Développement d'une méthode d'analyse DTS solide

Development of a method of analysis of solid RTD

• Auteur / Autrice : Ahmadou Gbané
• Direction : Gérard Antonini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels et développement durable
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Luminescence

Traceurs (chimie)

Mots clés libres

Dts

Distribution des temps de séjour

Traceurs

Enrobage

Résumé

L’efficacité d’une enceinte de traitement thermique dépend des conditions thermo-aérauliques de l’écoulement interne des phases en réaction. De ce fait, la détermination de la Distribution des Temps de Séjour (DTS) de phases a été une méthode d’analyse globale longtemps utilisée en Génie des Procédés. Elle est un paramètre essentiel pour une bonne interprétation des processus macroscopiques réactionnels dans les unités de traitement. Elle permet aussi de diagnostiquer et d’optimiser les conditions de fonctionnement des installations thermiques. Les techniques pour la détermination de la DTS des phases solides sont plus complexes à mettre en œuvre que celles des phases gaz. Le choix du traceur dépend alors de la méthode utilisée pour détecter le lot de particules traçantes à l’entrée et à la sortie du réacteur. Certaines techniques ont été développées dans le but d’une détermination simple de la DTS solide, mais la plupart des techniques perturbatrices de l’écoulement principal. Dans ce travail, on développe un nouvel outil pour la détermination de la distribution des temps de séjour de la phase solide, basée sur la luminescence de particules préalablement enrobées de pigments phosphorescents. Cette méthode optique, non intrusive et souple d’emploi, a été d’abord mise en place à l’échelle laboratoire, sur un banc d’essais aéraulique. Elle a ensuite été appliquée sur un Lit Fluidisé Circulant (LFC), en vue d’une validation à l’échelle semi-industrielle. Son couplage avec une technique DTS gaz par traçage à l’hélium, a permis de déduire certains paramètres d’écoulement tels que la vitesse moyenne de glissement solide/gaz et le taux du transport diphasique.

The efficiency of a heat treatment chamber depends on thermo-aeraulic conditions of the internal flow of phases in reaction. Thus, the determination of the Residence Time Distribution (RTD) was a global method of analysis used a long time in process engineering. It is a key parameter for a good interpretation of the macroscopic reactional processes in the processing units. It permits also to diagnose and to optimize the functioning conditions of thermal installations. The techniques for the determination of the RTD of solid phases remain delicate and complex to implement than those of gas phases. The choice of tracer depends then on the method used to detect the batch of tracer particles at the inlet and outlet of reactor. Some techniques were developped with the goal of as a simple determination of the solid RTD, but most are disruptive methods of the main flow. In this work, we develop a new tool for determining the distribution of residence time of the solid phase, based on the luminescence of the particles previously coated with phosphorent pigments. This optical method, non-intrusive and flexible employment, was first put in place at the laboratory scale, on an aeraulic trial bench. It was then applied on a circulating fluidized bed (CFB), in order of the validation at the semi-industrial scale. Its coupling with a gas RTD technique by tracing with the helium, has permit to deduct flow parameters such as average speed slip solid / gas and the void fraction of the diphasique transport.