Approche systémique des réacteurs – PEES8AA

Programme et contenu

Les objectifs de ce cours sont d’illustrer les couplages entre énergie, procédés et environnement, de donner des outils conceptuels à l’ingénieur pour dimensionner des réacteurs et en dresser les bilans matières et énergétique. Ce module représente ainsi le lien méthodologique entre les cours SP131 “Phénomènes de transport” et SP 145 “Evaluation des impacts environnementaux”. Après avoir introduit l’approche systémique en génie des procédés, on déclinera l’usage de celle-ci pour prédire le fonctionnement des réacteurs et des échangeurs utilisés pour la production d’énergie et dans l’industrie, en prélude au calcul de leurs impacts environnementaux.

Plan : – Présentation du cours. Objectifs. Analyse systémique. Classification des réacteurs. Les procédés industriels gros consommateurs d’énergie et/ou gros émetteurs de CO2 : exemples. – Les réacteurs idéaux. (1) Rappels de cinétique. Bilans de matière dans un réacteur fermé en régime transitoire. (2) Bilans de matière dans les réacteurs parfaitement agité et piston en régime permanent. Association de réacteurs. (3) Bilans d’énergie dans les réacteurs idéaux. – Les échangeurs. (1) Transfert entre phases. Théorie simplifiée des échangeurs de matière, fermés et ouverts. (2) Transferts simultanés de matière et de chaleur. Opérations de l’air humide.

Conférence associée au cours: Les procédés de capture du CO2 pour la production d’énergie et l’industrie.

Compétences

• Connaître : Définir l'approche systémique appliquée au génie des procédés. Identifier réacteurs et échangeurs. Exprimer les lois cinétiques.
• Comprendre : Expliquer le fonctionnement des réacteurs idéaux. Saisir l'intérêt de l'approche systémique en tant qu'approche simplificatrice pour modéliser les procédés industriels.
• Appliquer : Appliquer les bilans de matière et d'énergie (SP131) à des objets nouveaux. Résoudre des problémes industriels très simplifiés. Dimensionner un réacteur ou un échangeur.
• Analyser : Modéliser un problème industriel. Associer entre eux des réacteurs. Coupler les échanges de chaleur et de masse.
• Synthétiser : Rédiger des rapports de TD. Choisir, planifier et rédiger un mini-projet.
• Évaluer : Juger les performances comparées des réacteurs. Estimer l'adéquation de la modélisation. Quantifier la contribution des cinétiques.