Hydrodynamique locale et globale d'une colonne à bulles en conditions industrielles

Local and global hydrodynamic in a bubble column working in industrial conditions

• Auteur / Autrice : Hélène Chaumat
• Direction : Anne-Marie Billet, Henri Delmas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et de l'environnement
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesure

Transfert de masse

Simulation par ordinateur

Hydrodynamique

Bulles -- Dynamique

Colonnes à bulles (réacteurs chimiques)

Résumé

Afin d’élargir le champ des connaissances actuelles sur les contacteurs gaz-liquide aux applications industrielles, cette étude est consacrée à la caractérisation globale et locale des écoulements complexes observés dans une colonne à bulles pouvant opérer en solvants, à forts débits et en présence de plateaux perforés. L’étude hydrodynamique à fine e��chelle a nécessité, en premier lieu, l’élaboration et la validation d’une méthodologie pour utiliser la sonde optique double en écoulement complexe. L’étude expérimentale associée permet d’une part d’accéder aux données, encore rares, de l’évolution axiale et radiale des caractéristiques locales des bulles en solvant (taux de vide, vitesse et diamètre), et d’autre part d’évaluer les effets du milieu, du débit liquide et des plateaux perforés. Pour prévoir l’efficacité d’un réacteur industriel, la connaissance de la dispersion gaz-liquide n’est pas suffisante. Elle est complétée ici par l’estimation du transfert de matière en milieu eau puis en solvant. Pour cela, une approche originale, basée sur l’étude en régime permanent de la désorption par l’azote de C02, est mise en oeuvre.

In order to extend the present knowledge of gas-liquid contactor to industrial applications, this study deals with global and local characterization of the complex flow encountered in bubble colurnn working with solvents, at high flow rates and with partition plates. The measurement of local hydrodynamic needs first the elaboration and the validation of a methodology which allows the use of an optical bi-probe in complex flows. The related experimental study provides on the first hand data on axial and radial evolutions of local characteristics in solvent (gas hold-up, velocity and diameter) and on the other hand effects of media, liquid throughput and partition plates. As the knowledge of gas-liquid dispersion isn’t sufficient to anticipate the efficiency of an industrial reactor, the gas-liquid mass transfer is estimated. For this purpose, an original approach, based on a steady state study of nitrogen desorption with carbon dioxide, is proposed.