Soutenance de thèse de Murilo ARRAIS

J’ai le plaisir de vous inviter à ma soutenance de thèse qui aura lieu le vendredi 12 juillet à 9h en salle des thèses à l’ENSIACET.

La thèse s’intitule « Vers une meilleure distribution des fluides dans les réacteurs polyphasiques », dirigée par Anne-Marie BILLET et Hélène CHAUMAT. La soutenance se déroulera en français.

Le jury sera composé de :

• M. Christophe BOYER, IFP Energies Nouvelles, Rapporteur
• M. Jean-Marc COMMENGE, Université de Lorraine, Rapporteur
• M. Gilles HEBRARD, INSA Toulouse, Examinateur
• M. Manuel BACA, Société Galtenco, Examinateur
• Mme Anne-Marie BILLET, INP Toulouse, Directrice de thèse
•  Mme H. CHAUMAT, Université Paul Sabatier, Co-directrice de thèse
• M. Jean-Jacques LETOURNEAU, IMT Mines Albi, Invité
• Mme Isabelle PITAULT, CNRS, Invitée

Résumé de la thèse : 

La maldistribution des phases dans les réacteurs millistructurés de type monolithe est un inconvénient majeur pour les réactions gaz-liquide, qui freine le déploiement de cette technologie à l’échelle industrielle, alors que ces réacteurs, si la distribution est uniforme, sont réputés plus efficaces que les technologies conventionnelles, entre autres pour les réactions catalytiques. Afin de résoudre ce problème, un distributeur gaz-liquide original avec une géométrie basée sur une jonction en T, et conçu au LGC pour un monolithe à 84 canaux, a été construit par fabrication additive (stéréolithographie) et testé avec un système air-eau.

Pour caractériser la distribution de gaz et de liquide en sortie de distributeur, un capteur résistif spécifique a été développé, qui permet de mesurer des caractéristiques hydrodynamiques dans tous les canaux simultanément. Cet outil a été évalué avec une précision de ±10% pour la mesure de la fréquence de passage de bulles et de ±20% pour le taux de gaz et la vitesse des bulles, par référence à l’ombroscopie, utilisée comme technique de référence. Le distributeur proposé est comparé à un distributeur conventionnel, de technologie basée sur des plateaux perforés, et donne en moyenne une maldistribution de 20% contre 61% du distributeur conventionnel.

Parallèlement, une approche de distribution du temps de séjour (DTS) est proposée pour modéliser le comportement global de l’écoulement au sein du monolithe, à l’aide du modèle Piston-Dispersion-Echange. Pour des maldistributions expérimentales allant jusqu’à 20% sur la vitesse de bulles et/ou le taux de gaz, le degré de mélange est drastiquement augmenté : le nombre de Péclet chute d’un facteur de plus de 50, par rapport à celui d’une distribution uniforme de débits équivalents.

Le modèle DTS résultant peut ensuite être couplé à une cinétique de réaction afin de prédire l’avancement de celle-ci à la sortie du réacteur, et permet d’explorer l’impact des maldistributions sur les performances du réacteur. Pour des maldistributions théoriques allant jusqu’à 50% sur le taux de gaz et en considérant une cinétique de réaction de pseudo premier ordre couplée au transfert de masse d’un réactif issu de la phase gaz, la performance du réacteur est réduite d’un facteur pouvant atteindre 20%, par rapport à une distribution uniforme.