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Les ultrasons en procédés polyphasiques : transfert Gaz-Liquide, réaction Liquide-Liquide

Laugier, Frédéric (2007) Les ultrasons en procédés polyphasiques : transfert Gaz-Liquide, réaction Liquide-Liquide. (Ultrasound in multiphase processes : gas-liquid mass transfer, liquid-liquid reaction.)

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Abstract

Les ultrasons de puissance sont connus pour augmenter la conversion et/ou la cinétique de nombreuses réactions chimiques polyphasiques grâce aux effets mécaniques de la cavitation : augmentation de l'aire interfaciale, accroissement du transfert autour des particules et gouttes... Dans le cadre de réactions catalytiques polyphasiques (gaz/liquide/liquide comme l'hydroformylation en catalyse biphasique), 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- spirante et d'un émetteur d'ultrasons 20 kHz en fond de réacteur. La métrologie retenue est un capteur de pression précis. L'influence de la pression, la température, la puissance ultrasonore ainsi que de la vitesse d'agitation a été examinée, et les cinétiques d'absorption et de désorption ont été comparées. Dans un second temps, la réaction diphasique d'hydrolyse de l'acétate de n-amyle, dont la cinétique de réaction est connue, a permis d'estimer l'impact des ultrasons sur le transfert de matière liquide-liquide à pression ambiante en réacteur mécaniquement agité : là encore, puissance ultrasonore et vitesse d'agitation étaient les paramètres déterminants. Abstract : Power ultrasound is known to improve the yield and kinetics of some multiphase physical processes and chemical reactions thanks to mechanical effects of cavitation: increase in interfacial areas, improvement of mass transfer around the particles and drops... In the case of three-phase catalytic reactions (like biphasic catalytic hydroformylation), ultrasound is known to influence solute gas concentration, gas-liquid and liquid-liquid mass transfer. After having developed, designed and built up an autoclave sonoreactor, we have secured it in view to realize various types of chemical reactions. So we have studied pseudo-solubility of a gas in a liquid and gas-liquid mass transfer in an autoclave reactor fitted with a gas induced impeller and a 20 kHz ultrasonic emitter at the bottom of the reactor. Measurement method used was a precise pressure probe. Influence of pressure, temperature, ultrasound power and mixing speed has been examined; absorption and desorption kinetics have also been compared. In a second step, biphasic hydrolysis of n-amyl acetate lead us to observe the impact of sonication on liquid-liquid reaction at ambient pressure in a stirred reactor; like above, ultrasonic power input and stirrer speed are key parameters

Department or laboratory:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Wilhelm, Anne-Marie
Uncontrolled Keywords:Ultrasons de puissance - Réacteur autoclave - Transfert gaz-liquide - Réaction liquide-liquide. Keywords : High power ultrasound - Autoclave reactor - Gas-liquid mass transfer - Liquid-liquid reaction
Subjects:Process engineering > Process and environmental engineering
Deposited On:04 September 2008

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