Rhéologie des lits de catalyseurs : application aux lits mobiles

par Christophe Lanaud

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Isam Shahrour.

Soutenue en 1996

à Lille 1 .

mots clés

• Milieux granulaires
• Réacteurs chimiques
• Élasticité
• Reformage catalytique

Résumé

Le procede regeneratif de reformage catalytique des essences permet d'augmenter le pourcentage et la qualite d'octane dans les essences. Il consiste a injecter une charge gazeuse a travers un lit de catalyseur en mouvement gravitaire lent dans une enceint torique. Le fonctionnement du procede peut etre fortement perturbe par le blocage du lit de catalyseur dans l'enceinte torique quand on augmente le debit de gaz. L'etude consiste a modeliser numeriquement ce phenomene, appele pinning effect, qui impose l'arret du procede. En choisissant une approche basee sur la mecanique des milieux continus, nous avons developpe une methodologie pour la resolution de ce probleme en trois phases : ̱la phase de remplissage fournit l'etat initial du catalyseur ̱la phase de detassement a pour but d'evaluer l'etat de contrainte correspondant a l'ecoulement gravitaire lent du catalyseur. ̱la phase d'injection sert a quantifier le blocage du lit de catalyseur. Pour traiter ces trois etapes de calcul, nous avons etudie la rheologie de chaque constituant : comportement du catalyseur dans la masse, interaction du catalyseur avec la structure et enfin l'interaction du catalyseur avec le gaz. Les modeles ont ete developpes et integres dans un programme d'elements finis. Des etudes de sensibilite ont montre que le critere adopte est fiable. Ce travail a permis de mettre en evidence les parametres mecaniques et geometriques qui influencent la valeur de la perte de charge de blocage.

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