Développements de réacteur gaz/liquide/particules solide pour unité pilote : Etudes expérimentales et CFD

IFP Energies nouvelles - Lyon

Stage Chimie Rhône entre mars et juin 2023 de 5 à 6 mois


IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Développements de réacteur gaz/liquide/particules solide pour unité pilote : Etudes expérimentales et CFD

La mise en œuvre de réactions gaz-liquide-solide est relativement courante dans le domaine du raffinage. Cependant, elle n’est pas toujours aisée, en particulier lorsque les réactions sont exigeantes en termes de transfert de matière (qu’il soit gaz-liquide ou liquide-solide) ou de transfert de chaleur.

Les outils pilote, essentiels pour le développement des procédés et des catalyseurs en amont de leur industrialisation, sont également affectés par ces soucis de mise en œuvre et leurs réacteurs font l’objet d’un design précautionneux. IFP Energies Nouvelles dispose de nombreux outils de ce type mettant en œuvre des réactions gaz-liquide-solide et poursuit constamment ses recherches pour en améliorer la représentativité.

C’est dans cette démarche d’amélioration qu’une étude a été récemment lancée afin de développer des paniers de catalyseur permettant une bonne représentativité des systèmes réels.

Objectifs du stage 

Le présent stage s’intègre dans cette étude et sera consacré à la réalisation et l’interprétation de tests en maquette froide. De nouveaux designs de paniers catalytiques ont été conçus et seront testés dans différentes configurations (nature des phases, nature du solide…).

Différentes tâches seront confiées au stagiaire :

  • Réalisation d’essais de fluidisation en maquette froide
  • Acquisition d’images, qui seront ensuite traitées et analysées
  • Interprétation des résultats
  • Utilisation de la CFD sous OpenFOAM et comparaison aux observations expérimentales.
  • En fonction des résultats, des mesures de DTS et de kLa pourront être effectuées

Profil recherché 

Etudiant ingénieur en génie chimique / mécanique des fluides.

  • Compétences en mécanique des fluides et simulation recommandées

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Experimental and CFD studies for the development of a three phase flow reactor pilot 

Gas-liquid-solid reactors are widely spread in the oil industry. However, reactor’s conception can somehow be challenging, especially when dealing with reactions that require high mass transfer (gas-liquid as well as liquid solid) or high heat transfer.
Pilot scale unit, whose purpose is to produce reliable data for catalyst or process development, are affected by these constraints as well. Indeed, their reactors are carefully design to be as representative as possible of the industrial ones. Many pilot scale units equipped with such gas-liquid-solid reactors are available IFP Energies Nouvelles, and we continuously develop these reactors for more representativity and more reliability.
A specific study concerning new catalyst baskets for gas-liquid-solid reactions has recently been started to pursue this goal.

Objectives

The proposed internship is part of this project and will be devoted to the execution of cold mockup experiments, including some CFD. New catalyst baskets were already designed and will be evaluated in different operating conditions (fluids, solids…).

More specifically, the internship candidate will be in charge of:

  • Conducting fluidization experiments in a cold mockup.
  • Image recording and processing
  • Results interpretation
  • CFD with OpenFOAM and comparison with experimental results
  • Residence Time Distribution and kLa measurements, if relevant

Profile

Student in chemical engineering or fluid mechanics


(PDF - Max : 5 Mo)
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IFP Energies nouvelles - Lyon
Benjamin AMBLARD

Indemnité Oui

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