EXTRACTION LIQUIDE LIQUIDE DANS UNE COLONNE A EFFET COUETTE





Contexte

Dans le cadre du développement et de l'expérimentation à l'échelle laboratoire de nouveaux procédés pour le retraitement des combustibles irradiés, l'équipe de recherche du CEA, Marcoule a conçu et réalisé une colonne d'extraction liquide-liquide dénommée "Colonne Couette". Dans cet appareil, fonctionnant à contre-courant, l'une des deux phases liquides est dispersée dans l'autre sous l'effet du cisaillement généré par les rouleaux de Taylor, rotation du cylindre interne. La colonne Couette permet ainsi de reproduire, à faible débit et avec un encombrement réduit, les performances de séparation d'une colonne pulsée industrielle, et est ainsi devenue un prototype de choix pour la R&D du CEA.

Une démarche de caractérisation fine et de modélisation de l'écoulement dans la colonne Couette (différents régimes, instabilités) a donc été initiée en vue de la transposition des performances mesurées sur ce prototype à la technologie industrielle et c'est dans ce contexte que s'inscrit ce BEI.


Schéma de la colonne d'extraction




Objectifs

Cette étude hydrodynamique de l'écoulement est une étape de la caractérisation complète des performances de la colonne qui nécessite la détermination du coefficient de transfert entre la phase à épurer et le solvant ce qui passe par la détermination des coefficients de dispersion axiale et radiale. A cet effet, des expériences de traçages par spectrophotométrie en utilisant des colorants sont prévues par l'équipe de recherche travaillant sur le sujet et seront dépouillées à l'aide d'un modèle hydrodynamique simple (piston-dispersion) afin de remonter à la mesure du coefficient de dispersion Dx.
De telles mesures expérimentales vont donc permettre, une fois effectuées, de comparer les modèles de génie chimique aux résultats de la simulation numérique de l'écoulement afin de pouvoir modéliser complètement une colonne couette à l'échelle industrielle.



BEI EP 2008/2009  - ENSIACET / ENSEEIHT - Département "Hydraulique et Mécanique des Fluides"