Réacteur d'oxydation hydrothermale à multi-injections d'oxydant.

Hydrothermal oxidation reactor with multi-injections points of oxidant.

• Auteur / Autrice : Stéphanie Vielcazals
• Direction : François Cansell, Jacques Mercadier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polluants organiques

Sels

Modèles mathématiques

Fluides supercritiques

Oxydation

Résumé

L'oxydation hydrothermale est une méthode de traitement des effluents industriels aqueux. Elle consiste en une minéralisation totale de la matière organique en présence d'un oxydant dans de l'eau sous pression et sous haute température. Ce procédé représente une alternative technique et économique intéressante pour le traitement des effluents moyennement concentrés. Le premier chapitre de ce mémoire expose les propriétés physicochimiques de l'eau supercritique ainsi que le principe, les avantages et les limitations des différents procédés d'oxydation hydrothermale. Des solutions à ces limitations sont détaillées et un état des lieux des pilotes existants est dressé. Le second chapitre consiste en un bilan des travaux réalisés sur la simulation des réacteurs d'oxydation hydrothermale. Il est suivi par l'écriture des équations générales caractérisant ce procédé (équation de conservation de la masse, de la quantité de mouvement, des espèces et de l'énergie) qui sont ensuite simplifiées dans le cas d'un écoulement monodimensionnel en régime stationnaire. Le troisième chapitre est consacré à la modélisation et au dimensionnement d'un dispositif expérimental permettant une régulation de la pression à l'aide d'un capillaire. Grâce à cette détente contrôlée, les sels ayant précipités dans l'eau supercritique sont alors à même d'être récupérés. Enfin, le dernier chapitre est dédié à la modélisation d'un réacteur tubulaire d'oxydation hydrothermale ainsi qu'à la validation de ce modèle grâce aux résultats expérimentaux obtenus sur un réacteur pilote. L'originalité de ce pilote réside en la multi-injections de l'oxydant.

Hydrothermal oxidation is a method of treatment for aqueous industrial liquid waste. It consists in a total mineralization of the organic matter in the presence of an oxidant dissolved into water under pressure and high temperature. This process represents a technical and economic alternative interesting for the treatment of liquid waste fairly concentrated. The first chapter of this memory exposes the physico-chemical properties of supercritical water as well as the principle, the advantages and the limitations of the various processes of hydrothermal oxidation. An inventory of the existing pilots is drawn up. The second chapter presents an assessment of the simulation of hydrothermal oxidation reactors. It is followed by the writing of the general equations characterizing this process (conservation equation of mass, momentum, species and energy) which are then simplified in the case of a one-dimensional flow in stationary mode. The third chapter is devoted to the modelling and the design of an experimental device allowing for the regulation of the back pressure of the process. Indeed inside a capillary device, the controlled expansion of fluid allows for the recovery of the salts precipitated in supercritical water. Lastly, the final chapter is devoted to the modelling of a tubular reactor of hydrothermal oxidation and to the validation of this model thanks to the experimental results obtained on a pilot reactor. The main originality of this pilot comes from its multi-injections points of oxidant.