les chemins jolies

Pages: 6 (1439 mots) Publié le: 17 janvier 2015
Technologie des contacteurs gaz – liquide :
cas des colonnes à plateaux et à garnissage

M. Prévost

Version V2/ nov 2006

Structure du cours

Partie 1 : Introduction

Partie 2 : Mise en contact de Gaz et de Liquide : Colonnes à Plateaux

Partie 3 : Mise en contact de Gaz et de Liquide : Colonnes à Garnissage

Partie 1 : Introduction
Généralités
La conception ou dimensionnementd’un appareillage de mise en contact de phases en vue de la réalisation
d’un transfert de masse n’intervient qu’en dernier, après une suite d’étapes s’enchaînant avec logique telle que:
ϖ Définition et quantification de l’objectif recherché en termes de transfert (ou séparation)
ϖ Sélection de la technique de séparation (les données thermodynamiques sont indispensables);
ϖ Résolution desbilans matière et énergétique macroscopiques, c’est à dire aux bornes d’une “ boite”
représentant ce que sera la localisation physique de l’appareillage au sein du flow-sheet du
procédé;
ϖ Détermination des conditions opératoires et d’éventuelles grandeurs intensives et extensives
internes.
Alors seulement interviennent
ϖ La sélection de la technologie en fonction des acquis précédents et decontraintes éventuelles
ϖ le dimensionnement proprement dit pour atteindre les bornes macroscopiques établies avec prise en
compte de contraintes additionnelles éventuelles.
Seuls les dispositifs dits à contre-courants seront abordés par la suite.

Les appareils de mise en contact de phases sont conçus pour répondre de la façon la plus efficace possible
aux exigences telles que : assurer letransfert des quantités de matière requises, au meilleur coût, en incluant en
outre des notions telles que :
La sécurité et stabilité de fonctionnement ;
La rapidité d’exécution des étapes de démarrage et mise en régime ;
La durée potentielle de fonctionnement (corrosion, maintenance,….).
Dans tous les cas, la quantité de matière échangée au sein d’un appareillage diphasique, notée N, peut êtreévaluée par
N = Surface d’échange * (différence de potentiel d’échange)* coefficient d’échange de matière
Il ne faut alors pas s’étonner que les appareils soient conçus pour offrir un maximum de surface
d’échange, compatible avec des conditions hydrodynamiques (débits circulants et leurs propriétés physicochimiques) donnant lieu à une faible résistance au transfert entre phases : “hydrodynamique favorable ”.
Dans le cas particulier des échanges de matière entre une phase gazeuse et une autre phase (liquide ou même
solide) il est en plus primordial que la perte de charge côté gaz soit aussi modérée que possible afin d’éviter des
dépenses énergétiques rédhibitoires ou des conditions de pression incompatibles avec les échanges recherchés.
Ainsi deux grandes classes ou familles detechnologies ont principalement fait l’objet d’un développement, en
fonction du mode de génération de la surface d’échange nécessaire à l’intensification des transferts de masse :

Phase liquide
dispersée
en film sur
interne

Phase liquide
dispersée
en gouttes

ϖ Action sur la phase liquide générant un écoulement en film:
la phase liquide peut être répartie en film mince sur une surfacesolide de grande dimension ; cela donne lieu aux appareils dits à
film. Selon la géométrie de la surface solide les appareils seront à
film tombant ( généralement des plaques ou des tubes verticaux ) à
garnissage ( matériaux de remplissage offrant une grande surface
d’étalement du liquide, comparable à une matrice macroporeuse) ;
Action sur la phase liquide générant des gouttes : la phaseliquide
est dispersée par consommation énergétique en gouttes .
Soit l’énergie de dispersion est prélevée sur la phase liquide, ce qui
conduit à des appareillages à pulvérisation ( type pomme de
douche exploitant l’énergie de pression du liquide ) soit l’énergie est
apportée par la phase gazeuse ( effet de friction et de cisaillement
due à une vitesse du gaz importante ), conduisant à la...
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