Etude du comportement électromagnétique d'un réacteur tubulaire sous champ micro-onde : application à la synthèse chimique

par Alain Ledoux

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Lionel Estel.

Soutenue en 2001

à Compiègne .


  • Résumé

    Lors de la mise en oeuvre d'un procédé continu sous micro-onde destiné à la synthèse chimique, l'utilisation d'un chauffage volumique entraîne une augmentation du nombre de paramètres influents par l'importance que prend la géométrie du réacteur. Ainsi, il s'agit d'abord d'étudier le confinement et la propagation des micro-ondes dans un réacteur cylindrique en présence d'un écoulement liquide, placé dans un applicateur [est] à base d'un guide monomode à 2450 mhz. Il apparaît alors que la maîtrise de la zone d'irradiation et des résonnances dimensionnelles, phénomène hautement non-line��aire, sont indispensables en vue de quantifier, de modéliser et d'extrapoler les résultats. Des mesures de température effectuées sur une section droite en sortie de réacteur montrent que l'écart de température peut atteindre 25\c dans un réacteur de 16 mm de diamètre alors que l'homogénéité est remarquable en réacteur de 40 mm. Afin de connaître la répartition du champ électrique, une méthode expérimentale basée sur une évaluation locale de la dissipation d'énergie par mesure de température est utilisée. Cette méthode impose des conditions permettant de négliger les phénomènes conductifs et convectifs. Des simulations préliminaires montrent l'influence spectaculaire de la nature du diélectrique. L'analyse des profils axiaux confirme cette influence. Afin d'appliquer les résultats obtenus dans des cas réels de synthèses chimiques en phase homogène sans solvant, un dispositif expérimental est conçu. Les études cinétiques des réactions concernées sont étudiées sous micro-onde. L'influence de la variation des propriétés diélectriques du milieu est obtenue en utilisant l'accord du guide d'onde. Les essais en continu effectués sur une réaction modèle et une réaction industrielle sont exploités à travers une modélisation du profil axial de densité de puissance dans le réacteur ; via une paramétrisation les résultats obtenus sont corrects. La méthodologie présentée permet donc de modéliser les réactions chimiques sans la connaissance de leurs propriétés diélectriques, propriétés difficilement accessibles compte tenu des variations de température et de composition au sein d'un procédé de synthèse chimique


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Informations

  • Détails : 179 p.
  • Annexes : 61 réf.

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