Academic literature on the topic 'Réacteur solide/gaz'

Le but de cette étude est de concevoir et de valider un ensemble de réacteurs et de compteurs de gaz permettant d’étudier la méthanisation en voie sèche à l’échelle laboratoire. L’intérêt de cet ensemble est de permettre la mise en oeuvre d’essais sur des substrats solides complexes, tels que des fumiers pailleux, tontes d’herbe et biodéchets, avec des quantités mises en jeu significatives, tout en préservant la structure et les caractéristiques physiques des substrats à étudier (pas de prétraitements préalables tels que broyage ou séchage). Il permet également d’agir sur les paramètres physiques clés, tel que la composition en substrats, l’immersion du massif et la recirculation de l’inoculum. Sa conception permet de réaliser deux types d’expériences : un suivi de production de méthane et une expérience de traçage au sein du massif solide. Le suivi de la production de méthane peut s’effectuer pour une composition en substrats donnée, pour laquelle l’immersion et les contraintes de recirculation sont déterminées. Cela permet des expériences d’optimisation de ces paramètres, notamment par les méthodes fournies par les plans d’expériences. Le traçage permettra quant à lui de déterminer le temps de séjour de la phase liquide au sein du massif solide. La création de cet ensemble a suivi un processus de conception classique : génération d’idées, sélection du produit, développement du produit puis tests et comparaison à la littérature. Les deux premières étapes de création ont été effectuées par une veille bibliographique, puis par conception assistée par ordinateur à l’aide de l’outil AutoCAD 2020. L’ensemble ainsi créé a ensuite été construit en deux prototypes successifs afin de perfectionner sa mise en oeuvre. Le modèle final a enfin été mis en oeuvre en conditions réelles de méthanisation en voie sèche afin de valider son fonctionnement et de comparer les résultats obtenus à la littérature.

Cette etude concerne l'utilisation des pompes a chaleur chimiques dans des systemes de climatisation utilisant comme source d'energie des gaz chauds. Un prototype de quelques kw, fortement instrumente, a ete realise et a permis, tout d'abord, de demontrer la faisabilite du systeme. Il a en outre permis par identification avec une modelisation de caracteriser l'element primordial, c'est-a-dire le reacteur-echangeur, par un certain nombre de parametres en vue d'une optimisation. Celle-ci est principalement basee sur un critere energetique

Ce travail, réalisé au laboratoire de mécanique des fluides et d'acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon en collaboration avec le centre de recherche d'ELF à Solaize (Rhône), a pour objet l'étude de la modélisation de l'écoulement au sein d'un riser, partie du réacteur chimique ou a lieu le craquage catalytique du pétrole en l'absence de réaction chimique, à pression et température ambiantes. En premier lieu sont exposés les enjeux industriels, les principaux mécanismes physiques puis les différents types de modélisation des écoulements diphasiques, en insistant sur les modèles gaz-solide à deux fluides, plus adaptés au cas d'un écoulement relativement dense en particules et aux géométries complexes. Un modèle empirique et un modèle inspiré de la théorie cinétique des gaz faisant intervenir une température granulaire représentant l'énergie d'agitation des particules sont implantés dans le code de calculs commercial phoenics. Des simulations numériques sont réalisées sur un canal plan, puis analysées. Le modèle empirique dépend des constantes et de la géométrie du problème. Le modèle à température granulaire montre un comportement qualitatif satisfaisant. Toutefois l'intégration de mécanismes supplémentaires tels que la modification de la turbulence par les particules devrait permettre d'améliorer les résultats quantitativement. Le dernier chapitre concerne l'étude numérique consacrée plus spécifiquement aux rôles encore mal connus de la turbulence et des collisions entre particules sur la dispersion de celles-ci. Les structures turbulentes cohérentes dans un canal tridimensionnel vertical sont reconstruites à l'aide de la méthode p. O. D. , sans tenir compte de l'influence des particules. Un programme gérant les collisions a été mis au point pour le suivi lagrangien des particules. La dispersion de paires de particules subissant une collision est étudiée et comparée au cas où la collision est négligée.

Les procédés triphasiques gaz-liquide-solide sont largement utilisés pour les réactions d'hydrotraitement. Le développement de tels procédés impose une modélisation aussi précise que possible afin de limiter les expériences pilotes longues et coûteuses. Cette modélisation nécessite une connaissance approfondie de la cinétique des réactions. Elle requiert donc l'utilisation de réacteurs de laboratoire dédiés à l'investigation cinétique tel que le réacteur Robinson-Mahoney. Ce dernier a été conçu pour offrir un bon contact entre les phases gaz et liquide d'une part et les phases solide et liquide d'autre part. Si ce réacteur présente certains avantages pour les études cinétiques (réacteur parfaitement agité), nous ne connaissons pas le domaine de conditions expérimentales pour lequel le réacteur fonctionne effectivement en régime chimique. Ce travail a pour objet l'étude des transferts de matière gaz-liquide et solide-liquide dans le réacteur Robinson-Mahoney. Nous avons sélectionné les méthodes d'absorption de gaz et de dissolution de solide pour mesurer le coefficient de transfert de matière gaz-liquide, kLaL, et le coefficient de transfert de matière solide-liquide, kS, respectivement. Pour chaque coefficient nous avons étudié l'influence de plusieurs paramètres tels que la vitesse d'agitation ainsi que les propriétés du liquide. Dans le cas du transfert solide-liquide, nous nous sommes intéressés à la relation entre kS et la vitesse du liquide. Enfin, nous avons proposé une corrélation pour l'estimation de kLaL et kS.

L’objectif de notre recherche est d'une part, l'approfondissement des connaissances hydrodynamiques et de transfert gaz-liquide d'un réacteur triphasé mécaniquement agité et d'autre part, la recherche des conditions optimales des réactions d'hydrogénolyse catalytique du glucose et de l'amidon. Les caractéristiques hydrodynamiques et du transfert gaz-liquide sont obtenues à l'aide de méthodes physiques en régime dynamique. Les paramètres étudiés sont: le débit gazeux, la vitesse d'agitation et la pression totale. Les grandeurs déduites sont: l'état du macro-mélange, le taux de rétention de la phase gazeuse et la conductance globale du transfert gaz-liquide. L’hydrogénolyse directe d'une suspension aqueuse d'amidon avec un catalyseur à base ruthénium imprégné sur charbon actif peut être effectuée en présence d'acide acétique. La sélectivité de la transformation en glycérol et diols dépend du cation associe à l'ion acétate. Les meilleurs résultats sont obtenus pour les cations calcium et sodium associé à l'ion acétate. Une addition supplémentaire d'hydroxyde de calcium est également favorable. Toutefois, dans les conditions opératoires étudiées, le catalyseur au ruthénium reste peu sélectif et il conduit en parallèle à la formation d'acides organiques. Enfin, l'hydrogénolyse directe de l'amidon, en présence d'acide acétique, peut être modélisée convenablement à l'aide d'un modèle cinétique phénoménologique ou les quatre étapes réactionnelles sont du 1er ordre

Les reacteurs a ecoulement transportes gaz-solide a co-courant descendant forment une classe de contacteurs encore tres mal connue susceptibles d'applications industrielles importantes. Une etude experimentale conduite sur un reacteur de 50 mm de diametre et 5 m de haut avec du catalyseur fcc, a permis d'obtenir des informations sur les parametres clefs de l'ecoulement: profil de pression, vitesse de glissement gaz-solide, concentration moyenne et profils radiaux de flux de solide. L'ecoulement presente une structure evolutive axialement et radialement, plus homogene qu'en ecoulement ascendant, et essentiellement conditionnee par la vitesse du gaz. Au bas du reacteur, la repartition du flux de solide sur la section est uniforme pour une vitesse de gaz egale a 3 m/s, au-dela le flux de solide est plus important au centre du reacteur, en deca la situation est inversee avec un ecoulement de solide preponderant a la paroi du reacteur. Ce caractere ambivalent a ete relie a l'inversion de signe observee pour les vitesses de glissement: negatives aux faibles vitesses de gaz et positives aux vitesses les plus elevees. Un modele base sur une representation schematique de la structure de l'ecoulement soutient cette explication

Deux méthodes d'analyse sont utilisées. En régime permanent la méthode consiste à mesurer le profil de concentration de la phase continue (le liquide). En régime transitoire on détecte l'oxygène dissous sur cathode en or après injection brève d'oxygène gazeux dans colonne fluidisée initialement saturée par l'air. Ces deux méthodes permettent de déterminer la rétention du gaz, les nombres de péclet du gaz et du liquide et le coefficient de transfert de matière volumétrique.

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

Les échangeurs de chaleur compacts permettent d'économiser l'énergie. Ils utilisent comme vecteur de stockage de chaleur une surface d'échange caractérisée par une faible perte de charge et une efficacité thermique élevée. Les empilements de grilles offrent des performances particulièrement intéressantes dans ce domaine, et ce à un coût réduit. Nous avons mesuré les coefficients de transfert de chaleur et le facteur de friction des grilles. La méthode dynamique, consistant à analyser la réponse à un échelon de température a été utilisée. La perte de charge est mesurée directement avec un tube en U. Les grilles diffèrent par la nature de leur matériau, leur porosité et le diamètre des fils. La longueur et la compacité de l'empilement, ainsi que le débit de gaz, ont été variés. Des corrélations reliant les performances des grilles à leurs caractéristiques géométriques ont été établies. Elles permettent de prévoir l'efficacité d'un échangeur compact et d'en optimiser la conception<br>Compact heat exchangers allow heat recovery. With an intermediate heat storage in compact surfaces, they provide at the same time a low pressure drop and a high heat transfer efficiency. Stacks of woven screen offer particularly interesting performances, at relatively low costs. We have measured the heat transfer coefficients and the friction factors for woven screens. The transient technique was used, which basis is the analysis of responses to a step change in inlet temperature. The pressure drop has been directly measured in an U tube manometer. Woven screens differ in materials nature, porosity and wire diameter. The stack length and compactness as well as gas flow have been modified in a wide range. Correlations relating woven screens performances and their associated geometric properties, have been established. They govern the efficiency pattern of a compact heat exchanger, enhancing their design

La realisation de pompes a chaleur chimiques (pacc) performantes necessite la connaissance du mode de transformation du milieu solide/gaz compose de sel reactif et d'un liant graphite. Dans la premiere partie, la determination du phenomene limitant dans le couplage transfert thermique-cinetique de grains, est effectuee pour un milieu isobare, la cinetique de grains, determinee selon le modele du grain a noyau retrecissant, ayant ete validee a partir d'experiences realises par microcalorimetrie. La presence du liant graphite ameliore les performances des pacc, notamment par l'augmentation de la conductivite equivalente. La methode de caracterisation proposee dans la deuxieme partie, et basee sur la mesure de l'evolution des contraintes mecaniques dans le milieu reactif, permet de mettre en evidence les qualites specifiques de ce materiau. Cette etude, principalement axee sur le milieu reactif, est completee par une analyse des performances du procede en terme de coefficients de performance et rendement exergetique dans des conditions de fonctionnement reelles

Procédé biotechnologique, la biocatalyse solide/gaz pourrait permettre de produire des arômes à label naturel à un coût inférieur à celui des extraits naturels. Les travaux réalisés prouvent la faisabilité technique et la viabilité économique de la production d'esters naturels par ce procédé à l'échelle industrielle. La synthèse de propionates d'alkyle a été catalysée par la lipase B de Candida antarctica (Novozym 435) dans des réacteurs solide/gaz à lit fixe, au laboratoire et à l'échelle préindustrielle. Dans les deux cas, la synthèse de propionate d'éthyle a été utilisée comme modèle d'étude. D'après les essais menés au laboratoire, le comportement du réacteur solide/gaz obéit au modèle d'un réacteur à lit fixe à écoulement de type piston. L'activité catalytique du réacteur à l'équilibre thermodynamique est essentiellement due aux 2/5 du catalyseur, situé en entrée du réacteur ; la perte d'activité de ce dernier est d'ailleurs plus rapide. La pression (0,25 à 0,75 atm) ou la nature du gaz vecteur (air ou azote) n'affectent pas la stabilité du catalyseur, en revanche, certains substrats entraînent une perte d'activité catalytique accélérée. La variation d'énergie libre et les conditions de productivité optimale ont été déterminées pour la synthèse de sept esters et utilisées pour leur transfert à l'échelle pilote. Une installation pilote préindustrielle a été mise en place et validée par la production de lots-tests de 50 à 200 kg de cinq propionates d'alkyle, avec une productivité minimale de 2kg/h. Le retraitement de phases issues d'une production est également possible. Le taux de conversion des substrats reste inférieur à celui obtenu au laboratoire à cause des effets du changement d'échelle sur le tassage et le maintien du lit catalytique et d'un échauffement important de ce dernier, dû au caractère exothermique de la réaction. Ce dernier représente actuellement la principale limite aux performances du procédé<br>As a biotechnological process, gas/solid biocatalysis is a valuable way to produce natural aromas at a lower cost than natural extracts. Technological and economical feasibility studies related to the production of natural esters at an industrial scale have been carried out. Lipase B from Candida antarctica has been used to catalyse alkyl propionate synthesis in gas/solid fixed bed reactors, both at laboratory and industrial scales. In both cases, ethyl propionate synthesis has been chosen as a model reaction. At the laboratory scale, the gas/solid reactor has been shown to obeys a piston like model. At the thermodynamic equilibrium, more than 70% of the reactor catalytic activity is due to the 2/5th of the catalyst, located at the reactor entry. In fact, the loss of catalytic activity is faster at the reactor entry. Pression (0. 25 to 0. 75 atm) or vector gas (air or nitrogen) do not seem to affect the catalyst stability whereas some substrates do. For the synthesis of seven esters, thermodynamic results and best productivity conditions were determined at the laboratory scale and used to fix production parameters at the pilot scale. A preindustrial plant has been set up and tested through the production of five alkyl propionates. In most cases, a minimal productivity of 2 kg/h was reached. Reprocessing of a failed batch and recycling of an aqueous phase containing non transformed substrates were also shown to be possible. The conversion rate is still lower at that scale than at the laboratory one due to effects of the scale-up. In particular, the packing down of the catalyst bed and its overheating, which is a consequence of the exothermic character of the reaction, are up to now the main limits to the process performances