Conception et essais d'un réacteur autoagité pour l'étude cinétique de réactions chimiques rapides en phase gazeuse PDF Download

Author: Didier Matras (auteur d'une thèse de sciences.)
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Pages : 448

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Author: Jawhar Sellami
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Pages : 504

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L'objectif de ce travail est de concevoir, développer, mettre en œuvre et optimiser une technologie continue permettant une bonne maîtrise des réactions de précipitation, processus chimique rapide donnant naissance à une phase solide. Ce précipiteur est un réacteur multifonctionnel à lit fluidisé qui n'a pas connu le même essor que les cristallisoirs à lit fluidisé. Deux approches expérimentales ont été adoptées : (1) l'étude des phénomènes de mélange des réactifs et (2) l'étude de l'influence des conditions opératoires sur la précipitation d'un produit modèle. Le produit modèle choisi pour cette étude est la calcite, le polymorphe le plus stable du carbonate de calcium qui possède trois polymorphes : la vaterite, l'aragonite et la calcite. Cette dernière est obtenue via la réaction de précipitation entre les solutions de chlorure de calcium et de carbonate de sodium à une température de 20° C et en présence d'un agent complexant (citrate de sodium) pour orienter la forme cristalline recherchée. Une étude cinétique a été menée pour la détermination des cinétiques de nucléation et de croissance cristalline de la calcite en milieu citrate. Le réacteur à lit fluidisé, de volume de 10 L, constitué de deux zones : cylindrique de fluidisation et de classification des particules et cylindro-conique de décantation, a été conçu au Laboratoire des Sciences du Génie Chimique. L'étude du mélange global, réalisée à l'aide de la réaction de décoloration acide-base et l'étude hydrodynamique, réalisée à l'aide de suspensions de microbilles, ont permis de développer et d'optimiser ce réacteur multifonctionnel. La faisabilité de la précipitation de la calcite en lit fluidisé a été ensuite vérifiée. Les expériences effectuées en présence d'une charge solide conséquente ont permis de diminuer la sursaturation et de favoriser la croissance cristalline. Le précipité obtenu présente une distribution de taille relativement étroite et la forme des particules obtenues est sensiblement sphérique. Enfin, des essais de modélisation du réacteur à lit fluidisé ont été entrepris pour réaliser des simulations à l'aide du code de calcul commercial FLUENT.

Author: Luis Barahona
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Pages : 202

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La première partie du travail présenté concerne la conception et le montage d'un réacteur pilote émaillé d'un volume de 5 litres, équipé d'un système de chauffage-refroidissement à fluide unique. Les différents composants ont été choisis dans l'optique d'une automatisation totale de l'installation. La deuxième partie décrit l'automatisation et la mise en route de l'installation. Un superviseur industriel permet le dialogue entre l'opérateur et l'installation ainsi que le déroulement et la gestion des sécurités du procédé et des équipements. L'opérateur peut ainsi travailler en mode automatique ou reprendre le contrôle du procédé en cas de besoin. Un automate assure la liaison entre le superviseur et l'installation au même temps qu'il comporte les programmes de régulation de température. Ceux-ci sont, pour l'instant, des régulateurs simples qui donnent des résultats tout à fait satisfaisants. Un logiciel destiné à la simulation, à l'estimation paramétrique et à la commande de procédés a été incorporé au système. La troisième partie traite de l'adaptation du modèle de simulation au réacteur pilote et de sa validation. Des essais de chauffage-refroidissement d'inertes ont permis d'identifier les coefficients nécessaires au calcul des échanges thermiques au niveau du réacteur. Une vérification par différentes méthodes de calcul a été réalisée. Les coefficients ont été validés par la réalisation de la réaction de saponification de l'acétate d'éthyle par la soude. La dernière partie de ce travail porte sur l'étude de la réaction d'acétylation du résorcinol. Les paramètres thermodynamiques ont d'abord été déterminés par calorimétrie dans un réacteur de 2 litres et les constantes cinétiques à l'échelle du laboratoire. La réalisation des essais au niveau du pilote a montré que les résultats des simulations étaient en accord avec ceux de l'expérience

Author: Franck Hahnel
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L'incinération en lit fluidisé des matières plastiques est un moyen économique de valoriser ce type de déchets car elle permet de récupérer leur fort pouvoir énergétique. Cette technologie assure également une bonne maîtrise de la combustion tout en limitant les émissions polluantes (oxydes d'azote et de soufre). Ce travail décrit tout d'abord la conception d'un dispositif d'incinération adapté à l'étude de la combustion de déchets en lit fluidisé dense. L'installation permet l'obtention de données de fonctionnement d'un régime stationnaire de combustion. Les comportements thermique et hydrodynamique ainsi que l'efficacité de la combustion sont suivis en continu par l'utilisateur en étudiant les évolutions temporelles des commandes (débit d'air, débit en déchet) et des différentes sorties du réacteur (températures, pressions statiques, concentrations en polluants). La répartition spatiale des gaz et des solides imbrûlés est effectuée en fonction des coordonnées axiales et radiales de la colonne de fluidisation. L'utilisation de cette installation à la combustion de grains de polyamide-6,6 a permis de rechercher les mécanismes de transformation de l'azote de ce combustible. Un mécanisme de décomposition du polyamide-6,6 a été proposé et les interactions entre les différents polluants dosées dans l'ensemble du réacteur ont été déterminées. Les réactions prépondérantes de réduction et d'oxydation des oxydes d'azote dans la colonne ont été identifiées. L'amélioration de la combustion du polyamide a été conduite en agissant sur l'excès d'air. Une simulation cinétique des réactions en phase gazeuse dans la zone de la colonne de fluidisation exempte de solide a été établie en utilisant le logiciel Chemkin et la base de données mécanistique de Miller et Bowman. Elle nous a permis d'approcher les résultats expérimentaux de l'essai de combustion réalisé en présence de 20% d'excès d'air

Author: Pierre Azay
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CINETIQUE ET MECANISME. DESCRIPTION DETAILLEE DES METHODES EXPERIMENTALES UTILISEES.

Author: Jean-Marc Rousseaux
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L'objectif de ce travail est de développer des nouveaux réacteurs permettant une bonne maîtrise des réactions de précipitation, processus chimique rapide donnant naissance à une phase solide. Ces nouveaux réacteurs doivent être des mélangeurs rapides capables d'influencer, voire de contrôler les propriétés des particules fabriquées. Deux approches expérimentales ont été adoptées : (1) l'étude des phénomènes de mélange des réactifs et (2) l'étude de l'influence des conditions opératoires sur la précipitation d'un produit modèle. Le produit modèle choisi pour cette étude est la pseudo-boehmite. La pseudo-boehmite, catalyseur industriel, doit satisfaire de nombreuses propriétés : surface spécifique, volume poreux, taille des pores, cristallinité, distribution de taille des particules et morphologie des agglomérats. Ces propriétés sont très sensibles aux conditions opératoires et hydrodynamiques des réacteurs de précipitation. D'où l'intérêt d'utiliser la pseudo-boehmite comme produit modèle pour la précipitation. Quatre réacteurs originaux sont étudiés : le Réacteur à Disque Tournant, le Réacteur à Effet Vortex, le Réacteur avec Alimentation par le Fond et le Réacteur à Jets Lamellaires. L'étude du micromélange, réalisée à l'aide de la réaction chimique test mise au point par l'équipe du Professeur Villermaux et du macromélange, réalisée à l'aide de réacteurs de visualisation et de réactions de décoloration acide-base, ont permis de développer et de modéliser ces nouveaux réacteurs. Les réactions de précipitation de la pseudo-boehmite ont permis de dégager les grandes tendances de l'évolution des propriétés des particules en fonction des conditions opératoires. En vue de comprendre l'effet du mûrissement sur les particules de pseudo-boehmite, forme d'alumine mal cristallisée, l'influence des conditions de mûrissement (température, pH, puissance moyenne d'agitation et concentration de la suspension de particules) sur l'évolution des propriétés des particules est étudiée. Les caractéristiques des particules étudiées sont: la distribution de taille des particules, la taille des cristallites, la cristallinité, la surface spécifique, le volume poreux total et la teneur en eau. Le mécanisme de mûrissement des particules de pseudo-boehmite initialement amorphes a ainsi été mis en évidence et modélisé. Le Réacteur à Disque Tournant a été sélectionné pour réaliser des simulations à l'aide du code commercial FLUENT. L'hydrodynamique et le mélange des réactifs ont été simulés à l'aide du modèle k-e. Les effets de l'influence de la concentration des réactifs, de la vitesse d'agitation et de la position des tubes d'alimentation ont été simulés et comparés aux résultats expérimentaux.

Author: Marc-Étienne Lambert
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Pages : 130

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Author: Monique Ferrer (auteur d'une thèse de sciences.)
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Author: René David
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Pages : 330

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ETUDE DE L'AGITATION DANS LE REACTEUR ET TRAITEMENT SUR ORDINATEUR DES MESURES DE CONCENTRATION. APPLICATION A LA DIMERISATION DU BUTADIENE ET LA DESHYDROGENATION DE L'ISOBUTANE ET DU BUTANE

Author: Christophe Guimbaud
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Pages : 176

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UN REACTEUR A ECOULEMENT ASSOCIE A UN QUADRIPOLE DE TRANSFERT ET A UN SPECTROMETRE DE MASSE QUADRIPOLAIRE A ETE DEVELOPPE, AFIN D'ETUDIER LES REACTIONS ION-MOLECULE PERMETTANT DE MESURER LA CONCENTRATION DE COMPOSES MINORITAIRES STRATOSPHERIQUES PAR IONISATION CHIMIQUE. LA CONCEPTION DE CET INSTRUMENT EST ETROITEMENT LIEE AUX CONTRAINTES EXPERIMENTALES (PRESSION, TYPE D'IONS, ET SOURCES D'IONS UTILISABLES) DE L'INSTRUMENT DE VOL MACSIMS EMBARQUE SOUS BALLON, DONT LE BUT EST D'OBTENIR DES PROFILS VERTICAUX STRATOSPHERIQUES DE CONCENTRATION EN HN0#3, N#2O#5 ET CLONO#2, TROIS GAZ JOUANT UN ROLE FONDAMENTAL DANS LA CHIMIE DE L'OZONE. CE TRAVAIL A MONTRE QUE, PAR L'IONISATION DES CONSTITUANTS DE LA STRATOSPHERE (O#2, O#3, CO#2), LES IONS CO#3#- FORMES PERMETTENT DE DETERMINER UN PROFIL VERTICAL DE CONCENTRATION EN HNO#3, SI LES PARAMETRES CINETIQUES DE LA REACTION CO#3#- + HNO#3 SONT CONNUS DANS LES CONDITIONS DE PRESSION (10 A 65 MBAR) ET DE TEMPERATURE (216 A 221 K) STRATOSPHERIQUES. LA REACTION CO#3#- + HNO#3, DEJA ETUDIEE A 298 K ET A QUELQUES MILLIBARS PAR DEUX AUTEURS, A DONC ETE CHOISIE AFIN DE VALIDER L'INSTRUMENT DE LABORATOIRE POUR LA MESURE DIRECTE D'UNE CONSTANTE DE VITESSE. L'ETUDE DE LA REACTION CO#3#- + HNO#3 A UNE TEMPERATURE ET A UNE GAMME DE PRESSION PROCHES DE CELLE DE LA STRATOSPHERE A PERMIS DE DEFINIR UN PROFIL VERTICAL DE CONCENTRATION EN HNO#3 A PARTIR DES DONNEES DE MACSIMS (NOVEMBRE 1995, LEON, ESPAGNE). L'ETUDE DE LA REACTION I#- + O#3 A MIS EN EVIDENCE SA COMPETITIVITE AVEC I#- N#2O#5 ET I#- + CLONO#2 DANS LA STRATOSPHERE. I#- N'EST DONC PAS UN ION APPROPRIE POUR LA DETERMINATION D'UN PROFIL VERTICAL DE CONCENTRATION EN N#2O#5 + CLONO#2. CES DEUX ETUDES ONT DONC MONTRE L'APPORT DE CET INSTRUMENT POUR L'INTERPRETATION DES DONNEES DE VOL.