Hydrodynamique, transferts de matière, mise en œuvre et modélisation d'une réaction catalytique dans un réacteur triphasé Verlifix muni d'un venturi à jet PDF Download
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Book Description
La recherche porte sur l’étude d’un réacteur Verlifix constitué par l’association d’un venturi à jet placé en amont d’un lit fixe rempli de différents supports. Le taux de rétention dynamique de la phase liquide, la peste de charge dans le lit fixe et la puissance mécanique dégradée dans le réacteur sont précisés pour la colonne vide et la colonne remplie de 4 supports à savoir : une monolithe alvéolaire, des anneaux raschig, des particules d’alumine microporeuses et des billes de verre. Le transfert gaz-liquide dans l’ensemble du réacteur est obtenu par une méthode physique d’oxygénation dynamique de la phase liquide. La mise en œuvre des 4 supports permet d’affirmer que, du point de vue transfert, l’énergie mécanique dégradée est utilisée moins efficacement que dans le venturi. Le transfert liquide-solide au niveau du lit rempli de bulles de verre est précisé par des mesures de dissolution du naphtalène en régime dynamique. Enfin, la mise en œuvre dans le réacteur Verlifix de la réaction d’oxydation catalytique du glucose sur les particules d’alumine imprégnées de platine montre que, dans les conditions opératoires étudiées, la transformation est essentiellement contrôlée par la résistance diffusionnelle de transfert à l’intérieur des particules de catalyseur. De plus, une comparaison de nos résultats avec ceux obtenus par Kifani dans un réacteur Verlifix muni d’un venturi à émulsion nous permet de penser que, dans notre cas, la réaction d’oxydation du glucose ne se fait pas uniquement avec l’oxygène dissous mais aussi par l’intermédiaire de l’oxygène gazeux adsorbé.
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La recherche porte sur l’étude d’un réacteur Verlifix constitué par l’association d’un venturi à jet placé en amont d’un lit fixe rempli de différents supports. Le taux de rétention dynamique de la phase liquide, la peste de charge dans le lit fixe et la puissance mécanique dégradée dans le réacteur sont précisés pour la colonne vide et la colonne remplie de 4 supports à savoir : une monolithe alvéolaire, des anneaux raschig, des particules d’alumine microporeuses et des billes de verre. Le transfert gaz-liquide dans l’ensemble du réacteur est obtenu par une méthode physique d’oxygénation dynamique de la phase liquide. La mise en œuvre des 4 supports permet d’affirmer que, du point de vue transfert, l’énergie mécanique dégradée est utilisée moins efficacement que dans le venturi. Le transfert liquide-solide au niveau du lit rempli de bulles de verre est précisé par des mesures de dissolution du naphtalène en régime dynamique. Enfin, la mise en œuvre dans le réacteur Verlifix de la réaction d’oxydation catalytique du glucose sur les particules d’alumine imprégnées de platine montre que, dans les conditions opératoires étudiées, la transformation est essentiellement contrôlée par la résistance diffusionnelle de transfert à l’intérieur des particules de catalyseur. De plus, une comparaison de nos résultats avec ceux obtenus par Kifani dans un réacteur Verlifix muni d’un venturi à émulsion nous permet de penser que, dans notre cas, la réaction d’oxydation du glucose ne se fait pas uniquement avec l’oxygène dissous mais aussi par l’intermédiaire de l’oxygène gazeux adsorbé.
Author: Nicolas Durupt Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 244
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L'étude cinétique de la réductin du nitrate d'uranyle en nitrate uraneux par l'hydrogène en milieu acide sur catalyseur de platine a mis en évidence un changement des ordres réactionnels apparents en cours de réaction. Cette modification de la cinétique dépend du rapport de concentrations entre les ions uranyle et l'hydrogène dissous. Elle correspond vraisemblablement à un changement de réaction limitante dans le mécanisme catalytique. Ces phénomènes sont cependant influencés par les transferts de matière interne et externe liquide/solide. Le modèle cinétique en deux parties, qui a été établi, inclut ces limitations diffusionnelles. L'étude hydrodynamique d'un réacteur gazosiphon, destiné à la mise en oeuvre de cette réaction, a permis d'analyser l'évolution du taux de rétention gazeuse, de la vitesse du liquide, de la répartition du solide et du coefficient de transfert gaz/liquide en fonction de différents paramètres. A partir d'une modélisation du gazosiphon incluant l'hydrodynamique et la cinétique chimique, des simulations ont montré que le transfert gaz/liquide est fortement limitant. Dès lors, le débit de gaz, la pression ou la hauteur de la partie escendante sont les seules caractéristiques qu'il est intéressant de modifier pour atteindre l'objectif industriel de 95% de taux de conversion.
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LES REACTEURS CATALYTIQUES TRIPHASIQUES SONT COURAMMENT UTILISES DANS L'INDUSTRIE POUR LA MISE EN OEUVRE DE REACTIONS EXOTHERMIQUES A SCHEMA REACTIONNEL COMPLEXES TELLES QUE DES HYDROGENATIONS, OXYDATIONS, CHLORATIONS. CEPENDANT, LA PREDICTION DE LEURS PERFORMANCES RESTE DELICATE CAR ELLE RESULTE DES EFFETS COUPLES DE LA CINETIQUE, DE L'HYDRODYNAMIQUE ET DES TRANSFERTS DE MATIERE ET DE CHALEUR. L'HYDROGENATION CATALYTIQUE DE L'ACETOPHENONE A DONC ETE MISE EN OEUVRE EN CONTINU, DANS UNE COLONNE A BULLES ET DANS UN LIT FIXE RUISSELANT AFIN DE DETERMINER L'IMPORTANCE RELATIVE DE CHACUN DE CES PHENOMENES. APRES LA SELECTION D'UN SYSTEME REACTIONNEL ADAPTE, L'ETUDE CINETIQUE DE LA REACTION A ETE EFFECTUEE EN REACTEUR FERME, MECANIQUEMENT AGITE. UNE BONNE REPRESENTANTION DES RESULTATS A ETE OBTENUE GRACE A LA DISCRIMINATION D'UN MODELE DE TYPE LANGMUIR-HINSHELWOOD ET L'OPTIMISATION DES PARAMETRES A PARTIR DES CINETIQUES COMPLETES. LE PASSAGE AUX REACTEURS CONTINUS MET EN EVIDENCE L'IMPORTANCE DE LA MAITRISE DU CATALYSEUR, DES PROTOCOLES D'ACTIVATION ET DE MISE EN OEUVRE. EN COLONNE A BULLES, UN MODELE CONSIDERANT LA PHASE LIQUIDE PARFAITEMENT AGITEE ET PRENANT EN COMPTE LA DESACTIVATION DU CATALYSEUR A ETE MIS EN PLACE. IL SIMULE CORRECTEMENT LES ESSAIS REALISES ET MONTRE LA FAIBLE IMPORTANCE DU TRANSFERT GAZ-LIQUIDE DANS NOS CONDITIONS. EN LIT FIXE, UN MODELE SIMPLIFIE, CONSIDERANT LE MOUILLAGE TOTAL DU CATALYSEUR ET NE PRENANT PAS EN COMPTE LA DESACTIVATION A ETE DEVELOPPE. IL SUGGERE UNE IMPORTANTE LIMITATION PAR LE TRANSFERT DE L'HYDROGENE QUI EST TRES SENSIBLE AU TAUX DE MOUILLAGE. ENFIN, CETTE ETUDE A PERMIS LA COMPARAISON DES PERFORMANCES DE CES REACTEURS EN TERMES DE PRODUCTIVITE ET DE SELECTIVITE.
Author: Maria Braga Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Parmi les différents outils de laboratoire, les réacteurs agités triphasiques à panier catalytique sont souvent utilisés pour l'acquisition de données cinétiques avec des catalyseurs mis en forme. Malgré sa large utilisation, très peu d'auteurs se sont intéressés à la caractérisation de l'hydrodynamique et des transferts de matière de ces outils. Or, dans les cas de réactions rapides, des limitations hydrodynamiques et/ou au transfert peuvent conduire à des difficultés à discriminer les catalyseurs ou à obtenir des paramètres cinétiques. L'objectif de cette étude était de connaître le domaine d'applicabilité de ces outils et présenter des pistes d'optimisation. Une méthodologie de caractérisation qui couple une étude hydrodynamique et une étude de transfert de matière a été mise en place. L'étude hydrodynamique a permis d'établir une cartographie des régimes d'écoulement gaz/liquide selon les conditions opératoires et les configurations géométriques. Cette étude a permis d'expliquer les résultats obtenus au niveau du transfert de matière, notamment, l'influence de la présence du panier et des bulles de gaz. Dans la configuration actuelle, cet outil semble être limité par le transfert liquide/solide. Ainsi, avec ce système, des études cinétiques pour des réactions avec une constante cinétique cin k pouvant aller jusqu'à 0,02 s-1 pourront être réalisées. Au-delà, l'outil sera inadapté. Pour améliorer cet outil de test, il faut optimiser le réacteur en modifiant le design du panier et de la turbine, et le diamètre de la cuve de manière à maximiser la vitesse radiale à travers du milieu poreux. Il faut aussi éviter la présence d'un régime de contournement du panier par le liquide.
Author: Thierry Roger Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 135
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La première partie de cette étude concerne l'écriture d'un modèle simplifié mais suffisamment pertinent pour être représentatif du comportement d'un réacteur chimique semi-fermé et de son contenu. La seconde partie présente la mise en oeuvre d'un logiciel destiné à la simulation, l'estimation paramétrique, l'optimisation et la commande de procédés de la chimie fine à partir de ce modèle qui, dans un but de généralisation, est mis sous la forme d'équation d'état et formellement linéarisé. Le programme écrit en langage orienté objet C++, de conception modulaire et évolutive, autorise l'extension du système constitué du réacteur et du mélange réactionnel à d'autres éléments tels qu'une colonne de rectification. Il permet également d'envisager, sans trop de difficulté, le passage au réacteur continu. Il utilise pour le calcul une représentation matricielle des données qui se traduit par une exploitation des résultats de l'automatique plus aisée. La validation du modèle, menée dans des réacteurs en acier émaillé et en verre d'une capacité de cinq litres, a été opérée pour des séquences de chauffage et de refroidissement d'espèces inertes, la synthèse du diacétate de résorcinol et une réaction acide fort-base forte. Des études effectuées en parallèle ont utilisé ce programme sur des systèmes réactionnels plus complexes, de polycondensation, mis en oeuvre sur d'autres réacteurs (en acier inoxydable de 10 litres), les résultats obtenus ont été satisfaisants. Une installation pilote, dont le système de chauffage-refroidissement est basé sur le principe du mono-fluide, a été réalisée. Des régulateurs simples, implantés sur un automate programmable, permettent le contrôle de la température du fluide caloporteur. L'architecture matérielle retenue pour le contrôle et la commande de l'installation pilote propose l'insertion d'un calculateur dans le schéma classique constitué d'un superviseur et d'un automate programmable. Le dialogue entre ces trois éléments est opérationnel et permet la conduite de l'installation pilote en mode manuel ou automatique
Author: Karim Tahraoui
Author: Karim Tahraoui
Author: 
Author: Nicolas Durupt
Author: Claude Detrez (auteur d'une thèse de sciences.)
Author: Isabelle Bergault
Author: Maria Braga
Author: Fatima Sahban-Kifani
Author: Badie Ibrahim Morsi (auteur d'une thèse de sciences.)
Author: Thierry Roger
Author: P. A. Ramachandran