des constats intéressants. Pour les conditions opératoires étudiées et notamment avec le type
de distributeur de liquide utilisé, ces observations mènent aux conclusions suivantes :
- En termes généraux, le chargement sock semble disperser mieux le liquide dans la
direction radiale. Ce constat est d’autant plus marqué que le débit de gaz est important
(comme ce serait le cas pour des procédés industriels). Ceci dit, si la distribution du
liquide en tête du réacteur est de bonne qualité, le chargement dense permettra
d’atteindre, en termes hydrodynamiques, des performances supérieures à celles du
chargement sock car le liquide respectera plus facilement la distribution initiale
imposée.
- L’augmentation du débit de gaz n’améliore pas forcement la distribution du liquide au
sein du réacteur. En effet, l’effet du gaz semble se limiter à obliger le liquide à
respecter, pendant une distance supérieur au diamètre du lit, la distribution imposé en
tête de colonne. Ainsi, si une bonne distribution est imposée en tête, le gaz améliorera
la distribution du liquide au sein du lit. Par contre, si c’est une mauvaise distribution
qui est imposée, l’augmentation du débit de gaz ne fera que l’empirer.
- Bien que simple à mettre en œuvre, le collecteur de liquide présente certaines
limitations. En effet, au-delà du fait que ses mesures se limitent à la sortie du réacteur,
lorsque le gaz s’écoule par des chemins préférentiels sont, par définition, faiblement
fournis en liquide, il peut accélérer de façon considérable ce dernier. Ce
comportement, qui semble être favorisé par une mauvaise distribution du liquide en
tête du réacteur, a comme conséquence que des zones pauvres en liquide mais dans
lesquelles celui-ci s’écoule, par effet du gaz, à haute vitesse, donneront des débits de
sortie comparables à celles de zones bien irriguées dont la vitesse du liquide est faible.
Les résultats ainsi obtenus afficheront donc, une fausse impression de bonne
distribution et ceci d’autant plus que le débit de gaz est fort.
Enfin, une étude concernant des particules hydrophobes en polyéthylène a été réalisée. Les
conclusions de cette étude sont à prendre avec des précautions, suite à des problèmes liés au
fonctionnement avec ce type de particules dont la masse volumique est inférieure à celle de
l’eau et dont la rigidité est limitée. L’utilisation de ce type de garnissage a montré cependant
l’intérêt d’utiliser la tomographie à fils avec des particules non poreuses pour lesquelles des
grandeurs telle que la saturation de liquide totale peuvent être estimées de façon adéquate. La
mesure de cette grandeur a montré par ailleurs que, comme il avait été proposé par divers
auteurs, son évolution peut être exprimée de façon convenable en fonction du paramètre χde
Lockhart et Martinelli. L’utilisation de ces particules a montré aussi que, contrairement aux
extrudés en alumine, l’indice de maldistribution mesuré avec le collecteur était fortement
influencé par le débit de liquide à l’entrée du réacteur. Ce comportement a été interprété
comme une plus forte tendance des extrudés hydrophobes à favoriser la formation des
chemins préférentiels.
4 Etude de la maldistribution du liquide en régime
transitoire
4.1 Introduction
1Dans ce chapitre, on présente l’étude d’un trickle-bed fonctionnant en régime pulsé, à
proximité de la zone de transition avec le régime ruisselant. L’opération des trickle-beds en
régime pulsé peut être intéressante car ce régime à haute interaction est caractérisé par une
diminution de la dispersion axiale, une augmentation globale des transferts de matière et de
chaleur et un mouillage plus efficace du solide catalytique (Rao et Drinkenburg, 1985). Il est
important de remarquer aussi que, comme mentionné au chapitre 1.2, dans la pratique
industrielle de nombreux trickle-beds fonctionnent quelque part aux alentours de la zone de
transition entre les régimes ruisselant et pulsé.
La plupart des études concernant le régime pulsé ont été réalisées dans des réacteurs pour
lesquels le rapport Dc/dp est faible (voir Tableau 4-1). Dans ces conditions les pulsations,
limitées par le diamètre de la colonne, occupent la totalité de la section passante du réacteur.
Pour des réacteurs de plus grande taille, ceci peut ne pas être le cas, et au moins au voisinage
de la transition, les régimes ruisselant et pulsé peuvent coexister à l’intérieur du réacteur. Le
fonctionnement d’une unité dans ces conditions pourrait entraîner des conséquences en termes
de rendement (zones pénalisés par un faible transfert de matière) et de sécurité (formation de
points chauds dans les zones pauvrement irriguées) qui viendraient affecter le fonctionnement
optimal du réacteur.
L’étude présentée dans ce chapitre est basée sur le suivi de l’évolution des saturations de
liquide locales en fonction du temps. Pour avoir accès à ces données, le dispositif inférieur (à
0,96 m du distributeur) de tomographie à fils est utilisé. Etant donné la vitesse à laquelle les
saturations de liquide évoluent dès lors que le régime ruisselant est dépassé, l’acquisition des
données telle qu’elle avait été effectuée au cours des expériences réalisées en régime
stationnaire n’est plus adaptée. Ce chapitre commencera donc par présenter la façon dont
l’acquisition des données est réalisée, il abordera ensuite les mesures expérimentales des
fréquences de pulsation en fonction des débits et finira avec une étude concernant l’influence
de la distribution initiale sur le régime d’écoulement présent dans le réacteur.
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