Revue des aspects hydrodynamiques des réacteurs catalytiques gaz-liquide-solide à lit fixe arrosé

Bien que les aspects hydrodynamiques soient d'une importance primordiale lors de la conception et du fonctionnement d'un reacteur gaz-liquide-solide a lit fixe arrose, les methodes de calcul predictif proposees sont restees fort rudimentaires. La plupart des etudes portant sur ce sujet ont ete menees dans des conditions quasi atmospheriques alors que les reacteurs industriels fonctionnent a des pressions elevees. C'est seulement recemment que quelques resultats experimentaux ont ete obtenus a des hautes pressions, et des correlations ont ete proposees dans ces conditions pour predire la transition entre les regimes ruisselant et pulse, la perte de pression et le taux de retention de liquide. L'objectif de cet article est double. D'une part, une synthese y est presentee ; elle fait etat des connaissances acquises sur les divers aspects hydrodynamiques du reacteur triphasique a lit fixe, incluant les recents developpements realises a hautes pressions. D'autre part, les modeles et les correlations actuels de transitions de regimes, de la perte de pression et du taux de retention de liquide sont soumis a une analyse critique en confrontant leurs predictions a l'ensemble des donnees experimentales obtenues pour un large intervalle de la pression de fonctionnement du reacteur. Des conclusions objectives ont pu etre tirees concernant les aptitudes des correlations et des modeles actuels a etre utilisees pour les calculs de conception des reacteurs triphasiques a lit fixe industriels. Malheureusement, il apparait qu'aucun modele de transitions entre les regimes ruisselant et pulse n'est satisfaisant. Seule la correlation empirique de Larachi et al. (1993) s'avere etre jusqu'a present la methode la plus precise pour predire la position de la frontiere entre les regimes ruisselant et pulse dans un large domaine de la pression de fonctionnement. Par ailleurs, aucune correlation empirique de la perte de pression et du taux de retention de liquide ne correspond a une erreur relative moyenne de prediction acceptable. Seul le modele phenomenologique etendu d'Al-Dahhan et al. (1998) semble constituer une technique satisfaisante pour la prediction des deux parametres hydrodynamiques en regime ruisselant. Neanmoins, son principal inconvenient reside dans la necessite de determiner prealablement les deux coefficients du modele au moyen d'experiences sur des ecoulements monophasiques gazeux. De telles experiences restent difficiles a realiser dans la pratique. Il est cependant regrettable de constater qu'aucune des ces methodes, qui se distinguent par leurs resultats, n'est basee sur une approche physique des phenomenes hydrodynamiques permettant d'ameliorer la connaissance de ces ecoulements et de predire leur comportement en dehors des domaines de conditions experimentales testees. De ce travail, il ressort la necessite d'appliquer les outils classiques de la mecanique des fluides diphasique a la description de ces ecoulements, en apportant une attention particuliere aux phenomenes d'interactions hydrodynamiques auxquelles sont soumises les trois phases du systeme (gaz, liquide et solide).