Conception et caractérisation d’un microcontacteur à film tombant : concept de distillation microstructurée

Il est demontre que dans de nombreux procedes de transformation de la matiere, les degradations entropiques (et les consommations energetiques qui en decoulent) peuvent etre minimisees en repartissant les flux d’energies dans le volume plutot qu’aux bornes du systeme (exemple de la distillation diabatique). Cependant la realisation et la gestion de profils thermiques controles (tels que des gradients thermiques et des etagements de temperature maitrises) dans les appareils compactes ne sont pas tres souvent realisees parce que souvent complexes et couteuses (batterie d’echangeurs, gestion des fluides). Cette difficulte technologique affecte non seulement les performances energetiques et les efficacites de transformation des appareils classiques de grandes tailles, mais aussi les reacteurs microstructures dont les faibles dimensions internes associees a la grande conductivite thermique du materiau constituant les parois du contacteur entrainent souvent l’homogeneite thermique de l’appareil au detriment de la gestion des gradients thermiques. Par ailleurs, les garnissages utilises dans les separateurs sont de formes tres complexes dans lesquels il est difficile de faire a la fois de la structuration thermique et hydrodynamique. Les systemes microstructures bases sur des geometries a plaques semblent offrir une possibilite interessante de structuration thermique (controle et modulation de flux energetiques pour l’obtention d’un profil thermique specifique) et hydrodynamique (controle des transferts de matiere, des temps de sejour, des pertes de charges etc.). Dans cette these, les reflexions menees sur ces verrous technologiques ont conduit a la conception d’un microcontacteur a film tombant. Ce microprocede a ete caracterise d’un point de vue thermique et hydrodynamique. Une etude de faisabilite sur le potentiel de ce microcontacteur a separer un melange binaire d’alcools (ethanol/n-propanol) a ete menee, ses performances ont ete experimentalement evaluees d’un point de vue qualitatif (purete du distillat et du soutirat) et quantitatif (rapports des debits entrant et sortant), mais aussi en integrant la notion d’exergie compositionnelle, egalement appelee puissance de separation