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Soutenances

27 juin. Thèse de Antoine Aubin (Dir. Pr. Mehrdji HEMATI)

Optimisation des opérations de séchage dans la chaîne de production du PVC en poudre. Expérimentation, simulation et modélisation

La soutenance aura lieu le 27 juin 2014 à 10h dans l’amphi 100 de l’ENSIACET.

- Jury :

  • Professeur Mehrdji HEMATI (Directeur de thèse, LGC - Toulouse)
  • Professeur Khashayar SALEH (Rapporteur, UTC - Compiègne)
  • Professeur Yann ROGAUME (Rapporteur, LERMAB - Epinal)
  • Professeur Olivier SIMONIN (Examinateur, INP-Toulouse)
  • Docteur Thierry LASUYE (Membre invité, INEOS ChlorVinyls - Mazingarbe)
  • Docteur Renaud ANSART (Membre invité, LGC - Toulouse)

- Résumé de la thèse :

Lors de la production du PVC en poudre, après l’étape de
polymérisation en suspension, on obtient une bouillie constituée d’un
mélange de grains macroporeux de taille comprise entre 100 et 200 µm
et d’eau. L’étape de centrifugation permet la séparation de la phase
liquide exprimable et la production d’un milieu poreux humide appelé « 
gâteau ». La teneur en eau du gâteau ainsi formé est de 30 % de la
masse du produit anhydre. Le séchage du gâteau de filtration se fait
dans un séchoir Flash (séchoir pneumatique) couplé à un séchoir à lit
fluidisé. Cette opération, très gourmande en énergie et donc très
impactante en termes d’émission de Gaz à Effet de Serre (GES),
représente 30% du coût de fabrication et 50% des émissions de CO2. Ce
travail, réalisé dans le cadre d’une collaboration avec le groupe
INEOS ChlorVinyls, est consacrée à l’étude de l’étape de séchage
thermique, et à la réalisation d’outils expérimentaux et théoriques
permettant d’optimiser le fonctionnement et de réduire la consommation
énergétique de cette étape. Dans ce but, l’étude du séchage du PVC est
réalisée à l’échelle d’une particule isolée d’une part, et à l’échelle
du procédé industriel d’autre part.

La détermination expérimentale de la cinétique de séchage est
effectuée en immergeant une quantité de produit humide (gâteau de
filtration) dans un lit fluidisé de grosses particules inertes et
chaudes (billes de verre), et permet d’étudier l’influence de
différents paramètres sur la cinétique d’évaporation. Les résultats
ont montré que cette cinétique est limitée par les processus
d’évaporation à l’intérieur et à la surface des particules.

Du point de vue théorique, un modèle dont le principe repose sur les
bilans de matière et de chaleur à l’échelle du grain de PVC, couplés
aux bilans sur le séchoir à lit fluidisé, a été élaboré. La
comparaison des résultats de ce modèle avec les résultats
expérimentaux a permis de vérifier la validité de la loi cinétique
ainsi établie. Finalement, cette loi a été intégrée dans un modèle
simulant le séchoir pneumatique industriel. Les résultats théoriques
sont comparés à des mesures réalisées sur un séchoir pneumatique
industriel équipé de capteurs de pression, d’humidité et de
température.

Les résultats de cette étude ont permis de proposer une nouvelle
stratégie de régulation du séchoir pneumatique ainsi que des
modifications du procédé, ne nécessitant pas d’investissement.
L’ensemble de ces propositions a permis de réduire d’environ 30% la
consommation énergétique pour un rendement de séchage équivalent.

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