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Mod´ elisation, simulation, m´ etrologie et optimisation en g´ enie des proc´ e

Mod´ elisation, simulation, m´ etrologie et optimisation en g´ enie des proc´ ed´ es – Quatre piliers pour une science Fran¸ cois Lesage To cite this version: Fran¸ cois Lesage. Mod´ elisation, simulation, m´ etrologie et optimisation en g´ enie des proc´ ed´ es – Quatre piliers pour une science. G´ enie chimique. Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2010. <tel-00881534> HAL Id: tel-00881534 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00881534 Submitted on 8 Nov 2013 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entiﬁc research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diﬀusion de documents scientiﬁques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. Institut National Polytechnique de Lorraine D´ epartement G´ enie des Proc´ ed´ es ´ Ecole doctorale RP2E Mod´ elisation, simulation, m´ etrologie et optimisation en g´ enie des proc´ ed´ es Quatre piliers pour une science M´ emoire pr´ esent´ e et soutenu publiquement le 14 d´ ecembre 2010 pour l’obtention de l’ Habilitation ` a diriger les recherches de l’Institut National Polytechnique de Lorraine (Sp´ ecialit´ e G´ enie des Proc´ ed´ es) par Fran¸ cois Lesage Ing´ enieur ENSIC – Docteur INPL en G´ enie des Proc´ ed´ es Composition du jury Pr´ esident : Dr G. Wild – LRGP – CNRS – Nancy Rapporteurs : Pr F. Larachi – Universit´ e Laval – Qu´ ebec (CANADA) Pr J. Legrand – GEPEA – Universit´ e de Nantes – St Nazaire Pr S. Martemianov – LET– ESIP – Poitiers Examinateurs : Dr Ch. Boyer – Institut Fran¸ cais du P´ etrole – Solaize Pr M. Fikar – Universit´ e de Bratislava (SLOVAQUIE) Pr M.A. Latifi – LRGP – ENSIC– Nancy Dr J.-R. Llinas – JRL Consultant – Marseille Laboratoire de R´ eactions et G´ enie des Proc´ ed´ es — UPR CNRS 3349 Mis en page avec la classe thloria. Table des mati` eres Table des ﬁgures v Nomenclature ix Introduction 1 Mod´ elisation, simulation et aspect exp´ erimental dans l’´ etude des proc´ e- d´ es 3 1 ´ Etude de proc´ ed´ es : approche globale 5 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Mesure de la distribution de liquide en trickle-bed . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1 Quantiﬁcation de la maldistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2 M´ ethodes de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3 Syst` eme ´ etudi´ e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2.4 R´ esultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3 Analyse des ﬂuctuations de pression en trickle-bed . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3.1 Colonne de petit diam` etre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3.2 Colonne de grand diam` etre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4 Mod´ elisation et simulation des ´ ecoulements et transferts en milieux poreux . 18 1.4.1 ´ Ecoulements monophasiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4.2 ´ Ecoulements gaz-liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.5 Mod´ elisation et mesure des transferts en milieux ﬁbreux . . . . . . . . . . . . 23 1.5.1 Premi` eres ´ etudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.5.2 Mod´ elisation des transferts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.5.3 Mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i ii Table des mati` eres 1.6 Autres ´ etudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.6.1 M´ etrologie globale d’un r´ eacteur agit´ e gaz-liquide ` a auto-aspiration . 26 1.6.2 Mod´ elisation dynamique de s´ eparateurs eau-huile . . . . . . . . . . . 28 1.6.3 Mod´ elisation dynamique d’un r´ eacteur de production de polypropyl` ene 29 1.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2 Approche locale 33 2.1 Mesures locales de l’hydrodynamique en milieu poreux . . . . . . . . . . . . 33 2.1.1 M´ ethode de mesure polarographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.1.2 Gradient de vitesse et direction locale de l’´ ecoulement . . . . . . . . . 41 2.1.3 Analyse des s´ eries temporelles des signaux . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.1.4 Mesures directes du champ de vitesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.1.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.2 Simulation num´ erique de l’´ ecoulement local en lit ﬁxe . . . . . . . . . . . . . 44 2.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.2.2 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.2.3 D´ eﬁnition des mod` eles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.2.4 Quelques r´ esultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.2.5 Validation exp´ erimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 2.2.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . uploads/Science et Technologie/ mod-elisation-simulation-m-etrologie-et-optimisation-en-g-enie-des-proc-ed-es-quatre-piliers-pour-une-science.pdf