De la cinétique chimique élémentaire aux mécanismes cinétiques détaillés

Abstract

Le but de l’article est de presenter l’approche moderne de la cinetique chimique en particulier celle appliquee a la combustion au sens large (du feu de cheminee a Ariane 6) et aux traitements thermiques. Cette meme approche pourrait etre appliquee a de nombreux autres domaines. La cinetique chimique detaillee est aujourd’hui capable de permettre des previsions qualitatives sur de nombreux systemes et quantitatives sur quelques systemes. Cette approche ne se substitue pas a l’approche thermodynamique qui permet de connaitre la temperature, la pression et la composition d’un systeme a l’equilibre thermodynamique mais elle la complete dans le sens ou l’approche thermodynamique ne decrit en rien le temps necessaire pour atteindre cet equilibre, si jamais cet etat d’equilibre est atteint puisque pour beaucoup de procedes le temps de sejour est inferieur au temps d’atteinte de l’equilibre thermodynamique. De ce fait, l’approche thermodynamique est dans de nombreux cas presque sans interet et il faut introduire le temps dans les equations pour se rapprocher de la realite du procede. Ceci releve de la cinetique chimique et necessite l’ecriture de mecanismes cinetiques detailles. Pour autant, tout comme l’approche thermodynamique, la cinetique chimique necessite des donnees thermodynamiques mais, en plus, des donnees cinetiques. Le mecanisme cinetique detaille est ensuite mis en œuvre et confronte a des donnees experimentales (structure de flamme, celerite de detonation, vitesses fondamentales de flamme (deflagration), delai d’auto-inflammation, etc.) obtenues dans des appareillages de laboratoire dits ideaux : tubes a choc, reacteurs a ecoulement, reacteurs parfaitement agites, reacteurs statiques, principalement. Ces donnees peuvent etre des profils d’especes, des delais d’auto-inflammation, des profils de pression, entre autres. Il existe par ailleurs de nombreuses donnees obtenues dans des appareillages industriels moins propices a l’obtention de donnees sans ambiguites quant aux conditions experimentales (temperature, pression, ecoulement, etc.). Cependant toutes les donnees sont interessantes et l’on peut esperer d’un modele qu’il reproduise les tendances experimentales a defaut d’etre quantitatif, ce qui en soit n’est pas sans interet.