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Keywords:

  • optimization;
  • kinetic identification;
  • batch reactor

Abstract

When dealing with optimal control problems to maximize the selectivity of reactions for fine chemical synthesis, representative kinetic and thermodynamic models should be available. While literature appears to be very extensive on theoretical approaches to solve the problem, examples presenting complete models of chemical transformations are scarce. This paper presents the identification of consecutive reactions carried out in a batch reactor. Material and energy balances, satisfying dynamical state evolutions in the temperature range 20-60°C are deduced, for concentrations of acrylonitrile ranging up to 1.6 kmol·m−3. The stoichiometric network is simplified into two reactions, one reversible and one irreversible. Reaction enthalpies are measured from isothermal runs conducted in the RC1 heat-flow calorimeter from Mettler Toledo.

Si l'on désire rendre maximale la sélectivité d'une réaction en synthèse organique fine, en utilisant le contrôle optimal, il est nécessaire de disposer de données cinétiques et thermodynamiques. Si la littérature s'avère être prolixe dans l'approche théorique du contrôle optimal, il n'en va pas de même en chimie o-peu de problèmes pratiques ont été présentés. Ce travail présente une méthode pratique d'identification de réactions consécutives conduites dans un réacteur batch. Des bilans matière et énergie permettent de décrire l'évolution dynamique du procédé dans un domaine de température compris entre 20 et 60°C, pour des concentrations en acrylonitrile pouvant atteindre 1.6 kmolirr3. Le réseau stoechio-métrique se réduit à deux réactions réversible et irréversible. Les enthalpies de réaction ΔHi sont calculées au cours d'essais isothermes conduits dans le réacteur RC1 de Mettler Toledo.