Étude du comportement hydrodynamique de mélanges multi-solides dans un lit fluidisé circulant

par Jérôme Motte

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Yuri Molodtsof.

Soutenue en 1996

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Lits fluidisés circulants (LFC)
• Hydrodynamique
• Réacteurs à lit fluidisé
• Réacteurs chimiques
• Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)
• Fluides, Dynamique des
• Solides en vrac -- Écoulement
• Mélange
• Mélanges (chimie)

Résumé

Cette recherche s'était donnée comme objectif de caractériser l'hydrodynamique, en lit fluidisé circulant (LFC), de mélanges d'espèces particulaires se différentiant par la masse volumique et/ou la taille. L'installation expérimentale utilisée, d'échelle semi-industrielle se compose d'une colonne de transport de 8 m de haut, connectée à un système de recyclage des solides comprenant une vanne non-mécanique de réinjection (jambe en L). Une telle configuration permettait de contrôler indépendamment vitesse de gaz et débit de solide dans des gammes respectives de 3,3 à 6,6 m/s et de 0 à 200 kg/m2/s. Trois solides différents ont été utilisés : un sable (198 um ; 2650 kg/m3), un minerai de fer (83 m ; 5200 kg/m3) et un support de catalyseur de craquage catalytique (70 m ; 1200 kg/m3). L'étude s'est focalisée sur la zone dite établie de la colonne pour laquelle on a pu démontrer, qu'en plus d'une concentration uniforme de la suspension, la structure d'écoulement y était axialement invariante. Cette région apparut comme fragile puisque sensible a l'introduction d'une sonde de prélèvement servant à la détermination des flux locaux de solide. La réversibilité du phénomène a néanmoins montre que la structure d'écoulement perturbée tendait à se ré-établir. L'existence systématique de trois régimes hydrodynamiques a été confirmée pour tous les solides transportés : à taux de charge croissant, le premier est le Régime des Profils semblables (RPS), auquel succède ensuite le Régime de Transition (RT) puis le Régime Dense (RD). L'analyse des comportements en mélanges a mise en évidence une ségrégation radiale partielle des phases particulaires, se manifestant de façon inégale suivant les différences de masse volumique ou de taille, tout en étant étroitement liée aux caractéristiques propres de chacun des régimes. En retour, ces derniers ont été notablement affectes par le ratio de circulation des espèces. Cet effet s'est alors traduit par un abaissement significatif des conditions de transition de régime avec l'augmentation de la fraction de fines/légères particules.

Titre traduit

Study of the hydrodynamic behaviour of multi-solid mixtures in a circulating fluidized bed

Pas de résumé disponible.