque semaine
Méthode d'évaluation
Deux travaux écrits en cours de semestre, un à mi-semetre, un à la fin du semestre
Encadrement
Office hours | Non |
Assistants | Oui |
Forum électronique | Oui |
Ressources
Ressources en bibliothèque
- Elements of chemical reaction engineering / Fogler
- Chemical reaction engineering / Levenspiel
- Chemical reactor design and operation / Westerterp
Polycopiés
Le matériel de cours (diapositives et compléments) est distribué sous format électronique pendant le cours
Sites web
Liens Moodle
In the programs
- Semester: Spring
- Exam form: During the semester (summer session)
- Subject examined: The engineering of chemical reactions
- Lecture: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
- Exercises: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
- Type: mandatory
- Semester: Spring
- Exam form: During the semester (summer session)
- Subject examined: The engineering of chemical reactions
- Lecture: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
- Exercises: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
- Type: mandatory
Reference week
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Légendes:
Lecture
Exercise, TP
Project, labs, other