Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Université Libre de Bruxelles (ULB) Faculté des Sciences Appliquées / Ecole Pol

Université Libre de Bruxelles (ULB) Faculté des Sciences Appliquées / Ecole Polytechnique Service de Chimie Industrielle THESE Présentée en vue de l’obtention du titre de DOCTEUR EN SCIENCES APPLIQUEES par : Yi ZHU Etude expérimentale de la cristallisation du bicarbonate de sodium Promoteur de thèse : Prof. Marie-Paule DELPLANCKE - OGLETREE Examinateurs : M. J. Amouroux Professeur (ENSCP, Paris VI) M. Th. Cartage Ingénieur (Solvay – Bruxelles) M. J-L. Delplancke Professeur (ULB – Bruxelles) Mme M-P. Delplancke – Ogletree Professeur (ULB – Bruxelles) Mme V. Halloin Professeur (ULB – Bruxelles) Mme C. Porte Professeur (CNAM – Paris) M. S. Van Vaerenbergh Chargé de cours (ULB –Bruxelles) La passion du progrès  Remerciements Ces recherches ont été effectuées au laboratoire du Service de Chimie Industrielle de la Faculté des Sciences Appliquées de l’Université Libre de Bruxelles (ULB), dirigé par Madame le Professeur M-P. Delplancke-Ogletree. Je tiens à lui exprimer ma reconnaissance pour l’intérêt qu’elle a porté à ce travail pour m’avoir permis de suivre une formation scientifique de qualité et pour ses encouragements. Cette thèse n’aurait pu être possible sans le financement de la société Solvay. Ici se trouve l’expression de mes remerciements les plus sincères. J’exprime toute ma gratitude à Monsieur P. Demilie de la société Solvay s.a. Je le remercie pour ses conseils scientifiques, pour sa sympathie et pour les 700 kg de bicarbonate de sodium qu’il nous a apporté pendant ces quatre années de recherche. Cette thèse est le fruit d’une collaboration entre la société Solvay s.a. et l’Université Libre de Bruxelles. Je tiens à exprimer mes remerciements à Madame P. Davoine, à Monsieur T. Cartage et à Monsieur F. Coustry de la société Solvay s.a., pour leur confiance, leurs encouragements et l’intérêt constant qu’ils ont porté à ce travail. Ma profonde gratitude s’adresse également à Monsieur C. Breton, à Monsieur C. Criado, à Monsieur L. Ninane, ainsi qu’à toute l’équipe du CER Solvay Dombasle pour m’avoir apporté leurs connaissances et expériences. Je voudrais remercier spécialement Mademoiselle N. Hirschauer et Monsieur E. Roy pour leurs aides essentielles au début de ma thèse. De sincères remerciements à Monsieur le Professeur P.H. Duvigneaud et à Monsieur le Professeur G. Schmitz du Service de Chimie Industrielle, pour leurs disponibilités, leurs conseils scientifiques et leur sympathie. Je pense à tous mes amis du Service de Chimie Industrielle, spécialement à Monsieur L. Szabo, Mademoiselle T. Segato, Monsieur P. Madau, Monsieur A. Diard, Monsieur C. Aughuet, Monsieur Y. Ducenne, Madame D. Van Der Schrick et Mademoiselle M. El Mkhtrioui, pour leurs soutiens techniques indispensables. Je tiens aussi à remercier Madame M. Neuckermans, Mademoiselle N. Vercruysse et Madame C. de Scoville pour les services administratifs rendus. Je remercie Mademoiselle E. Nguyen pour les corrections d’orthographe de cette thèse. Merci à Monsieur G. Van Rompaey, Monsieur C. Vanoerbeek, Monsieur G. Wallaert ainsi que Madame C-G. Jung pour leurs aides amicales. Je tiens également à remercier Monsieur J. De Maeyer, souffleur de verre à l’ULB, pour son travail de qualité et ses aides techniques indispensables. Je remercie toute l’équipe du Service de Génie Chimique, dirigé par Madame le Professeur V. Halloin, spécialement Monsieur H. Baudine pour son aide technique, Monsieur B. Haut pour les échanges développés au cours de nos thèses, Monsieur H. Saddaoui pour son aide amicale et Madame C. Hanon pour sa sympathie. Je tiens à remercier toute l’équipe du Service de Génie Métallurgique, dirigé par Monsieur le Professeur L. Segers, spécialement Monsieur M. D’Hoker, Monsieur A. Schepens, Monsieur R. Defour, Monsieur F. Pucci pour leurs aides techniques et leur gentillesse. J’exprime ma gratitude à Monsieur le Professeur J-L Delplancke et son équipe du Service de Science des Matériaux et Electrochimie, spécialement à Monsieur J. Dille pour ses aides sur l’utilisation de l’analyse d’images et à Monsieur L. Canet pour sa sympathie. De sincères remerciements à Monsieur S. Van Vaerenbergh du service de Chimie Physique pour avoir accepté d’être membre du comité d’accompagnement de ma thèse et pour l’attention qu’il a portée à cette thèse. Que Monsieur H.J.M. Kramer, Professeur associé du Laboratory of Process Equipment de Delft University of Technology et Monsieur P. Bowen du Laboratoire de Technologie des Poudres de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) soient remerciés pour leurs conseils scientifiques et leur sympathie. Je voudrais remercier Monsieur H. Brequel (Vesuvius) pour la discussion sur la cristallographie. Je voudrais également remercier Monsieur J. Amouroux, Professeur de l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie Paris (ENSCP), Monsieur A. Delacroix, Professeur du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM), Mademoiselle C. Porte, Professeur de l’Université Pierre & Marie Curie (CNAM), Monsieur A. Rannou, Directeur technique de la société ARD-SOLIANCE, Monsieur M. Moscosa- Santillan, Maître de Conférence à l’ENSCP et Madame B. Loï Mi Lung – Somarriba du CNAM pour m’avoir conduit au domaine de la cristallisation industrielle, pour les formations qu’ils m’ont apportées pendant mes études à Paris et pour leurs amitiés. Merci à mes ex-collègues belges du laboratoire comme Monsieur S. Poellaer (Seghers), Monsieur O. Conreur (UCB Chimie), Monsieur N. Havelange (Henogen), Monsieur X. Dallenogare (Ecologiste), Mademoiselle N. Alaoui (Euroscreen), Monsieur B. De.Bontridder (Lhoist), Monsieur O. Barbery (Holcim) et Mademoiselle C. Masselus (Province du Hainaut), pour les grandes amitiés belgo-chinoises développées au cours de ces quatre années. Je remercie tous particulièrement Monsieur O. Van Volden pour son amitié. Mes remerciements et mes amitiés s’adressent à Madame L. Vanderkerken- Wierzchucka, ainsi que ses amis. Je la remercie pour m’avoir permis de loger dans sa maison, tout près de ULB, pendant ces quatre années de thèse, pour les attentions et les conditions qui m’ont été offertes. Enfin, je ne pourrai pas oublier ma famille. Je la remercie pour ses compréhensions et ses encouragements. Y. ZHU (11-2004) i Table des matières Introduction générale 1 Chapitre I. Notions fondamentales de la cristallisation du bicarbonate de sodium I-1. Solution 8 I-1-1. Solubilité, sursaturation et zone métastable 8 I-1-1-1. Solubilité 8 I-1-1-2. Sursaturation 10 I-1-1-3. Zone métastable : le diagramme solubilité - sursaturation 12 I-1-2. Solution de bicarbonate de sodium 13 I-1-2-1. Ions en solution aqueuse 13 I-1-2-2. Equilibre du bicarbonate de sodium dans l’eau 14 I-1-2-3. Courbe de solubilité du bicarbonate de sodium 16 I-1-2-4. Caractérisation des propriétés d’une solution du bicarbonate de sodium 17 I-2. Cristaux de bicarbonate de sodium 17 I-3. Germination 18 I-3-1. Germination primaire homogène 19 I-3-2. Germination primaire hétérogène 23 I-3-3. Germination secondaire 25 I-3-4. Expression de la cinétique de germination 27 I-4. Croissance 27 I-4-1. Mécanismes de croissance 27 I-4-2. Croissance en solution aqueuse 29 I-4-3. Morphologie des cristaux en solution aqueuse 30 I-5. Agglomération et bris de grains 31 1-5-1. Agglomération 31 1-5-1-1. Mécanismes d'agglomération 31 1-5-1-2. Cinétique d’agglomération 32 1-5-1-3. Agglomération dans la pratique 34 1-5-2. Bris de grains ou attrition 35 Chapitre II. Application de la densimétrie aux études de la cristallisation du bicarbonate de sodium II-1. Détermination de la concentration en bicarbonate de sodium hors ligne 36 II-1-1. Méthode potentiométrique 36 II-1-2. Méthode volumétrique 37 II-1-3. Utilisation d’un indicateur 37 II-1-4. Méthode thermo-gravimétrique 38 II-2. Techniques d’étude de la cristallisation en continu 38 Y. ZHU (11-2004) ii II-3. Détermination de la sursaturation en NaHCO3 par des mesures densimétriques de solution 40 II-3-1. Solution de NaHCO3-Na2CO3 à l’équilibre en présence d’une atmosphère de CO2 40 II-3-2. Masse volumique de la solution 41 II-3-3. Densimètre de haute précision 42 II-3-4. Mesures densimétriques de la solution de NaHCO3 43 II-3-5. Relation entre la masse volumique et la sursaturation en NaHCO3 45 II-4. Méthode de désaturation 46 II-4-1. Principe de la méthode de désaturation 46 II-4-2. Présence de Na2CO3 à la surface des cristaux NaHCO3 47 II-4-3. Méthode de saturation 48 II-4-4. Validité des méthodes de désaturation et de saturation 48 II-5. Influences de la concentration en Na2CO3 sur la détermination de la sursaturation en NaHCO3 par la méthode densimétrique 50 II-6. Diagramme des masses volumiques de solutions de NaHCO3-Na2CO3 à l’équilibre 52 I1-7. Influence de la température de mesure sur la masse volumique de la solution de NaHCO3 54 Chapitre III. Cinétiques de cristallisation du bicarbonate de sodium Introduction 55 - Partie A. Etude de la croissance du NaHCO3 dans un cristallisoir à lit fluidisé IIIA-1. Théorie de la croissance en deux étapes : diffusion – réaction 58 IIIA-1-1. Expression de la croissance en deux étapes 58 IIIA-1-2. Méthodes de détermination des paramètres de croissance 60 IIIA-2. Détermination expérimentale de la vitesse de croissance et des facteurs de formes des cristaux de NaHCO3 61 IIIA-3. Principes d’analyse de la croissance des cristaux dans un cristallisoir à lit fluidisé 66 IIIA-4. Construction d’un cristallisoir à lit fluidisé 67 IIIA-5. Résultats et discussions 70 IIIA-5-1. Régime d’écoulement dans le cristallisoir à lit fluidisé 70 IIIA-5-2. Cinétique de croissance et de dissolution de NaHCO3 à 45°C 70 IIIA-5-3. Application du modèle de croissance en deux étapes pour NaHCO3 73 IIIA-5-4. Influence du débit sur la croissance de NaHCO3 75 IIIA-5-5. Influence de la taille des cristaux sur la croissance et la dissolution de NaHCO3 79 IIIA-5-6. Vitesse de croissance et analyse morphologique des cristaux de NaHCO3 81 IIIA-5-7. Influence de la température sur la croissance de uploads/Geographie/ thesis-yi-zhu-2004.pdf