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ETUDE DE REACTION CHIMIQUE EN MILIEU HETEROGENE LIQUIDE-LIQUIDE PRODUISANT DES SURFACTANTS
BALLAND Laurent, MOUHAB Nordine, COSMAO Jean-Marie

LRCP INSA BP08 76131 Mont St Aignan Cedex

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Résumé
La détermination des paramètres cinétiques et thermodynamiques de phénomènes chimiques et physiques de certaines réactions potentiellement dangereuses, telles que les sulfonations, nitrations, hydrochloration, oxydations, permet d’écrire des modèles fiables pour le comportement du milieu réactionnel, fort utiles pour les calculs d’extrapolation ou de sûreté des installations. Dans ce type de réactions se déroulant en milieu hétérogène liquide-liquide, la connaissance de la surface interfaciale et du coefficient global de transfert de matière est essentielle pour une prédiction précise des flux de transfert matière entre phases et indirectement de la vitesse globale de transformation.

Pour les cas de la sulfonation et saponification, les produits de la réaction possèdent des propriétés tensio-actives qui modifient les propriétés interfaciales. Ces surfactants peuvent altérer le transfert de masse ainsi que la vitesse globale de transformation chimique. Deux effets antagonistes peuvent être mis en évidence : l’augmentation de l’aire interfaciale et la baisse du coefficient global de transfert de masse, rendant ainsi complexe la cinétique de transfert en fonction de la concentration de surfactant.

Un exemple simple de réaction (saponification d´un ester aromatique, le benzoate de méthyle, par la soude) est présenté, où la vitesse globale de transformation chimique est auto accélérée par les produits de réactions. Pour vérifier cette hypothèse, une série de trois essais a été réalisée dans un réacteur calorimétrique RC1 où le réacteur est chargé initialement avec un litre de soude 2M à 50°C, puis des ajouts successifs d’une demi mole de benzoate de méthyle sont réalisés en s’assurant entre deux ajouts que l’ajout précédent a totalement réagi. Les profils de puissance obtenus sont représentés sur la figure ci-dessous.

Figure1

Ces profils montrent une nette accélération de la réaction au fur et à mesure des ajouts de benzoate de méthyle. Un modèle simple basé sur la théorie du double film est utilisé pour calculer le flux de matière. Il tient compte de l’effet de la concentration du tensio-actif produit par la réaction. Cet exemple permet d’illustrer les phénomènes se produisant dans les réactions de synthèse de produits ayant des propriétés tensio actives tels que les sels d’acides carboxyliques ou sulfoniques ou des sels d’ammonium, se déroulant en milieu diphasique.