Academic literature on the topic 'Réacteur catalytique'

L'objectif de cette étude portait sur la mise en œuvre de réacteur catalytique membranaire pour une application dans le traitement d'effluents liquides contaminés par des polluants organiques. Des phases catalytiques ont été déposées au sein des structures poreuses par différentes techniques afin de bien maîtriser la localisation des phases actives. L'optimisation des conditions opératoires a ensuite été réalisée. Ces matériaux sont actifs pour l'oxydation de polluants présents dans les effluents liquides et la configuration en mode contacteur a permis d'accroître l'efficacité et la stabilité des phases catalytiques pour ces réactions de dégradation grâce à un meilleur contact entre les réactifs et les sites actifs.

L'activité chimique des catalyseurs a longuement été le coeur des travaux R&D, conduisant à une influence accrue des limitations diffusionnelles internes. Il est donc important de quantifier et modéliser ces limitations dans le but d'optimiser la conception et les performances des catalyseurs.Dans le cadre de notre projet, en s'appuyant sur une approche de Monte Carlo, des réseaux aléatoires en 2D ou 3D, constitués par des pores cylindriques interconnectés, sont générés de façon à reproduire la porosité, la surface spécifique et le volume poreux des supports d'alumine-gamma. Cet outil est capable de générer des réseaux jusqu'à 18000×18000 noeuds en 2D et 600×600×600 en 3D et contenant 2 milliards de pores. Seulement 4s sont nécessaires à la génération de réseaux 2D carré en 200x200.Un modèle 1D du transport de matière est utilisé à l'échelle du pore en supposant une diffusion fickienne. La diffusion peut être simulée dans des réseaux de taille jusqu'à 200×200. La confrontation des tortuosités simulées aux données de la littérature montre un bon accord. Cependant, la comparaison avec les valeurs expérimentales issues d'études par chromatographie inverse, montre des valeurs expérimentales plus élevées, probablement dû à la présence de deux niveaux de porosité.L'algorithme a par conséquent été modifié afin de générer des réseaux à deux niveaux de porosité et ainsi, reproduire les propriétés texturales et de transfert de matière d'une alumine. Pour un réseau 2D périodique en 100×100, concernant les propriétés texturales, des erreurs relatives inférieures à 10% ont été obtenues. De plus, des tortuosités comparables ont été estimés, 2.34 pour 2.40 expérimentalement
The chemical activity of catalysts has long been the core of R&D studies, leading to an increased influence of internal diffusion limitations. It is therefore important to model and quantify these mass transfer limitations in order to optimize catalyst design and increase performance.In the framework of our project, 2D or 3D pore networks, constituted by interconnected cylindrical pores, are randomly generated by a Monte Carlo approach to reproduce the porosity, specific surface area and pore volume of gamma-alumina supports. A highly efficient tool, capable of generating 2D networks of 18000×18000 and 600×600×600 nodes in 3D, containing up to 2 billion pores. Only 4s are required to generate 2D networks of size 200x200.Mass transfer is simulated by the 1D Fick’s diffusion model within each pore of the network. 200×200 networks, containing up to 80,000 pores, can be simulated. The confrontation of the calculated tortuosities as a function of porosity, to theoretical correlations shows a good agreement. However, when comparing with experimental values from fixed-bed tracer experiments obtained for different gamma-alumina pellets, actual aluminas exhibit higher tortuosities, probably due to the organisation of the porous structure in two levels.Hence, by modifying the developed model to generate two-level networks, we have been able to reproduce both textural and diffusion properties of one alumina. Taking a 2D periodic network of size 100×100 and concerning the textural properties, relative errors less than 10% were obtained. In addition, a good agreement was found for the tortuosity values, 2.34 against the experimental value of 2.40

En vue d'une utilisation a tres faible debit de gaz pour des reactions lentes, le reacteur a gazosiphon interne classique (a tube concentriques) est modifie par addition d'un systeme d'agitateur mecanique dans la partie inferieure de la conduite ascendante, dans laquelle est injecte le gaz. Un tel reacteur mixte est etudie: du point de vue hydrodynamique: retention globale du gaz et retention locales dans les zones montantes (riser) et descendante (downcomer) ; vitesse de circulation et dispersion axiale du liquide. Du point de vue transfert gaz-liquide, avec comme dans la partie precedente diverses concentrations de particules de catalyseur (alumine) et diverses concentrations de glucose en solution aqueuse. Du point de vue reacteur catalytique, par suivi d'une reaction d'oxydation du glucose en acide gluconique sur catalyseur pd/al203 a diverses pressions partielles d'oxygene et diverses vitesses de gaz injecte. Les resultats montrent des effets contrastes de l'apport de l'agitation mecanique qui augmente les retentions dans les deux zones du gazosiphon, mais plutot cote descendant, ce qui se traduit par une vitesse de circulation du liquide moindre que prevu par l'addition des deux vitesses, gazosiphon seul et agitation seule. Au niveau transfert, au contraire, l'addition des deux effets est bien retrouvee et l'agitation intense permet un gain de transfert tres important a faible vitesse de gaz, grace a une reduction de taille des bulles qui sont, de plus, reaspirees dans la zone descendante. Le reacteur triphasique realisant l'oxydation du glucose a ph constant est convenablement modelise a partir d'une cinetique de type langmuir hinschelwood generalisee a des concentrations variables en oxygene et en incluant la limitation du transfert gaz-liquide pour diverses conditions de debit de gaz et de vitesse d'agitation

L’objectif de cette étude portait sur la mise en œuvre de réacteur catalytique membranaire pour une application dans le traitement d’effluents liquides contaminés par des polluants organiques. Des phases catalytiques ont été déposées au sein des structures poreuses par différentes techniques afin de bien maîtriser la localisation des phases actives. L’optimisation des conditions opératoires a ensuite été réalisée. Ces matériaux sont actifs pour l’oxydation de polluants présents dans les effluents liquides et la configuration en mode contacteur a permis d’accroître l’efficacité et la stabilité des phases catalytiques pour ces réactions de dégradation grâce à un meilleur contact entre les réactifs et les sites actifs
The aim of this study was to evaluate catalytic membrane reactor for wet oxidation efficiencies of pollutants in waste water. In a first part, we have prepared catalytic membrane using several techniques of deposition in order to well control the position of the active phase in the porous structure. After optimisation of the experimental parameters, the study of pollutant degradation has showed that catalytic membrane reactor, in contactor configuration present highest efficiency than conventional reactor due to optimized contacts between reactants and active sites

Les reactions de deshydrogenations sont thermodynamiquement equilibrees et le reacteur a membrane catalytique (rmc) devrait, d'apres la litterature, permettre le deplacement de cet equilibre. Notre objectif est de verifier avec une modelisation et des experiences le bien-fonde des travaux anterieurs. Les pores catalytiques etant consideres comme des micro-reacteurs, les parametres de fonctionnement sont l'alimentation en reactif et un rapport analogue au module de thiele. L'etude de ces points par une modelisation peut caracteriser l'interaction transport/reaction. Le modele etabli se traduisant par un systeme d'equations aux derives partielles non lineaires, nous avons procede a une etude numerique en utilisant deux methodes en vue soit d'une optimisation soit de l'estimation des parametres. Ces parametres sont les coefficients de diffusion effectifs des constituants dans la membrane. Une methode originale d'estimation est proposee. La reaction de deshydrogenation du cyclohexane est choisie comme application. Le modele etabli, une fois valide, permet une serie de simulations qui montre que l'equilibre thermodynamique ne peut etre deplace pour la configuration du co-courant. Les auteurs dans la litterature n'observent pas de deplacement de l'equilibre thermodynamique mais un depassement de la conversion a l'equilibre d'un lit fixe dont l'alimentation est egale a celle du compartiment du rmc ou le reactif est introduit

Ce travail est consacré à l'étude de la réduction des nitrates dans différents types de réacteurs (agité, photocatalytique et membranaire). Le catalyseur efficace pour cette réduction est un catalyseur bimétallique comportant un métal noble comme le Pd qui est associé à un métal promoteur tel que le Cu. Ce type de catalyseur déposé sur TiO2 pulvérulent a été étudié en réacteur conventionnel agité et a montré une activité catalytique comparable à la bibliographie. Le même réacteur soumis à un rayonnement UV a permis d'obtenir des performances plus élevées. En présence d'acide formique, qui joue le rôle d'agent sacrificiel, une sélectivité nulle en nitrites a été obtenue. Pour l'étude en réacteur contacteur membranaire, plusieurs membranes ont été préparées. Différents supports ont été étudiés : alumine et oxyde de titane, ainsi que trois diamètres de pores : 5, 10 et 25 nm. Deux configurations ont été mises en oeuvre : le mode interfacial qui a montré une activité limitée, et le mode traversé. Les performances de ce dernier indiquent un comportement inattendu. Sur les membranes de faible diamètre de pores, un effet de polarisation de concentration a été mis en évidence. Ce phénomène se traduit par une accumulation des ions dans les mésopores catalytiques, qui entraîne une augmentation de l'activité quand le débit transmembranaire augmente, c'est-à-dire quand le temps de contact diminue

Un réacteur membranaire innovant comportant une double enveloppe a été conçu et testé pour le traitement de l'eau par ozonation. Le couplage d'une séparation membranaire avec l'ozonation dans un même réacteur a permis d'améliorer considérablement la dégradation du polluant organique modèle sélectionné, tout en évitant le colmatage de la membrane zéolithe. Parallèlement, une méthode originale a été mise au point pour éliminer, par ozonation, le template obstruant les pores des membranes zéolithes. Cette méthode permet l'obtention de membranes de qualité supérieure par rapport aux méthodes classiques. Par ailleurs, des catalyseurs reportés dans la littérature comme étant catalytiquement actifs pour l'ozonation ont été préparés et testés. Les résultats montrent que l'alumine gamma et les catalyseurs supportés de ce type ne sont pas vraiment des catalyseurs. L'amélioration de l'abattement du polluant serait due en majorité à l'adsorption des produits de dégradation par le support
A novel double membrane reactor was constructed and tested for continuous water and wastewater treatment by ozonation. The coupling of membrane separation and ozonation in the same reactor was found to significantly enhance the degradation of the selected model organic pollutant, while preventing fouling of the zeolite membrane. In parallel, an original ozonation method has been developed for removing the organic template from the zeolite membrane pores. This low temperature activation method results in higher quality membranes compared to traditional activation methods. Additionally, catalysts commonly reported in the literature to be active for ozonation were prepared and tested. The results demonstrated that gamma alumina and alumina supported catalysts do not have a real catalytic activity. The observed enhancement of organic removal during catalytic ozonation is mainly due to the contribution of adsorption and possibly to metal leaching from the catalyst

L'étude cinétique de la réductin du nitrate d'uranyle en nitrate uraneux par l'hydrogène en milieu acide sur catalyseur de platine a mis en évidence un changement des ordres réactionnels apparents en cours de réaction. Cette modification de la cinétique dépend du rapport de concentrations entre les ions uranyle et l'hydrogène dissous. Elle correspond vraisemblablement à un changement de réaction limitante dans le mécanisme catalytique. Ces phénomènes sont cependant influencés par les transferts de matière interne et externe liquide/solide. Le modèle cinétique en deux parties, qui a été établi, inclut ces limitations diffusionnelles. L'étude hydrodynamique d'un réacteur gazosiphon, destiné à la mise en oeuvre de cette réaction, a permis d'analyser l'évolution du taux de rétention gazeuse, de la vitesse du liquide, de la répartition du solide et du coefficient de transfert gaz/liquide en fonction de différents paramètres. A partir d'une modélisation du gazosiphon incluant l'hydrodynamique et la cinétique chimique, des simulations ont montré que le transfert gaz/liquide est fortement limitant. Dès lors, le débit de gaz, la pression ou la hauteur de la partie escendante sont les seules caractéristiques qu'il est intéressant de modifier pour atteindre l'objectif industriel de 95% de taux de conversion.

Le pilote d'ultra-pyrolyse de l'universite de western ontario, un reacteur fluidise circulant descendant ultra-rapide, a ete modifie afin de pouvoir y realiser des reactions de craquage catalytique. Une alimentation gravitaire des solides a ete construite. Le debit des solides est controle par un orifice et par la pression au sommet du reservoir de solides. Une etude experimentale a montre que sur une echelle de temps de 1 s, ce debit est stable. L'utilisation d'un pigment phosphorescent a permis de mesurer la distribution de temps de sejour des solides dans une maquette froide, copie a l'echelle 1 du pilote. Grace a cette technique, nous avons montre qu'une meilleure repartition des solides dans la section d'entree du systeme, ainsi qu'une vitesse d'injection du gaz elevee augmentent le temps de sejour moyen des solides dans le reacteur et favorisent le contact entre la charge et le catalyseur. Lorsque la vitesse des gaz est elevee dans le systeme, les solides y restent plus longtemps que les gaz. La vitesse de gaz necessaire pour obtenir une vitesse de glissement globalement nulle differe suivant les conditions d'alimentations du gaz et des solides. Le melangeur apparait etre un element important du systeme. Les resultats des mesures hydrodynamiques de cette etude seront employes pour estimer la conversion d'une reaction test qui sera effectuee sur le pilote afin d'etudier plus precisement le contact gaz solide