LES ULTRASONS EN PROCÉDÉS POLYPHASIQUES: TRANSFERT GAZ-LIQUIDE ET RÉACTION LIQUIDE-LIQUIDE.

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° d'ordre : 2528 THESE présentée pour obtenir LE TITRE DE DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE École doctorale : Transfert, Dynamique de Fluides, Énergétique et Procédés Spécialité : Génie des procédés et de l'environnement Par Frédéric LAUGIER Titre de la thèse LES ULTRASONS EN PROCÉDÉS POLYPHASIQUES: TRANSFERT GAZ-LIQUIDE ET RÉACTION LIQUIDE-LIQUIDE. Soutenue le 30 octobre 2007 devant le jury composé de : M. DELMAS Henri Président Mme. WILHELM Anne-Marie Directeur de thèse M. NIKOV Iordan Rapporteur M. GONDREXON Nicolas Rapporteur Mme. ANDRIANTSIFERANA Caroline Membre M. COGNET Patrick Membre M. CONTAMINE François Membre M. JAUREGUI-HAZA Ulises J. Membre

réacteur ultrasonore autoclave

ultrasons de puissance transfert

cadre de réactions catalytiques

coefficient global de transfert de matière gaz-liquide

gaz-liquide réacteur autoclave

transfert de gaz

réaction liquide

Sujets

Directeur

Gondrexon

Institut national polytechnique de Toulouse

Membre

Contamine

Laugier

Cognet

Valéry

Delmas

Informations

Publié par	profil-zyak-2012
Publié le	01 octobre 2007
Nombre de lectures	62
Langue	Français
Poids de l'ouvrage	1 Mo

Extrait

N° d’ordre : 2528

THESE

présentée

pour obtenir

LE TITRE DE DOCTEUR
DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE

École doctorale : Transfert, Dynamique de Fluides, Énergétique et Procédés

Spécialité : Génie des procédés et de l'environnement

Par

Frédéric LAUGIER

Titre de la thèse LES ULTRASONS EN PROCÉDÉS POLYPHASIQUES:
TRANSFERT GAZ-LIQUIDE ET RÉACTION LIQUIDE-LIQUIDE.

Soutenue le 30 octobre 2007 devant le jury composé de :

M. DELMAS Henri Président

Mme. WILHELM Anne-Marie Directeur de thèse
M. NIKOV Iordan Rapporteur
M. GONDREXON Nicolas Rapporteur
Mme. ANDRIANTSIFERANA Caroline Membre
M. COGNET Patrick Membre
M. CONTAMINE François Membre
M. JAUREGUI-HAZA Ulises J. Membre LES ULTRASONS EN PROCÉDÉS POLYPHASIQUES:
TRANSFERT GAZ-LIQUIDE ET RÉACTION LIQUIDE-LIQUIDE.
Résumé
Les ultrasons de puissance sont connus pour augmenter la conversion et/ou la
cinétique de nombreuses réactions chimiques grâce aux effets de la cavitation. Dans
le cadre de réactions catalytiques polyphasiques les ultrasons ont un effet sur les
pseudo-solubilités, et les transferts gaz/liquide et liquide/liquide. Après avoir conçu
monté et mis au point un réacteur ultrasonore autoclave, nous avons mis ce dispositif
en sécurité pour pouvoir y réaliser divers types de réactions chimiques.
Nous avons donc étudié la pseudo-solubilité d’un gaz dans un liquide et le
transfert gaz-liquide dans un réacteur autoclave équipé d’une turbine auto-aspirante et
d’un émetteur d’ultrasons à 20 kHz situé à sa base. L’influence de plusieurs
paramètres (T, P, N, P ) a été étudiée et les cinétiques d’absorption et de désorption US
ont été comparées. Pour cela, l’enregistrement de la pression suite à l’application d’un
échelon de pression permet de calculer le coefficient global de transfert de matière
gaz-liquide.
Puis la réaction d’hydrolyse de l’acétate de n-amyle a permis d’estimer l’impact
des ultrasons sur le transfert de matière liquide-liquide. Le suivi de la concentration a
permis de calculer le nombre de Hatta et d’en déduire le coefficient global de transfert
de matière.
MOTS CLES :
Ultrasons de puissance Transfert Gaz-Liquide
Réacteur autoclave Réaction Liquide-Liquide
Regazage Pseudo-solubilité

Soutenance le : 30/10/2007, 14h devant le jury composé de :
M. DELMAS Henri Président

Mme. WILHELM Anne-Marie Directrice de thèse
M. NIKOV Iordan Rapporteur
M. GONDREXON Nicolas Rapporteur
Mme. ANDRIANTSIFERANA Caroline Membre
M. COGNET Patrick Membre
M. CONTAMINE François Membre
M. JAUREGUI-HAZA Ulises J. Membre

Tout ce qui est simple est faux et tout ce qui est complexe est inutile.
Paul Valéry

La seule chose que je sais, c’est que je ne sais pas.
Socrate

A ceux qui partent toujours trop tôt,
Mon arrière-grand-mère, marraine Marguerite,
Ma grand-mère, mamie Paule,
Ma grand-mère "adoptive", mamie Nénette,
Mon oncle et parrain, parrain Gérard,
Mon grand-oncle, parrain Jeannot,
Mon grand-père, papi Marcel.
Puissent leurs valeurs et leur souvenir toujours m’accompagner. Remerciements
Voici enfin venu le doux moment des remerciements, enfin car il met un terme à ces recherches, et
doux puisqu’il est question de remercier ceux sans qui ce travail n’aurait pu être mené à bien.
En premier lieu je tiens à remercier Monsieur Gilbert CASAMATTA, président de l’Institut Nationnal
Polytechnique de Toulouse et Monsieur Joël BERTRAND, directeur du Laboratoire de Génie Chimique de
Toulouse, pour m’avoir accueilli au sein de leurs établissements.
Pour tout ce qu’il a fait pour moi, depuis les cours de réacteurs de D.E.A. jusqu’à accepter de
présider le jury de cette thèse, j’exprime toute ma reconnaissance à Monsieur Henri DELMAS, Professeur
à l’E.N.S.I.A.C.E.T..
J’adresse mes plus profonds remerciements à Madame Anne-Marie WILHELM, Professeur à
l’E.N.S.I.A.C.E.T., pour avoir dirigé cette thèse mais surtout pour m’avoir accordé sa confiance, son
soutien et son aide, pour m’avoir rassuré quand le doute s’installait et pour la liberté qu’elle m’a laissée
pour mener ces recherches.
Mais les enseignements que je retiendrai de vous, Anne-Marie, Henri, ne se limitent pas aux
frontières de la science ; j’espère que grâce à vous je suis devenu un meilleur scientifique, mais je sais
déjà que je suis devenu un homme meilleur.
Je tiens à remercier sincèrement Messieurs les Professeurs Iordan NIKOV et Nicolas
GONDREXON pour avoir accepté d’être rapporteurs de ce mémoire.
Je suis très sensible à la présence dans ce jury de Messieurs Patrick COGNET et Ulyses
JAUREGUI HAZA, merci de m’avoir accordé un peu de votre temps pour m’enrichir de vos
connaissances en réactions polyphasiques.
Merci aussi à Madame Caroline ANDRIANTSIFERANA, pour m’avoir aidé pendant le montage du
pilote et pour avoir accepté de juger ce travail.
Mes remerciements vont aussi à Madame Carine JULCOUR, qui, bien que toujours pressée, a
toujours le temps d’aider les autres et de partager son savoir.
Ce travail n’aurait pu se faire sans la collaboration du personnel du Laboratoire de Génie Chimique
de Toulouse qui est toujours disponible en cas de problèmes aussi bien administratifs que scientifiques,
je pense entre autres aux techniciens qui m’ont aidé à monter et mettre au point le pilote : Jean-Louis
NADALIN, Jean-Louis LABAT, Ignace COGHE, Marc SAMAZAN.
Je tiens également à remercier le CEFIPRA et Monsieur le Professeur Aniruddha B. PANDIT pour
m’avoir permis de me rendre à Mumbai pour visiter l’U.I.C.T.. Merci de m’avoir fait vivre cette expérience
unique qui fut l’une des plus riche de ma vie. Sir PANDIT merci de m’avoir fait découvrir ce merveilleux
pays qu’est l’Inde d’où je suis revenu grandi.
Ces remerciements seraient incomplets si je ne remerciais pas mes collègues de l’équipe
Réacteurs et Réactions polyphasiques, sans lesquels l’ambiance de travail aurait été bien morne. Je les
remercie pour les échanges nombreux et variés et pour leur soutien. Parmi lesquels : Carmen, Cathy, Isa,
Rana, Amit, mais aussi les anciens Hélène, Judy, Parag, Somsaluay, Pedro, Dulce… Bien sûr mes plus chaleureux remerciements vont à mes parents. Papa, Maman, merci pour
m’avoir permis de finir mes études et pour avoir fait de moi la personne que je suis. Merci aussi à toute
ma famille qui m’a soutenu toutes ces années, en particulier ma sœur Stéph’ et mes beaux parents
Yolande et Jean-Paul.
Pour le quart d’heure de détente quotidien, je remercie vivement le Grand Frère et tous les blobs
pour m’avoir aidé à avancer sur «la longue route qui mène à l’illumination et par là même à la
compréhension».
Merci également à la bande de oufs de Balma qui m’a permis de décompresser les week-ends, je
suis fier d’avoir des amis comme vous !
V, mon meilleur ami, ma "maîtresse", merci pour ton amitié et ta relecture assidue de ce mémoire,
mais surtout merci d’être toi, ta nonchalance et ton stoïcisme sont un exemple pour moi.
Je terminerai en remerciant ma moitié qui est mon tout depuis 10 ans déjà, Nanie, les mots me
manquent pour exprimer ma gratitude, merci de m’avoir supporté et supporté jusqu’au bout de ce travail.
Je te dédie ces quelques vers qui en disent bien plus que tous les discours.
De servante n'ai pas besoin,
Et du ménage et de ses soins
Je te dispense.
Qu'en éternelle fiancée,
A la dame de mes pensées
Toujours, je pense.

J'ai l'honneur de
Ne pas te de-
-mander ta main,
Ne gravons pas
Nos noms au bas
D'un parchemin.

«La non-demande en mariage»
Georges Brassens, 1966.

La liste est trop longue je ne peux, hélas, pas remercier tous ceux qui m’ont aidé ou soutenu d’une
manière ou d’une autre tout au long de ce travail, mais qu’ils sachent que je ne les ai pas oubliés, qu’ils
se voient ici remerciés. Parmi eux un dernier merci au personnel de l’ENSIACET et au CIES de Midi-
Pyrénées qui m’ont permis de d