3.1.1.  Augmentation de la température opératoire

L’évolution temporelle du profil de température au sein de la maquette de réacteur-échangeur suite à une augmentation de la température opératoire est pré-sentée Figure II.22. La température opératoire passe de 260 à 265°C sur une durée de 300 s, correspondant à une pente de 1 K.min-1

En se référant à la Figure II.9, la variation s’effectue d’une zone éteinte vers une autre zone éteinte. L’augmentation de la température opératoire conduit à une augmentation de la température du lit progressive et homogène dans tout le réacteur. La position du point chaud est conservée localement à l’entrée du réacteur. À un temps de 300 s, la température opératoire atteint sa valeur finale à 265°C. Le profil

apparait alors que la réponse thermique du réacteur, pour des durées de variations supérieures ou égales à 5 min dans la zone éteinte, suit une trajectoire qui semble passer par une succession d’états stationnaires. Cela signifie que la vitesse de varia-tion de la température opératoire est trop lente par rapport au temps de réponse du réacteur dans ce cas étudié. Des variations plus rapides de la température opératoire, de type échelon, n’ont cependant pas pu être réalisées expérimentalement. Cette analyse pourra être complétée par les travaux de modélisation décrits dans le dernier chapitre.

Figure II.22 – Évolution temporelle du profil de température au sein de la maquette de réacteur-échangeur suite à une augmentation de la température opératoire de 260 à 265°C sur une durée de 5 min (1 K.min-1). (Conditions : P = 2,5 bar ; VVH = 15600 h-1)

La Figure II.23 présente l’évolution temporelle du profil de température du réacteur suite à une augmentation de la température opératoire de 280 à 290°C sur une durée de 300 s, c’est-à-dire d’une zone emballée vers une autre zone emballée. Un zoom sur les premiers 70 mm du réacteur est effectué pour mieux visualiser la réponse du réacteur.

L’état stationnaire initial à 280°C présente un pic de température dont le maximum est positionné à 12 mm de l’entrée du réacteur. Lors de l’augmentation de la température opératoire, le pic de température se déplace progressivement vers

couple dans le lit, à 2 mm de l’entrée du réacteur. Le profil de température à 220 s est quasiment confondu avec le profil de température stationnaire alors que la tem-pérature opératoire n’a pas encore atteint sa valeur finale à 290°C. L’activité cataly-tique est très élevée dès l’entrée du réacteur due aux températures élevées, par con-séquent, le pic de température se positionne à l’entrée du réacteur.

Figure II.23 – Évolution temporelle du profil de température au sein de la maquette de réacteur-échangeur suite à une augmentation de la température opératoire de 280 à 290°C sur une durée de 5 min (2 K.min-1). (Conditions : P = 2,5 bar ; VVH = 15600 h-1)

L’évolution de la température mesurée par les thermocouples au cours du temps, présentée Figure II.24, permet également de visualiser la réponse thermique du réacteur. À l’instant t = 0 s, le réacteur est dans un état stationnaire et le maxi-mum de température est mesuré par le thermocouple 4. Puis, la température opéra-toire augmente et les températures mesurées par les thermocouples 4 et 5 diminuent car le pic de température progresse vers l’amont du réacteur. La température mesurée par le thermocouple 3 passe par un maximum à 610°C puis se stabilise à une tempé-rature de 560°C. Cette évolution signifie que le pic de tempétempé-rature s’est déplacé en passant par le thermocouple 3 et s’est positionné en amont de celui-ci. La tempéra-ture mesurée par le thermocouple 2 augmente et un maximum stable à 610°C est mesuré après 220 s. Toutes les mesures de températures sont stables après 220 s, le régime permanent est donc atteint.

Figure II.24 – Évolution temporelle de la température mesurée par les thermocouples au sein de la maquette de réacteur-échangeur suite à une augmentation de la tempé-rature opératoire de 280 à 290°C sur une durée de 5 min (2 K.min-1). (Conditions : P = 2,5 bar ; VVH = 15600 h-1)

Il ressort de la dernière figure que le déplacement du pic de température peut être utilisé pour estimer la température maximale atteinte dans le réacteur. En effet, dans le cas présenté, la variation de la température opératoire ne conduit pas à un changement drastique du comportement thermique du réacteur, mais à une évolution progressive du pic de température vers l’amont du réacteur. Dans le cas où l’instru-mentation d’un réacteur serait pauvre, il est ainsi possible de rechercher le maximum de température du réacteur en déplaçant le pic de température. Ce déplacement peut être fait en variant la température opératoire, comme présentée dans cette partie, ou en faisant varier la VVH (voir section II.2.2.4).

Un dernier cas concerne l’allumage du réacteur, c’est-à-dire une augmentation de la température opératoire qui conduit au passage d’un état éteint à un état em-ballé. Un exemple de ce cas est présenté Figure II.25, où la température opératoire augmente de 260 à 280°C sur une durée de 5 min.

Figure II.25 – Évolution temporelle du profil de température au sein de la maquette de réacteur-échangeur suite à une augmentation de la température opératoire de 260 à 280°C sur une durée de 5 min (4 K.min-1). (Conditions : P = 2,5 bar ; VVH = 15600 h-1)

Figure II.26 – Évolution temporelle de la température mesurée par les thermocouples au sein de la maquette de réacteur-échangeur suite à une augmentation de la tempé-rature opératoire de 260 à 280°C sur une durée de 5 min (2 K.min-1). (Conditions : P = 2,5 bar ; VVH = 15600 h-1)

avec un maximum à 348°C commence à apparaitre à 52 mm à l’instant t = 150 s. À cet instant, la température opératoire est de 270°C. Le profil de température sui-vant à l’instant t = 164 s montre que l’amplitude du pic de température augmente rapidement, un maximum de température du réacteur à 490°C est mesuré à cet ins-tant. Une fois que l’emballement thermique s’est produit, continuer à augmenter la température opératoire conduit à déplacer le pic de température en amont du réac-teur (profils de température de 180 s à 360 s). Le pic de température se positionne ensuite à 17 mm de l’entrée du réacteur en régime stationnaire. La Figure II.26 per-met également d’observer que l’amplitude du pic de température augmente à mesure qu’il se déplace en amont du réacteur, et a fortiori que la température opératoire augmente. Cette dernière figure permet aussi de déterminer la durée nécessaire pour atteindre le nouvel état stationnaire. Celui-ci est atteint en 400 s environ, soit 100 s après la fin de la variation de la température opératoire.