Academic literature on the topic 'Distillation Hydrodynamique Colonnes à garnissage'

La distillation est le procédé le plus utilisé pour séparer les constituants d'un mélange liquide. Depuis une vingtaine d'années, les produits de masse moléculaire élevée et de haute valeur ajoutée sont obtenus pas « distillation sous vide poussé » en utilisant comme contacteur gaz-liquide des garnissages métalliques de texture ordonnée se présentant sous la forme de tampons occupant toute la section d'une colonne industrielle. Depuis 1985, il remplacent les plateaux dans les colonnes fonctionnant sous des pressions très supérieures à l'atmosphère. Deux installations pilotes, l'une pouvant fonctionner sous des pressions inférieures à 1 000Pa, l'autre entre l'atmosphère et 12 bars ; ont été réalisées pour caractériser les principaux garnissages métalliques ordonnés d'un point de vue hydrodynamique (pertes de charge, retenues, domaine de débit utile en fonction de la pression d'utilisation) et sous l'aspect pouvoir de séparation. Des corrélations sont proposées afin de pouvoir « prédire » les valeurs des paramètres hydrodynamiques et de séparation indispensables à tout bureau d’études d'ingénierie chimique pour dimensionner une installation ou tout autre échangeur de matière
Distillation is the most frequent process for separating the compnents from liquid mixture. For about twenty years, the products of high molecular weight and high addèd value have been obtained by distillation under high vacuum conditions. These packings have the form of cylindrical plugs occupying the whole cross section area of an industrial column. Since 1985 they have replaced the plates in very high pressure columns. Two pilot plants have been for characterizing the most important structured packings with respect to the hydrodynamic (pressure drop, hold-up, operating region as a function of the pressure, flooding point) and the capability of separation (HETP). One column can be operated at low pressures (P 1000 Pa) and the ether one at high. Pressures (between 10 exp5 and 12. 10exp5Pa). Correlations are proposed for predicting the values of the hydrodynamic and separation parameters which. Are necessary of any chemical engineering consultant group for the design of distillation columns and all other mass transfer equipments

L'auteur presente une methodologie generale pour la simulation rigoureuse de colonnes de rectification discontinue multiconstituant avec ou sans reactions chimiques et la prise en compte d'un decanteur en tete. Apres avoir replace ses travaux dans le contexte plus general de la simulation dynamique des procedes et des travaux realises en distillation discontinue, les points-cles sur lesquels se repose la methodologie sont presentes: l'elaboration d'un modele dit rigoureux vis-a-vis de ceux rencontres habituellement en distillation discontinue, generalisable ou simplifiable pour traiter un ensemble de configurations couramment rencontrees; l'utilisation et l'adaptation d'une methode d'integration numerique pour le traitement des systemes algebro-differentiels (methode de gear) applicable dans le contexte des systemes discontinus. Les problemes numeriques difficiles dus au traitement des evenements d'etat, a la gestion des discontinuites et aux politiques de demarrage sont mis en exergue et traites. La flexibilite, fiabilite et efficacite de la methodologie mises en place ainsi que la convivialite du progiciel resultant sont illustrees au travers d'exemples academiques et industriels avec comparaison vis-a-vis de donnees reelles obtenues sur sites

Ce travail a pour but d'une part, d'analyser les mesures provenant des capteurs de pression installes sur une colonne pulsee d'extraction liquide-liquide et d'autre part, d'ameliorer la comprehension de son comportement hydraulique. Ainsi, la premiere partie est consacree a l'etude des mesures de pression differentielle moyennes relevees sur le fut d'une colonne pulsee. L'influence des debits des phases, des conditions de pulsation et du taux de retention sur ces mesures est prise en compte dans une modelisation simplifiee du signal de pression. La seconde partie aborde la simulation du comportement de la phase dispersee. Un bilan sur la population de gouttes, qui tient compte des phenomenes de transport, de rupture et de coalescence, permet de determiner la distribution en taille des gouttes et la retention en tout point de la colonne. Les caracteres specifiques du systeme de pulsation pneumatique sont introduits dans ce modele lors du calcul des differents termes (transport, rupture et coalescence). La comparaison entre les resultats experimentaux et les simulations obtenues avec les memes conditions operatoires permet de tester la validite des modeles proposes

L'étude réalisée met en évidence l'effet d'un garnissage spécifique en inox sur l'hydrodynamique des colonnes à bulle fonctionnant à co-courant ascendant de gaz et de liquide. Dans une première partie, les paramètres - clés de l'hydrodynamique, à savoir la rétention de gaz, le régime d'écoulement, le diamètre des bulles, la vitesse de glissement du gaz et le coefficient de dispersion axiale du liquide, ont été déterminés en absence du garnissage, et ce pour deux diamètres de colonnes différents (15 et 20 cm) et deux types de distributeur de gaz (membrane et plaque percée). Une approche adimensionnelle permettant de décrire le mélange axial de la phase liquide a été établie. L'application de cette approche sur des données de la littérature donne des résultats satisfaisants. Dans la deuxième partie, les mesures ont été réalisées sur les mêmes colonnes à bulles en présence du garnissage. Les résultats obtenus ont montré que ce type de garnissage affecte la distribution radiale de la rétention de gaz et la taille de bulles, donc le régime d'écoulement. Le diamètre de Sauter obtenu, notamment avec la plaque percée, a considérablement diminué en présence du garnissage. Etant fortement conditionnées par le comportement hydrodynamique de la phase gaz, les valeurs du mélange axial de la phase liquide ont diminué en présence du garnissage. L'introduction du garnissage spécifique en inox modifie l'hydrodynamique des colonnes à bulles en homogénéisant les populations de bulles orientant ainsi le mélange de la phase liquide vers un écoulement de type piston
The purpose of this work is to study the effect of a specific stainless steel packing on the hydrodynamic of bubble columns operating with co-current up-flow of gas and liquid. In a first part, the hydrodynamic parameters, as gas hold-up, flow regime, bubble diameter, slip velocity and the liquid axial mixing coefficient, have been determined without the packing, and this for two different columns diameters (15 and 20 cm) and two types of gas sparger (membrane and perforate plate). A dimensionless approach has been established to describe liquid axial mixing. It's application on literature data gave satisfactory result. In the second part, the experimental measurements have been done on the same bubble columns with the packing. The obtained results show that this type of packing has a considerable effect on the hydrodynamic, it affects radial gas hold-up and bubbles size distribution, so flow regime. Liquid axial mixing has also been greatly affected by the presence of this packing, tending toward the plug flow

Les garnissages ordonnes ou en vrac sont le plus souvent choisis comme contacteurs gaz-liquide en distillation. Ce procede est le plus souvent utilise pour separer des melanges liquide. Industriellement, on opere sous des pressions comprises entre le vide pousse et quelques centaines d'atmospheres. Jusqu'a present, les etudes sur l'hydrodynamique et le pouvoir de separation ont ete effectuees essentiellement sous la pression atmospherique et sous pression reduite. Ce travail a pour but d'etudier l'influence de la pression de fonctionnement entre 10#3 pa et 1,5 10#6 pa. Pour cela trois installations pilotes ont ete realisees : une colonne de distillation haute pression fonctionnant entre une et quinze atmospheres, une colonne de distillation sous vide fonctionnant entre 10#3 pa et une atmosphere et un simulateur de colonne garnie, fonctionnant sous des pressions voisines de l'atmospheres, qui permet les mesures d'aires interfaciales et de la distribution des temps de sejour. Un garnissage metallique ordonne est particulierement performant dans le domaine de la distillation sous vide pousse entre 10#3 et 7. 10#3 pa ; il accepte des debits massiques de vapeur superieurs a 1 kg/m#2,s et presente dans ce domaine un pouvoir de separation equivalent a cinq plateaux theoriques par metre ; au dessus de 10#4 pa il est nettement moins performant. Par contre le mellapack semble pouvoir etre utilise dans tout le domaine 10#4 - 1,5 10#6 pa et presente un pouvoir de separation relativement constant et equivalent a trois plateaux theoriques par metre. Les garnissages en vrac en ceramique utilises industriellement pour des separations particulieres comme celles des produits corrosifs ou le traitement de faibles tonnages, presentent des pouvoirs separateurs plus importants quand la pression est superieure a la pression atmospherique. Les correlations proposees faciliteront le dimensionnement des installations de distillation.

L'objet de cette étude est de comparer le comportement dynamique d'une colonne à plateaux avec une colonne à garnissage en fonction discontinue. Un modèle mathématique a été développé pour une colonne de distillation à garnissage. Ce modèle a été appliqué pour un système de séparation d'un mélange de BTX (Benzène, Toluène, Xylènes). Les calculs ont été refaits pour le même système avec une colonne de distillation à plateaux. En fin de compte les résultats de la simulation dynamique des deux types de colonnes ont été obtenus par SPEEDUP, logiciel qui résout des systèmes d'équation algébro-différentielles. Les aspects numériques des approches séquentielle et équationnelle pour la simulation dynamique du procédé ont également été étudiés et comparés.

Ce travail concerne l'etude de l'incidence de l'etat ondulatoire de la paroi sur l'hydrodynamique du film liquide, isotherme, ruisselant a l'interieur de colonnes tubulaires. Est mise en uvre une methode theorique relative a la resolution numerique, selon des schemas aux differences finies, des equations de navier-stokes. La methode envisagee, utilisant les variables fonction de courant et vorticite, est basee sur une transformation algebrique de coordonnees non orthogonales, permettant de passer d'un domaine physique complexe a un domaine mathematique rectangulaire sans aucune hypothese sur la courbure de l'interface gaz-liquide. A des fins de validation, sont abordes, egalement, l'ecoulement en conduite pleine a paroi ondulee et l'ecoulement en film liquide developpe a l'interieur d'une colonne a paroi lisse. Un algorithme de calcul servant a la determination du profil de l'interface gaz-liquide est etabli; le fait le plus souvent rencontre, lors de l'etude de la convergence de cet algorithme, est la distorsion de l'epaisseur du film liquide et l'amplification systematique des anomalies ainsi que leur propagation autour de la zone initiale d'apparition. Est presentee, enfin, une approche globale pour caracteriser le phenomene de retromelange dans le film liquide, reposant sur la determination de la distribution des temps de sejour en utilisant la methode des deux points de mesure et le modele piston avec dispersion axiale. Les resultats montrent que le nombre de peclet est tres sensible au lieu de mesure dans le motif de periodicite

L'objectif de la these est d'examiner l'influence de la mouillabilite du garnissage sur l'hydrodynamique d'une colonne d'extraction liquide-liquide. On dispose d'un banc d'essais, comprenant une colonne pilote pulsee, garnie de disques tronques, dont le materiau peut etre soit de l'acier inoxydable, soit de l'uranus, soit du teflon. On est ainsi confronte a 3 types de comportement, respectivement: hydrophile, intermediaire, hydrophobe. Une campagne d'experiences, systematiquement en phase aqueuse continue a ete menee dans chacun des cas en faisant varier les charges (debits specifiques de phase dispersee et de phase continue) ainsi que l'intensite de pulsation. Pour chaque essai, on dispose de la retention globale, par mesure du poids de colonne, et de la distribution en tailles de gouttes en milieu de colonne, par prelevement dans un capillaire et detection a l'aide de cellules photoelectriques. Des lors que les garnissages ont tendance a etre mouilles par la phase organique dispersee, on assiste a une modification sensible de l'hydrodynamique de la colonne: diminution de retention, augmentation des tailles de gouttes, deplacement des conditions d'engorgement sur le plan de la simulation, on a mis en place dans l'outil bilan de population une loi de mouillage, dans laquelle on decrit un taux d'adhesion des gouttes sur les disques et un taux de relargage du film ainsi depose. Par identification des parametres de mouillage, on retrouve bien les tendances experimentales et on propose une explication des mecanismes observes

En distillation sous pression réduite, les échangeurs-de-matière à contact direct que sont les contacteurs gaz-liquide a garnissage en vrac, permettent de séparer les constituants de mélanges corrosifs et aussi de récupérer des produits dangereux pour 1' environnement comme les· solvants. La. Première partie de ce travail concerne la distillation dans· le domaine de pression compris entre 6 kPa et la pression atmosphérique. L'étude hydrodynamique dans une colonne garnie d'anneaux Raschig et de selles de Berl – Pertes de charge, retenue, DTS, débits à l'engorgement - et la détermination des paramètres de séparation HEPT, pouvoir séparateur - Permettent de compléter certains résultats déjà publiés et conduisent à remettre en cause l'aire interfaciale gaz-liquide. La deuxième partie est ainsi consacrée à la mesure de cette aire par mise en œuvre d'une absorption avec réaction chimique sous pression réduite. (Système Na2-SO3-O2-CO2+). Ces mesures sont précédées par une bibliographie qui reprend les principaux modèles de transfert de la matière, ainsi que les méthodes chimiques et travaux consacrés à l'aire interraciale notamment. Les résultats montrent que cette l'aire augmente avec le débit liquide et confirment les différences observées en distillation sous pression réduite
This work is dealing with hydrodynamics and mass transfer in counter-current random packed columns under reduced pressure. It consists of two parts. The first part is about distillation under reduced pressure. This process is advantageous when heat sensitive and corrosive materials or used solvents are: concerned. In distillation particularly under reduced pressure, many is done but too much is still unknown or unpublished. Hydrodynamics and mass transfer parameters (pressure drop, hold-up residence time distribution , flooding , HETP) are obtained from Raschig rings and Berl saddles packed column. In the second part, highlighting the importance of gas-liquid interfacial area for data interpretation, we measured this parameter by performing and absorption with fast second order irreversible reaction (sulfite-oxygen-cobalt system) under reduced pressure

Le present travail a pour but principal l'etude du transfert de matiere en fonction de la pression dans le domaine de 1 a 12 10#5pa. Si de nombreux travaux rapportes dans la litterature sont consacres a l'absorption des systemes gaz-liquide avec reaction chimique a pression atmospherique, les travaux concernant l'influence de la pression sont tres rares et dans certains cas inexistants. Par la methode d'absorption gaz-liquide avec reaction chimique nous avons determine l'influence de la pression sur l'aire interfaciale a et sur le coefficient de transfert de matiere k#la dans une colonne a garnissage en vrac fonctionnant a contre-courant. Nous avons aussi etudie l'influence du systeme gaz-liquide sur l'aire interfaciale, polemique regulierement entretenue dans la litterature. Les etudes cinetiques des systemes chimiques: co#2/na#2co#3-nahco#3, o#2/na#2so#3 et o#2/cucl ont ete effectuees dans une colonne a bulles gazosiphon a surface d'echange gaz-liquide connue. Cette surface a ete determinee par une methode photographique. En conclusion nos resultats obtenus sur une colonne a garnissage montrent que a diminue quand la pression augmente et que k#l est peu influence par la pression. Les differences constatees quand on change de systeme chimique ne peuvent s'expliquer que par les proprietes physiques des systemes