Étude et modélisation de structures d'échange de colonnes de distillation cryogéniques

par Walid Said

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Denis Clodic.

Soutenue en 2010

à Paris, ENMP .

  • Titre traduit

    Modeling and structured packing contact devices in cryogenic distillation columns


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    L'industrie chimique et pharmaceutique actuelle connaît une croissance en demande d'oxygène et d'azote purs, obtenus principalement par séparation cryogénique des constituants de l'air. La séparation s'effectue dans des colonnes de distillation, où deux phases liquide et vapeur de l'air circulent à contre-courants et échangent les constituants pour aboutir à des corps purs aux extrémités. La séparation est favorisée par l'utilisation de contacteurs liquide-vapeur, dont les plus modernes sont les garnissages structurés. Pour prédire l'efficacité de séparation, la capacité et la perte de pression de ces colonnes, il est indispensable de modéliser les trois phénomènes physiques intervenant : distribution liquide, distribution vapeur et transfert de masse. Le liquide s'écoule sous forme de films liquides sur la surface des garnissages. La distribution du réseau des films est modélisée par un modèle de comportement local. L'épaisseur des films et la surface effective mouillée des garnissages sont déterminées localement par des corrélations. La distribution de la vapeur et la perte de pression sont modélisées par des simulations numériques des équations de Navier-Stokes effectuées sur des éléments représentatifs des garnissages. Une corrélation générale pour cette perte de pression est établie en fonction de la vitesse de la vapeur, la géométrie des garnissages et le volume du film liquide. Les coefficients de transfert de masse sont évalués dans chaque phase par des corrélations. La discrétisation et la résolution des équations de conservation et de diffusion des espèces dans les deux phases permettent de déterminer l'évolution des compositions molaires des phases dans la colonne. Le modèle final réalisé permet d'évaluer l'effet d'une mauvaise distribution des fluides, d'une modification des dimensions de la colonne et de la géométrie des garnissages ainsi que l'effet de variation des conditions opératoires sur l'efficacité de séparation des colonnes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (194 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'au 19 novembre 2020
  • Annexes : Bibliographie 93 ref.

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  • Cote : EMP 160.360 CCL TH 1279
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