Taux de conversion

Le taux de conversion représente la fraction d'un réactif qui réagit lors d'une réaction chimique. Mathématiquement, le taux de conversion X pour un réactif i s'exprime pour un système fermé selon la formule suivante : où n est la quantité de matière (moles). Les indices o et t représentent respectivement l'état initial et un temps ultérieur donné. Pour un système continu, comme une cuve agitée ou un réacteur tubulaire, le taux de conversion s'exprime de la même manière, à la différence près que les quantités n doivent être remplacées par des débits molaires : Il est important de ne pas confondre le taux de conversion avec le rendement. Le taux de conversion renseigne uniquement sur la proportion de réactif qui a disparu, mais pas sur la quantité de produit formé qui, elle, dépend de la sélectivité. Travailler avec un haut taux de conversion permet généralement de maximiser le rendement ainsi que de simplifier les procédés de séparation et de purification ultérieures puisque le réactif se trouve presque épuisé. Cependant, cela demande de très long temps de réaction, ce qui a pour effet de diminuer la productivité volumétrique et donc a un effet négatif sur les coûts. En termes de dimensionnement, il s'agit donc souvent de trouver un compromis au niveau du taux de conversion afin de garder le temps de réaction ainsi que les procédés de séparation dans des limites acceptables de prix. On peut montrer l'influence du taux de conversion sur le temps de réaction en utilisant par exemple un système fermé avec une réaction chimique de cinétique de premier ordre. Le bilan de masse pour un tel système s'écrit : Comme le système est fermé (pas d'entrée ni de sortie) il vient Ce qui donne pour le réactif limitant : Où est le volume du réacteur. Le terme de vitesse est ici négatif puisque le bilan est exprimé pour un réactif (qui donc disparaît).