Étude et modélisation d'un procédé catalytique hétérogène d'estérification

Study and modelisation of a heterogeneous catalytic esterification process

• Auteur / Autrice : Alexandre Vonner
• Direction : Éric Schaer, Christophe Castel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 29/11/2013
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
• Jury : Président / Présidente : Michel Sardin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Moreliere
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Cognet, Isabelle Pitault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Procédés de fabrication

Acrylates

Estérification

Catalyse hétérogène

Mots clés libres

Catalyse hétérogène

Cinétique

Sorption sélective

Estérification

Heterogeneous catalysis

Kinetics

Selective sorption

Esterification

Résumé

Cette étude a pour objectif l'étude des processus impliqués dans la production de l'acrylate de 2-éthylhexyle, ester gras dérivé de l'acide acrylique. Cette réaction est accélérée par l'emploi d'un catalyseur solide, une résine acide sulfonée. Les interactions spécifiques des différents composés avec cette résine ont été étudiées à température ambiante. A 90°C, le couplage avec la cinétique de réaction a été analysé et modélisé en réacteur fermé. Un montage pilote spécifique conçu au laboratoire a permis la réalisation de réactions dans un réacteur en lit fixe, dont la structure tripartite permet le suivi des concentrations liquides dans le montage. Une modélisation représentant cette installation a été mise au point, associant l'affinité sélective, la cinétique de réaction et l'hydrodynamique de l'écoulement. Ce modèle a ensuite été utilisé pour l'analyse de modèles de tendances, pour déterminer des conditions de fonctionnement améliorés d'un procédé de taille industrielle

This study aims at analyzing and understanding the processes involved in the production of 2-ethylhexyl acrylate. This fatty ester is a derivative of acrylic acid. This reaction is accelerated by the use of a solid catalyst, a sulfonated resin acid. The specific interactions of compounds with this resin were studied at room temperature. At 90°C, the coupling of kinetics and selective affinity was analyzed and modeled in a closed reactor. A specific pilot installation was designed in laboratory. Esterification reactions were performed. in this fixed bed reactor. The tripartite structure allows the monitoring of liquid levels in all installation. A model representing this system was developed, involving selective affinity, kinetics and hydrodynamic. This model was then used to analyze trends models to determine improved operating conditions for an industrial size process