Dissertations / Theses: 'Réacteur à lit fixe'

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Deydier, Alexandre. "Modélisation d’un réacteur de gazéification a lit fixe." Thesis, Pau, 2012. http://www.theses.fr/2012PAUU3012/document.

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Abstract:

Dans le cadre d’une thématique générale du Laboratoire Thermique Energétique et Procédés de Pau consacré à l’étude et à la valorisation des déchets tels que la pyrolyse, la combustion et la gazéification, la thèse se focalise sur la modélisation des phénomènes de transports de masse, de quantité de mouvement et d’énergie en milieu multiphasique multiconstituant réactif dans le cas d’un réacteur de gazéification à lit fixe. La première étape de la modélisation consiste à décrire classiquement le mouvement de chacune des phases continues par les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de la chaleur. Bien qu’à cette échelle les mécanismes soient parfaitement décrits, le passage à la simulation impose une étape d’homogénéisation par prise de moyenne. Ce changement d’échelle, décrit dans ce travail, conduit à un système d’équations homogène à l’échelle locale. Ce modèle est appliqué au cas du procédé de gazéification de déchets de la société Europlasma nommé CHO-Power. Les simulations bidimensionnelles instationnaires du problème ont permis de mettre en lumière les différents mécanismes en présence au cours du procédé ainsi qu’un certain nombre de verrous dans l’obtention du chemin de convergence conduisant au régime permanent
One of the thematics of the “Laboratoire Thermique Energétique et Procédés de Pau” is the study and the valorization of waste as pyrolysis, combustion and gasification for example. In this context, this work deals with modeling of heat, mass and momentum transport in a multiphase multi components reactive medium for a fixed bed gasifier. Conservation equations are first written for each phase. The macroscopic partial differential equations are expressed by integrating these microscopic conservation laws over a representative volume. This change of scale, described in this work, leads to a homogeneous system of equations. This model is applied to the case of the gasification of waste process of the Europlasma company named CHO-Power. The unsteady two-dimensional simulations of the problem allowed to highlight the different mechanisms present during the process and a number of locks in obtaining convergence path leading to the steady state

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Azgui, Samira. "Comparaison des performances catalytiques entre un réacteur à lit fixe et un réacteur à lit fluidisé : application à la réduction des oxydes d'azote." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1036.

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Abstract:

Les informations empiriques (température, pression partielles. . . ) obtenues sur un catalyseur solide, permettent d'établir sa spécificité envers une réaction donnée. Néanmoins, la catalyse hétérogène étant définie comme un phénomène de contact, il est important d'associer aux conditions opératoires habituellement traitées l'influence du mode de mise en œuvre. Nous avons établi une méthodologie expérimentale qui consiste à mener à l'identique la réduction catalytique et sélective du monoxyde d'azote (SCR) par l'ammoniac, sur V205/Ti02-SiO2 sous forme de poudre, et cela dans deux types de réacteurs de taille identique (lit fixe et lit fluidisé). A faible température, la réactivité de NO et NH3 est particulièrement sensible à la nature du réacteur. Le réacteur à lit fluidisé améliore la conversion de NH3 quelles que soient les conditions opératoires. Le résultat le plus significatif étant essentiellement une évolution de la stoechiométrie, accentuée par le réacteur à lit fluidisé qui semble de ce fait favoriser la formation du protoxyde d'azote (gaz nocif). Par conséquent, le mécanisme réactionnel évolue avec la nature du réacteur, donc du mode de mise en contact du catalyseur solide avec le mélange réactionnel.

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Martinov, Martin. "Bioconversion, hydrodynamiques et transfert de matière dans un réacteur à lit fixe fibreux." Lorient, 2010. http://www.theses.fr/2010LORIS182.

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Abstract:

Au cours des vingt dernières années, les technologies utilisant des bactéries fixées sont fortement développées dans le domaine de traitement des eaux. La technique de biofilms bactériens peut répondre aux exigences industrielles, telles que le débit élevé, une réduction du volume du réacteur, et la stabilité du processus, etc. L’étude des informations existantes sur les biofilms et les conditions de leurs formations sont décrites et démontrées dans le chapitre 1 "Analyse bibliographique". Les facteurs affectant l'attachement initial des cellules et le développement du biofilm, et le détachement des cellules, ainsi que les méthodes pour rechercher l'influence de ces facteurs ont été étudiés. Les matériaux utilisés comme supports pour la formation de biofilms et les bioréacteurs travaillant avec les biofilms ont été examinés. Suite aux résultats de recherche décrits dans le chapitre 1, l'objectif principal de la présente étude a été posé comme suit: L'objectif est d'élargir la disponibilité de la technologie, utilisant le biofilm par la découverte des propriétés d'un copolymère de polyéthylène et de vinylacétate (PEVA), lequel pour être utilisé comme support d'un biofilm et l'étude des caractéristiques du réacteur travaillant avec le biofilm développé sur ce support. En raison de la grande variété d'applications du biofilm, l'étude a été limitée à l'aspect du traitement des eaux. L'objectif nécessite la résolution de tâches liées à l'étude des propriétés PEVA, leurs influences sur l'attachement des cellules et le développement d'un biofilm, l'étude du support PEVA fonctionnant comme garnissage, le choix de réacteur à biofilm, lequel fonctionne avec ce garnissage, et la recherche de caractéristiques technologiques de ce réacteur. La résolution de cette tâche nécessite l'utilisation de différentes techniques, méthodes et matériels décrits en détails dans le chapitre 3 "Matériaux et méthodes». Pour déterminer les différents paramètres, des matériaux ainsi que des procédés techniques uniques ont été utilisés : la microscopie à balayage électronique(MEB), la microscopie par épi fluorescence avec un marquage DAPI, la micro spectroscopie infrarouge IR-ATR et spectrophotométrie. Aussi des techniques classiques et des méthodes ont été utilisée pour mesurer les paramètres physico-chimiques des matériaux et des milieux tels que l'angle de contact et l’énergie libre de surface, la viscosité, la densité, ainsi que les techniques de mesures de la rétention gazeuse, le temps de séjour et la dispersion axiale, ainsi que la méthode de détermination du coefficient volumique de transfert d’oxygène. Les résultats et les commentaires à leurs sujets sont présentés dans le chapitre "Résultats et discussion. " Les caractéristiques de surface des microorganismes et des séries de supports ont été examinées. Le matériau PEVA a été choisi comme un support et il a été testé pour la formation de biofilm. Il a été constaté que le réseau de polymère PEVA est un support approprié pour le développement du biofilm. L'efficacité des cellules libres et immobilisées dans des flacons et dans un réacteur à lit fixe fibreux a été étudiée. Aussi les influences de la substance chimique extrême et la perturbation thermique ainsi que l'influence de la vitesse de dilution ont été étudiés. Il a été constaté que, sur un lit fixe fait de matériau PEVA, les biofilms ont été stables en développement, ce qui suggère que ce lit est approprié pour une utilisation en zone semi-industrielle et industrielle des bioréacteurs. Certaines caractéristiques du réacteur à lit fixe fibreux, à savoir le temps de séjour et la dispersion axiale, la rétention gazeuse, la taille et la distribution de bulles de gaz, le coefficient volumique de transfert d’oxygène ont été déterminés. Les valeurs des paramètres étudiés ont été déterminées et leurs résultats ont été comparés aux études antérieures faites par d'autres auteurs. Des corrélations empiriques entre ces caractéristiques et des paramètres différents que la vitesse le gaz et le liquide, des propriétés physico-chimiques du milieu et la hauteur du garnissage ont été proposées. L'écart entre les valeurs expérimentales et prédites est dans l’ordre des 15%. En général, nous avons établi que le réacteur à biofilm avec un lit fixe conçu pour intégrer le garnissage fibreux (PEVA) montre un fonctionnement stable en mode continu et il est adapté pour une utilisation dans le domaine du traitement des eaux
In the past twenty years, the technologies using fixed bacteria have developed greatly in the field of wastewater treatment. The bacterial biofilm technique can meet the industrial requirements, such as high flow rate, reduced reactor volume and process stability, etc. A study of published information on biofilms and conditions of their formation has been accomplished and is shown in Chapter 1 "Literature survey". The factors affecting the initial attachment of cells and development of biofilm and the detachment of cells were investigated as well as the methods for studying the influence of these factors. Materials used as supports for biofilm formation and bioreactors, working with biofilms were reviewed. Following the research results described in Chapter 1, the main objective of the present work has been posed as follows: To perform a study to extend the options and techniques for technical-scale biofilm utilization by uncovering the properties of a new polyethylene-vinyl-acetate co-polymer support for biofilms as well as the characteristics of a technical scale reactor for its use. Due to the wide variety of biofilm applications, the study has been limited to the aspect of waste water treatment. The objective posed is requiring resolving the tasks related to study of PEVA properties influencing on the attachment of cells and the development of biofilm, and to feasibility study on PEVA to operate technically in bed, selection of the technical form and appropriate unit – a biofilm reactor - to operate the particular biofilms and characterization of the biofilm reactor performance. Solving these tasks requires the use of different techniques, methods and materials described in details in Chapter 3 "Materials and Methods". To determine the various parameters of the materials and processes, unique techniques were used such as scanning electron microscopy; epifluorescence microscopy, infrared microspectroscopy, spectrophotometry. Also conventional techniques and methods were used for measuring the physicochemical parameters of the materials and medias such as contact angle and surface free energy, viscosity, density and the parameters of technological processes namely hydrodynamics, mass transfer rate, gas hold up and bubble size distribution. Results and comments on them are presented in Chapter "Results and discussion. " Surface characteristics of the microorganisms and series of supports were examined. PEVA material was selected as a support and was tested for biofilm formation. It was found that the polymer network of PEVA material is a suitable medium for the development of biofilm. The effectiveness of the immobilized and free cells in flasks and in a reactor with fibrous fixed bed was studied. Also the influences of the extreme chemical and thermal disturbance as well as the influence of the dilution rate were examined. It is found that on a fibrous fixed bed made from PEVA material, stable biofilms were developing, suggesting that this bed is suitable for use in semi-industrial and industrial bioreactors. Some characteristics of the reactor with fibrous fixed bed, namely, residence time distribution, gas hold-up, bubble size distribution and gas-liquid mass transfer coefficient were determined. The values of parameters studied were determined and the results were compared to previous data of other authors. Some empirical correlations between these characteristics and various parameters as gas and liquid velocity, physicochemical properties of the medium and height of the bed packing are proposed. The deviation between experimental and predicted values is within 15 %. In general, we established that the biofilm reactor with fixed bed with medium recycle designed to incorporate the fibrous packing (PEVA) shows stable operation in continuous mode and it is suitable for use in the field of wastewater treatment

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Rolland, Matthieu. "Des limites à la réduction d'échelle en réacteur de test catalytique en lit fixe?" Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10142/document.

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Abstract:

Pour des raisons de coûts, les tests de catalyseur mis en forme (billes, extrudés, …) en réacteur est lit fixe sont mis en œuvre dans des réacteurs de plus en plus petits alors que la taille des objets catalytiques ne change pas. L'objet de cette thèse est d'explorer les domaines où la réduction d'échelle conduit à des questionnements nouveaux en termes de physique, répétabilité, représentativité et modélisation. Le document s'articule autour de 5 chapitres : 1) une introduction détaillée du contexte avec un état de l'art sur les réacteurs à lit fixe de petite taille et l'identification des questions en suspens, 2) une réflexion autour de la nature des écoulements gaz-liquide descendant dans des lits fixes quand les forces capillaires ne sont plus négligeables, 3) la présentation d'une méthodologie et d'un critère sur un nombre minimal de grain nécessaire pour limiter les conséquences d'une distribution granulométrique en présence de limitations au transfert interne, 4) l'étude des effets d'empilements aléatoires sur la performance apparente du réacteur, d'abord par un modèle réseau de pores qui décrit assez bien les tendances observées expérimentalement mais manque de capacité de prédiction, puis par simulation numérique directe d'écoulement réactif dans des empilements de 8 cylindres qui montre que les effets d'empilements apparaissent, avec les limitations au transfert externe, quand la diffusion moléculaire transverse n'est pas assez rapide pour compenser les gradients dus à la réaction et à la convection, 5) une conclusion qui résume les critères de conception de réacteurs de tests à petite échelle, et propose des pistes de continuation du travail
In order to lower costs, testing of catalytic pellets (spheres or extrudates) is performed in ever smaller fixed bed reactors whereas catalytic pellet size is unchanged. The object of this thesis is to explore domains where downsizing leads to new questions in terms of physics, repeatability and modeling. The thesis is built in 5 chapters, 1) a detailed introduction of the context and a review of the literature on small fixed bed reactors, 2) a discussion about flow patterns in fixed beds filled with fine powder where capilary effects are not negligible, 3) a presentation of a methodology to assess the impact of sampling small number of pellets out of a non uniform set and results for internally mass transfer limited reactions, 4) a study of the effect of randomness in fixed beds first through a pore network model with a good ability to predict trends but lacking accuracy, then using direct numerical simulation of a reactive flow in fixed beds made of 8 cylinders arranged in several configuration showing that packing effects occur, concurrently with external mass transfer limitations, when cross flow diffusion is not fast enough to level out convection and reaction induced gradients, 5) a conclusion that summarizes design criteria and offers a few perspectives for R&D in downsizing

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Colli, Serrano Maria Teresa, and Gabriel Wild. "Hydrodynamique et transfert de chaleur dans un réacteur à lit fixe gaz-liquide-solide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL098N.

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Abstract:

L'étude de l'hydrodynamique et du transfert de chaleur à la paroi des réacteurs catalytiques à lit fixe en écoulement arrosé à co-courant descendant (RCLFA) ou noyé a co-courant ascendant (RCLNA) de gaz et de liquide est présentée ici. Les mesures expérimentales ont été obtenues sur une colonne de 3,3 m de haut et 100 mm de diamètre garnie de billes de verre de diamètre de 2 à 6 mm, chauffée à la paroi. Le gaz utilisé est de l'azote: on utilise plusieurs liquides afin d'étudier l'influence de leurs propriétés physiques: eau, solutions d'éthylène glycol à 40 et 60% en masse, solution de pentanol à 1,5%. Les profils radiaux de températures sont mesurés dans le lit, et les paramètres de transfert thermique-conductivité thermique radiale équivalente du lit et coefficient de transfert de chaleur à la paroi, sont obtenus par minimisation de l'écart entre les profils mesurés et les profils calculés par un modèle pseudo-homogène à écoulement piston. En écoulement gaz-liquide, l'hydrodynamique a une grande influence sur le transfert, on a donc aussi étudié les régimes d'écoulement, la perte de charge et la rétention liquide. On étudie l'influence des conditions expérimentales (débits de fluides, taille de particules, régimes d'écoulement, propriétés du liquide) sur les paramètres hydrodynamiques et de transfert de chaleur, obtenus expérimentalement en écoulement monophasique de liquide et en écoulement diphasique de gaz et de liquide. Les résultats sont comparés aux résultats de la littérature. Des corrélations originales sont proposées. Une étude comparative entre les RCLNA et RCFA est aussi présentée

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Dória, Silva Humberto. "Étude de la répartition de la lumière dans un réacteur photocathalitique solaire." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL119N.

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Abstract:

Le traitement photocatalytique d'eaux usées est un procédé efficace ou l'excitation lumineuse représente le coût principal d'exploitation, ce qui suscite le développement de réacteurs solaires. Par ailleurs, un catalyseur en lit fixe est préfère à une suspension car il élimine l'opération de filtration. Si de nombreuses études physico-chimiques ont été menées, il existe peu de recherches en matière de génie photocatalytique. L’objet de ce travail a donc été de réaliser une simulation de la distribution de la lumière dans un réacteur solaire à lit fixe, afin d'assister la conception d'un tel réacteur. Le travail a été conduit en deux étapes : détermination expérimentale de la loi de dispersion sur un lit catalytique réel, suivie de l'application à la distribution de la lumière dans un modèle de réacteur solaire. Un montage original a été développé, qui permet de capter la lumière dispersée dans l'espace par un dépôt soumis à un rayonnement incident laser de faible puissance grâce à un montage goniométrique. Un logiciel de calcul a été développé parallèlement pour convertir les données brutes en une abaque numérique utile. Les données expérimentales font apparaitre qu'en dehors de la transmission directe et de la réflexion spéculaire, il apparait une réflexion et une transmission diffuses sensiblement uniformes dans tout le demi-espace. Si la loi de distribution de la dispersion est assez accessible, le bilan conduisant à l'absorption est délicat à réaliser. Le réacteur solaire choisi est constitué d'un ensemble de plaques planes parallèles fixes au sein d'un large réacteur parallélépipédique. Deux modes de simulation peuvent être envisagés, soit aléatoire (méthode de Monte-Carlo), soit détermininiste. Cette dernière technique a été préférée dans le cas étudié d'un support de géométrie bien définie. Le logiciel analyse la répartition de la lumière par des dispersions consécutives en considérant une arborescence complexe et en mettant en œuvre divers processus d'arrêt du calcul conciliant le temps de calcul et la précision. Ce logiciel a permis de comparer diverses configurations en jouant sur l'inclinaison des plaques et leur distance. Il met en particulier en évidence l'effet de tels paramètres sur la répartition de l'irradiation sur les plaques et l'absorption totale du système.

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Léonard, Stéphan. "Synthèse de Fischer-Tropsch en réacteur à alimentations séparées." Compiègne, 2001. http://www.theses.fr/2001COMP1359.

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Abstract:

La synthèse de Fischer-Tropsch offre une alternative à la production d'hydrocarbures par la réaction d'hydrogénation du monoxyde de carbone sur des métaux de transition. La maîtrise de la sélectivité de la réaction permettrait d'orienter préférentiellement la formation des hydrocarbures vers une coupe précise plutôt que d'avoir un large éventail de produits pas toujours utilisables sans traitement ultérieur. Le but de ce travail est d'étudier l'influence de l'alimentation séparée en réactifs sur le comportement de la synthèse et de conduire à une meilleure sélectivité en produits de la coupe diesel (C10+). Différentes configurations de réacteurs utilisant des membranes inorganiques en alumine, catalytiques ou non (IMPBR, CMR), et un catalyseur à base de cobalt ont été utilisés. L'introduction séparée des constituants du gaz de synthèse permet la formation d'alcanes et de diriger cette dernière préférentiellement vers la coupe C10+ dans le cas d'un IMPBR, démontrant la faisabilité du procédé. Pour ce type de réacteur, l'influence du rapport du débit des réactifs, du gaz diffusant par la membrane (H2 ou CO) et la nature de cette dernière (alumine ou composite) ont été étudiées. Une membrane en alumine y avec un faible rapport H2/CO (< 2) permet de déplacer le plus la sélectivité vers Clo10+: jusqu'à 46% de C10+ contre 36% en réactifs mélangés. La diffusion de l'hydrogène favorise la formation de molécules en C10+à la différence du CO qui favorise la formation de produits légers. Une alimentation périodique, notamment en monoxyde de carbone, permet d'obtenir un très fort déplacement de la formation des hydrocarbures vers la coupe diesel, sans toutefois provoquer de désactivation du catalyseur. En maintenant l'ensemble réactionnel sous une alternance rapide de pulsations d'alimentation en monoxyde de carbone, il semble possible de conserver une sélectivité élevée en diesel.

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Gutsche, Stephan. "Transfert de chaleur dans un réacteur à lit fixe à cocourant ascendant de gaz et de liquide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL026N.

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Abstract:

Pour décrire le transfert de chaleur à l'intérieur d'un lit fixe traversé par un fluide, nous avons utilisé le modèle pseudohomogène à écoulement piston. Les paramètres du modèle sont: la conductivité thermique radiale effective qui décrit le transfert de chaleur au sein du lit et le coefficient de transfert de chaleur à la paroi qui décrit le transfert de chaleur entre la paroi du réacteur et le lit. Nous avons déterminé expérimentalement la conductivité thermique effective, la rétention de liquide et le coefficient de transfert de chaleur à la paroi à l'interieur d'un lit fixe traversé en cocourant ascendant par de l'eau et de l'azote. Dans le cas d'un écoulement monophasique de liquide, nous avons montré qu'expérimentalement que le profil de vitesse peut dévier considérablement de l'écoulement piston si les gradients radiaux de température sont élevés et si la dispersion radiale est faible. L’utilisation du modèle avec écoulement piston conduit dans ce cas à une dépendance apparente des paramètres de transfert de chaleur de la longueur du lit et de la puissance de chauffe appliquée. Un modèle simple à deux zones avec une vitesse plus importante à la paroi et une vitesse plus faible au sein du lit permet alors une meilleure représentation de nos profils de température expérimentaux. Nous avons comparé nos valeurs de la conductivité thermique effective avec celles prévues par les corrélations de la littérature. Le modèle de Schlunder décrit de façon satisfaisante nos résultats à condition que la vitesse réelle du liquide au sein du lit soit connue. L’échange radial plus élevé en écoulement biphasique gaz-liquide évite l'apparition d'un écoulement préférentiel à la paroi. Le modèle pseudohomogène à écoulement piston représente correctement les profils de température expérimentaux. Nous avons observé une forte influence du régime d'écoulement sur la conductivité thermique effective

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Rode, Sabine. "Analyse spatio-temporelle des phénomènes hydrodynamiques et de transfert de matière au sein d'un réacteur à lit fixe opérant en écoulement monophasique de liquide ou en co-courant vers le bas de gaz et de liquide : mise en œuvre de la technique des microsondes électrochimiques." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://www.theses.fr/1992INPL093N.

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Abstract:

L'utilisation de la technique des microsondes électrochimiques sur la paroi d'un lit fixe fonctionnant à écoulement monophasique de liquide ou a co-courant vers le bas de gaz et de liquide, permet d'étudier l'hydrodynamique des écoulements et les mécanismes de transfert de matière liquide-solide. En admettant l'existence d'une couche limite hydrodynamique à proximité de l'interface liquide-solide, le signal délivré par les microsondes peut être en effet relie au gradient pariétal de vitesse et au frottement local liquide-solide. En écoulement monophasique de liquide, nous avons mis en évidence la transition entre un écoulement très stable et un écoulement à caractère aléatoire prononcé. Dans l'écoulement à caractère aléatoire nous avons observé la présence d'agrégats de liquide dont la taille est comparable à la taille des interstices. Le mécanisme de transfert de matière liquide-solide semble être intermédiaire entre un mécanisme laminaire et un mécanisme turbulent. En co-courant vers le bas de gaz et de liquide, la technique des microsondes permet l'étude du mouillage local de la paroi ainsi que la détermination expérimentale des limites entre les différents régimes d'écoulement rencontrés. En régime à bulles dispersées l'écoulement pariétal est très instable, ce qui semble être du aux bulles de gaz se déplaçant par des à-coups de pression et accrochant le liquide, en écoulement visqueux. Le mécanisme de transfert de matière liquide-solide semble laminaire. Un bilan macroscopique d'énergie mécanique montre que l'énergie transmise par le gaz au liquide est essentiellement de l'énergie fluctuante, inefficace dans un processus de transfert de matière laminaire

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Torres, Torres José Gilberto. "L'Oxydation par Voie Humide (OVH) à l'oxygène moléculaire dans un réacteur tubulaire catalytique à lit fixe automatisé." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066322.

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Baussaron, Loïc. "Étude du mouillage partiel et du transfert de matière liquide-solide en réacteur à lit fixe arrosé." Toulouse, INPT, 2005. https://hal.science/tel-04581826.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude des réacteurs à lit fixe en régime ruisselant en condition de mouillage partiel et plus particulièrement sur la mesure du taux de mouillage f, et du coefficient de transfert de matière liquide-solide kLS à faibles vitesses de liquide. En premier lieu, une étude locale sur maquette bidimensionnelle a permis d'identifier les mécanismes clés et a mis en évidence l'effet prépondérant de l'affinité liquide-solide sur le mouillage. Une étude détaillée des différentes techniques de mesures du taux de mouillage rencontrées dans la littérature a permis de dégager la technique la plus adaptée à nos conditions : le traçage. Une méthode de mesure plus originale, couplant colorimétrie et traitement d'images, a également été développée. L'étude paramétrique réalisée par ces deux techniques montre l'influence du prémouillage du lit, de la qualité de la distribution du liquide, de la vitesse superficielle de liquide sur f. Elle confirme également l'impact important de l'affinité liquide-solide. Un modèle prédictif de f est finalement proposé. Enfin, les mesures de kLS, réalisées par dissolution d'un solide peu soluble, prouvent que kLS dépend fortement de la vitesse locale du film liquide et très peu de la vitesse du gaz
The topic of this work is the investigation of trickle beds in conditions of partial wetting, more precisely the measurement of the wetting efficiency, f, and of the liquid-solid mass transfer coefficient kLS, for low liquid flow-rates. Firstly, a local study, involving a bidimensional mock-up, has allowed to identify the key-mechanisms and to underline the major effect of liquid-solid affinity on wetting. A detailed literature survey of the different measurement techniques of f has led to identify the best technique for our experimental conditions: tracer method. A second method, more original, has been developed, coupling colorimetric evaluation and image processing. The sensitivity analysis, carried out with these two techniques, shows the influence of bed pre-wetting, liquid distribution, and liquid superficial velocity on f. It confirms also the major effect of liquid-solid affinity. A predicting model has been proposed. Finally, the measurements of kLS, carried out by dissolution of a low soluble solid, prove that kLS depends strongly on local liquid film velocity and weakly on gas velocity

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Courtais, Alexis. "Conceptions optimales de réacteurs à lit fixe par fabrication additive." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0003.

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Abstract:

Cette thèse est un travail prospectif qui vise à appliquer en Génie des Procédés des méthodes d’optimisation de forme développées dans d'autres domaines d'ingénierie. La première partie de ce travail est dédiée au développement d'une méthodologie d'optimisation de forme et à son implantation dans le logiciel libre OpenFOAM. Elle a ensuite été appliquée afin de déterminer la configuration optimale du garnissage d'un réacteur à lit fixe en deux dimensions en écoulement monophasique de liquide. La méthodologie développée est ensuite testée pour déterminer la forme du garnissage qui minimise la dissipation d'énergie dans le fluide due aux frottements visqueux, la concentration moyenne de réactif en sortie, ou les deux simultanément à l'aide de l'optimisation multicritère. Les configurations optimales déterminées sont satisfaisantes et permettent une amélioration significative de la conversion du réacteur ou de la perte d'énergie dans le fluide. Dans une seconde partie, une campagne expérimentale a été réalisée dans l'objectif de valider la modélisation CFD effectuée par le logiciel OpenFOAM, nécessaire à l'optimisation de forme et simulant l'écoulement et les réactions mises en jeu dans le réacteur. Pour cela, des maquettes à l'échelle 1 du réacteur initial et des réacteurs optimaux ont été fabriquées par impression 3D dans le but de les expérimenter. Les expériences s'articulent autour de 3 techniques de mesure, la PIV (Vélocimétrie par Image de Particules), la mesure de DTS (Distribution des Temps de Séjour) et la mesure de la conversion à la sortie du réacteur. Finalement, il a été montré que l'optimisation du réacteur sous sa forme 2D permet une amélioration significative de ses performances même si la configuration déterminée est sûrement sous-optimale. En effet, après avoir comparé les mesures expérimentales aux simulations en deux et trois dimensions, il a été constaté que la simulation 3D est plus représentative de la réalité que la simulation 2D. Ainsi, optimiser le réacteur sous sa forme 3D serait une perspective intéressante pour la suite à condition d'améliorer le traitement des contraintes liées à l'étape de fabrication additive des réacteurs
This thesis is a prospective work which aims to apply in Chemical Engineering shape optimization methods developed in other areas of engineering. The first part of this work is dedicated to the development of a shape optimization method to determine the optimal configuration of a two-dimensional packed reactor with a single phase liquid flow. The developed method is then applied to determine the shape of the reactor packing that minimizes the energy dissipation in the fluid due to viscous friction, the average outlet concentration of reactant, or both simultaneously using multi-objective optimization. The optimal configurations determined are satisfactory and allow a significant improvement of the conversion rate or the energy losses in the reactor. In a second part, an experimental campaign was carried out in order to validate the CFD simulation performed by OpenFOAM software, required by the developed shape optimization approach and modeling the fluid flow and reactions involved in the reactor. For this purpose, scale 1 prototypes of the initial and optimal reactors have been manufactured by 3D printing in order to experiment them. The experimental campaign is based on 3 measurement techniques, the PIV (Particle Image Velocimetry), the measurement of RTD (Residence Time Distribution) and the measurement of the conversion rate at the reactor outlet. Finally, it has been shown that the optimization of the reactor in its 2D form allows a significant improvement of its performance even if the determined configuration is probably sub-optimal. Indeed, after comparing the experimental measurements with 2D and 3D simulations, it has been found that the 3D simulation is more representative of reality than the 2D simulation. Thus, optimizing the reactor in its 3D form would be an interesting perspective for the future works, provided the problem of constraints related to the reactor additive manufacturing step is fixed

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Haid, Jürgen. "Recherches sur un procédé de conversion catalytique de méthane en hydrocarbures supérieurs." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL113N.

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Abstract:

Le méthane, de par ses réserves importantes, a un potentiel comme source d'énergie fossile propre et de matières premières. La plupart des gisements du gaz naturel sont éloignés des centres de consommation et pour leur valorisation, il faut diminuer le coût de transport du méthane. Un procédé de transformation du méthane en hydrocarbures liquides serait donc particulièrement intéressant. Une des voies prometteuses est une procédure non oxydante en deux étapes dont le principe consiste à envoyer un flux de méthane sur une surface métallique. On observe une adsorption de méthane avec simultanément un dégagement transitoire d'éthane et d'hydrogène. Dans une deuxième étape, on soumet la surface à un flux d'hydrogène et on constate une désorption des hydrocarbures supérieurs. Le travail est orienté selon deux axes, l'une expérimental, l'autre de modélisation. Nous avons d'abord construit un dispositif expérimental. Ensuite de nombreuses expériences ont été réalisées pour étudier l'influence des conditions opératoires (temperature, pression, débits. Temps de cycle) et pour déterminer, si possible, leurs valeurs optimales. Dans l'objectif d'une étude de la stabilité du catalyseur et de l'influence de la pression, nous avons conçu un micro-pilote comportant un réacteur à lit fixe alimente par du méthane et de l'hydrogène en alternance. Et le recyclage de méthane. En outre nous avons proposé les solutions techniques envisageables du point de vue d'une application industrielle. En parallèle, nous avons développé des modèles cinétiques de complexité croissante pour décrire les observations expérimentales. Ces expériences ont servi de donnés pour déterminer les paramètres des modèles. Un premier modèle très simple nous permet de représenter correctement des tendances en considérant séparément les deux étapes. Un modèle plus complexe permet une représentation commune en termes de paramètres cinétiques et prend en compte plus d'hydrocarbures.

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Bellut, Maxime. "Fonctionnement d'un réacteur catalytique à lit fixe arrosé en régime cyclique pour l'oxydation du dioxyde de soufre sur charbon actif." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10381.

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Abstract:

Le but du présent travail était d'étudier le comportement d'un réacteur catalytique à lit fixe arrosé (RCLFA) lorsqu'il fonctionne en régime d'alimentation cyclique des réactifs, de comparer ses performances dans ces conditions à celles du fonctionnement en régime permanent, et de modéliser les performances du régime cyclique. L’étude bibliographique recense les corrélations disponibles pour l'évaluation des différents paramètres nécessaires à la modélisation d'un RCLFA, et fait l'état des connaissances actuelles sur le comportement des réacteurs chimiques lorsqu'ils fonctionnent en régime d'alimentation cyclique des réactifs. La réaction chimique choisie pour cette étude est l'oxydation du dioxyde de soufre par l'air, catalysée par du charbon actif. Le régime cyclique d'alimentation du réacteur consiste à couper périodiquement l'alimentation du réacteur en liquide, l'alimentation en gaz étant maintenue constante en débit et en composition. En régime permanent, la productivité passe par un minimum pour des valeurs intermédiaires de la vitesse superficielle du liquide: ceci met en évidence le phénomène déjà connu du mouillage partiel du catalyseur par le liquide. La comparaison statistique des productivités obtenues en régime permanent et en régime cyclique établi montre une augmentation de l'ordre de 20% de la productivité dans ce dernier cas. Le modèle à mouillage partiel que nous proposons décrit de façon satisfaisante les performances obtenues en régime permanent. Par contre, le modèle proposé pour la productivité moyenne du régime cyclique établi ne décrit pas correctement les résultats expérimentaux obtenus

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Naderifar, Abbas. "Étude expérimentale locale et globale du transfert de matière liquide/solide à la paroi d'un réacteur à lit fixe." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL149N.

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Abstract:

Le présent travail concerne une étude expérimentale de l'hydrodynamique et du transfert de matière liquide/solide à la paroi d'un réacteur à lit fixe par deux approches complémentaires: l'approche globale à l'échelle macroscopique et l'approche locale à l'échelle microscopique. La méthode polarographique, fondée sur la mesure du courant limite de diffusion d'une substance électroactive présente en faible quantité au sein de la solution liquide, a été utilisée. Deux configurations d'écoulement ont été considérées: l'écoulement monophasique du liquide et l'écoulement gaz/liquide à co-courant vers le bas. L’influence du nombre de Schmidt (nature du liquide) a été analysée dans les différents régimes hydrodynamiques proprés à chaque configuration d'écoulement. Après une description détaillée du montage expérimental et des méthodes de mesures des paramètres hydrodynamiques et du transfert de matière, un intérêt particulier a été porté à la mise au point du système de mesure, en présence et en absence de gaz, afin d'assurer une bonne qualité des mesures. Dans chaque configuration, les régimes d'écoulement, les pertes de charge et le transfert de matière ont été déterminés. Un tube en nickel platine (macroélectrode) a été utilisé pour mesurer le transfert global de matière, alors que des microélectrodes en platine, sur paroi conductrice, ont permis de mesurer le transfert local. Les mêmes microélectrodes, mais en paroi inerte, ont permis d'analyser l'hydrodynamique à l'échelle locale. En plus des techniques du traitement classique du signal, l'approche fractale a été utilisée pour caractériser les performances des réacteurs à lit fixe à travers l'état du mélangeage de la phase liquide. Tous les résultats expérimentaux ont été systématiquement confrontés aux prédictions de la littérature. En transfert de matière, des corrélations propres de nos mesures sont proposées avec une analyse statistique des paramètres utilisés pour leur établissement. Des comparaisons entre les transferts de matière et de chaleur ont été effectuées afin de mettre en évidence des analogies entre ces deux phénomènes de transport

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Legros, Fanny. "Étude phénoménologique et modélisation des mécanismes d'oxydation et d'adsorption d'impuretés gazeuses en hélium : application à l'optimisation du système de purification d'un réacteur à caloporteur gaz." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL106N/document.

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Abstract:

Parmi les réacteurs de génération IV, le GFR et le VHTR utilisent l'hélium comme caloporteur. Il est nécessaire de contrôler sa qualité chimique. Outre des impuretés radiochimiques et particulaires, il peut contenir H2, CO, CH4, CO2, H2O, O2 et des composés azotés, et doit être purifié en permanence. Au CEA, un pilote permet d'étudier cette purification, réalisée en trois étapes: oxydation de H2 et CO sur CuO, puis deux étapes d'adsorption. L’objectif est de fournir une analyse détaillée des deux premières étapes, en les mettant en œuvre à l'échelle du laboratoire. On montre à l’aide d’une première modélisation que la consommation du lit de CuO est totale, et en régime chimique. Les particules de CuO sont constituées de grains d'environ 200 nm de diamètre. Un deuxième modèle, défini à l'échelle de ces grains, permet de trouver des résultats en accord avec les précédents. Un facteur d'échelle lié à la géométrie entre les constantes cinétiques issues des deux types de modélisation a été mis en évidence. Une compétition entre les réactions d'oxydation du CO et de H2 a été observée. Les énergies d'activation des ces réactions sont de l'ordre de 30 kJ.mol-1. La réaction CO/CuO est favorisée. La simulation numérique du déroulement simultané des deux réactions montre qu'il faut envisager une adsorption préférentielle de CO sur le CuO. Dans le cas de l'étape d'adsorption sur tamis moléculaire de CO2 et H2O, une méthodologie similaire a été mise en œuvre. Les isothermes expérimentales obtenues sont de type Langmuir. Les courbes de percée en sortie d'adsorbeur ont montré que le comportement global du lit était correctement représenté par le modèle retenu
In GEN IV studies on future fission nuclear reactors, two concepts using helium as a coolant have been selected: GFR and VHTR. Among radioactive impurities and dusts, helium can contain H2, CO, CH4, CO2, H2O, O2, as well as nitrogenous species. To optimize the reactor functioning and lifespan, it is necessary to control the coolant chemical composition using a dedicated purification system. A pilot designed at the CEA allows studying this purification system. Its design includes three unit operations: H2 and CO oxidation on CuO, then two adsorption steps. This study aims at providing a detailed analysis of the first and second purification steps, which have both been widely studied experimentally at laboratory scale. A first modelling based on a macroscopic approach was developed to represent the behaviour of the reactor and has shown that the CuO fixed bed conversion is dependent on the chemistry (mass transfer is not an issue) and is complete. The results of the structural analysis of the solids allow considering the CuO as particles made of 200 nm diameter grains. Hence, a new model at grain scale is proposed. It is highlighted that the kinetic constants from these two models are related with a scale factor which depends on geometry. A competition between carbon monoxide and hydrogen oxidation has been shown. Activation energies are around 30 kJ.mol-1. Simulation of the simultaneous oxidations leads to consider CO preferential adsorption. A similar methodology has been applied for CO2 and H2O adsorption. The experimental isotherms showed a Langmuir type adsorption. Using this model, experimental and theoretical results agree

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Ellman, Michael John. "Caractéristiques des réacteurs triphasés à lit fixe fonctionnant à co-courant vers le bas." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10265.

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Abstract:

La banque de données de résultats expérimentaux sur les réacteurs gaz-liquide et polyphasiques mise au point à Nancy est utilisée pour développer de nouvelles corrélations concernant les pertes de pression, le taux de rétention du liquide et les paramètres de transfert de matière gaz-liquide (coefficient de transfert de matière volumétrique et aire interfaciale)

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Tahraoui, Karim. "Hydrodynamique, transferts de matière, mise en œuvre et modélisation d'une réaction catalytique dans un réacteur triphasé Verlifix muni d'un venturi à jet." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL034N.

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Abstract:

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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Try, Rasmey. "Étude expérimentale et modélisation dynamique d'un réacteur catalytique modulaire pour l'hydrogénation du CO2 en méthane." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1038/document.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre Power-to-Gas, dont l'objectif est de stocker les surplus d'énergie électrique issus de sources renouvelables sous forme d'énergie chimique, en l'occurrence le méthane. L'intermittence de la production électrique requiert une certaine flexibilité du système de méthanation par rapport aux variations temporelles de conditions opératoires. Dans ce contexte, les travaux effectués au cours de cette thèse sont dédiés à l'étude du comportement dynamique d'un réacteur-échangeur de méthanation à lit fixe catalytique. Une maquette de réacteur finement instrumentée en thermocouples est conçue et permet l'étude expérimentale des performances du réacteur et de son comportement thermique en régime dynamique. En particulier, des phénomènes de fronts d'onde thermique, de dépassements et de réponses inverses sont retrouvés. Les paramètres hydrodynamiques et thermiques du lit ont été caractérisés expérimentalement. Une modélisation de la maquette de réacteur-échangeur est également établie et permet de simuler son fonctionnement. Les résultats expérimentaux sont comparés aux résultats de simulation, permettant l'analyse précise des comportements observés dans le réacteur
This work is within the Power-to-Gas framework, which aims to store the electrical energy surpluses from renewable energy in chemicals, here the methane. The intermittency of the electrical production requires the methanation system to have a certain level of flexibility with respect to temporal changes of operational conditions. In this context, the work carried out during this thesis is dedicated to the study of the dynamic behavior of a catalytic fixed-bed heat-exchanger methanation reactor. A reactor-exchanger highly equipped with thermocouples is designed and is used for the experimental study of the performances and the dynamics behavior of such a reactor. In particular, phenomena of thermal wave fronts, overshoot and inverse responses are found. The hydrodynamic and thermal parameters of the bed have been experimentally characterized. Modeling of the reactor-exchanger is also established and simulations of the reactor behavior are done. The experimental results are compared with the simulation results, allowing the precise analysis of the behaviors observed in the reactor

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Ould-Mame, Sidi Mohamed. "Contribution au génie de la dégradation photocatalytique de polluants organiques de l'eau sur TiO₂ en lit fixe." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL101N.

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Abstract:

Le but de ce travail est de contribuer au génie photocatalytique par l'étude de dépôts de TiO₂ à mettre en oeuvre dans un réacteur à lit fixe pour le traitement des eaux usées. Une technique de dépôt directe du TiO₂ a été adoptée. Deux échantillons de TiO₂ (P25 et Hombikat) ont été testés en utilisant l'acide salicylique (AS) comme polluant modèle. Les dépôts catalytiques ont été analysés par profilométrie et microscopie optique. Ces analyses montrent que les dépôts ont un aspect globalement homogène et une surface accidentée dominée par la présence de microfissures, particulièrement dans le cas de Hombikat. Les propriétés optiques des dépôts ont été étudiées à l'aide d'une sphère intégratrice. L’absorption et la transmission suivent une loi apparente de Beer-Lambert et un modèle satisfaisant a été développé. L’adsorption de AS a été étudiée sur P25 supporte calcine ou non et en suspension et sur Hombikat supporté. Cette étude montre que l'accessibilité des dépôts n'est pas limitée par l'épaisseur des dépôts, et que l'équilibre d'adsorption suit le modèle de Langmuir. La cinétique de dégradation photocatalytique de AS a été étudiée sur P25 et Hombikat et montre un accord assez satisfaisant avec le modèle de Langmuir-Hinshelwood. La corrélation entre l'adsorption et la cinétique de dégradation a suggéré l'existence de plusieurs types de sites d'adsorption de P25 mais un seul type de site pour Hombikat. Nous avons mis en évidence l'influence de divers facteurs sur la vitesse de la réaction de dégradation photocatalytique, que nous avons rassemblés dans une formulation générale. La densité superficielle du dépôt et l'intensité du flux lumineux ont beaucoup d'influence sur la cinétique, et ont été particulièrement étudiées. Il est montré que le transfert interne a peu d'influence sur la vitesse de dégradation sur P25 et qu'en particulier il ne prend pas d'importance dans le domaine de grande densité superficielle du dépôt, ce que l'on observe également pour Hombikat.

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Nicolaus, Nathalie. "Hydrogénation du glucose en réacteur triphasique continu sur catalyseurs au nickel et au ruthénium." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10019.

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Abstract:

La production de sorbitol pur a 99,0% par hydrogenation de solutions aqueuses tres concentrees en glucose a ete mise au point en reacteur triphasique continu fonctionnant a co-courant descendant sur des catalyseurs au nickel et au ruthenium supportes, disposes en lit fixe. A 130c et 80 bars d'hydrogene, l'hydrogenation quasi totale du glucose en sorbitol (selectivite 98%) a pu etre obtenue au temps de contact 0,2 gni. H/ml, sur un catalyseur au nickel supporte engelhard (50%ni/sio#2-al#2o#3). Une etude cinetique complete a ete realisee sur ce catalyseur et les donnees cinetiques ont ete interpretees par le modele de langmuir-hinshelwood. Mais la dissolution du support et du metal justifie le remplacement des catalyseurs au nickel par des catalyseurs au ruthenium sur un support inerte comme le charbon actif. Dans des conditions plus douces (100c, 80 bars), les catalyseurs i-2%ru/c presentent des activites specifiques initiales cent fois superieures a celles des catalyseurs au nickel. En se placant dans un domaine de temps de contact compris entre 60 et 80. 10#-#4 gru. H/ml, la reaction est totale avec une selectivite en sorbitol superieure a 99,0%. Aux temps de contact plus eleves, la selectivite en sorbitol diminue. Ces catalyseurs au ruthenium sont stables sur un mois de fonctionnement. Le dopage de ces catalyseurs monometalliques par de faibles quantites de platine (0,2% en poids), permet d'elargir a 60-120. 10#-#4 gru. H/ml le domaine des temps de contact favorables a cette haute selectivite en sorbitol a conversion complete du glucose

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Latifi, Abderrazak. "Analyse globale et locale des phénomènes de transfert de matière liquide-solide dans un réacteur à lit fixe fonctionnant à co-courant vers le bas de gaz et de liquide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10042.

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Abstract:

Analyse globale (échelle macroscopique) et locale (échelle microscopique) de l'hydrodynamique et du transfert de matière dans le réacteur du titre. Deux solutions : l'une aqueuse et l'autre organique (DMSO) sont étudiées. Le flux de transfert de matière est déterminé par une méthode électrochimique. Les paramètres suivants sont étudies : débit des phases gazeuses et liquides, dimension des particules, nombre de Schmidt du liquide et milieu considéré. L’analyse locale est menée par la technique des microélectrodes en paroi inerte pour déterminer le gradient pariétal de vitesse

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Sahban-Kifani, Fatima. "Étude et modélisation d'un réacteur catalytique triphasé Verlifix en vue de son optimisation." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD080.

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Vergel, Hernandez César A. "Les Réacteurs catalytiques à lit fixe avec écoulement de gaz et de liquide : comparaison sur le plan théorique et expérimental de la performance du réacteur dans différents sens d'écoulement." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1993_VERGEL_HERNANDEZ_C_A.pdf.

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Abstract:

Cette étude consiste en une comparaison de la performance des réacteurs catalytiques à lit fixe avec écoulement de gaz et de liquide opérant dans différents sens d'écoulement. Du point de vue théorique, la comparaison est faite au niveau des différents paramètres hydrodynamiques et de transfert de matière. Un modèle du réacteur a été développé comme outil pour déterminer l'effet de chacun de ces paramètres sur la performance du réacteur. Expérimentalement, une comparaison entre les performances obtenues à co-courant ascendant et descendant a été faite. Ces essais ont été réalisés en unité pilote en utilisant comme réaction l'hydrogénation sélective du butadiène dans une coupe C4. La sélectivité obtenue dans la disposition à co-courant descendant est plus faible que pour le cas à co-courant ascendant, surtout pour les plus faibles vitesses de liquide étudiées. On montre que la dégradation de la sélectivité est principalement due aux problèmes de mauvaise distribution des fluides. Pour l'écoulement ruisselant, indépendamment d'un phénomène d'hystérésis qui a été mis en évidence, les problèmes de répartition sont liés à la structure même de l'écoulement. En effet, le liquide s'écoule sous forme de filets alors que dans certaines zones l'arrosage est imparfait

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Caravieilhes, Sylvain. "Isomérisation des alcools allyliques : catalyse moléculaire biphasique et cinétique en réacteur transitoire chromatographique." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10298.

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Abstract:

La chromatographie à contre-courant (CCC) est un appareil permettant le mélange et la décantation de deux phases liquides non miscibles en continu. Il est caractérisé par un écoulement de type piston et des transferts de matières entre les phases rapides. Cette technique peut être utilisée pour la mise en œuvre de réactions chimiques homogènes en système biphasique liquide-liquide. Ce manuscrit présent l'étude de ce nouveau réacteur ainsi que son utilisation pour la détermination de données cinétiques. Une première partie expose brièvement l'état des connaissances sur le type de catalyse mise en œuvre (catalyse biphasique liquide-liquide), les performances des divers réacteurs applicables à ces systèmes catalytiques (cuve agitée discontinue, continue et réacteur continu à écoulement piston), ainsi qu'une description du chromatographe à contre-courant (CCC). La seconde partie présente la réaction support de ce travail, l'isomérisation des alcools allyliques en composés carbonylés en systèmes biphasique liquide-liquide et son étude cinétique en réacteur discontinu parfaitement agité sur un substrat modèle. La troisième partie est dédiée à la caractérisation des écoulements dans le chromatographe à contre-courant, à l'évaluation des transferts de matière et à la détermination des isothermes de partage liquide-liquide ainsi qu'à l'utilisation de ces isothermes en séparation liquide-liquide. La quatrième partie traite de la mise en œuvre de la réaction test dans ce nouveau réacteur. Les résultats expérimentaux obtenus sont comparés aux valeurs théoriques du modèle élaboré au cours des parties 2 et 3.

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Fassouane, Abdelaziz. "Mise en oeuvre de déshydrogénases dans un réacteur électrochimique de régénération du NAD." Compiègne, 1989. http://www.theses.fr/1989COMPD203.

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Abstract:

Nous avons réalisé une régénération électrochimique du NAD+ sur feutre de graphite dans un réacteur électroenzymatique fermé. Le rendement électrochimique est supérieur à 99,95%, le courant maximum est de 0,1 A et le nombre de cycles effectués est de 250 cycles/h au début de la réaction. La fréquence de régénération à la fin de l'expérience chute à 50 cycles/h à cause de l'enzyme qui s'inactive très vite. Le courant catalytique dépend de la concentration d'enzyme active dans le réacteur. Nous avons mis en oeuvre dans le réacteur électroenzymatique deux déshydrogénases, la YADH et la GLDH, catalysant des réactions réversibles. Lors de la mise en œuvre de ces deux enzymes, on se heurte à un problème : l'équilibre thermodynamique. L'équilibre est en faveur de la réduction d'acétaldéhyde et du dihydroxyacétone par la YADH et la GLDH respectivement. La productivité du réacteur est donc fortement limitée par cet équilibre. Le déplacement d'équilibre par la réaction électrochimique en réacteur ouvert et ferme est réalisable, mais insuffisant. La productivité du réacteur est très faible pour une application industrielle. Le problème fondamental est lie à l'enrichissement du réacteur en produit de la réaction. Cet enrichissement entraine une chute du courant catalytique à cause de l'inhibition de l'enzyme par le produit. Cette inhibition ne peut pas être levée par simple augmentation du substrat comme dans le cas d'une inhibition compétitive. Il est nécessaire d'éliminer le produit en continu pour lever cette inhibition
Electrochemical regeneration of NAD was performed at a laboratory preparative scale to illustrate both efficiency and intrinsic simplicity of execution of electrochemical method. A powerful plug-flow reactor was realized with a flow through graphite felt electrode, the ratio of the effective area of electrode/volume of reactor increased up to 380 cm²/cm3. This graphite felt electrode was able to oxidize NADH coenzyme at a very low overvoltage. On the example of the gluconic acid production catalyzed by glucose dehydrogenase, current as high as 0. 1 Ampere was obtained in experience where enzymatic activity was the main limitation. In confirmation of our previous works, the results show that the yield of NADH electrochemical oxidation is better than 99. 95%

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Lara, Marquez Alejandro. "Les réacteurs à lit fixe à co-courant vers le haut de gaz et de liquide : étude du transfert de matière gaz-liquide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://www.theses.fr/1992INPL138N.

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Abstract:

Le présent travail est orienté vers l'étude du transfert de matière gaz-liquide dans les réacteurs à lit fixe à co-courant vers le haut de gaz et de liquide. Plusieurs techniques d'absorption avec réaction chimique ont été appliquées pour la détermination du coefficient volumique de transfert de matière gaz-liquide cote liquide et de l'aire interfaciale gaz-liquide. Les paramètres hydrodynamiques tels que la perte de pression et la saturation de liquide ont été mesurés avec les mêmes fluides utilisés pour l'étude du transfert de matière. Les techniques chimiques utilisées sont: l'oxydation du sulfite de sodium étendue aux solutions visqueuses, la carbonatation de la soude et la carbamatation de la diéthanolamine en présence ou non d'ethyleneglycol. Une nouvelle méthode d'oxydation d'hydrazine (solution coalescente) est proposée

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Llamas, Juan David. "Étude expérimentale de la maldistribution des fluides dans un réacteur à lit fixe en écoulement à co-courant descendant de gaz et de liquide." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL006N/document.

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Abstract:

Trois techniques de mesure différentes ont été utilisées pour étudier la distribution des fluides dans un lit fixe : la tomographie à fils, le collecteur de liquide et un ensemble de thermistances. La tomographie à fils, dont la première application dans le cadre des lits fixes est décrite ici, a permis, tout comme le collecteur de liquide, d’obtenir des résultats intéressants concernant l’influence de paramètres tels que la distribution initiale, le type de chargement et les débits de fluides sur la distribution du liquide. L’étude a notamment montré l’importance de bien définir la maldistribution de liquide en termes de la grandeur mesurée et a apporté un regard critique vis-à-vis des consensus généraux concernant l’effet sur la distribution de liquide de paramètres tels que le débit de gaz (dont les expériences ont montré qu’elle dépend du distributeur utilisé) et le type de chargement (l’hypothèse selon laquelle le chargement dense disperse mieux le liquide dans la direction radiale par rapport au chargement lâche n’a pas été vérifié). Une étude réalisée en régime à haute interaction a permis aussi d’observer la relation étroite qui existe entre la distribution initiale et le régime d’écoulement
Three different measuring techniques were used to study the fluid distribution inside a trickle-bed reactor: the wire mesh tomography, the liquid collector and a set of thermistors. The liquid collector and specially the wire mesh tomography, whose first application in trickle bed reactors is described here, yielded interesting results concerning the influence of variables such as the initial liquid distribution, the loading method and the fluid flow rates on liquid maldistribution. Among the main observations, the study illustrates the importance of well defining liquid maldistribution in terms of the measured quantity and prompts to some caution when referring to some “normally accepted facts” like the advantages in terms of liquid distribution obtained when increasing the gas flow rate (which depends, according to this study, on the quality of initial liquid distribution) or when using a dense loading of the catalyst (the hypothesis according to which, compared with a sock loading, dense loading favors radial dispersion was not verified by the study). Also, a study performed under high interaction conditions showed the intimate relationship between the inlet distribution and the flow regime observed inside the reactor

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Tandjigora, Diénaba. "Etude des phénomènes d’adsorption et de désorption du trans-resvératrol sur polymères : études en réacteur fermé et sur colonne à lit fixe." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066735.

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Abstract:

Le resvératrol est un polyphénol synthétisé par de nombreuses espèces végétales après une agression extérieure. Cette molécule a été rendue célèbre par la notion de Paradoxe français qui associe la consommation de vin rouge avec la diminution des risques de maladies cardiovasculaires. Sa nature anti-oxydante est à l’origine d’un grand nombre des propriétés biologiques qui lui sont attribuées (anti-tumorale, anti-inflammatoire etc. ). Il est donc intéressant de mettre au point un procédé permettant d’isoler la molécule à partir de vin, qui est une source importante de resvératrol pour l’Homme. Afin de déterminer la faisabilité d’un procédé de récupération par adsorption, des études à partir solutions étalon de resvératrol ont été réalisées. Les résultats ont montré que, parmi les différents adsorbants étudiés, le polyamide 6. 6 présentait de meilleures capacités d’adsorption et offrait une possibilité de régénération. Les expériences réalisées en réacteur fermé ont montré que le phénomène était une physisorption multicouche et exothermique. Il implique la formation de liaisons hydrogènes mono-sites et bi-sites. Un rendement de désorption de 97% a été obtenu pour 34 mL d’un solvant à 95% d’éthanol et à une température de 42°C. Par ailleurs, il a été démontré que cette étape du procédé pouvait être réalisée à température ambiante et directement à partir de vin. Une étude préliminaire a montré la faisabilité d’un procédé sur colonne à lit fixe (capacité d’adsorption élevé et désorption rapide) dont la mise au point nécessitera de travaux plus approfondis
Resveratrol is a polyphenol produced by several plant species in response to a biotic or abiotic stress. This compound has been associated to the concept of French paradox, which reflects the reduction of heart diseases with red wine consumption. The resveratrol has several biological activities related to its antioxidant property. Because of this, the recovery of resveratrol from plant matrices is interesting, especially from wine which is an important dietary source. In this thesis, adsorption and desorption studies have been conducted on pure resveratrol solutions to evaluate the process feasibility. The results showed that polyamide 6. 6 has good adsorption capacity and allowed resveratrol recovery. Batch adsorption studies showed that the process follows an exothermic and physical multilayer adsorption. The solute is adsorbed via mono-sites and bi-sites hydrogen bonds. A desorption yield of 97% was obtained for 34 mL of a solvent containing 95% of ethanol at a temperature of 42°C. In addition, the process can be performed at room temperature and wine can be used without any further transformation. Finally, a preliminary study suggested an effective adsorption and rapid desorption using a fixed-bed column. The development of this technique will require further investigations

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Sabiri, Nour-Eddine. "Etude de l'écoulement des fluides newtoniens et non newtoniens à travers les milieux poreux : lits fixes et lits fluidisés." Nantes, 1995. http://www.theses.fr/1995NANT2052.

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Abstract:

Dans ce memoire nous proposons un modele permettant d'evaluer les chutes de pression lors de l'ecoulement de fluides non newtoniens purement visqueux a travers les milieux poreux. Il est base sur une representation capillaire du milieu prenant en compte sa structure au travers de deux parametres: la tortuosite et la surface specifique dynamique. Le comportement rheologique des fluides, sur l'ensemble de l'intervalle de variation du gradient de vitesse determine a l'aide du modele, est represente par une serie de lois puissance. Ce modele est valide experimentalement pour des lits fixes de spheres et de particules non spheriques de formes diverses dans un large domaine de nombre de reynolds allant du regime de darcy au regime inertiel. Ce modele a egalement ete teste sur des milieux poreux stratifies. Des lits fixes tasses de plaquettes ont ete etudies selon deux configurations opposees particule-ecoulement. Dans les deux configurations nous avons mesure experimentalement les chutes de pression et determine les parametres structuraux du milieu, puis nous avons analyse les differences concernant leur comportement hydrodynamique. Le modele propose donne des resultats satisfaisants dans les deux configurations. Nous avons ensuite effectue une etude concernant les milieux poreux reticules de tres forte porosite et etudie sa limite de validite dans ce cas. Dans une deuxieme partie nous proposons d'etendre ce modele aux lits fluidises en prenant en compte la variation de la tortuosite en fonction de la porosite durant l'expansion pour chaque type de lit. Le modele a ete teste avec des fluides newtoniens et non newtonien purement visqueux sur des lits de spheres et de plaquettes. Il permet une bonne evaluation de la vitesse minimale de fluidisation et une bonne representation de l'expansion dans un domaine de porosite qui a ete precise dans chacun des cas

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Pitault, Isabelle. "Modélisation du craquage catalytique de distillats sous vide : modèle cinétique basé sur une description moléculaire." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2296.

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Abstract:

Le craquage catalytique en lit fluidise transporte (fcc) est un procede de raffinage complexe dans lequel il est difficile de prevoir l'effet des conditions operatoires sur les rendements et qualites des produits formes. Dans le but de simuler numeriquement ce reacteur, la modelisation cinetique du craquage catalytique a ete entreprise. Un modele cinetique capable de prevoir la composition chimique de l'essence obtenue a partir de distillats sous vide, en fonction des conditions operatoires est propose. Il comporte 19 familles se differenciant par leur point de coupe et leur nature chimique (paraffine, olefine, naphtene, aromatique). Les reactions qui les lient sont le craquage, le transfert d'hydrogene, la cyclisation et la condensation. La validite du modele a ete verifiee a l'aide de mesures en micro-reacteur a lit fixe dans differentes conditions operatoires: type de charge, masse de catalyseur (de 1 a 6 g), taux de coke predepose sur le catalyseur (0 a 2% de poids), avec une temperature fixe de 530c. Les coefficients stchiometriques du transfert d'hydrogene ont ete estimes par des mesures utilisant des melanges de charges et des molecules modeles telles que le phenyldecane et la decaline. Les vitesses de reaction sont exprimees en fonction des concentrations molaires des reactifs et la desactivation est representee par une fonction du coke forme. Les ordres sont supposes egaux a 1 pour les reactions de craquage et a 2 pour celles de transfert d'hydrogene et de condensation. La determination des 25 constantes de vitesses par optimisation a necessite la modelisation numerique du micro-reacteur. Les resultats obtenus sont satisfaisants, ils montrent qu'un tel modele represente les evolutions observees en micro-reacteur. Les valeurs des constantes cinetiques trouvees sont compatibles avec celles publiees dans les etudes sur molecules modeles. Neanmoins, diverses propositions sont faites pour ameliorer le modele et la precision des constantes

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Kiared, Karim. "Étude et analyse de la réaction d'oxydation du dioxyde de soufre (so#2) dans un réacteur triphasé du type verlifix." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://www.theses.fr/1992INPL041N.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de recherche est de mettre en œuvre, à l'échelle du laboratoire, un procédé catalytique d'oxydation du dioxyde de soufre dans un réacteur triphasé à lit fixe ou le contact gaz-liquide est réalisé au sein d'un venturi a jet place à l'entrée du lit fixe. L'étude expérimentale du réacteur verlifix comporte les points suivants: 1) une étude cinétique de l'oxydation de so#2 dans un réacteur mécaniquement agité en présence de particules de charbon actif broyées et calibrées; 2) une étude hydrodynamique du réacteur verlifix traitant des régimes d'écoulement, de la perte de pression biphasique, de la rétention liquide ainsi que du macromélange de la phase gazeuse; 3) une étude du transfert de matière gaz-liquide pour les deux réactifs (o#2 et so#2); 4) une mise en œuvre de la réaction d'oxydation de so#2 dans le réacteur verlifix garni de particules de charbon actif concassées de 3,6 mm de diamètre moyen. Dans les conditions opératoires utilisées, les performances de transfert et de conversion du réacteur verlifix sont comparables et même meilleures que celles obtenues dans des réacteurs triphasés à lit fixe conventionnels

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Llamas, Juan-David. "Etude expérimentale de la maldistribution des fluides dans un réacteur à lit fixe en écoulement co-courant descendant de gaz et de liquide." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00376283.

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Abstract:

Trois techniques de mesure différentes ont été utilisées pour étudier la distribution des fluides dans un lit fixe : la tomographie à fils, le collecteur de liquide et un ensemble de thermistances. La tomographie à fils, dont la première application dans le cadre des lits fixes est décrite ici, a permis, tout comme le collecteur de liquide, d'obtenir des résultats intéressants concernant l'influence de paramètres tels que la distribution initiale, le type de chargement et les débits de fluides sur la distribution du liquide. L'étude a notamment montré l'importance de bien définir la maldistribution de liquide en termes de la grandeur mesurée et a apporté un regard critique vis-à-vis des consensus généraux concernant l'effet sur la distribution de liquide de paramètres tels que le débit de gaz (dont les expériences ont montré qu'elle dépend du distributeur utilisé) et le type de chargement (l'hypothèse selon laquelle le chargement dense disperse mieux le liquide dans la direction radiale par rapport au chargement lâche n'a pas été vérifié). Une étude réalisée en régime à haute interaction a permis aussi d'observer la relation étroite qui existe entre la distribution initiale et le régime d'écoulement.

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Champon, Isabelle. "Compréhension et modélisation des mécanismes de désactivation d’un catalyseur de méthanation de CO2 au sein d’un réacteur-échangeur milli-structuré à lit fixe." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAF045.

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Abstract:

Le Power-to-SNG est un procédé permettant de stocker le surplus d’énergie électrique renouvelable sous forme de SNG (Substitute Natural Gas) via la réaction de méthanation de CO2, catalysée par un catalyseur solide. Dans le but d’une injection directe du SNG dans le réseau de gaz, il est nécessaire d’obtenir des taux de conversion élevés. Néanmoins, au cours du temps, le catalyseur se désactive et il est alors possible que le gaz produit ne respecte plus les spécifications d’injection dans le réseau de gaz. Dans ces travaux, une méthodologie est mise en place pour comprendre les principaux mécanismes de désactivation d’un catalyseur commercial (Ni/Al2O3) intervenant au sein d’un réacteur-échangeur milli-structuré à lit fixe afin de les modéliser. Elle consiste à aborder la désactivation du catalyseur sous un angle expérimental à différentes échelles. Un modèle cinétique ainsi que des lois de désactivation sont identifiés et sont par la suite implémentés dans un modèle de représentation du réacteur déjà existant. Finalement, les résultats de simulation sont confrontés aux résultats de désactivation expérimentaux obtenus à l’échelle du réacteur milli-structuré
Power-to-SNG aims at storing the renewable electric surplus as SNG (Substitute Natural Gas) via the CO2 methanation reaction with a solid catalyst. For the purpose of the SNG direct injection into the gas network, high conversion rates are needed. Nevertheless, over time, the catalyst deactivates and the SNG may no longer meet the gas network injection specifications. In this work, a methodology is developed to understand the main deactivation mechanisms of a commercial catalyst (Ni/Al2O3) in a milli-structured fixed-bed reactor-heat exchanger in order to model them. Deactivation is dealt with at different experimental scales. A kinetic model and deactivation laws are identified and subsequently implemented in an already existing multi-scale reactor model. Finally, the simulation results are compared with experimental deactivation results obtained at the scale of the milli-structured reactor

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Lamarche, Pierre. "Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de la gazéification étagée de biomasse en lit fixe." Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011NANT2093.

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Abstract:

Véritable alternative à la combustion, la valorisation énergétique de la biomasse par gazéification puis cogénération, répond à la double problématique de la production d’énergie et de l’élimination des résidus de bois. Le travail présenté dans cette thèse concerne le développement d’un outil dédié au dimensionnement des réacteurs de pyrolyse à lit fixe continu à chauffage externe, pour les procédés de gazéification étagée de petite et moyenne puissance (< 500 kWe). Cet outil permet la prédiction des champs de température et de concentration au sein du lit en fonction des conditions opératoires (dimensions du réacteur, débit massique de bois, température de paroi) et des propriétés du combustible (humidité et granulométrie). Dans le cadre de la mise au point de cet outil, une installation expérimentale étagée composée d’un réacteur de pyrolyse à lit fixe à chauffage externe, et d’un réacteur de gazéification batch, a été développée. Les profils de températures instationnaires obtenus sur le réacteur de pyrolyse ont permis la validation d’un modèle de pyrolyse batch, et la détermination d’un paramètre clé du modèle : la conductivité thermique effective. A l’issue de cette validation, le modèle a été extrapolé pour la modélisation de la pyrolyse continue, et une étude paramétrique a permis d’identifier les paramètres limitants lors de la pyrolyse à chauffage externe. On présente ensuite, les résultats expérimentaux obtenus sur le réacteur pilote de gazéification, et on propose des recommandations pour l’amélioration des étages d’oxydation partielle et de gazéification du charbon
Real alternative with combustion, the energy valorization of the biomass by gasification and CHP answers to the double problem of energy production and wood residues elimination. The work presented in this thesis is related to the development of a dimensioning tool for the continuous fixed bed and external heating pyrolysis reactors integrated into staged gasification process for small and middle power plants (< 500 kWe). This tool allows the prediction of the temperature fields and species concentrations within the bed according to the operating conditions (reactor geometry, wood mass flowrate, wall temperature) and biomass properties (moisture, particle type). Within the framework of this tool development, a staged experimental device made up of a fixed bed and external heating pyrolysis reactor, and of a batch gasification reactor was developed. The obtained transient temperatures profiles on the pyrolysis reactor allowed the validation of a batch pyrolysis model and the determination of a key parameter of the model: the effective thermal conductivity. At the conclusion of this validation, the model was extrapolated for the modeling of continuous pyrolysis, and a parametric study made it possible the limiting parameters identification during pyrolysis with external heating. Lastly, experimental results obtained on the gasification reactor of the experimental device are presented, and recommendations for the improvement of partial oxidation and char reduction stages are given

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Zenner, Alexis. "Caractérisation hydro-thermique d’un réacteur industriel : vers un nouveau procédé plus performant." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1087.

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Abstract:

L'hydrodynamique et les transferts thermiques dans des réacteurs types lits fixes font l'objet d'études depuis une soixantaine d'années. Les informations fournies par ces travaux sont importantes pour le dimensionnement des réacteurs industriels. En effet, une étroite relation entre les propriétés de transports et le design du procédé (réacteur et support catalytique) est mise en avant dans l'état de l'art. Mais force est de constater que la complexité des phénomènes entraine des divergences entre les observations et les différentes conclusions faites par les auteurs. Deux pilotes à échelle laboratoire ont été conçus et mis en place au cours de cette thèse. L'un est dédié à l'étude hydrodynamique et l'autre à l'étude thermique. La caractérisation hydro-thermique des réacteurs passe également par une étape de développement de modèles mathématiques associés aux pilotes. Ils représentent les transferts opérant au sein d'une colonne garnie. Ils permettent également d'estimer les paramètres effectifs du milieu poreux. Les quatre grandeurs caractéristiques étudiées dans cette thèse sont les pertes de charges, la dispersion axiale, la conductivité effective globale et le coefficient d'échange thermique à la paroi. Les résultats obtenus à partir des modèles sont comparés aux travaux de la littérature. Ceci permet de valider les méthodes d'estimation développées dans cette thèse. Il est remarqué que les corrélations prédictives de la conductivité effective sont peu adaptées aux morphologies de supports les plus complexes. Nous proposons donc aussi de nouvelles corrélations basées sur nos mesures
Hydrodynamics and heat transfers in packed bed reactors have been studied for about sixty years. The information supplied by this work is important for the design of industrial reactors. Indeed, there is a close relationship between the heat and mass transfers and the design of the process (reactor and catalytic support); this is highlighted in the state of the art. It is clear that the complexity of the phenomena is the cause of divergences between the observations and the conclusions made by the authors. Two laboratory-scale pilots were designed and set up during this PhD thesis. One is dedicated to the hydrodynamic studies and the other to the thermal studies. The hydro-thermal characterization of the reactors includes a step of development of mathematical models associated with the pilots. They represent transfers occurring within the bed of particles. Coupling experimental data with the models allows estimating the effective parameters of the porous medium. The four characteristic quantities studied in this PhD thesis are the pressure drop, the axial dispersion, the overall effective conductivity and the heat transfer coefficient at the wall. The results are compared with the data provided by the open literature. This validates the estimation methods developed during this PhD thesis. It is noticed that the predictive correlations of the effective thermal conductivity are not adapted to the morphologies of the most complex supports. Based on our measurements, new correlations were developed

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Stüber, Frank. "Sélectivité en réacteur catalytique triphasique : analyse expérimentale et théorique d'hydrogénations consécutives en lit fixe catalytique à co-courant ascendant de gaz et de liquide." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT051G.

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Abstract:

On étudie les performances d'un réacteur catalytique à écoulemen cocourant ascendant réalisant l'hydrogénation du 1,5,9-cyclododécatriène sur du Pd/Al2O3 à o,5%. Tout d'abord une loi cinétique de type Langmuir-Hinshelwood a été obtenue à partir de données en réacteur discontinu parfaitement agité. Elle représente bien l'augmentation de sélectivité en alcène désiré quand on diminue la pression. Ensuite, la partie expérimentale en réacteur continu analyse les effets des principaux paramètres opératoires sur les performances activité et sélectivité. Le transfert d'hydrogène est fortement limitant, mais s'améliore à fortes vitesses de gaz. A productivité identique, la sélectivité est moins sensible aux différents parmètres en raison des effets contraires du mélange axial et des limitations dues au transfert de matière qui réduisent la concentration d'hydrogène sur le catalyseur. La dilution d'hydrogène par l'azote et surtout l'étagement de la réaction augmentent la sélectivité jusqu'à 90%

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Zhou, Xiaohua. "Contribution à l'étude de l'incinération des déchets urbains : expérimentation en réacteur à lit fixe à contre courant, approche théorique du déplacement du front d'inflammation." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2283.

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Abstract:

Le traitement des dechets par voie thermique est devenu un moyen indispensable de nos jours. L'eveil du sens ecologique de la population a provoque un renforcement des normes de protection de l'environnement. Cela exige des conditions optimales d'exploitation des usines d'incineration. Ces conditions optimales peuvent etre en partie obtenues par l'etude du mecanisme de combustion au niveau de l'incinerateur. Dans le cadre de cette these, les etudes sont effectuees sur la combustion a contre courant, dans un reacteur a lit fixe, de combustibles solides contenus dans les dechets menagers: cartons, bois, plastiques. Les influences de la vitesse et de la temperature de l'air sur la vitesse de deplacement du front d'inflammation et sur la temperature maximale de combustion ainsi que l'influence de cette derniere sur la production des no#x ont ete etudiees. Une approche analytique monodimensionnelle de la vitesse de deplacement du front d'inflammation a ete etablie a l'aide des parametres critiques d'inflammation deduits de la theorie de semenov dans le cas ou une convection forcee est etablie. Le resultat de la comparaison entre les experiences et la theorie est satisfaisant et cette etude apporte des elements susceptibles d'ameliorer le fonctionnement des installations industrielles

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De, Sousa Duarte Marisa Emanuel. "Mesure au coeur d'un réacteur de profils spatiaux et temporels sur les phases liquide et solide par analyses spectroscopiques." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1128.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la catalyse hétérogène pour des applications en raffinage et enpétrochimie. Comme objet d'étude, nous avons ciblé les catalyseurs d'hydrotraitement qui permettentd'éliminer les impuretés contenues dans le pétrole comme le soufre. Ces catalyseurs d'hydrotraitementsont constitués de sulfures de molybdène supportés sur alumine et généralement promus par du nickelou du cobalt.L'enjeu de la thèse porte sur la compréhension des phénomènes mis en jeu au cours de la sulfuration etde la stabilisation (cokage, passivation, évolution de la phase sulfure) des catalyseurs pour la réactiond'hydrodésulfuration des gazoles visant à réduire sa teneur en soufre. Néanmoins, à l'heure actuelleaucune technique ne permet de caractériser le catalyseur lors de la sulfuration en phase liquide (avecou sans DMDS) et du test dans les conditions de température et de pression industrielles.La présente thèse vise le développement d'une « caractérisation operando » de ce type de réaction ens'appuyant sur la spectroscopie Raman, une des seules technique de laboratoire permettant d'effectuerdes analyses avec les contraintes précédemment citées. Une unité, composée d'un réacteur cylindriquetransparent, a donc été conçue et mise au point pour suivre par spectroscopie Raman les phases solideet liquide au cours de la sulfuration et de la réaction d'HDS. Parallèlement, une méthodologie decaractérisation et de focalisation a été développée. Ce montage et cette méthodologie ont permisd'accéder pour la première fois à des profils spatiaux et temporels sur la phase solide dans lesconditions d'activation et de réaction d'hydrotraitement des gazoles en condition d'hydrodésulfuration(30 bar, 350 °C).Malgré un signal de fluorescence probablement liée à la décomposition radicalaire du précurseur desoufre (DMDS) entre 200 et 260°C, il a été possible de suivre au cours du temps à des positions fixesla disparition de la phase oxyde, l'évolution de la phase sulfure et du coke . Ces résultats ontnotamment permis d'étudier l'impact de la charge sur la cinétique de sulfuration .Le suivi spatial, lelong du réacteur par exemple, s'avère plus délicat et nécessitera de développer des méthodes pourcompenser les variations d'intensité du signal Raman induites par le positionnement aléatoire desgrains ainsi que l'écoulement. Concernant la phase liquide, une approche multivariée utilisant desoutils chimiométriques a été appliquée afin de relier l'émission de fluorescence intrinsèque à denombreux diesels à certaines de leurs propriétés (teneur en soufre et en aromatiques, densité…). Lesmodèles ont été développés à partir de spectres acquis à température ambiante et à pressionatmosphérique, mais leurs performances satisfaisantes encouragent à étendre l'approche auxconditions réactionnelles d'HDS qui reste une perspective de ce travail
This thesis is in the field of heterogeneous catalysis for the applications in refining and petrochemistry. As an aim of this study, we have focused on the hydrotreatment catalysts that are applied to remove some of the impurities from crude oils, like sulfur. Such hydrotreatment catalysts consist of alumina supported molybdenum sulfides, being generally promoted by nickel or cobalt.The aim of this work have consisted on the understanding of the phenomena occurring during the stabilization phase (coking, passivation, evolution of the sulfide phase) during the catalysts sulfidation and under the reaction of hydrodesulfurization, HDS, aiming to reduce the diesels sulfur content. A better understanding of these phenomena would ease the development of new generations of more efficient catalysts. This thesis aims at extending the operando characterization methods to allow a spatial and temporal follow-up of liquid and catalyst during this type of reactions. A unit was designed and built to follow the solid and liquid phases during the catalysts sulfidation and under HDS reaction. The operando follow-up was done using Raman spectroscopy through a cylindrical transparent reactor. In parallel, a methodology has been developed to focus and acquire good quality spectra through the reactor..With these reactor and methodology , we were able to access for the first time to time-space resolved profiles of the solid phase during the sulfidation and the diesel hydrodesulfurization (under 350 °C and 30 bar). Temporal profiles concerns the oxide phase disappearance, sulfide phase growth and coke formation. Spatial profiles are more challenging and will require a methodology more robust to signal changes induced by the random position of pellets and flow pattern. With respect to the liquid phase, a multivariate approach based on chemometrics has gave properties of diesels at room temperature and atmospheric pressure. The good results are encouraging enough to propose to extend the approach to HDS conditions that constitutes one of the perspectives of the work

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Benkrid, Karima. "Étude globale et locale de l'hydrodynamique des écoulements gaz-liquide dans les réacteurs à lit fixe." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL027N.

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Abstract:

Ce travail contribue à la compréhension des mécanismes d'écoulement dans les réacteurs à lit fixe fonctionnant à co-courant de gaz et de liquide. L'écoulement gaz - liquide en régimes à haute interaction (pulsé et bulles dispersées) est décrit à l'échelle du réacteur par des modèles basés sur l'interaction liquide - solide (équation d'Ergun, et équation fondée sur l'écoulement en couche limite laminaire) et gaz - liquide (concept de la vitesse de glissement). La combinaison des modèles permet d'estimer à priori deux paramètres de fonctionnement : la perte de pression et la saturation de liquide. Les modèles sont validés par comparaison des prédictions à une banque de données d'environ 1500 mesures en co-courant vers le haut et de 460 mesures en co-courant vers le bas. La qualité de prédiction obtenue est équivalente aux meilleures corrélations empiriques de la littérature. Afin d'étudier l'écoulement à l'échelle des interstices du milieu poreux, un réacteur quasi-bidimensionnel est conçu en utilisant les méthodes de l'analyse dimensionnelle. Son comportement hydrodynamique global (perte de charge, régimes d'écoulement) est très proche des réacteurs à lit fixe classiques. L'écoulement des bulles de gaz en régime à bulles dispersées est étudié à l'échelle des pores par des enregistrements à l'aide d'une caméra vidéo haute fréquence et par un réseau de sondes conductimétriques. Les bulles de gaz traversent les rétrécissements verticaux du milieu poreux par des à coups de vitesse et stagnent et oscillent dans les élargissements. L'hétérogénéité de leur taille, de leur forme et de leur vitesse est quantifiée.

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Larpin, Laurent. "Traitement des rejets d'industries de transformation du lait par bioréacteur à membrane associant un lit fixé anaérobie et une unité d'ultrafiltration." Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN2060.

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Abstract:

Le couplage d'un digesteur anaérobie à lit fixé et d'une unité d'ultrafiltration assure un traitement efficace des rejets des industries de transformation du lait. Les fortes teneurs en biomasse maintenues par ce bioréacteur à membrane autorisent des rendements épuratoires élevés et une grande robustesse face à des variations de charges hydrauliques et polluantes. Le procédé réduit au minimum 95% de la DCO d'un effluent de 2 à 11 gO2/L avec des temps de séjour dans le digesteur compris entre 35 et 75 heures. La membrane (4 kD) retient de 40 à 90% de la DCO soluble issue du réacteur et stabilise le rejet lors de phases transitoires d'activité biologique. L'ultrafiltration représente 50% des coûts d'investissement et de fonctionnement du système. La demande énergétique provenant de l'unité de filtration et du chauffage du digesteur est en partie réduite par la valorisation du biogaz produit (70% de méthane). L'autonomie calorifique est obtenue pour une DCO de l'effluent de 10 gO2/L.

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Zografakis, Nikolas. "Contribution à l'automatisation et à la modélisation de la méthanisation d'effluents industriels en réacteur à lit fixe : application à un fermenteur travaillant à fortes charges." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1987. http://www.theses.fr/1987ECAP0029.

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Abstract:

Cette étude place d’abord la fermentation méthanique parmi les procédés de traitement et de valorisation de la biomasse. Les performances (épuration, production de méthane) des différentes technologies utilisées (1er et 2ème génération) sont présentées. Les étapes du processus, les paramètres physico-chimiques et les populations bactériennes impliquées sont examinés, afin de définir les conditions optimales de fonctionnement. Le rôle primordial des acide gras volatils comme paramètre de contrôle commande est mis en évidence. Les aspects particuliers de la fermentation à film fixé et les supports utilisés sont ensuite présentés. Une mise au point sur l’état des travaux concernant la modalisation de la fermentation anaérobie est enfin effectuée. Dans le cadre de cette étude nous avons conçu et réalisé un pilote de laboratoire de 16,3 1, garni d’anneaux en PCV (filtre anaérobie), spécialement adapté pour le suivi de certains paramètres. L’emploi d’effluents des industries agro-alimentaires très chargés en matières organiques nous a permis de travailler à de très fortes charges volumiques et à très courts temps de séjour hydraulique, tout en préservant des performances satisfaisantes en dépollution et en productivité de méthane. L’automatisation conçue et réalisée en connectant des capteurs et des actionneurs à un ordinateur industriel, a permis un fonctionnement en mode « guide-opérateur ». Le contrôle-commande aisé de certains paramètres a assuré une grande stabilité du processus de méthanisation, même dans des conditions dites « extrêmes ». Les possibilités conversationnelles de l’automatisation et la modularité des logiciels ont permis une grande souplesse de fonctionnement. La sécurité des manipulations a fait l’objet d’une réflexion spécifique. Les résultats du suivi de certains paramètres – pour trois concentrations différentes du substrat et pour plusieurs temps de séjour hydraulique – à différentes du fermenteur sont analysés. Un modèle de la fermentation à film fixé a été examiné et validé par comparaison systématique aux résultats expérimentaux.

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Fache, Axel. "Power-to-gas : développement d’un réacteur catalytique pour la production de méthane de synthèse." Thesis, Pau, 2019. http://www.theses.fr/2019PAUU3003/document.

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Abstract:

Un frein majeur au développement des énergies renouvelables à finalité électrogène réside dans l’inadéquation entre les moments de forte disponibilité des ressources, et les moments de forte demande de la part des consommateurs. Un élément de solution éventuel consisterait à utiliser l’énergie électrique excédentaire, en périodes de surproduction, pour produire du méthane de synthèse (power-to-gas). Cette approche présente l’avantage d’autoriser un lissage à l’échelle des saisons, car le méthane peut être stocké, transporté et utilisé facilement avec les systèmes existants. La réaction de méthanation CO_2+4.H_2⇄CH_4+2.H_2 O, étape clé de la chaine de power-to-gas, peut être réalisée dans un réacteur catalytique à lit fixe refroidi par la paroi. La conception d’un tel réacteur présente des difficultés d’ordre théorique et technologique. Du fait de la forte exothermicité de la réaction, cette dernière tend à être instable (emballement vs. extinction). De plus, la puissance électrique excédentaire varie au cours du temps : le régime de fonctionnement du réacteur (débit de mélange réactif à convertir) doit pouvoir varier en conséquence. L’exigence de fonctionnement dynamique, pour une réaction instable, fait apparaitre des difficultés spécifiques auxquelles ne sont pas confrontés les réacteurs fonctionnant en régime permanent (risque d’emballement transitoire). Dans ce contexte, un projet impliquant le Laboratorie de Thermique, Energétique et Procédés et la start-up industrielle ENOSIS a été mis en place pour contribuer au développement d’un réacteur performant et sûr. Ce projet bénéficie du financement de la région Nouvelle-Aquitaine.Dans la présente thèse, un critère théorique est introduit pour quantifier la marge de sécurité dont bénéficie un réacteur vis-à-vis des instabilités transitoires. Un logiciel est développé pour simuler, au premier ordre, le fonctionnement dynamique d’un réacteur. Cela permet d’illustrer l’optimisation d’un réacteur, en prenant en compte la contrainte de stabilité transitoire. Il est montré que l’utilisation d’un catalyseur dont la dilution est étagée, stratégie connue pour améliorer la sécurité et la performance des réacteurs en fonctionnement permanent, peut se réveler contre-productive en regard de critères transitoires de performance et/ou de sécurité. Une caractéristique clé du fonctionnement intermittent réside dans le temps de démarrage (ou de redémarrage à chaud) de la réaction, lors de l’injection soudaine de réactifs. Aussi, un examen de la durée de (re)démarrage d’un réacteur en fonction de sa température juste avant injection est mené. La relation entre température et vitesse de (re)démarrage se révèle approximativement affine. Dans un second temps, un modèle plus précis est développé et le logiciel correspondant est écrit, afin de distinguer le comportement thermique des grains catalytiques proprement-dits du comportement de grains inertes. Ces derniers, outre leur rôle de diluant, peuvent également présenter des propriétés thermiques dont l’exploitation autoriserait possiblement une stabilisation des transitoires critiques. Aussi, quelques simulations sont lancées sur des configurations de réacteur non-conventionnelles (grains inertes pouvant être chauffés par induction, grains à changement de phase). Les résultats obtenus permettent de mieux appréhender certaines difficultés qui seront à résoudre pour permettre l’utilisation éventuelle de ces technologies disruptives. En complément du travail théorique et numérique, une micro-campagne expérimentale a été menée au sein du Combustion and Catalysis Laboratory de New-York (mise en place d’un dispositif, collecte de premières données en vue d’une validation).En parallèle de ces différents axes de recherche, une solution technologique brevetable (non détaillée dans le présent manuscrit) a également été trouvée
The development of renewable energy for electricity generation is significantly hindered by the discrepancy between the moments when high amounts of energy are available and the moments when consumers demand most power supply. A prospective solution consists in using electric power surplus to produce synthetic methane, during extra production periods (power-to-gas). This solution would enable to smoothen the electric balance from a season to another, since methane can be easily stored, transported and used in existing devices. The methanation reaction CO_2+4.H_2⇄CH_4+2.H_2 O is a key step in power-to-gas. It can be completed in a fixed-bed wall-cooled reactor. Designing such a reactor leads to theoretical and technological difficulties. Because the reaction is highly exothermic, it tends to be unstable (runaway vs. blow-out). Moreover, power surplus varies over time: the reactor must therefore enable dynamic operation (reactants flow rate variations). Dynamic completion of an unstable reaction leads to specific issues which do not exist for steady-state operating reactors (risk of a transient runaway). In this context, a project involving the Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés and the start-up company ENOSIS has been set up (with the financial support of French region Nouvelle-Aquitaine), to obtain a contribution to the development of a safe and efficient reactor. In the present work, a theoretical criterion is introduced to quantify the safety margin of a reactor towards transient instabilities. A software is developed to perform a simplified simulation of a reactor’s dynamic operation. This simulation tool is used to illustrate the process of optimizing a reactor, taking into account the transient stability constraint. It is shown that using a staggered catalyst dilution – a well known strategy to improve safety and efficiency for steady state operating reactors – can be counter-productive when it comes to transient safety/efficiency criteria. A key characteristic of intermittent operation lies in the start-up time (or warm restart-up time) of the reaction, when reactants are injected sharply. Therefore, we examined the (re)start-up time of a reactor as a function of its temperature just before injection begins. The temperature-(re)start time relation turns out to be nearly linear.Secondly, a more accurate model is developed and the corresponding software is encoded, with the aim of distinguishing the catalytic pellets from the inert pellets, in terms of thermal behavior. Not only do inert pellets play a diluting role, but they can also have specific thermal properties to stabilize critical transient sequences. A few simulations are thus performed on non-conventional reactor configurations (inert grains can be heated by induction, or undergo a phase change). The results provide a better understanding of some difficulties that should be solved before such disruptive technologies could eventually be operational.As a complement to the theoretical and numerical work, a micro experimental campaign is performed in the Combustion and Catalysis Laboratory of New-York (setting-up an experimental device, collecting data for future validation of the simulator).Alongside these lines of research, a patentable technological solution has also been found (not detailed in this manuscript)

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Genot, Jean-Paul. "Nouvelles approches d'étude de l'hydrodynamique en milieu poreux." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL080N.

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Abstract:

Dans le but d'améliorer les performances des réacteurs lits fixes, en particulier des réacteurs trickle beds, ce travail de thèse vise à contrôler l'écoulement des fluides circulants dans ces installations. Deux approches très différentes de l'hydrodynamique dans ce type de milieux poreux ont été étudiées. Dans une première partie, la structure géométrique du lit fixe a servi de base à la construction d'un modèle d'écoulement interne de type réseau : les pores sont assimiles à des nœuds ou capacités, les gorges de pores ou interconnections sont assimilées à des branches, les résistances à l'écoulement leur étant attribuées aléatoirement à partir d'une loi statistique. Au vu d'un grand nombre d'échantillons de lits fixes recrées par ordinateur, il a été démontré l'existence d'une échelle de longueur intermédiaire destinée au développement d'un modèle macroscopique. Dans une seconde partie, l'écoulement au sein d'un milieu poreux a été comparé à l'écoulement périodique dans le temps entre deux cuves elliptiques confocales. À partir de l'expression analytique de l'écoulement de stokes au sein de ce système, un ensemble d'outils informatiques tridimensionnels a été développé afin de mettre en évidence et quantifier le caractère chaotique de l'écoulement, et de déterminer l'influence des divers paramètres principaux sur l'efficacité du mélange. Une analogie basée sur les distributions de temps de séjour entre système dynamique et lit fixe réel a pu être établie pour certaines configurations géométriques et certains protocoles de rotation.

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Dorai, Ferdaous. "Étude numérique des chargements et de l'hydrodynamique dans des réacteurs pilotes à lits fixes." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/13784/1/dorai_partie_1_sur_2.pdf.

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Abstract:

Une étape clé du développement de nouveaux catalyseurs est l'évaluation de leurs performances. Les tests de catalyseurs sont généralement opérés dans des unités pilotes de "petite" taille dont les avantages sont une consommation moindre de réactif et un coût d'opération plus réduit. Les réacteurs d'unité pilote ont des diamètres de l'ordre de 3 à 10 fois la taille des catalyseurs qui sont généralement des sphères ou des cylindres dont la dimension typique est 2 à 3 mm. Des données expérimentales ont mis en évidence des difficultés de répétabilité des résultats sur certains réacteurs très courts. L’objectif de ce travail est de comprendre le lien entre la micro-structure de l’empilement, qui est aléatoire et localement hétérogène, l'hydrodynamique locale et la réactivité dans des réacteurs à lit fixe de petite taille, en vue de définir des critères de conception et des méthodologies de chargement permettant d'obtenir des performances chimiques répétables. La démarche retenue est purement numérique basée sur deux codes développés à IFPEN : Grains3D pour générer numériquement l'empilement et PeliGRIFF pour simuler l'écoulement réactif dans le lit fixe. Une analyse de l'état de l'art sur le sujet donne des informations abondantes sur les lits de particules sphériques, et très peu sur les cylindres, en particulier sur les couplages écoulements et transfert/réaction. En effet, ces travaux ne permettent pas de lier les performances réactives à la structure locale hétérogène de ces empilements. Dans ce travail, la caractérisation globale et locale d'empilements de sphères et de cylindres a permis de confirmer et compléter la littérature sur certains points : porosité au centre décrite de façon approximative par les corrélations, porosité axiale, orientations des cylindres... Des variations sont présentes à l’intérieur des lits de petite taille, variations qui ne s’atténuent pas avec l’augmentation du volume d’étude et qui sont équivalentes d’un chargement à l’autre. L'étude de l'hydrodynamique dans des lits de sphères et de cylindres mono- et polydisperses a également permis de quantifier l'effet de la répétition du chargement sur la perte de pression et les champs de vitesse. Les premiers résultats d'écoulement réactif ont montré que, qualitativement, le champ de concentration dans la particule réactive est sensible à l’écoulement en présence d'une limitation interne au transfert de matière. Ces résultats préliminaires ont permis de définir une méthodologie de travail qui pourra servir pour continuer l'étude.

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Larachi, Faïçal. "Les réacteurs triphasiques à lit fixe à écoulement à co-courant vers le bas et vers le haut de gaz et de liquide : étude de l'influence de la pression sur l'hydrodynamique et le transfert de matière gaz-liquide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1991_LARACHI_F.pdf.

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Abstract:

AL'étude de l'hydrodynamique et du transfert de matière gaz-liquide des réacteurs catalytiques à lit fixe sous pression (0,2-8,1 MPa) en écoulement arrosé a co-courant descendant (RCLFa) ou noyé a co-courant ascendant (RCLNA) de gaz et de liquide, a été présentée. Quelques 3500 mesures expérimentales ont été obtenues sur une colonne de 1 m de haut et 0,023 m de diamètre, mettant en œuvre près de 40 systèmes gaz-liquide-solide différents, afin d'étudier : i) la perte de pression monophasique de gaz ou de liquide ; ii) les régimes d'écoulement dans les RCLFA ; iii) la perte de pression bi phasique dans les RCLFA et les RCLNA ; iv) la saturation liquide dans les RCLFA et les RCLNA ; v) l'aire interfaciale gaz-liquide dans les RCLFA; vi) le coefficient volumétrique de transfert de matière cote liquide dans les RCLFA. Deux critères d'extrapolation de l'influence de la pression sur l'hydrodynamique (perte de pression bi phasique et saturation liquide), ainsi que quatre nouvelles corrélations (deux pour la perte de pression bi phasique, une pour la saturation liquide et une pour l'aire inter faciale gaz-liquide) ont été développées. Une modification du diagramme d'écoulement de charpentier et Favier a été proposée pour la prévision du déplacement de la transition entre les régimes ruisselant et pulse en fonction de la pression dans les RCLFA

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Roussel, Martial. "Hydrocraquage d'alcanes sur des systèmes catalytiques amorphes : étude des paramètres régissant l'activité et la sélectivité des catalyseurs." Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2300.

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Abstract:

Notre objectif était de mettre au point des catalyseurs d'hydrocraquage permettant de transformer de façon sélective les distillats sous vide en gazole. Nous nous sommes intéressés aux catalyseurs sulfures de Ni et de W déposés sur silice-alumine, au moyen d'une réaction modèlemodèle : l'hydrocraquage du n-décane. La fonction acide, faible, intervient très peu dans le schéma réactionnel. La réaction majoritaire observée est l'isomérisation du n-décane en isomères monobranchés. La faible importance du craquage bifonctionnel a permis de mettre en évidence l'existence d'une réaction de craquage direct du n-décane. Cette réaction se produit sur la phase sulfure, par un mécanisme faisant intervenir l'arrachement d'un proton par un soufre basique. Nous avons observé que l'utilisation d'une teneur en NiW moitié de la teneur habituelle ne modifiait ni l'activité ni la sélectivité du catalyseur. Le catalyseur non promu W/silice-alumine est aussi actif que le catalyseur NiW/silice-alumine
The aim of this work was to develop catalysts allowing to transform selectively the vacuum distillates into gasoil. The catalysts used in this work were Ni and W sulfides supported on silica-alumina. Hydrocracking of vacuum distillates was modelized by the hydrocracking of n-decan. The acidic function played a very small role in the reaction scheme due to the weak acidity of the support. The main reaction observed was the isomerization of n-decan into monobranched isomers. Owing to the small importance of the bifunctional cracking reaction, a direct cracking reaction of n-decan was evidenced. This reaction took place on the hydro-dehydrogenating function, through abstraction of a proton by a basic sulfur atom. A NiW content half of the habitual one did not modify the activity and the selectivity of the catalyst. The unpromoted W/silica-alumina catalyst was as active as the promoted NiW/silica-alumina catalyst, produced more multibranched isomers and less cracking products

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Borremans, Didier. "Opération périodique des réacteurs catalytiques à lit fixe arrosé : étude expérimentale de l'hydrodynamique, de la conductivité thermique radiale et de la maldistribution de l'écoulement liquide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL039N.

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Abstract:

Ce travail présente l'étude expérimentale de l'influence de l'opération périodique sur l'hydrodynamique des écoulements dans un trickle-bed et sur les grandeurs qui y sont associées. L'opération périodique consistait en une alimentation du liquide en créneaux. Le domaine du régime pulsé peut être étendu vers des débits de liquide moyens inférieurs en opération périodique. On observe expérimentalement que le temps de séjour d'une molécule de traceur dépend du moment d'injection. Cette dépendance est très bien prédite en tenant compte de la propagation d'ondes de continuité. Le caractère piston de l'écoulement du liquide ne paraît pas détérioré par l'opération périodique. Aucun effet significatif sur la distribution "naturelle" du liquide, mesurée à deux échelles, n'a été constaté. Les conductivités thermique radiales effectives en opération périodique sont très proches de celles mesurées en opération stationnaire à vitesse moyenne de liquide identique
The influence of periodic operation on the hydrodynamics in trickle-bed reactors, and on the related parameters, was studied experimentally in this work. Periodic operation consisted in a square-waved liquid feed. The pulse flow domain can be extended towards lower mean liquid velocities by a periodic liquid feed to has been observed experimentally that a tracer's residence time depends upon the moment of injection. This dependence is very well predicted when taking the propagation of continuity waves into account. The importance of the residence time variations during one feed cycle depends on the du ration of the cycle, with all other operating parameters constant. The plug flow character of the liquid does not seem to be deteriorated by periodic operation. No significant effect on the "natural" distribution of the liquid, measured at two different scales, has been observed. The effective radial thermal conductivity under periodic operation is of the same magnitude as the one measured under steady state conditions at the same mean liquid velocity

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Soltana, Farouk. "Simulation de l'hydrodynamique et des transferts de matière et de chaleur dans les réacteurs à lit fixe." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2004_SOLTANA_F.pdf.

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Ce travail est consacré à la modélisation et simulation de l'hydrodynamique et des transferts de matière liquide/paroi et de chaleur dans les réacteurs à lit fixe et à écoulement monophasique de liquide et diphasique (gaz-liquide) à co-courant vers le bas (RCLFA). En modélisation, l'approche utilisée est du type "bilans de populations", développée par Kashiwa et Rauenzahn (1994). Dans le but de fermer le système d'équations, plusieurs modèles phénoméno- logiques d'interactions fluides/solide et gaz/liquide sont utilisés. Dans le cas des réacteurs gaz/liquide à lit fixe et à écoulement à co-courant vers le bas, les simulations de l'hydrodynamique et du transfert de matière liquide/paroi sont effectuées en régime ruisselant et dispersé. En plus, de l'étude de ces deux régimes, la simulation du régime pulsé induit est traitée Toutes les simulations ont été réalisées à l'aide du code de calcul CFDLib. Les résultats obtenus sont comparés aux mesures expérimentales précédemment effectuées au laboratoire, et aux corrélations de la littérature. Enfin, en ce qui concerne le transfert de chaleur, la simulation d'un lit fixe et à écoulement monophasique est abordée notamment à l'aide des modèles à une et à de!Jx températures. Ces études ont donné lieu à des résultats encourageants, qui vont servir de base à de prochaines études dans le domaine des écoulements en lit fixe avec réaction chimique
This work deals with modelling and simulation of hydrodynamics, liquid-to-wall mass and heat transfer in fixed bed reactors with both single phase liquid and co-current gas/liquid down flow (trickle-beds). Ln modelling, the averiged statistical approach developed by Kashiwa and Rauenzahn (1994) is adopted through the use of the code CFDlib. Different phenomenological relations of fluids/solid and gas/liquid interactions are used to close the process model equations. Simulations of hydrodynamics and liquid-to-wall mass transfer are carried out in trickling and dispersed flow regimes. Ln addition to these two regimes, the simulation of induced pulsing flow is investigated. The results are compared to the experimental measurements previously obtained in our laboratory in trickle-bed reactors and to appropriate correlations of literature. Concerning heat transfer, only single phase liquid down flow is considered. The simulation is based on both homogenous and heterogeneous models

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Bejjany, Bouchra. "Oxydation par voie humide catalytique dans un réacteur à lit fixe gaz/liquide/solide de micropolluants organiques : mise en place du pilote : étude du catalyseur hétérogène." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066013.

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Abstract:

L’oxydation par Voie Humide Catalytique (OVHC) permet de réduire la pollution aqueuse due à la présence de certains micropolluants, difficilement ou non biodégradables tels que methytertiobutylether (MTBE) ou les pesticides (phénylurées). Cette technique consiste à chauffer un effluent à une température comprise entre 130 et 250°C sous une pression comprise entre 20 et 50 bar en présence d’oxygène et d’un catalyseur en vue de transformer la matière organique en rejet gazeux propre, un liquide facilement biodégradable. Le travail de thèse a porté, dans un premier temps sur la conception et l’automatisation de l’installation, qui comporte un réacteur tubulaire en acier inoxydable Uranus B6 d’une hauteur de 700 mm et de 70 mm de diamètre interne. Ce réacteur est fixé au centre d’un four à résistance électrique entourée d’une épaisse couche d’isolation. Une pompe haute pression permet l’acheminement de la solution à traiter vers le réacteur. Deux condenseurs, un cyclone, un détendeur et une vanne de régulation permettent d’assurer la séparation gaz/liquide en sortie de réacteur. L’ensemble du procédé est équipé de sondes de température et de pression, des débitmètres, ainsi que des éléments de sécurité indispensables pour un circuit multiphasique sous pression. L’installation est enfin polyvalente, puisqu’elle permet la préparation des catalyseurs dans le réacteur lui-même. L’étude s’est axée dans un deuxième temps sur la mise au point raisonnée de la méthode de préparation des catalyseurs, à base de métaux nobles (Ruthénium et Cérium) supportés sur des billes d’alumine. Pour démontrer son efficacité et valider l’installation, le catalyseur Ru(0,3%)/Ce(3%)-Al2O3 a été utilisé pour l’OVHC du methyltertiobutylether : une élimination totale de la molécule cible a été obtenue ainsi qu’un abattement de plus de 90% de la charge carbonée. Le catalyseur a été caractérisé avant utilisation pour vérifier qu’il avait les qualités attendues, et après utilisation pour s’assurer qu’il n’a été que peu modifié. Dans un troisième temps, un test d’extension de l’OVHC à un pesticide l’isoproturon a été réalisé et un abattement de la charge carbonée de 50% a été obtenu. L’effluent traité contient plusieurs sous-produits de réaction, dont l’identification n’a pu être que partielle avec les moyens disponibles. Toutefois, la molécule cible a été dégradée à 90%
The Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO) enables to remove toxic and/or non-biodegradable water pollutants such as methyl-tert-butylether (MTBE) or pesticides (phenylureas). This technique involves heating effluent at high temperatures (generally between 130 and 250°C) for a pressure domain ranging from 20 to 50 bar. This operation is conducted by using oxygen as an oxidant source and heterogeneous or homogeneous catalysts in order to convert the organic substance into a clean gas rejection and a biodegradable liquid. This work is initially based on the design and set up of an installation, which includes a tubular reactor made of stainless steel “Uranus B6” with a height of 700 mm and 70 mm internal diameter. It is set at the centre of a furnace resistance which is surrounded by a thick layer of insulating material. A high-pressure pump enables the introduction of the feed solution into the reactor. The oxygen is supplied by a high-pressure oxygen bottle and its flow rate is controlled by a flowmeter regulator. Two condensers, one cyclone, one regulator valve and one gas regulator ensure the separation of gas and liquid at the outlet of the reactor. The whole process is equipped with temperature and pressure sensors. The installation is also versatile, since it allows the preparation of the catalysts in the reactor itself. The second part of the study focuses on the development and the understanding of the preparation of the catalysts, composed by precious metals (Ruthenium and Cerium) supported on alumina. To demonstrate its efficiency and validate the installation, the catalyst Ru(0. 3%)/Ce(3%)-Al2O3 was used for the CWAO of methyl-tert-butyleter : the target molecule has been completely transformed and a reduction of more than 90% of the total organic carbon has been obtained. The fresh catalyst was characterized to check that it had the expected qualities. The used catalyst was also characterized to ensure that there were no significant changes. In a third step, the oxidation test of pesticide (isoproturon) has been performed with 50% of total organic carbon reduction. The treated effluent contains a lot of complex sub-products of reaction, whose identification could not be totally obtained by available means. However 90% of isoproturon has been transformed

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Dissertations / Theses on the topic 'Réacteur à lit fixe'

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