Oxydation catalytique par voie humide d'une solution phénolique dans un réacteur gaz-liquide-solide à haut degré de mélange et court temps de résidence

Abstract

Le but principal de cette étude est le design et la mise en opération d’équipement réactionnel permettant un contact intime de deux phases (gaz - liquide) ayant comme résultat un transfert de masse accru entre les deux phases. Dans le cas particulier de ce travail, cette approche est appliquée à l'oxydation par voie humide du phénol. Un réacteur tubulaire couplé à un injecteur approprié sert cet objectif en créant une zone de forte turbulence (le nombre de Reynolds relatif à la phase liquide, observé est de 386,464) provoquant le mélange intime recherché. Le réacteur tubulaire. utilisé a un volume de 945 cc et un diamètre intérieur de 0.32 cm. 30 litres de solutions phénoliques concentrées à 1000 ppm sont traitées. Des échantillons liquides prélevés à des intervalles réguliers et analysés par chromatographie gazeuse ont permis de suivre la réaction. Les débits gazeux et liquides utilisés sont respectivement de 4 à 10 N litres par minute et de 0.5 à 0.7 N litres par minute. Les essais sans catalyseur ont permis de tester le réacteur et de définir les conditions opératoires efficaces, soit: 170°c, 811 - 10n (n étant le nombre stoechiométrique de moles d'oxygène nécessaires pour l'oxydation d'une mole de phénol). L'addition de catalyseur semblerait résulter en une augmentation du degré d'oxydation. Il a été noté que les catalyseurs homogènes seraient plus adaptés à l'oxydation par voie humide dans le réacteur considéré. Des expressions cinétiques ont été dérivées à partir des données expérimentales et la détermination des paramètres réactionnels a été effectuée. Cette étude souligne les performances remarquables du réacteur tubulaire couplé à un injecteur approprié et dont le but est la création d'une fine dispersion des 2 phases. Ce couplage réduit de façon considérable le temps d'oxydation. En effet, au cours d'études précédentes, reportées dans la bibliographie, dans le meilleur des cas, ce temps d'oxydation (pour des conditions identiques à celles de cette étude) ne dépassait pas 40 minutes, le taux de conversion était alors de 50%. Dans notre cas, ce temps d'oxydation est tombé à 3 minutes pour des conversions du même ordre.