Caractérisation de l'efficacité de micromélange par une nouvelle réaction chimique test

par Marie-Christine Fournier

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Jacques Villermaux.

Soutenue en 1994

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

mots clés

• Réacteur
• Micromélangeage
• Temps mélangeage
• Performance
• Réaction parallèle
• Neutralisation
• Iodate
• Iodure
• Reactor
• Micromixing
• Mixing time
• Performance
• Parallel reaction
• Neutralization
• Iodates
• Iodides
• Mélanges (chimie)
• Neutralisation (chimie)

Résumé

Plusieurs familles de méthodes peuvent être utilisées pour déterminer l'état de mélange à l'échelle moléculaire, à l'intérieur d'un réacteur réel. Les méthodes conductimétriques et photométriques classiques ont atteint leurs limites. L'objectif de ce travail est de mettre en œuvre une réaction chimique apte à jouer le rôle d'une sonde moléculaire. Une analyse bibliographique révèle les limites des réactions test déjà existantes. C'est pourquoi nous avons développé un système de réactions parallèles du type a+br et c+bs adapté à l'étude de l'efficacité de micromélange dans des réacteurs de type industriel. La première réaction est une neutralisation, la seconde est la réaction de Dushman entre les ions iodure et iodate. Nous montrons que la proportion d'iode forme (s) après injection d'acide (b), dans un milieu basique (a) est une mesure de l'intensité de ségrégation. La cinétique de la réaction de formation d'iode est déterminée par spectrophotométrie d'absorption. Le système réactionnel permet d'étudier les influences du temps d'injection, de la position du point d'alimentation dans la cuve, des concentrations des réactifs, de la vitesse d'agitation, de la forme des mobiles d'agitation, de la présence d'une dispersion de gaz sur l'intensité de ségrégation. L'étude du mélange en cuves agitées de un et de vingt litres valide le système et permet de dégager des lois d'extrapolation. Les résultats sont interprètes à l'aide du modèle d'incorporation qui exprime l'intensité de ségrégation en fonction du rapport entre les temps de réaction et de micromélange. La connaissance de la cinétique permet d'estimer un temps de micromélange à partir de l'indice de ségrégation mesure par la réaction test et de vérifier que les résultats sont en accord avec la théorie de la turbulence. On peut ainsi observer des temps de micromélange de l'ordre de la dizaine de millisecondes, ce qui rend le système réactionnel utilisable pour caractériser des mélangeurs performants

Titre traduit

Characterization of micromixing efficiency by a new test chemical reaction

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