Dissertations / Theses 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

La simulation porte sur l'hydrodynamique de la phase dispersee (retention solide) dans la colonne agitee fonctionnant a contrecourant pour l'extraction du tanin a partir d'ecorces de paletuvier. La connaissance de la vitesse de chute des particules et du coefficient de melange axial en fonction des conditions operatoires permet de simuler l'hydrodynamique a l'aide d'un modele ne contenant aucun parametre ajustable. L'influence du garnissage est aussi etudie ainsi que le transfert de matiere

Cette étude porte sur l'analyse hydrodynamique d'un contacteur garni à pluie de particules où trois phases (gaz, particules fines, particules grosses et denses) sont soumises à un contact direct. Nous nous attachons tout d'abord à décrire le concept de pluie de particules grosses et denses à contre-courant de particules fines entrainées par un gaz ascendant et d'étudier plus particulièrement le mécanisme d'interaction entre les trois phases. Une approche théorique, basée sur les principes de conservation de la masse et de la quantité de mouvement, est développée, permettant d'exprimer les conditions hydrodynamiques de fonctionnement de ce contacteur. Les résultats expérimentaux relatifs aux mesures de pertes de charges et rétentions dynamiques en solides montrent que les forces d'interaction gaz-solides, garnissage-solides et particules fines-particules grosses dépendent des variables opératoires du système (débits massiques des solides, vitesse superficielle du gaz et rétentions dynamiques en solides), caractéristiques géométriques du garnissage ainsi que des propriétés physiques du gaz et des particules solides. Enfin pour mesurer directement ces forces d'interaction, nous avons conçu un montage expérimental ou une grosse particule placée dans un écoulement de suspension de fines particules est suspendue à un fléau d'une balance de précision. La force d'interaction particule fine-particule grosse est une fonction linéaire de la vitesse du gaz et du débit massique des fines particules
This study is related to a hydrodynamic analysis of a raining packed bed contactor where three phases (gas, fine particles and coarse and dense particles) are put into direct contact. First of all, the concept of the trickle flow of coarse and dense particles flowing in counter-current to fine particles entrained by an upward gas stream is described. More particularly, the mechanism of interaction between these three phases was studied. A theoretical approach based on continuity and momentum equations has been developed and allows the prediction of the hydrodynamic operating conditions of this contactor. The experimental results including the pressure drop, the solids dynamic hold-up and slip velocity show that the gas-solids, packing-solids and fine particles-coarse particles interactive forces depend on the variables of the system (solids mass flowrate, superficial gas velocity and dynamic hold-up of solids), the geometry of the packing and also physical properties of the gas and the particles. Finally, in order to directly measure these interactive forces, an experimental set-up was conceived where a coarse particle, place in an upward flowing suspension of fine particles, is fixed to a precision balance. The interactive force between the fine and coarse particles is a linear function of the gas velocity and fine particles mass flowrate

Le fonctionnement d'une colonne d'extraction liquide-liquide est essentiellement caracterise par l'hydrodynamique, le transfert de matiere multiconstituant et l'equilibre thermodynamique. Pour la simulation et la conception d'un procede d'extraction differentes approches ont ete poursuivies, chacune d'elles privilegiant au niveau du modele l'un de ces trois aspects. L'objectif du travail est de proposer un modele qui couple la description detaillee de l'hydrodynamique et du transfert de matiere multiconstituant. L'approche choisie repose sur le concept d'etage dit de non-equilibre. Des facteurs empiriques tels que l'efficacite d'etage, introduits dans la litterature pour tenter de pallier les deficiences des modeles d'etages theoriques, sont entierement supprimes. L'interphase est representee par un modele de double film, dans lequel l'equilibre thermodynamique est admis. Les flux de transfert de tous les constituants sont decrits en ne faisant intervenir que des parametres binaires locaux. Sur le plan hydrodynamique, un modele de population de gouttes a ete adopte afin de prendre en compte le caractere polydisperse de la phase dispersee. Ainsi, le modele repose explicitement sur les mecanismes fondamentaux de transport, de rupture et de coalescence des gouttes. La colonne est representee par une sequence d'etages avec debits de retour permettant de representer un ecoulement de type piston-dispersion pour les deux phases. Sur chaque etage, les equations de bilan matiere, de flux de transfert et d'equilibre thermodynamique sont etablies. La comparaison avec des donnees experimentales montre que le modele est capable de predire avec precision le fonctionnement d'une colonne d'extraction liquide-liquide. Bien que l'ecriture du modele soit tres centree sur des transferts liquide-liquide, la generalisation a tout probleme diphasique parait possible

La technologie la plus utilisée pour séparer les principaux composants de l'air est aujourd'hui ladistillation en colonne à garnissage structuré. Ce procédé se caractérise par un écoulement gazliquide contre-courant au sein d'une structure constituée de plaques corruguées placées parallèlement et agencées en packs. La description d'un tel procédé est rendue difficile par les très grandes dimensions du système et par la complexité des phénomènes à la petite échelle. La méthode de la prise de moyenne volumique, utilisée pour les problèmes de changement d'échelleen milieu poreux, est utilisée pour décrire le système à une échelle qui permet une résolution. Le travail est organisé en trois étapes. Dans un premier temps, pour les débits modérés, une méthode est proposée pour évaluer la perte de charge au sein de la structure en prenant en compte des rugosités de structure ou créées par des instabilités du film liquide. A ce stade, l'effet de la surface rugueuse est caractérisé par une condition limite effective. Le problème aux limites effectif pour la phase gaz est ensuite moyenné en volume pour obtenir un système d'équations à grande échelle. Le bilan de quantité de mouvement à grande échelle est une loi de Darcy généralisée aux écoulements inertiels, dans laquelle les paramètres effectifs contiennent les effets des instabilités de surfaces de la petite échelle. La seconde étape est dédiée à l'interaction entre les deux phases à plus hauts débits. On montre que des modèles qui incluent explicitement des termes croisés à grande échelle permettent de décrire l'écoulement au sein du garnissage à grands nombres de Reynolds. Plus généralement, ces modèles, peu utilisés dans la littérature sur les milieux poreux, s'avèrent adaptés pour les écoulements dans les milieux très perméables, pour lesquels des variations importantes de la perte de charge et des saturations sont observées. Enfin, on s'intéresse à la description de la distribution de la phase liquide au sein de la structurede garnissage. Une approche multiphasique, où la phase liquide est séparée en plusieurs pseudophases, est adaptée pour modéliser l'anisotropie de l'écoulement. Deux méthodes impliquant une approche à deux pseudo-phases et une approche à quatre pseudo-phases pour la phase liquide sont comparées. Cette dernière méthode est notamment utile pour décrire des régimes d'écoulement très différents, et permet de capturer à grande échelle les chemins préférentielssuivis par le film liquide au sein du garnissage
Distillation in columns equipped with structured packings is today the most used technology for separating air in its primary components. This process is characterized by a counter-current gasliquid flow in a structure made of parallel corrugated sheets arranged in packs. The description of such system is constrained by the large dimensions of the columns and by the complexity of the local-scale phenomena. This leads to consider a strategy of upscaling, based on the volume averaging method, to describe the system at a scale at which a resolution is possible. The work is organized in three steps. As a first step, considering moderate flow rates, a methodology ofupscaling is developed to predict the pressure drop in the flow of the gas phase taking into account small scale roughnesses due to the structure itself or perturbations of the liquid film. At this stage, the effect of this rough surface is characterized by an effective boundary condition. The boundary value problem for the flow of the gas phase is volume averaged in order to derive a system of equations at large scale. The resulting momentum balance is a generalized Darcy's law for inertial flows, involving effective parameters accounting for the roughness at the microscale. The second step of this work focuses on the interaction between the two phases at higher flow rates. It is shown that models involving non-standard macroscopic cross-terms are more prone to describe the flow in packings at high Reynolds numbers than the models usually used in porousmedia sciences. More generally, these models are shown to characterize accurately processes in highly permeable media, where drastic changes of pressure drop and retention are observed. We finally study the distribution of the liquid phase in the structured packing. It is shown that a specific approach involving a multiphase model with liquid decomposition is required to capture the anisotropy generated in the flow of the liquid phase. Two methods involving two pseudo-phases and four pseudo-phases for the liquid phase are compared. This last method captures a number of very different distribution regimes in the column and offers additional flexibility to describepreferential paths of the liquid

L'extraction de principes actifs a partir de matieres vegetales, pour des applications alimentaires pharmaceutiques, ou phytosanitaires, releve bien souvent encore du domaine artisanal, qui fait la part belle aux procedes discontinus. L'objectif de ce travail est de demontrer que des colonnes mecaniquement agitees a contre-courant pour l'extraction liquide-liquide peuvent se reveler etre des contacteurs continus flexibles et polyvalents tout a fait performants pour des applications diverses. Deux systemes solide-hexane en colonne pulsee a disques et couronnes ont ete etudies: extraction de pyrethrines a partir de fleurs de pyrethre et d'huile a partir de graines de pastel. Des essais hydrodynamiques prealables permettent de verifier la faisabilite du procede. Les particules solides circulent naturellement par gravite dans la colonne. La colonne est garnie de disques et de couronnes, qui permettent de ralentir la chute des particules de facon a augmenter le temps de residence dans la colonne. L'agitation assuree par pulsation participe egalement au ralentissement des particules et permet d'eviter tout risque de colmatage ou de decantation des particules sur les disques ou couronnes. L'effet global de ralentissement est caracterise par un coefficient qui affecte la vitesse terminale de chute. Parallelement, des mesures de concentrations en solute dans le solvant en divers points de colonne ont ete effectuees. Malgre un temps de contact relativement faible par rapport a ceux habituellement rencontres dans les procedes discontinus, l'efficacite d'extraction atteinte en contre-courant continu est tout a fait comparable a celle obtenue en discontinu, du fait d'une meilleure gestion du potentiel d'echange. Sur le plan theorique, les parametres du transfert de matiere sont issus des donnees cinetiques obtenues en reacteur discontinu, puis injectes dans un modele type bilan de population qui permet de retrouver les evolutions des profils de concentration en fonction des conditions operatoires

Cette etude a contribue a caracteriser le fonctionnement d'une colonne d'ozonation a bulles en ascension libre destinee au traitement des eaux potables. Les parametres caracteristiques de l'hydrodynamique, du transfert d'ozone et de la cinetique de consommation de l'ozone par l'eau ont ete determines. L'hydrodynamique sur la colonne a bulles a ete etudiee en determinant plusieurs parametres: le diametre des bulles, la retention gazeuse et le comportement hydrodynamique de la phase liquide en prenant compte le modele des reacteurs en cascade. Les modeles mathematiques associes aux parametres hydrodynamiques et aux equations des bilans de masse ont ete developpes afin de calculer le coefficient de transfert volumique et la constante cinetique de la consommation de l'ozone par l'eau en prenant en compte les differents modes operatoires (continu ou semi-ferme). Une methode en regime transitoire a pu etre proposee pour determiner la consommation d'ozone par une eau. Les principaux resultats obtenus permettent de predire et d'optimiser les performances d'un tel reacteur d'ozonation

Les caracteristiques d'expansion d'un lit fluidise en presence de melangeurs statiques sont etudiees. En premier lieu, cette etude examine les caracteristiques hydrodynamiques globales et les caracteristiques detaillees de l'ecoulement du liquide en mesurant le champ de vitesse au-dessus du lit fluidise. Les essais sont realises sur une colonne de 0,15 m de diametre et les mesures de vitesse sont effectuees par anemometrie doppler a laser. L'utilisation des melangeurs statiques a montre l'effet benefique de ces dispositifs sur la stabilite hydrodynamique et sur l'augmentation du domaine des vitesses du liquide utilisable. Deux correlations, fonction du diametre des particules solides et du diametre hydraulique du melangeur statique, sont proposees pour evaluer la porosite du lit fluidise en presence de melangeurs statiques et le facteur de fluidisation f (rapport entre les vitesses superficielles du fluide avec et sans garnissage). La contraction du solide provoquee par les melangeurs statiques s'explique par une heterogeneite du lit fluidise avec l'existence de zones mortes et de passages preferentiels. Une analogie est faite avec les systemes fluidises inclines et une interpretation globale est proposee en considerant que le lit fluidise est constitue de plusieurs zones elementaires, chacune d'elles etant caracterisee par une vitesse de liquide et une porosite specifique. Dans une deuxieme partie, une application des melangeurs statiques est realisee pour la recuperation des proteines du lactoserum par chromatographie d'echange d'ions en milieu fluidise. Plusieurs essais sont effectues a des conditions de fluidisation tres differentes. Une comparaison est faite entre les performances experimentales et les resultats issus des modeles mathematiques pour evaluer l'efficacite de melange de solide en presence de melangeurs statiques

Cette etude a pour but la determination des parametres de transfert de matiere, lors de l'absorption gaz-liquide dans une colonne a garnissage, en fonction de la pression dans le domaine de 1 a 13. 10#5pa. Une etude prealable de l'hydrodynamique a ete realisee afin de caracteriser l'ecoulement du gaz et celui du liquide en fonction de la pression operatoire. La methode de distribution des temps de sejour (dts) a montre que l'ecoulement des fluides n'est pas de type piston parfait mais plutot un ecoulement piston avec dispersion axiale. Contrairement a l'ecoulement du liquide, un effet de la pression sur l'ecoulement du gaz a ete observe. Le coefficient de dispersion axiale du gaz est une fonction croissante de la pression. L'identification des ecoulements ainsi faite, a permis la modelisation de la colonne a garnissage lors de l'absorption gaz-liquide sous pression elevee. Les equations de base donnant le profil hydrodynamique des deux films gaz et liquide sont completees par les termes traduisant le transfert de matiere suivie d'une reaction chimique irreversible en phase liquide. La resolution numerique du systeme d'equations ainsi obtenu, a permis l'etude de l'influence de la pression sur l'aire interfaciale lors de l'absorption chimique du dioxyde de carbone par une solution de soude en regime rapide. L'absorption physique du dioxyde de carbone par l'eau de ville a montre que le coefficient de transfert de matiere cote liquide augmente avec la pression operatoire.

La maitrise du fonctionnement et de l'efficacite des colonnes d'extraction par solvant mecaniquement agitees passe par la connaissance de l'etat de la population de gouttes en fonction des conditions operatoires. L'objectif de ce travail est de developper un capteur original de mesure simultanee des distributions en taille et en concentration des gouttes dans une colonne pulsee. Le principe est fonde sur la technique de prelevement in-situ par capillaire, sur lequel est montee une paire d'electrodes mesurant la difference des conductivites entre les milieux aqueux et organiques. La largeur du signal enregistre en temps reel renseigne sur la taille des gouttes, tandis que la hauteur (ou encore l'amplitude) depend de la concentration en solute. Cette metrologie a ete implantee a differents niveaux d'une colonne pulsee. L'exploitation a permis d'etablir une base de donnees complete pour diverses charges, taux de solvant et conditions de pulsation. L'interpretation au travers d'une approche du type piston-dispersion aboutit a l'analyse du melange axial de la phase dispersee. Les doubles distributions locales en taille et en concentration constituent l'information essentielle qui faisait defaut jusqu'a present pour valider les approches fondees sur les bilans de population

L'etude realisee met en evidence l'effet du distributeur de gaz sur l'hydrodynamique et le transfert de matiere gaz-liquide des colonnes a bulles. Ce travail a ete realise sur trois colonnes de 0,08 m, 0,15 m et 0,20 m de diametre et de 2,5 m de hauteur. Sur chaque colonne trois distributeurs de gaz ont ete utilises: un poreux, une membrane souple en caoutchouc et une plaque percee en pvc. L'eau du reseau et l'air atmospherique ont constitue respectivement les phases liquide et gazeuse. L'aspect des profils radiaux de retention gazeuse, les retentions gazeuses globales, les vitesses de changement de regime d'ecoulement, les diametres de bulles generes et les valeurs du coefficient de dispersion axiale de la phase gazeuse sont directement fonctions du type de distributeur utilise. Les valeurs du coefficient de dispersion axiale liquide sont dependantes du distributeur de gaz. Tous les resultats ont ete presentes sous forme d'une relation adimensionnelle entre les nombres de peclet et de froude, ce qui a permis de proposer une abaque qui, pour une condition operatoire donnee, permet de prevoir a partir de la mesure du coefficient de dispersion axiale liquide ezl, les regimes d'ecoulement du gaz. Les valeurs de kla sont liees aux retentions gazeuses et aux diametres de bulles conditionnant les aires interfaciales, mais aussi aux coefficients de dispersion axiale liquide ezl qui influent sur les valeurs de kl. En conditionnant le type de population de bulles generees, le distributeur de gaz influence directement l'ensemble des parametres hydrodynamiques et donc le transfert de matiere gaz-liquide

Le comportement dynamique d'une colonne de chromatographie en phase liquide est represente a l'aide d'un modele cinetique. Compte tenu de l'equation de diffusion-convection, la resolution numerique du probleme necessite le choix d'une procedure bien adaptee. Plusieurs methodes numeriques sont comparees sur la base de la stabilite. Les resultats obtenus ont conduit au choix de la methode de collocation orthogonale sur elements finis pour resoudre le systeme d'equations aux derivees partielles. Dans la mesure ou il s'averait que la procedure retenue pouvait traiter une grande classe d'equations d'isothermes, sa mise en uvre pour simuler le procede a permis d'etudier les parametres physiques fondamentaux, l'hydrodynamique, la cinetique de transfert de matiere et les conditions operatoires. Compte tenu du caractere dynamique du procede, la recuperation de produits dans une operation de chromatographie est un probleme de controle optimal qui est generalement resolu par programmation dynamique, en utilisant toutefois des hypotheses simplificatrices. Pour s'affranchir de ces hypotheses, le probleme a ete ecrit sous la forme d'un probleme de programmation non lineaire (nlp). Le probleme a ete traite avec differentes fonctions objectif afin d'evaluer les performances d'une colonne de chromatographie. Dans tous les cas, la procedure nlp s'est averee efficace pour resoudre le probleme

Un procede continu de separation chromatographique est etudie. Apres comparaison des differentes techniques, le principe de fonctionnement retenu est la simulation de lit mobile. Une installation pilote de 8 colonnes d'un volume de 4400 cm#3 chacune est realisee. Les differentes equations decrivant les phenomenes chromatographiques mis en jeu dans un separateur sont etablies. Plusieurs hypotheses simplificatives permettent leur resolution selon deux approches. Les grandeurs a acquerir sont reduites au nombre de trois: le coefficient de partage, le nombre d'etages theoriques et le degre de vide. Deux logiciels de calcul des profils chromatographiques obtenus dans le separateur sont realises. Ils permettent de prevoir les puretes et concentrations en extrait de raffinat. L'influence des differents parametres du separateur et des conditions operatoires de son fonctionnement est etudiee. Le modele previsionnel est exploite dans le cas de separation de produits d'interet industriel