Modélisation d'un écoulement gaz-solide dans le riser d'un réacteur catalytique

• Auteur / Autrice : Nathalie Gobeau
• Direction : Michel Lance
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réacteurs à lit fluidisé

Résumé

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.